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Die
Erfindung betrifft einen Gasgenerator zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung,
insbesondere einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem Gehäuse und
einer im Gehäuse
angeordneten Brennkammer, die einen Treibstoff zur Erzeugung von
Gas enthält.
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Gasgeneratoren
für Sicherheitseinrichtungen
enthalten üblicherweise
eine Brennkammer, in die ein pyrotechnisches Treibmittel eingefüllt ist.
Zur Aktivierung des Treibmittels ist ein Anzünder vorgesehen, der in die
Brennkammer hineinragt. Die Brennkammer weist mindestens eine Abströmöffnung für das beim
Verbrennen des Treibmittels freigesetzte Heißgas auf. Das bei der Verbrennung
des pyrotechnischen Treibmittels freigesetzte Heißgas wird
anschließend
gefiltert und dann einem aufblasbaren Gassack oder einem pneumatisch
aktivierbaren Kniefänger
einer Sicherheitseinrichtung zugeführt.
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Zur
Gewichtseinsparung wurde bereits vorgeschlagen, das Gasgeneratorgehäuse aus
Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, auszubilden.
Ein solcher Gasgenerator ist beispielsweise in der
DE 197 42 204 B4 beschrieben. Die
bisher für
Gasgeneratoren vorgeschlagenen Kunststoffgehäuse weisen jedoch eine nur
geringe Zugfestigkeit auf. Es besteht daher die Gefahr, daß diese
Gasgeneratoren der durch die Zündung
des Treibmittels in der Brennkammer verursachten plötzlichen
Druckerhöhung
nicht standhalten und bersten. In der
US 5 492 364 A wurde bereits vorgeschlagen, die
Kunststoffgehäuse
durch Umwickeln eines Hohlkörpers
aus thermoplastischem Material mit langfaserverstärkten Kunststoffen
auszubilden. Diese Kunststoffgehäuse
weisen zwar eine hohe Festigkeit auf, sie benötigen jedoch eine lange Aushärtezeit. Zudem
ist die genannte Herstellungstechnik äußerst kostenintensiv und für die Massenproduktion
nicht geeignet.
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Es
besteht daher weiterhin ein Bedarf an Gasgeneratoren mit einem stabilen
Gehäuse,
die einfach und aus kostengünstigen
Materialien herstellbar sind.
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Die
Erfindung schafft einen Gasgenerator zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung,
insbesondere einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem Gehäuse und
einer im Gehäuse
angeordneten Brennkammer, die einen Treibstoff zur Erzeugung von
Gas enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Gehäuse
einen Wickelkörper
aus einem bahnförmigen
Material umfaßt,
wobei das bahnförmige
Material aus der aus Papier, papierhaltigen Verbundwerkstoffen und
Kunststoffolien bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
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Zur
Herstellung des Gasgeneratorgehäuses im
Wickelverfahren kann auf eine erprobte Verfahrenstechnik zurückgegriffen
werden. Die erfindungsgemäß zu verwendenden
Materialien sind kostengünstige
Massenprodukte und einfach zu verarbeiten. Die geforderte Festigkeit
des Gehäuses
läßt sich durch
die Auswahl einer ausreichenden Anzahl von Wickellagen gezielt einstellen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
der Wickelkörper
auf einen die Brennkammer umgebenden Behälter aufgebracht. Der Behälter kann beispielsweise
aus Metallfolie, Streckmetall oder einem Sieb gebildet sein. Besonders
bevorzugt umfaßt der
Behälter
zusätzlich
einen Filter.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
sieht darüber
hinaus wenigstens einen Deckel vor, der den Behälter verschließt und in
dem ein in die Brennkammer ragender Anzünder aufgenommen ist. Der Behälter mit
dem Treibstoff sowie dem Deckel, dem Anzünder und gegebenenfalls dem
Filter ist als eine vorgefertigte Baugruppe ausgebildet und der
Wickelkörper
ist auf die vorgefertigte Baugruppe aufgebracht. Der Deckel kann
durch eine geeignete Formgebung druckstabil ausgelegt sein. Die
Fixierung des Deckels kann durch Einwickeln von Drähten oder
durch zusätzliche Lagen
des bahnförmigen
Materials und der daraus resultierenden Aufdickung des Gehäuses erreicht werden.
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Das
bahnförmige
Material, aus dem der Wickelkörper
aufgebaut ist, besteht vorzugsweise aus einem beschichteten Papier,
wobei die Beschichtung beispielsweise Kunststoff oder Metall, insbesondere Aluminium,
sein kann. Als bahnförmiges
Material kann außerdem
ein mit Kunststoff gefülltes
Papier verwendet werden. Bevorzugt weist das Papier eine flammhemmende
Ausrüstung
auf. Damit kann ein Abbrand des Gehäuses im Betriebsfall sicher
verhindert werden. Die ebenfalls als bahnförmiges Material zum Aufbau
des Wickelkörpers
verwendbare Kunststoffolie kann mit Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern,
Aramidfasern oder Naturfasern, verstärkt sein.
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Zur
Erhöhung
der Festigkeit des Gehäuses ist
das bahnförmige
Material vorzugsweise mit einem Klebstoff verklebt. Die Klebeverbindung
besteht dabei sowohl innerhalb des Wickelkörpers als auch zwischen dem
Wickelkörper
und dem die Brennkammer umgebenden Behälter.
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Weiterhin
ist gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
vorgesehen, daß der
Wickelkörper Ausströmöffnungen
für das
aus dem Treibstoff erzeugte Gas umfaßt, wobei die Ausströmöffnungen außenseitig
mit einer Verdämmung
verschlossen sind, so daß in
der Brennkammer ein ausreichender Innendruck für den Treibstoffabbrand bereitgestellt werden
kann. Die Verdämmung
kann eine Metallfolie, insbesondere eine Aluminiumfolie oder Kupferfolie,
sein. Zur Abdichtung gegenüber
Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen kann das Gehäuse schließlich von
einem dünnen
Kunststoffmantel umhüllt
sein, der beispielsweise durch Aufbringen eines Schrumpfschlauchs
hergestellt werden kann, wobei die Anzünderschnittstellen und gegebenenfalls
die durch die Verdämmung
geschützten
Ausströmöffnungen
freigehalten werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Gasgenerator
sowie ein Längsschnittdetail
A; und
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2 einen
Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Gasgenerator nach 1.
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Die 1 zeigt
einen Gasgenerator 10 zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem,
mit einem Gehäuse 12 und
einer im Gehäuse 12 angeordneten
Brennkammer 14, die einen Treibstoff 16 zur Erzeugung
von Gas enthält.
Das Gehäuse 12 umfaßt dabei
einen Wickelkörper 13 aus einem
bahnförmigen
Material, wobei das bahnförmige
Material aus der aus Papier, papierhaltigen Verbundwerkstoffen und
Kunststoffolien bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
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Der
Wickelkörper 13 ist
auf einen die Brennkammer 14 umgebenden Behälter 18 aufgebracht, wobei
der Behälter 18 aus
Streckmetall gebildet ist und außenseitig zusätzlich einen
Filter 20 umfaßt. Das
Streckmetall und der Filter 20 bilden einen zylindrischen
Mantel des Behälters 18,
der an seinen Stirnseiten durch einen ersten Deckel 22 und
einen zweiten Deckel 24 verschlossen ist. In den ersten
Deckel 22 ist ein in die Brennkammer 14 ragender
Anzünder 26 aufgenommen,
der bei seiner Aktivierung den Treibstoff 16 in der Brennkammer 14 zündet. Der Behälter 18 mit
dem Treibstoff 16 sowie den Deckeln 22, 24,
dem Anzünder 26 und
dem Filter 20 ist als vorgefertigte Baugruppe ausgebildet,
auf die das als Wickelkörper 13 ausgebildete
Gehäuse 12 aufgebracht
wird. Alternativ kann der Behälter 18 statt
aus Streckmetall auch aus einer Metallfolie oder einem Sieb gebildet
sein.
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Konkret
wird das Gehäuse 12 des
Gasgenerators 10 durch Umwickeln des Behälters 18 mit
faserverstärkten
Papier- und/oder Folienlagen gebildet. Die notwendige strukturelle
Festigkeit des Wickelkörpers 13 wird
durch eine ausreichend große Wandstärke des
Gehäuses 12 gewährleistet,
die sehr einfach über
die Anzahl von Wicklungen der Papier- und/oder Folienlagen auf einen
gewünschten Wert
eingestellt werden kann. Darüber
hinaus wird die erforderliche Festigkeit durch Verkleben der einzelnen
Lagen mit einem geeigneten Kleber erreicht, wobei sowohl zwischen
den Lagen des Wickelkörpers 13 als
auch zwischen dem Wickelkörper 13 und dem
Behälter 18 eine
Klebeverbindung besteht. Zum Schutz vor Feuchtigkeit und zur weiteren
Erhöhung der
Festigkeit kann das verwendete Papier kunststoff- oder aluminiumbeschichtet
oder mit Kunststoff gefüllt
sein, wobei besonders bevorzugt flammhemmende Beschichtungen oder
Füllungen
verwendet werden, um einen Abbrand des Wickelkörpers 13 bei der Auslösung des
Gasgenerators 10 zu verhindern.
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Außerdem sind
Abströmöffnungen 28 im
Gehäuse 12 vorgesehen,
damit Generatorgas aus dem Gehäuse 12 des
Gasgenerators 10 austreten kann. Zur Bildung dieser Abströmöffnungen 28 werden nach
der Gehäusemontage,
d. h. nach dem Umwickeln des Behälters 18 mit
Papier- und/oder Folienbahnen, Bohrungen in einer Wand des Gehäuses 12 vorgenommen.
Das Herstellen der Bohrungen mit geeignetem Bohrdurchmesser erfolgt
vorzugsweise weggesteuert, wobei der Filter 20 Bohrtoleranzen aufnehmen
kann, so daß keine
Beschädigungen
im Brennkammerinnern auftreten. Fehlauslösungen des Treibstoffs 16 infolge
der Herstellung der Ausströmöffnungen 28 sind
somit ausgeschlossen.
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Das
Detail A der 1 zeigt schematisch einige Wickellagen
des Wickelkörpers 13 im
Bereich des ersten Deckels 22, wobei eine Aufdickung am seitlichen
Rand des Gehäuses 12 zu
erkennen ist. Diese randseitige Verdickung des Wickelkörpers 13 wird
erreicht, indem beim Umwickeln der Brennkammer 14 Drähte 30 und/oder
zusätzliche,
schmale Papier- oder Folienlagen im Bereich der seitlichen Ränder des
bahnförmigen
Materials eingewickelt werden. Durch die Verdickung des Wickelkörpers 13 erhöht sich
die Wandstärke
am Rand des Gehäuses 12,
so daß die
Deckel 22, 24 in Längsrichtung des Gasgenerators 10 keine
Bewegung relativ zum Wickelkörper 13 ausführen können, also
fixiert sind. Mit Bezug auf 1 wird bei
einem Anstieg des Innendrucks in der Brennkammer 14 infolge
einer Aktivierung des Anzünders 26 dementsprechend
eine Bewegung des ersten Deckels 22 nach links bzw. des zweiten
Deckels 24 nach rechts verhindert.
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Am
Gehäuse 12 ist
außenseitig
eine Verdämmung 32 (z.
B. Alu- oder Kupferfolie) aufgebracht, welche die Ausströmöffnungen 28 nach
einer Aktivierung des Anzünders 26 zunächst geschlossen hält. Alternativ
oder zusätzlich
kann der gesamte Gasgenerator 10 zum Schutz gegen äußere Beschädigung und
Klimaeinflüsse
abschließend
in einen geeigneten Kunststoffmantel 34 (z. B. einen Schrumpfschlauch)
eingeschweißt
werden, wobei nur die Anzünderschnittstellen
und eventuell die durch die Verdämmung 32 geschützten Ausströmöffnungen 28 frei bleiben.
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Bei
einer Auslösung
des Gasgenerators 10 entzündet der Anzünder 26 den
Treibstoff 16. Durch das entstehende Gas erhöht sich
der Innendruck im Gasgenerator 10, bis die Verdämmung 32 und
gegebenenfalls der Kunststoffmantel 34 aufreißt und das Gas
in einen (nicht gezeigten) Gassack abströmen kann.
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Der
beschriebene Gasgenerator 10 umfaßt ein als Wickelkörper 13 ausgebildetes
Gehäuse 12, welches
aufgrund seiner einfachen Herstellung für eine Massenfertigung gut
geeignet ist. Dieses Gehäuse 12 bestimmt
die Festigkeit des Gasgenerators 12, wobei die üblichen,
strukturfestigkeitsbestimmenden Metallumschließungen der Brennkammer 14 durch
Bahnen aus Papier, beschichtetem Papier, papierbasierenden Verbundwerkstoffen
oder faserverstärkten
Kunststoffolien ersetzt werden. Das Gewicht des Gasgenerators 10 kann
dabei erheblich reduziert werden, ohne daß die Funktionssicherheit des
Gasgenerators 10 negativ beeinflußt wird.