DE102011102064A1

DE102011102064A1 - Verfahren zur Herstellung eines Gasgenerators

Info

Publication number: DE102011102064A1
Application number: DE102011102064A
Authority: DE
Inventors: Christian Bibo; Thomas Nobach; Oskar Sponfeldner; Martin Oberstarr; Johann Osl; Rainer Eggerdinger; Karl Englbrecht; Martin Sedlmeier; Stefan Siglreithmaier
Original assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-11-22
Also published as: US20120292293A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Gasgenerators hat die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Gehäuses (12), das einen rohrförmigen Anschlussabschnitt (10) mit einer zylindrischen Wand (14) aufweist, Bereitstellen eines Verschlussteils (19) mit einem Verschlussabschnitt (18), der eine zylindrische Kontaktfläche (20) hat, deren Querschnitt ein geringes Übermaß oder Untermaß gegenüber dem Querschnitt des Anschlussabschnitts (10) aufweist, und axiales Ein- bzw. Aufpressen des Verschlussteils (19) in bzw. auf den Anschlussabschnitt (10) unter gleichzeitiger Zufuhr von elektrischem Strom, der zwischen der zylindrischen Wand (14) und der Kontaktfläche (20) fließt, sodass das Verschlussteil (19) mit dem Anschlussabschnitt (10) pressverschweißt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gasgenerators.
Gasgeneratoren werden in Fahrzeuginsassensystemen eingesetzt, beispielsweise zum Befüllen eines Gassacks oder zum Betrieb eines Gurtstraffers.
Bei gebräuchlichen Konstruktionen wird ein metallischer Gehäusekörper mit Festtreibstoff und/oder unter hohem Druck stehenden Gasen gefüllt. Die Befüllöffnung muss anschließend verschlossen werden.
In der DE 10 2006 051 170 B4 ist beschrieben, einen Gasgenerator in einer Druckkammer mit Druckgas zu befüllen und in dieser Druckkammer auch ein Verschlussteil für die Befüllöffnung aufzubringen. Die Verbindung zwischen dem Verschlussteil und dem Gehäuse erfolgt durch ein Elektroschweißverfahren, bei dem ein elektrischer Strom durch das Gehäuse und das Verschlussteil fließt. Das Material des Gehäuses und des Verschlussteils wird dabei an den Kontaktstellen so stark erhitzt, dass eine Schweißverbindung entsteht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Fertigung eines Gasgenerators zu vereinfachen und kostengünstiger zu gestalten.
Zur Herstellung eines Gasgenerators wird ein Gehäuse bereitgestellt, das einen rohrförmigen Anschlussabschnitt mit einer zylindrischen Wand aufweist. Es sei angemerkt, dass der Begriff „zylindrische Wand” im Sinne der Erfindung nicht auf einen Kreiszylinder beschränkt ist, sondern jede geeignete, in sich geschlossene (ringförmige) Kontur einer Basisfläche des Zylinders definieren kann. Ein Verschlussteil wird bereitgestellt, mit einem Verschlussabschnitt, der eine zylindrische Kontaktfläche hat, deren Querschnitt ein geringes Übermaß oder Untermaß gegenüber dem Querschnitt des Anschlussabschnitts aufweist. Das Verschlussteil wird axial ein bzw. aufgepresst in bzw. auf den Anschlussabschnitt unter gleichzeitiger Zufuhr von elektrischen Strom, der zwischen der zylindrischen Wand und der Kontaktfläche fließt, so dass das Verschlussteil mit dem Anschlussabschnitt pressverschweißt wird. Durch dieses Verfahren kann beispielsweise eine Befüllöffnung eines Gasgenerators schnell und sicher mit einem Verschlussteil verschlossen werden.
Das Verfahren ist dabei sowohl einsetzbar, wenn das Verschlussteil einen geringeren Durchmesser hat als der Anschlussabschnitt als auch für den umgekehrten Fall, in dem das Verschlussteil einen größeren Durchmesser als der Anschlussabschnitt aufweist und auf den Anschlussabschnitt aufgepresst wird.
Vorzugsweise ist die Wandstärke der zylindrischen Wand geringer als die Länge des Anschlussabschnitts.
Die Wandstärke beträgt vorzugsweise 0,08–5 mm. Bevorzugt ist eine Wandstärke zwischen 0,1 und 3 mm, insbesondere beträgt die Wandstärke 2,5 mm. Das Verschlussteil ist dabei bevorzugt mit einer größeren Wandstärke als die zylindrische Wand oder massiv ausgeführt.
Der Querschnitt des Anschlussabschnitts kann polygonal, insbesondere sechseckig, sein. Der Querschnitt kann aber auch kreisrund oder oval sein.
Um das Einpressen zu erleichtern, können das Ende des Anschlussabschnitts und/oder die zylindrische Kontaktfläche angefast sein.
Die axiale Länge des verschweißten Abschnittes entspricht bevorzugt maximal dem fünffachen insbesondere maximal dem 3,5 fachen der Wandstärke der zylindrischen Wand. Es hat sich überraschend gezeigt, dass bereits eine derartige Schweißverbindung sämtlichen Anforderungen, die an einem Gasgenerator gestellt werden, genügt.
Das Gehäuse und das Verschlussteil können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Sie können aber auch beide beispielsweise aus dem gleichen Stahl gefertigt sein.
Bevorzugt ist das Gehäuse ein Rohr und/oder das Verschlussteil ein scheibenförmiger Körper.
Der Abschlussabschnitt kann ein aufgeweitetes axiales Ende haben, welches die zylindrische Wand bildet. Diese Gestaltung erleichtert die Befüllung des Gasgenerators und das Verschließen der Öffnung.
Es ist auch möglich, dass der Anschlussabschnitt eine radial nach innen verlaufende, einstückig angeformte Stirnwand mit einer Öffnung hat, deren Rand die zylindrische Wand bildet. Diese Gestaltung erlaubt ein einfaches Einpressen der Verschlussteil. Insbesondere kann hier auf ein Anfasen eines der beiden Bauteile verzichtet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 und 2 eine Schnittansicht eines Anschlussabschnitts und eines Verschlussteils eines Gasgenerators vor und nach dem Einpressen des Verschlussteils gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 und 4 eine Schnittansicht eines Anschlussabschnitt und ein Verschlussteils eines Gasgenerators vor und nach dem Einpressen des Verschlussteils gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 und 6 eine Schnittansicht eines Anschlussabschnitts und eines Verschlussteils eines Gasgenerators vor und nach dem Einpressen des Verschlussteils gemäß einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
7 und 8 eine Schnittansicht eines Anschlussabschnitt und eines Verschlussteils eines Gasgenerators vor und nach dem Einpressen des Verschlussteils gemäß einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
9 und 10 eine Schnittansicht eines Anschlussabschnitt und eines Verschlussteils eines Gasgenerators vor und nach dem Einpressen des Verschlussteils gemäß einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
11 bis 13 eine Schnittansicht eines Anschlussabschnitt und eines Verschlussteils eines Gasgenerators vor und nach dem Einpressen des Verschlussteils gemäß einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt einen metallischen, rohrförmigen Anschlussabschnitt 10, der Teil eines Gehäuses 12 eines nicht näher dargestellten Gasgenerators ist und der eine zylindrische Wand 14 mit einer an deren freien axialen Ende gelegenen Öffnung 15 aufweist. Der innenliegende Rand der Öffnung 15 weist eine Anfasung 16 auf.
Die Wandstärke der zylindrischen Wand 14 beträgt in diesem Beispiel etwa zwischen 0,1 und 5 mm.
Um das Gehäuse 12 zu verschließen, wird zunächst ein Verschlussabschnitt 18 eines nicht näher dargestellten Verschlussteils 19 in die Öffnung 15 eingesetzt. Der Verschlussabschnitt 18 ist hier als scheibenförmiges Bauteil ausgebildet.
Die geometrische Form des Querschnitts des Verschlussabschnitts 18 ist an die Querschnittsfläche der Öffnung 15 angepasst. Der Verschlussabschnitt 18 weist jedoch ein geringes Übermaß gegenüber der Öffnung 15 auf, so dass er nicht ganz in die Öffnung 15 eingeschoben werden kann. Dieser Zustand ist in 1 dargestellt.
Die Anfasung 16 kann auch am Einschubende des Verschlussabschnitts 18 ausgebildet sein oder auch an beiden Bauteilen.
Der Querschnitt kann dabei rund, aber auch polygonal, insbesondere, wie es in den 11 bis 13 gezeigt ist, sechseckig, gestaltet sein.
Jetzt wird ein elektrischer Strom durch das Verschlussteil 19 und die zylindrische Wand 14 des Anschlussabschnitts 10 geschickt, wie es in 2 angedeutet ist.
Gleichzeitig wird in Axialrichtung eine Kraft F auf das Verschlussteil 19 ausgeübt und dieses um ein vorbestimmtes Maß d in die Öffnung 15 des Anschlussabschnitts 10 hinein verschoben. Dies ist möglich, weil sich durch den Stromfluss eine zylindrische Kontaktfläche 20 des Verschlussteils 18 sowie die zylindrische Innenwand des Anschlussabschnitts 10 so weit erwärmen, dass eine Erweichung des Materials stattfindet. Bei Abschalten des Stromflusses erstarrt das Material wieder, so dass entlang der zylindrischen Kontaktfläche 20 eine umlaufende Schweißverbindung mit der axialen Länge d gebildet ist.
Der Innenquerschnitt der zylindrischen Wand 14 ist, mit Ausnahme der Anfasung 16, über die Länge d gleichbleibend.
Optional kann die Wand 14 außenseitig im Bereich des Verschlussabschnitts 18 nach außen ausbauchen. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel bleibt die Außengeometrie im Bereich des Verschlussabschnitts 18 unverändert.
In den 3 und 4 ist der rohrförmige Anschlussabschnitt 10 an seiner zweiten Stirnseite verschlossen und bildet so das gesamte Gehäuse 12 des Gasgenerators. In die vom Gehäuse 12 umschlossene Kammer 22 werden vor dem Verschließen mit dem Verschlussteil 19 die herkömmlichen Bestandteile eines Gasgenerators, wie zum Beispiel ein Treibsatz aus pyrotechnischem Material und/oder ein unter Druck (ca. 300 bar bis 500 bar) stehendes Gas, beispielsweise Argon und/oder Helium, eingebracht (hier nicht gezeigt).
3 zeigt den Zustand vor dem Verschließen und die 4 den Zustand nach dem Einpressschweißen.
Die 5 und 6 zeigen einen Anschlussabschnitt 10, der sich an seinem axialen Ende radial aufweitet. Die axiale Länge des aufgeweiteten Bereichs ist größer als die Einschublänge d, wie dies in 6 dargestellt ist.
in den 7 und 8 ist hingegen ein Anschlussabschnitt 10 dargestellt, dessen axiales Ende sich radial verjüngt. Auch hier ist die axiale Länge der Verjüngung größer als die Einschublänge d.
Die 9 und 10 zeigen eine Ausführungsform, bei der das axiale Ende des Anschlussabschnitts 10 radial einwärts gekrümmt ist. Hierdurch ist eine Stirnwand 24 gebildet, während das eigentliche axiale Ende axial innerhalb des Anschlussabschnitts 10 liegt. Aufgrund der Krümmung der Stirnwand 24 kann in diesem Fall auf ein Anfasen verzichtet werden.
Diese Gestaltung hat den auch Vorteil, dass das Verschlussteil 19 nicht so weit über das axiale Ende des Anschlussabschnitts 10 herausragt wie in den anderen Ausführungsformen.
Die 11–13 zeigen ein komplettes Gehäuse 12 eines Gasgenerators, wobei der Anschlussabschnitt 10 aus einer flachen Seitenwand senkrecht herausragt. Der Querschnitt des Anschlussabschnitts 10 ist hier sechseckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet. Der Querschnitt des Verschlussabschnitts 18 ist darauf abgestimmt. Auch hier weist der Querschnitt des Verschlussabschnitts 18 ein geringes Übermaß gegenüber dem Querschnitt der Öffnung des Anschlussabschnitts 10 auf.
In allen Figuren ist jeweils nur der Verschlussabschnitt 18 des Verschlussteils 19 dargestellt. Der Rest des Verschlussteils 19 kann auf beliebige geeignete Weise gestaltet sein.
Alternativ dazu, das Verschlussteil in die Öffnung des Anschlussabschnitts einzupressen, könnte das Verschlussteil auch auf den Anschlussabschnitt aufgepresst werden. Dazu kann eine Ausnehmung im Verschlussabschnitt vorgesehen sein, so dass dieser auf den Anschlussabschnitt aufgeschoben werden kann. Die Schweißnaht und die Kontaktfläche liegen dann entsprechend auf der radialen Außenseite des Verschlussabschnitts und nicht wie in den bisher beschriebenen Ausführungsformen auf der radialen Innenseite.
Zu betonen ist, dass die angegebenen Werte für Dicke, Einschublänge, Verformung am Einschubende etc. für alle Ausführungsformen anwendbar sind.
Weiterhin sei angemerkt, dass oben beschriebene Erfindung mit einem Gasgenerator auf dem Nieschengebiet einer Personenschutzeinrichtung, insbesondere eines Fahrzeuginsassensystems, angesiedelt ist, bei dem es auf extreme Sicherheit ankommt. Insbesondere weist ein solcher Gasgenerator üblicherweise einen hohlen, nicht sehr massiven Behälter mit einem relativ weichen Rand eines Anschlussabschnittes auf, welchen es zu verschließen gilt, so dass diverse Anforderungen, die vorgenannte Sicherheit betreffend, erfüllt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006051170 B4 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Gasgenerators, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Gehäuses (12), das einen rohrförmigen Anschlussabschnitt (10) mit einer zylindrischen Wand (14) aufweist, Bereitstellen eines Verschlussteils (19) mit einem Verschlussabschnitt (18), der eine zylindrische Kontaktfläche (20) hat, deren Querschnitt ein geringes Übermaß oder Untermaß gegenüber dem Querschnitt des Anschlussabschnitts (10) aufweist, und axiales Ein- bzw. Aufpressen des Verschlussteils (19) in bzw. auf den Anschlussabschnitt (10) unter gleichzeitiger Zufuhr von elektrischem Strom, der zwischen der zylindrischen Wand (14) und der Kontaktfläche (20) fließt, sodass das Verschlussteil (19) mit dem Anschlussabschnitt (10) pressverschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der zylindrischen Wand (14) geringer ist als die Länge des Anschlussabschnitts (10).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke 0,08 bis 5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 3 mm, insbesondere 2,5 mm beträgt.
Verfahren nach zumindest einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Anschlussabschnitts (10) polygonal, insbesondere sechseckig ist.
Verfahren nach zumindest einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Ende des Anschlussabschnitts (10) und/oder die zylindrische Kontaktfläche (20) angefast sind.
Verfahren nach zumindest einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge (d) des verschweißten Abschnitts maximal dem 5-, insbesondere maximal dem 3,5-fachen der Wandstärke der zylindrischen Wand (14) entspricht.
Verfahren nach zumindest einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) und das Verschlussteil (19) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Verfahren nach zumindest einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) ein Rohr und/oder der Verschlussabschnitt (18) ein scheibenförmiger Körper ist.
Verfahren nach zumindest einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussabschnitt (10) ein aufgeweitetes axiales Ende hat, welches die zylindrische Wand (14) bildet.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussabschnitt (10) eine radial nach innen verlaufende, einstückig angeformte Stirnwand (24) mit einer Öffnung (15) hat, deren Rand die zylindrische Wand (14) bildet.