DE102004052037A1 - Gas generator for occupant protection systems - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für Insassenschutzsysteme von Kraftfahrzeugen, vorzugsweise Airbags, mit mindestens einer einem hohlen Innendruck aussetzbaren Kammer. Erfindungsgemäß ist in der Kammer zumindest ein Verstärkungselement angeordnet, das einem Ausbeulen der Kammerwandung nach außen entgegenwirkt.The invention relates to a gas generator for passenger protection systems of motor vehicles, preferably airbags, with at least one chamber which can be exposed to a hollow internal pressure. According to the invention, at least one reinforcing element is arranged in the chamber, which counteracts buckling of the chamber wall to the outside.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für Insassenschutzsysteme von Kraftfahrzeugen, vorzugsweise Airbags, mit mindestens einer einem hohen Innendruck aussetzbaren Kammer.The The invention relates to a gas generator for occupant protection systems of Motor vehicles, preferably airbags, with at least one high internal pressure exposable chamber.

Zu den Insassenschutzsystemen von Kraftfahrzeugen, die maßgeblich zur Erhöhung der Fahrzeugsicherheit beitragen, gehören seit langen Jahren Airbags. In diesen werden hybride und pyrotechnische Gasgeneratoren in großen Stückzahlen verwendet. Während sich bei der Entwicklung von Gasgeneratoren in der Vergangenheit der Fokus im wesentlichen auf die sichere Funktion von Gasgeneratoren über große Zeiträume konzentriert hat, wird in jüngster Zeit zunehmend versucht, die Kosten und das Gewicht der Gasgeneratoren zu vermindern. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Kosten des Gasgenerators circa 40% der Modulgesamtkosten beträgt. Hieraus ergibt sich, dass eine Reduktion der Material- und Fertigungskosten für den Gasgenerator bei gleichbleibend sicherer Funktion einen großen Stellenwert hat. Andererseits ist eine Gewichtsreduktion von besonderer Bedeutung, da die Zahl der Airbags und damit der hierzu verwendeten Gasgeneratoren pro Fahrzeug zunimmt.To the occupant protection systems of motor vehicles that are relevant to increase contribute to vehicle safety, have long been airbags. In these hybrid and pyrotechnic gas generators are in large numbers used. While involved in the development of gas generators in the past the focus is essentially on the safe operation of gas generators over long periods of time has, is in the youngest Time is increasingly trying to reduce the cost and weight of gas generators to diminish. It is important to take into account that the cost of the inflator about 40% of the total cost of the module is. It follows that a reduction of material and manufacturing costs for the Gas generator with consistently safe function a high priority Has. On the other hand, weight reduction is of particular importance because the number of airbags and thus the gas generators used for this purpose increases per vehicle.

Für Gasgeneratoren werden bevorzug rohrförmige Bauformen angewendet, da diese eine hohe statische Festigkeit aufweisen. Rohre bzw. Rohrsegmente sind vergleichsweise einfach und kostengünstig herzustellen. Die Rohre müssen mit einem ausreichenden Sicherheitsfaktor gegenüber dem maximal auftretenden Betriebsdruck ausgelegt werden.For gas generators be preferred tubular Designs used because they have a high static strength. Tubes or pipe segments are relatively easy and inexpensive to manufacture. The pipes need with a sufficient safety factor compared to the maximum occurring Operating pressure are designed.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Gesamtgewicht von Gasgeneratoren, insbesondere hybriden Gasgeneratoren, durch die Verbesserung der statischen Festigkeit zu senken.task The invention is the total weight of gas generators, in particular hybrid gas generators, by improving the static strength to lower.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention this Problem solved by the combination of the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist in der mindestens einen, einem hohen Innendruck aussetzbaren Kammer zumindest ein Verstärkungselement angeordnet, das einem Ausbeulen der Kammerwandung nach außen entgegenwirkt.According to the invention is in the at least one, a high internal pressure exposable chamber at least a reinforcing element arranged, which counteracts a buckling of the chamber wall to the outside.

Hierdurch kann die notwendige Wandstärke der Kammer auf das aus der statischen Berechnung notwendige Mindestmaß reduziert werden. Durch das Einbringen des Verstärkungselementes in das Innere der Kammer, wird eine innere Versteifung der Struktur erreicht. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Belastungsverteilung in der Struktur und zu geringeren Verformungen.hereby can the necessary wall thickness of Chamber reduced to the minimum required by the static calculation become. By introducing the reinforcing element into the interior the chamber, an internal stiffening of the structure is achieved. this leads to to a more even load distribution in the structure and lower deformations.

Aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen ergeben sich bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.Out which follow the main claim subsequent claims preferred embodiments of the invention.

Demnach ist in der Kammer ein komprimiertes Gas speicherbar.Therefore a compressed gas can be stored in the chamber.

Zusätzlich kann im Gasgenerator eine pyrotechnische Kammer zur Aufnahme eines gasbildenden Materials angeordnet sein.In addition, can in the gas generator, a pyrotechnic chamber for receiving a gas-forming Be arranged material.

Die dem hohen Innendruck aussetzbare Kammer ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet.The The high internal pressure exposable chamber is preferably cylindrical educated.

Das mindestens eine Verstärkungselement kann ein ringförmiges Element sein. Dabei kann das Verstärkungselement vorzugsweise den das pyrotechnische Material enthaltenen Behälter halten.The at least one reinforcing element can a ring-shaped Be element. In this case, the reinforcing element is preferably hold the container containing the pyrotechnic material.

Das mindestens eine Verstärkungselement kann die einem hohen Innendruck aussetzbare Kammer in mehrere Kammern unterteilen.The at least one reinforcing element can the high internal pressure exposable chamber into several chambers divide.

Das mindestens eine Verstärkungselement ist besonders vorteilhaft als Verschlusskappe mit eingebrachter Berstmembran ausgeführt. Damit entsteht aus dem Rohrgasgenerator ein zweistufiger Hybridgasgenerator mit innen liegender Druckflasche oder bei zwei Verschlussklappen zwei unabhängige Hybridgasgeneratoren. In jedem dieser Fälle wird das gleiche Rohrsegment als Einzelteil verwendet. Hierdurch lassen sich unterschiedliche Gasgeneratoren aus identischen Einzelbauteilen in vorzugsweiser Art und Weise herstellen. Es ergibt sich also ein flexibles Baukastensystem für Gasgeneratoren. Die verwendete Anlagentechnik kann nahezu unverändert beibehalten werden. Nur einzelne Einbauteile werden verändert, so daß sich die Gesamtkosten der Gasgeneratorfertigung noch weiter senken lassen.The is at least one reinforcing element particularly advantageous as a cap with bursting membrane inserted executed. This creates a two-stage hybrid gas generator from the tube gas generator with internal pressure bottle or with two flaps two independent hybrid gas generators. In each of these cases the same pipe segment is used as a single part. hereby Different gas generators can be made of identical individual components in a preferential manner. So it turns out flexible modular system for Inflators. The system technology used can remain virtually unchanged become. Only individual built-in parts are changed, so that the Lower the total costs of gas generator production even further.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Verstärkungselemente im Bereich von Kammerwandverjüngungen oder Kammerwandsicken angeordnet und mit der Kammerwand verbunden sein. Hierdurch wird die statische Festigkeit der Konstruktion im Inneren der Kammer noch weiter verbessert.According to one Another advantageous embodiment of the invention, the reinforcing elements in the field of chamber wall tapers or Chamber wall beads arranged and connected to the chamber wall. This will increase the static strength of the construction inside the chamber even further improved.

Besonders vorteilhaft kann das mindestens eine Verstärkungselement über Schweißverbindungen, vorzugsweise einer Reib- oder Laserschweißverbindung mit der Kammerwand verbunden sein.Especially Advantageously, the at least one reinforcing element via welded joints, preferably a friction or laser welding connection with the chamber wall be connected.

Nachdem hybride Rohrgasgeneratoren, wie sie heute eingesetzt werden, überwiegend eine erheblich größere Baulänge aufweisen als ihr eigener Durchmesser beträgt, erfährt ein als Kammer verwendetes Rohrsegment insbesondere im Zentrumsbereich eine besonders hohe Belastung. Durch Einbringen der erfindungsgemäßen Verstärkungselemente insbesondere im Zentrumsbereich kann die Festigkeit des Bauteils erhöht werden. Dieser Bauweise sind jedoch konstruktive Grenzen gesetzt. Aufgrund der zuvor beschriebenen Lösung, die inneren Versteifungselemente in das Rohrsegment einzubringen und mit der Außenwand zu verschweißen, kann die statische Festigkeit erheblich verbessert werden. Die Festigkeit der gesamten Konstruktion wird gesteigert und bei gleichem Fülldruck wird das Gewicht des Generators reduziert.After hybrid tubular gas generators, as they are used today, predominantly have a significantly greater length than their own Diameter, learns a pipe segment used as a chamber, especially in the center region a particularly high load. By introducing the reinforcing elements according to the invention, in particular in the center region, the strength of the component can be increased. However, this design is constructive limits. Due to the solution described above, to introduce the inner stiffening elements in the pipe segment and to weld to the outer wall, the static strength can be significantly improved. The strength of the entire construction is increased and at the same filling pressure, the weight of the generator is reduced.

Derzeit werden zweistufige Hybridgasgeneratoren in unterschiedlichsten Ausführungsformen produziert. Gasgeneratoren mit zwei getrennten Drucksystemen für jede Stufe werden aus Einzeldruckflaschen mit Verbindungsbauteilen zu einem Gasgenerator zusammengefügt. Gasgeneratoren und Druckflaschen werde besonders aus Kostengründen aus Rohrsegmenten mit Endkappen verbunden oder verschweißt. Gemäß der hier vorgestellten Konstruktion kann ein derartiger Gasgenerator mit zwei getrennten oder kombinierten Druckgefäßen aus einem einzigen Rohrsegment, das als Kammer dient, hergestellt werden. Die bisherigen Endkappen der Druckgefäße können hier als durch die Verstärkungselemente im Inneren des Rohres eingeschweißte Ringschlusskappen mit gegebenenfalls eingebrachten Berstmembranen gebildet werden. Hierdurch ergeben sich kurze, nahezu kugelförmige Druckbehälter, die bei gleicher Wandstärke erheblich höher druckbeaufschlagt werden können. Insbesondere der Einsatz des Laser- oder Reibschweißens ermöglicht hier eine kostengünstige Herstellung.Currently Two-stage hybrid gas generators are produced in various embodiments. Gas generators with two separate pressure systems for each stage from single pressure bottles with connecting components to a gas generator together. Gas generators and pressure bottles are particularly for cost reasons Pipe segments connected or welded to end caps. According to the here featured construction, such a gas generator with two separate or combined pressure vessels from a single tube segment, which serves as a chamber, are produced. The previous end caps of the Pressure vessels can be here as through the reinforcing elements in the interior of the tube welded ring closure caps with optionally introduced Burst membranes are formed. This results in short, almost spherical pressure vessels that with the same wall thickness considerably higher can be pressurized. In particular, the use of laser or friction welding allows here a cost-effective Production.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further Details and advantages of the invention will become apparent from the in the drawing illustrated embodiments. Show it:

1: einen Rohrgasgenerator gemäß einer ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung, 1 : a tubular gas generator according to a first embodiment of the present invention,

2: einen Rohrgasgenerator gemäß 1 in abgewandelter Ausführungs variante, 2 a tubular gas generator according to 1 in a modified embodiment variant,

3: einen erfindungsgemäßen Gasgenerator gemäß einer zweistufigen Ausführungsvariante und 3 a gas generator according to the invention according to a two-stage embodiment variant and

4: eine weitere zweistufige Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Gasgenerators. 4 : a further two-stage embodiment variant of the gas generator according to the invention.

In 1 ist ein Gasgenerator in Form eines Hybridgasgenerators in Schnittdarstellung dargestellt, wobei der Hauptkörper dieses Gasgenerators 10 als Rohrsegment 12 ausgebildet ist. Zur Verringerung von Zugspannungen im Mittelbereich ist der Durchmesser des Rohrsegments in seinem Zentrumsbereich verringert. Zur Verbesserung der statischen Festigkeit der Gesamtkonstruktion sind im Inneren des Rohrsegmentes 12 im Bereich der Verjüngung des Rohrsegments senkrecht zur Außenwand verlaufende als Verstärkungselemente dienende ringförmige Elemente 14 vorgesehen. Diese ringförmigen Elemente verlaufen senkrecht zur Außenwand des Rohrsegmentes 12. Sie sind mit der Außenwandung des Rohrsegmentes 12 durch ein geeignetes Verbindungsverfahren, beispielsweise durch Reibschweißen oder Laserschweißen verbunden. Das ringförmige Element 14 kann hierbei jeweils von einer Seite oder von beiden Seiten des Rohrsegmentes 12 eingebracht werden. Die Schweißverbindung 16 liegt im hier dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der Durchmesserverjüngung des Rohrsegments 12. Im Rohrsegment 12 in der Ausführungsform gemäß 1 sind zwei pyrotechnische Ladungen vorgesehen. Mit 20 ist eine Berstmembran bezeichnet.In 1 a gas generator in the form of a hybrid gas generator is shown in section, wherein the main body of this gas generator 10 as a pipe segment 12 is trained. To reduce tensile stresses in the central region, the diameter of the tube segment is reduced in its center region. To improve the static strength of the overall construction are inside the pipe segment 12 in the region of the taper of the pipe segment perpendicular to the outer wall extending serving as reinforcing elements annular elements 14 intended. These annular elements are perpendicular to the outer wall of the pipe segment 12 , They are with the outer wall of the pipe segment 12 connected by a suitable joining method, for example by friction welding or laser welding. The annular element 14 This can be done from one side or from both sides of the pipe segment 12 be introduced. The welded joint 16 is in the illustrated embodiment in the range of diameter taper of the pipe segment 12 , In the pipe segment 12 in the embodiment according to 1 two pyrotechnic charges are provided. With 20 is called a bursting membrane.

Die Ausführungsvariante gemäß 2 entspricht im wesentlichen derjenigen gemäß 1. Gleiche Teile sind hier mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The embodiment according to 2 corresponds essentially to that according to 1 , Identical parts are designated here by the same reference numerals.

Zur weiteren Festigkeitserhöhung weist hier das Rohrsegment zwei Sicken 22 auf. Im Bereich der Sicken 22 sind die ringförmigen Elemente 14 angeordnet, wobei diese gleichzeitig die pyrotechnischen Ladungen umschließen und dadurch halten, wie dies in 2 gezeigt ist. Durch das Einbringen der ringförmigen Elemente 14 verändert sich die statische Belastungsverteilung im Rohrsegment 12. Hierdurch wird die rohrförmige Kammer so versteift, dass sich die einzelnen Segmente zwischen den Ringsegmenten wie einzelne Gasgeneratoren verhalten. Kritische Belastungsgrenzen werden somit erst deutlich später erreicht. Dies ermöglicht bei gleicher Rohrwandstärke eine höhere Druckbefüllung des Gasgenerators, unter Beibehaltung des gleichen Sicherheitskoeffizienten des Druckbehälters. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Wandstärke des Rohres bei gleicher Druckbefüllung zu senken.For further increase in strength here has the tube segment two beads 22 on. In the area of the beads 22 are the ring-shaped elements 14 arranged, which at the same time enclose the pyrotechnic charges and thereby hold, as in 2 is shown. By introducing the annular elements 14 the static load distribution in the pipe segment changes 12 , As a result, the tubular chamber is stiffened so that behave the individual segments between the ring segments as individual gas generators. Critical load limits are thus reached much later. This allows for the same pipe wall thickness, a higher pressure filling of the gas generator, while maintaining the same safety coefficient of the pressure vessel. On the other hand, it is also possible to reduce the wall thickness of the tube at the same pressure filling.

Während in den 1 und 2 als Verstärkungselemente ringförmige Elemente 14 eingesetzt sind, können diese selbstverständlich auch eine andere Form aufweisen. Sie können beispielsweise in Form von Speichen oder in beliebig anderer Weise ausgebildet sein.While in the 1 and 2 as reinforcing elements annular elements 14 are used, they can of course also have a different shape. They can be designed, for example, in the form of spokes or in any other way.

In 3 ist ein zweistufiger Gasgenerator mit innerer zweiter Stufe mit Durchschlagschutz gezeigt. Hier kann aus einem Rohrsegment 12 durch Verwendung einer geschlossenen Kappe 24 als Verstärkungselement, welche ein mit einer Berstmembran 26 verschlossene Öffnung aufweist, ein Gasgenerator mit zwei getrennten Systemen gebildet werden.In 3 is a two-stage gas generator with inner second stage with breakdown protection shown. Here can be a pipe segment 12 by using a closed cap 24 as Ver strengthening element, which one with a bursting membrane 26 has closed opening, a gas generator with two separate systems are formed.

In der 4 werden zwei Verschlusskappen 24, die jeweils über Berstmembranen 26 verschlossen sind, eingesetzt. Hierdurch ergibt sich ein zweistufiger Gasgenerator mit einem im Zentrum angeordneten Gasaustrittssystem 30, wobei hier durch vorsehen einer Trennwand 28 zwei vollständig getrennte Druckbehälter hergestellt werden.In the 4 become two caps 24 , each using bursting membranes 26 are closed, used. This results in a two-stage gas generator with a gas outlet system arranged in the center 30 , wherein here by providing a partition wall 28 two completely separate pressure vessels are made.

Die hier anhand der Ausführungsformen nach 3 und 4 vorgeschlagene Lösung erlaubt grundsätzlich die Herstellung von sehr unterschiedlichen Gasgeneratoren unter Verwendung gleicher Einzelbauteile und gleicher Außenbaumaße. Dabei besteht die Möglichkeit, einen Systembaukasten für Gasgeneratoren unter schiedlichster Funktion mit gleichen Fertigungsschritten und gleicher Technik zur Verfügung zu stellen.The here by the embodiments according to 3 and 4 proposed solution basically allows the production of very different gas generators using the same individual components and the same outdoor dimensions. It is possible to provide a modular system for gas generators under different function with the same production steps and the same technology available.

Claims (10)

Gasgenerator für Insassenschutzsysteme von Kraftfahrzeugen, vorzugsweise Airbags, mit mindestens einer einem hohen Innendruck aussetzbaren Kammer, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer zumindest ein Verstärkungselement angeordnet ist, das einem Ausbeulen der Kammerwandung nach außen entgegenwirkt.Gas generator for passenger protection systems of motor vehicles, preferably airbags, with at least one high internal pressure exposable chamber, characterized in that in the chamber at least one reinforcing element is arranged, which counteracts buckling of the chamber wall to the outside. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer komprimiertes Gas speicherbar ist.Gas generator according to claim 1, characterized that compressed gas can be stored in the chamber. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine pyrotechnische Kammer zur Aufnahme eines gasbildenden Materials umfasst.Gas generator according to claim 1 or 2, characterized that he has a pyrotechnic chamber for receiving a gas-forming Materials includes. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einem hohen Innendruck aussetzbare Kammer zylindrisch ist.Gas generator according to one of claims 1 to 3, characterized that the high internal pressure exposable chamber is cylindrical. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verstärkungselement ein ringförmiges Element ist.Gas generator according to one of claims 1 to 4, characterized that the at least one reinforcing element a ring-shaped Element is. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement den das pyrotechnische Material enthaltenden Behälter hält.Gas generator according to one of claims 1 to 5, characterized that the reinforcing element holding the container containing the pyrotechnic material. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verstärkungselement die einem hohen Innendruck aussetzbare Kammer in mehrere Kammern unterteilt.Gas generator according to one of claims 1 to 6, characterized that the at least one reinforcing element the high internal pressure exposable chamber into several chambers divided. Gasgenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verstärkungselement als Verschlusskappe mit eingebrachter Berstmembran ausgeführt ist.Gas generator according to claim 7, characterized that the at least one reinforcing element designed as a cap with inserted bursting membrane. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement im Bereich von Kammerwandverjüngungen oder Kammerwandsicken angeordnet und mit der Kammerwand verbunden ist.Gas generator according to one of claims 1 to 8, characterized that the reinforcing element in the field of chamber wall tapers or Chamber wall beads arranged and connected to the chamber wall. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verstärkungselement über Schweißverbindung, vorzugsweise eine Reib- oder Laserschweißverbindung, mit der Kammerwand verbunden ist.Gas generator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one reinforcing element via welded connection, preferably a friction or laser welding connection, connected to the chamber wall.
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