DE102022130956A1

DE102022130956A1 - GAS GENERATOR

Info

Publication number: DE102022130956A1
Application number: DE102022130956.8A
Authority: DE
Inventors: Simon Stummer; Marc-Andre Lettenbauer
Original assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 2022-11-23
Filing date: 2022-11-23
Publication date: 2024-05-23

Abstract

Ein Gasgenerator (10) eines Personenschutzsystems hat ein Außengehäuse (12), das aus einem ersten und einem zweiten, jeweils topfförmigen Gehäuseteil (14, 16) zusammengesetzt ist, wobei jedes Gehäuseteil (14, 16) eine Umfangswand (18, 20) und einen Boden (22, 24) aufweist und die Gehäuseteile (14, 16) an den offenen axialen Enden (26, 28) ihrer Umfangswände (18, 20) übereinander gestülpt sind, sodass die Umfangswand (18) des ersten Gehäuseteils (14) radial innerhalb der Umfangswand (20) des zweiten Gehäuseteils (16) liegt. Zwischen den Umfangswänden (18, 20) ist eine Ringkammer (30) gebildet. Im ersten Gehäuseteil (14) ist eine Brennkammer (34) ausbildet, in der ein pyrotechnischer Treibstoff (36) und eine Anzündeinheit (40) zum Anzünden des pyrotechnischen Treibstoffs (36) aufgenommen sind. Ein Verschlusselement (64) ist an einem die Umfangswand (18) des ersten Gehäuseteils (14) axial begrenzenden Rand (62) befestigt und verschließt das erste Gehäuseteil (14) gasdicht, wobei das Verschlusselement (64) so ausgebildet ist, dass es nach dem Aktivieren der Anzündeinheit (40) aufreißt und das Gas in die Ringkammer (30) und von dieser die Umgebung des Gasgenerators (10) strömt.A gas generator (10) of a personal protection system has an outer housing (12) which is composed of a first and a second, each pot-shaped housing part (14, 16), wherein each housing part (14, 16) has a peripheral wall (18, 20) and a base (22, 24) and the housing parts (14, 16) are placed over one another at the open axial ends (26, 28) of their peripheral walls (18, 20) so that the peripheral wall (18) of the first housing part (14) lies radially inside the peripheral wall (20) of the second housing part (16). An annular chamber (30) is formed between the peripheral walls (18, 20). A combustion chamber (34) is formed in the first housing part (14), in which a pyrotechnic fuel (36) and an ignition unit (40) for igniting the pyrotechnic fuel (36) are accommodated. A closure element (64) is attached to an edge (62) axially delimiting the peripheral wall (18) of the first housing part (14) and closes the first housing part (14) in a gas-tight manner, wherein the closure element (64) is designed such that it tears open after the ignition unit (40) is activated and the gas flows into the annular chamber (30) and from there into the surroundings of the gas generator (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator eines Personenschutzsystems.The invention relates to a gas generator of a personal protection system.

Insbesondere für in einem Fahrzeuglenkrad angeordnete Fahrergassäcke werden kompakte Gasgeneratoren eingesetzt, die in einer Nabe des Lenkrads angeordnet sind. Das zylindrische Außengehäuse derartiger Gasgeneratoren ist breiter als hoch und ist beispielsweise aus zwei Halbschalen zusammengesetzt. Im Inneren des Gasgenerators ist ein pyrotechnischer Treibstoff angeordnet, der über die gesamte Lebensdauer des Gasgenerators vor Umwelteinflüssen, beispielsweise dem Eindringen von Feuchtigkeit, geschützt werden muss.Compact gas generators are used, in particular for driver gas bags arranged in a vehicle steering wheel. These are arranged in a hub of the steering wheel. The cylindrical outer casing of such gas generators is wider than it is high and is composed, for example, of two half shells. A pyrotechnic fuel is arranged inside the gas generator, which must be protected from environmental influences, such as the ingress of moisture, over the entire service life of the gas generator.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator mit einem vereinfachten Schutz vor Umwelteinflüssen bereitzustellen.The object of the invention is to provide a gas generator with simplified protection against environmental influences.

Diese Aufgabe wird durch einen Gasgenerator eines Personenschutzsystems gelöst, der ein Außengehäuse aufweist, das aus einem ersten und einem zweiten, jeweils topfförmigen Gehäuseteil zusammengesetzt ist. Jedes Gehäuseteil weist eine Umfangswand und einen Boden auf, und die Gehäuseteile sind an den offenen axialen Enden ihrer Umfangswände übereinander gestülpt, sodass die Umfangswand des ersten Gehäuseteils radial innerhalb der Umfangswand des zweiten Gehäuseteils liegt. Zwischen den Umfangswänden ist eine Ringkammer gebildet. Im ersten Gehäuseteil ist eine Brennkammer ausgebildet, in der ein pyrotechnischer Treibstoff und eine Anzündeinheit zum Anzünden des pyrotechnischen Treibstoffs aufgenommen sind. Ein Verschlusselement ist an einem die Umfangswand des ersten Gehäuseteils axial begrenzenden Rand befestigt und verschließt das erste Gehäuseteil gasdicht, wobei das Verschlusselement so ausgebildet ist, dass es nach dem Aktivieren der Anzündeinheit aufreißt und das Gas in die Ringkammer und von dieser in die Umgebung des Gasgenerators strömt.This object is achieved by a gas generator of a personal protection system, which has an outer housing composed of a first and a second, each pot-shaped housing part. Each housing part has a peripheral wall and a base, and the housing parts are placed over one another at the open axial ends of their peripheral walls, so that the peripheral wall of the first housing part lies radially inside the peripheral wall of the second housing part. An annular chamber is formed between the peripheral walls. A combustion chamber is formed in the first housing part, in which a pyrotechnic fuel and an ignition unit for igniting the pyrotechnic fuel are accommodated. A closure element is attached to an edge axially delimiting the peripheral wall of the first housing part and closes the first housing part in a gas-tight manner, wherein the closure element is designed such that it tears open after the ignition unit is activated and the gas flows into the annular chamber and from there into the surroundings of the gas generator.

Das Verschlusselement dichtet die Brennkammer gegen Umwelteinflüsse und das Eindringen von Feuchtigkeit ab. Durch die Anordnung des Verschlusselements am Rand der Umfangswand des ersten Gehäuseteils kann das gesamte Innere des ersten Gehäuseteils und insbesondere die gesamte Brennkammer mit nur einem einzigen Bauteil abgedichtet werden. Es ist daher möglich, den Gasgenerator so auszulegen, dass das Verschlusselement die einzige Abdichtung im Gasgenerator bildet. Dies verringert die Anzahl der Komponenten des Gasgenerators und vereinfacht die Herstellung, was die Fertigungskosten reduziert.The closure element seals the combustion chamber against environmental influences and the ingress of moisture. By arranging the closure element on the edge of the peripheral wall of the first housing part, the entire interior of the first housing part and in particular the entire combustion chamber can be sealed with just one single component. It is therefore possible to design the gas generator so that the closure element forms the only seal in the gas generator. This reduces the number of components of the gas generator and simplifies production, which reduces manufacturing costs.

Die Brennkammer nimmt vorzugsweise den gesamten Treibstoff des Gasgenerators inklusive der Anzündeinheit und einer optionalen Verstärkerladung auf.The combustion chamber preferably accommodates all of the fuel from the gas generator, including the ignition unit and an optional booster charge.

Das zweite Gehäuseteil dient in der Regel als Diffusor, um das aus der Brennkammer austretende Gas in den Gassack zu leiten. Vorzugsweise sind am zweiten Gehäuseteil, insbesondere in dessen Umfangswand, Abströmöffnungen zur Umgebung des Gasgenerators ausgebildet. Da die Brennkammer im ersten Gehäuseteil durch das Verschlusselement gasdicht verschlossen ist, ist es nicht erforderlich, diese Abströmöffnungen zu verschließen oder zu versiegeln.The second housing part generally serves as a diffuser to guide the gas escaping from the combustion chamber into the gas bag. Preferably, the second housing part, in particular its peripheral wall, has outflow openings to the surroundings of the gas generator. Since the combustion chamber in the first housing part is sealed gas-tight by the closure element, it is not necessary to close or seal these outflow openings.

Die Brennkammer erstreckt sich vorzugsweise ringförmig um die Anzündeinheit herum. Generell kann der Gasgenerator im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut sein.The combustion chamber preferably extends in a ring shape around the ignition unit. In general, the gas generator can be constructed to be essentially rotationally symmetrical.

Das Verschlusselement ist vorzugsweise eine Membran, insbesondere eine Berstmembran. Bevorzugt weist das Verschlusselement wenigstens eine Sollbruchstelle auf, beispielsweise eine mittige Kreuzprägung, an der es bei einer Aktivierung des Gasgenerators aufgrund des in der Brennkammer entstehenden erhöhten Innendrucks aufreißt. Nach dem Öffnen des Verschlusselements kann das Gas aus der Brennkammer in die Ringkammer und von dort in die Umgebung des Gasgenerators, also normalerweise den Gassack, abströmen.The closure element is preferably a membrane, in particular a burst membrane. The closure element preferably has at least one predetermined breaking point, for example a central cross-shaped embossing, at which it tears open when the gas generator is activated due to the increased internal pressure that arises in the combustion chamber. After the closure element is opened, the gas can flow out of the combustion chamber into the annular chamber and from there into the area surrounding the gas generator, i.e. normally the gas bag.

Die Membran ist beispielsweise eine Folie, insbesondere eine Metallfolie.The membrane is, for example, a foil, in particular a metal foil.

Zur Verbindung der beiden Gehäuseteile ist beispielsweise die Umfangswand des zweiten Gehäuseteils an ihrem dem Boden abgewandten axialen Ende mit der Umfangswand ersten Gehäuseteils verschweißt. So sind die beiden Gehäuseteile sicher aneinander befestigt. Die Verbindung kann schnell und kostengünstig erfolgen, indem die beiden Gehäuseteile ineinandergesteckt und miteinander verschweißt werden.To connect the two housing parts, for example, the peripheral wall of the second housing part is welded to the peripheral wall of the first housing part at its axial end facing away from the base. This means that the two housing parts are securely attached to one another. The connection can be made quickly and inexpensively by inserting the two housing parts into one another and welding them together.

Wenn der Boden des zweiten Gehäuseteils so federnd ausgebildet ist, dass er beim Ausströmen des Gases aus der Brennkammer axial, also senkrecht zu den Böden, nachgibt, kann sich ein Abstand des Bodens zum Rand der Umfangswand des ersten Gehäuseteils vergrößern, um eine Überströmöffnung von der Brennkammer zur Ringkammer zu bilden oder zu vergrößern. In diesem Bereich sind die beiden Gehäuseteile daher nicht fest miteinander verbunden. Das Entstehen oder die Vergrößerung der Überströmöffnung erfolgt durch die Verformung insbesondere des zweiten Gehäuseteils.If the base of the second housing part is designed to be resilient in such a way that it gives way axially, i.e. perpendicular to the bases, when the gas flows out of the combustion chamber, the distance between the base and the edge of the peripheral wall of the first housing part can increase in order to form or enlarge an overflow opening from the combustion chamber to the annular chamber. In this area, the two housing parts are therefore not firmly connected to one another. The formation or enlargement of the overflow opening occurs through the deformation of the second housing part in particular.

Um diese Federwirkung zu erreichen, weist der Boden des zweiten Gehäuseteils beispielsweise eine zur Brennkammer gerichtete Wölbung auf. Die Wölbung verläuft insbesondere bis zum Rand der Umfangswand des ersten Gehäuseteils, um auch an dieser Stelle eine Verformung zu bewirken und damit die Überströmöffnung (weiter) zu öffnen. Beispielsweise öffnet oder erweitert sich ein Ringspalt zwischen dem Rand der Umfangswand des ersten Gehäuseteils und dem Boden des zweiten Gehäuseteils, indem sich der Boden des zweiten Gehäuseteils nach oben verformt. Dieser Ringspalt bildet vorzugsweise die einzige Überströmöffnung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil.In order to achieve this spring effect, the bottom of the second housing part has, for example, a curvature directed towards the combustion chamber. The curvature extends in particular to the edge of the peripheral wall of the first housing part in order to cause a deformation at this point as well and thus to open the overflow opening (further). For example, an annular gap between the edge of the peripheral wall of the first housing part and the bottom of the second housing part opens or widens as the bottom of the second housing part deforms upwards. This annular gap preferably forms the only overflow opening between the first and second housing parts.

Der Gasaustritt nach außen ist durch die Wahl der Form und Steifigkeit des zweiten Gehäuseteils sehr exakt einstellbar, da diese die Gegenkraft, die das zweite Gehäuseteil gegen den ansteigenden Innendruck in der Brennkammer entgegensetzt, vorgeben. Der Brennkammerdruck kann dabei relativ niedrig eingestellt werden.The gas outlet to the outside can be adjusted very precisely by selecting the shape and rigidity of the second housing part, as these determine the counterforce that the second housing part applies to the increasing internal pressure in the combustion chamber. The combustion chamber pressure can be set relatively low.

Vor der Aktivierung des Gasgenerators kann der Boden des zweiten Gehäuseteils das Verschlusselement zumindest abschnittsweise berühren, insbesondere in einem radial äußeren Bereich der Wölbung. So lässt sich ein definiertes Öffnen des Verschlusselements unterstützen.Before the gas generator is activated, the bottom of the second housing part can touch the closure element at least in sections, in particular in a radially outer region of the curvature. This can support a defined opening of the closure element.

Die Verformung des zweiten Gehäuseteils ist vorzugsweise elastisch, kann aber auch zumindest teilweise plastisch sein.The deformation of the second housing part is preferably elastic, but can also be at least partially plastic.

In einer bevorzugten Variante ist die Anzündeinheit von einer Hülse umgeben, unter Bildung einer Innenkammer, in der eine Verstärkerladung aufgenommen ist. In a preferred variant, the ignition unit is surrounded by a sleeve, forming an inner chamber in which a booster charge is accommodated.

Die Hülse trennt die Verstärkungsladung vom restlichen Treibstoff in der Brennkammer und steuert so ein anfängliches Abbrandverhalten des Treibstoffs.The sleeve separates the booster charge from the remaining fuel in the combustion chamber and thus controls the initial burn-off behavior of the fuel.

Vorzugsweise hat die Hülse einen gegenüber des Verschlusselements positionierten, zur Innenkammer hin gewölbten Boden. Durch eine Verformung dieser Wölbung axial nach außen von der Innenkammer weg kann ein sogenannter Anzündschlag unmittelbar nach der Aktivierung der Anzündeinheit und/oder Anzünden der Verstärkerladung abgemildert werden. Auf diese Weise wird eine Umfangswand der Hülse weniger stark belastet.Preferably, the case has a base that is positioned opposite the closure element and curved towards the inner chamber. By deforming this curvature axially outwards away from the inner chamber, a so-called ignition shock can be mitigated immediately after activation of the ignition unit and/or ignition of the booster charge. In this way, the peripheral wall of the case is subjected to less stress.

Die Außenseite des Bodens der Hülse kann das Verschlusselement kontaktieren und kann hier fixiert, beispielsweise stellenweise verschweißt, sein.The outside of the bottom of the sleeve can contact the closure element and can be fixed here, for example welded in places.

In der Brennkammer ist im Bereich des Verschlusselements vorzugsweise mindestens ein Filterelement angeordnet. Dies ermöglicht, das aus der Brennkammer austretende Gas vor dem Durchtritt durch die sich öffnende ringspaltförmige Überströmöffnung zu filtern.At least one filter element is preferably arranged in the combustion chamber in the region of the closure element. This makes it possible to filter the gas emerging from the combustion chamber before it passes through the opening annular gap-shaped overflow opening.

Das Filterelement kann in einer Variante direkt am Verschlusselement angeordnet sein.In one variant, the filter element can be arranged directly on the closure element.

Die Ringkammer kann dann filterfrei ausgebildet sein, was wiederum die Fertigung vereinfacht und den Gasgenerator kostengünstiger macht. Vorzugsweise ist das Filterelement in der Brennkammer der einzige Filter im Gasgenerator.The annular chamber can then be designed without a filter, which in turn simplifies production and makes the gas generator more cost-effective. Preferably, the filter element in the combustion chamber is the only filter in the gas generator.

Das Federelement in der Brennkammer dient vorzugsweise auch gleichzeitig als Volumenausgleich für den Treibstoff in der Brennkammer und hält diesen über die Lebensdauer des Gasgenerators in Position.The spring element in the combustion chamber preferably also serves as a volume compensation for the fuel in the combustion chamber and holds it in position over the service life of the gas generator.

Es ist möglich, das erste Gehäuseteil komplett mit der Anzündeinheit, dem Treibstoff sowie gegebenenfalls der Hülse und der Verstärkerladung sowie dem Filterelement zu versehen und mit dem Verschlusselement am Rand der Umfangswand gasdicht zu verschließen. Die so vorgefertigte Untereinheit kann separat transportiert, gelagert und weiterverarbeitet werden.It is possible to equip the first housing part completely with the ignition unit, the fuel and, if necessary, the sleeve and the booster charge as well as the filter element and to seal it gas-tight with the closure element on the edge of the peripheral wall. The sub-unit prefabricated in this way can be transported, stored and further processed separately.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:

- 1 eine schematische perspektivische, teilgeschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators;
- 2 den Gasgenerator aus 1 in einer teilgeschnittenen Ansicht;
- 3 und 4 Schritte bei der Herstellung des Gasgenerators aus 1;
- 5 und 6 schematische Darstellungen einer Untereinheit des Gasgenerators aus 1; und
- 7 eine schematische teilgeschnittene Ansicht des Gasgenerators aus 1 vor einem letzten Herstellungsschritt.

The invention is described in more detail below using an embodiment with reference to the attached figures. In the figures:

- 1 a schematic perspective, partially sectioned view of a gas generator according to the invention;
- 2 the gas generator 1 in a partially sectioned view;
- 3 and 4 Steps in the manufacture of the gas generator from 1 ;
- 5 and 6 schematic representations of a subunit of the gas generator from 1 ; and
- 7 a schematic partially sectioned view of the gas generator from 1 before a final manufacturing step.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht immer alle identischen Komponenten mit Bezugszeichen versehen.For reasons of clarity, not all identical components are always provided with reference symbols.

Die 1 und 2 zeigen einen Gasgenerator 10 eines Personenschutzsystems, der insbesondere zum Einsatz in einem Lenkrad eines Fahrzeugs zum Füllen eines Fahrergassacks konzipiert ist.The 1 and 2 show a gas generator 10 of a personal protection system, which is designed in particular for use in a steering wheel of a vehicle for filling a driver's gas bag.

Der Gasgenerator 10 hat ein im Wesentlichen zylindrisches Außengehäuse 12, das aus zwei anfänglich separaten Gehäuseteilen 14, 16 zusammengesetzt ist.The gas generator 10 has a substantially cylindrical outer casing 12, which consists of two initially composed of separate housing parts 14, 16.

Jedes der beiden Gehäuseteile 14, 16 ist generell topfförmig und umfasst eine Umfangswand 18, 20 sowie einen an einem axialen Ende der Umfangswand 18, 20 einstückig mit dieser verbundenen Boden 22, 24.Each of the two housing parts 14, 16 is generally pot-shaped and comprises a peripheral wall 18, 20 and a base 22, 24 integrally connected to the peripheral wall 18, 20 at one axial end thereof.

Die beiden Gehäuseteile 14, 16 sind so ineinander gestülpt, dass ihre Böden 22, 24 parallel und entlang einer Axialrichtung A des Gasgenerators 10 entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Das dem Boden 22 abgewandte axiale Ende 26 der Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 liegt benachbart dem Boden 24 des zweiten Gehäuseteils 18. Das dem Boden 24 abgewandte axiale Ende 28 der Umfangswand 20 des zweiten Gehäuseteils 16 liegt benachbart dem Boden 22 des ersten Gehäuseteils 16. Die Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 liegt dabei radial innerhalb der Umfangswand 20 des zweiten Gehäuseteils 16. Der Gasgenerator 10 erhält so eine flache, zylindrische Außenkontur, die breiter als hoch ist.The two housing parts 14, 16 are placed one inside the other in such a way that their bases 22, 24 are arranged parallel and opposite to one another along an axial direction A of the gas generator 10. The axial end 26 of the peripheral wall 18 of the first housing part 14 facing away from the base 22 is adjacent to the base 24 of the second housing part 18. The axial end 28 of the peripheral wall 20 of the second housing part 16 facing away from the base 24 is adjacent to the base 22 of the first housing part 16. The peripheral wall 18 of the first housing part 14 is located radially inside the peripheral wall 20 of the second housing part 16. The gas generator 10 thus has a flat, cylindrical outer contour that is wider than it is high.

In dem an das axiale Ende 26 anschließenden Bereich, ist die Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 radial nach innen versetzt, während die Umfangswand 20 des zweiten Gehäuseteils 16 gerade entlang der Axialrichtung A verläuft. Auf diese Weise ist zwischen den beiden Umfangswänden 18, 20 eine Ringkammer 30 gebildet, die um die Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 umläuft.In the area adjacent to the axial end 26, the peripheral wall 18 of the first housing part 14 is offset radially inward, while the peripheral wall 20 of the second housing part 16 runs straight along the axial direction A. In this way, an annular chamber 30 is formed between the two peripheral walls 18, 20, which runs around the peripheral wall 18 of the first housing part 14.

Die beiden Gehäuseteile 14, 16 sind am axialen Ende 26 der Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 nicht miteinander verbunden, insbesondere nicht miteinander verschweißt.The two housing parts 14, 16 are not connected to one another at the axial end 26 of the peripheral wall 18 of the first housing part 14, in particular they are not welded to one another.

Der Boden 24 des zweiten Gehäuseteils 16 ist federnd ausgebildet, in diesem Beispiel dadurch, dass er eine zum ersten Gehäuseteil 14 gerichtete Wölbung 31 aufweist.The bottom 24 of the second housing part 16 is designed to be resilient, in this example in that it has a curvature 31 directed towards the first housing part 14.

Im Bereich des axialen Endes 28 der Umfangswand 20 des zweiten Gehäuseteils 16 liegt die Umfangswand 20 flächig an der Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 an und ist an dieser Stelle fest und bleibend mit dem ersten Gehäuseteil 14 verschweißt.In the region of the axial end 28 of the peripheral wall 20 of the second housing part 16, the peripheral wall 20 lies flat against the peripheral wall 18 of the first housing part 14 and is firmly and permanently welded to the first housing part 14 at this point.

Im Bereich des axialen Endes 28 ist auch ein radial abstehender Befestigungsflansch 32 angeordnet, der hier als separates Bauteil ausgeführt und radial außerhalb der Umfangswand 20 des zweiten Gehäuseteils 18 angeordnet und mit dieser verschweißt ist.In the region of the axial end 28, a radially projecting fastening flange 32 is also arranged, which is designed here as a separate component and is arranged radially outside the peripheral wall 20 of the second housing part 18 and is welded to it.

Die Umfangswand 18 und der Boden 22 des ersten Gehäuseteils 14 bilden eine Brennkammer 34, in der ein geeigneter pyrotechnischer Treibstoff 36, beispielsweise in Tablettenform, aufgenommen ist.The peripheral wall 18 and the bottom 22 of the first housing part 14 form a combustion chamber 34 in which a suitable pyrotechnic fuel 36, for example in tablet form, is accommodated.

Der Boden 22 weist eine mittige Aufnahmeöffnung 38 auf, in die gasdicht abgedichtet eine Anzündeinheit 40 eingesetzt ist. Die Anzündeinheit 40 ist zur elektrischen Kontaktierung von außen zugänglich (siehe 2).The base 22 has a central receiving opening 38 into which an ignition unit 40 is inserted in a gas-tight manner. The ignition unit 40 is accessible from the outside for electrical contact (see 2 ).

Ein radialer Wulst 42 am Außenumfang der Anzündeinheit 40 liegt an einem gewölbten Rand 44 der Aufnahmeöffnung 38 an und sichert die Anzündeinheit 40 in Axialrichtung A in der Brennkammer 34.A radial bead 42 on the outer circumference of the ignition unit 40 rests against a curved edge 44 of the receiving opening 38 and secures the ignition unit 40 in the axial direction A in the combustion chamber 34.

Eine Hülse 46 ist auf das in die Brennkammer 34 ragende axiale Ende der Anzündeinheit 40 aufgesteckt. In einer zwischen der Anzündeinheit 40 und der Hülse 46 gebildeten Innenkammer 48 ist eine Verstärkerladung 50 aufgenommen.A sleeve 46 is placed on the axial end of the ignition unit 40 that projects into the combustion chamber 34. A booster charge 50 is accommodated in an inner chamber 48 formed between the ignition unit 40 and the sleeve 46.

Die Hülse 46 hat eine zylindrische Umfangswand 52, die an einem axialen Ende der Hülse 46 in einen Boden 54 übergeht. Das entgegengesetzte axiale Ende des Hülse 46 ist offen und auf die Anzündeinheit 40 aufgesteckt.The sleeve 46 has a cylindrical peripheral wall 52 which merges into a base 54 at one axial end of the sleeve 46. The opposite axial end of the sleeve 46 is open and is placed onto the ignition unit 40.

Der Boden 54 weist eine Wölbung 56 auf, die axial nach innen zur Innenkammer 48 gerichtet ist.The bottom 54 has a curvature 56 which is directed axially inward towards the inner chamber 48.

In der Umfangswand 52 der Hülse 46 sind eine oder mehrere Überströmöffnungen 58 ausgebildet, die eine Strömungsverbindung von der Innenkammer 48 zur Brennkammer 34 bilden.One or more overflow openings 58 are formed in the peripheral wall 52 of the sleeve 46, which form a flow connection from the inner chamber 48 to the combustion chamber 34.

Die Umfangswand 20 des zweiten Gehäuseteils 16 weist mehrere Abströmöffnungen 60 auf, die die Ringkammer 30 mit der Umgebung des Gasgenerators 10 verbinden.The peripheral wall 20 of the second housing part 16 has a plurality of outflow openings 60 which connect the annular chamber 30 with the surroundings of the gas generator 10.

Das axiale Ende 26 des ersten Gehäuseteils 14 bildet einen umfangsmäßig umlaufenden Rand 62. Ein flächiges Verschlusselement 64 ist an seinem Außenumfang umlaufend gasdicht am Rand 62 fixiert und überdeckt die gesamte Brennkammer 34 sowie die Hülse 46. Das Verschlusselement 64 verschließt die Brennkammer 34 am axialen Ende 26 des ersten Gehäuseteils 14 gasdicht (siehe auch 5 und 6). Das Verschlusselement 64 deckt die gesamte durch den Rand 62 der Umfangswand 18 gebildete Öffnung des ersten Gehäuseteils 14 ab.The axial end 26 of the first housing part 14 forms a circumferential edge 62. A flat closure element 64 is fixed gas-tight on its outer circumference to the edge 62 and covers the entire combustion chamber 34 and the sleeve 46. The closure element 64 closes the combustion chamber 34 gas-tight at the axial end 26 of the first housing part 14 (see also 5 and 6 ). The closure element 64 covers the entire opening of the first housing part 14 formed by the edge 62 of the peripheral wall 18.

Das Verschlusselement 64 ist eine Membran, beispielsweise eine dünne, flexible Metallfolie. In diesem Beispiel ist das Verschlusselement 64 als Berstmembran ausgebildet und weist eine geeignete Schwächungszone 66 auf, beispielsweise in Form einer mittigen Kreuzprägung (angedeutet in 6).The closure element 64 is a membrane, for example a thin, flexible metal foil. In this example, the closure element 64 is designed as a bursting membrane and has a suitable Weakening zone 66, for example in the form of a central cross embossing (indicated in 6 ).

Im Bereich des axialen Endes 26 der Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 kann das Verschlusselement 64 an der Innenseite des Bodens 24 des zweiten Gehäuseteils 16 anliegen oder geringfügig von diesem beabstandet sein.In the region of the axial end 26 of the peripheral wall 18 of the first housing part 14, the closure element 64 can rest against the inner side of the bottom 24 of the second housing part 16 or be slightly spaced therefrom.

Der Boden 54 der Hülse 46 kann am Verschlusselement 64 anliegen und dort gegebenenfalls fixiert, beispielsweise verschweißt, sein.The bottom 54 of the sleeve 46 can rest against the closure element 64 and can be fixed there, for example welded.

An der zur Brennkammer 34 gerichteten Seite ist hier am Verschlusselement 64 ein ringförmiges Filterelement 68 angeordnet, das die Hülse 46 umgibt. Das Filterelement 68 ist so flexibel gestaltet und hat eine so große axiale Ausdehnung, dass es auch als Füllkörper in der Brennkammer 34 dient und eine axiale Vorspannkraft auf den pyrotechnischen Treibstoff 36 ausübt.On the side facing the combustion chamber 34, an annular filter element 68 is arranged on the closure element 64, which surrounds the sleeve 46. The filter element 68 is designed to be so flexible and has such a large axial extension that it also serves as a filling body in the combustion chamber 34 and exerts an axial prestressing force on the pyrotechnic fuel 36.

In dem hier dargestellten Beispiel bildet das Filterelement 68 den einzigen Filter im Gasgenerator 10.In the example shown here, the filter element 68 forms the only filter in the gas generator 10.

Um den Gasgenerator 10 herzustellen, wird zuerst die Anzündeinheit 40 vom axialen Ende 26 des ersten Gehäuseteils 14 her in die Aufnahmeöffnung 38 eingesetzt, bis der Wulst 42 am gewölbten Rand 44 des Bodens 22 des ersten Gehäuseteils 14 anliegt. Die Anzündeinheit 40 wird auf geeignete Weise gasdicht mit dem Boden 22 verbunden (siehe 3).In order to produce the gas generator 10, the ignition unit 40 is first inserted into the receiving opening 38 from the axial end 26 of the first housing part 14 until the bead 42 rests against the curved edge 44 of the base 22 of the first housing part 14. The ignition unit 40 is connected to the base 22 in a gas-tight manner in a suitable manner (see 3 ).

In einem nächsten Schritt wird die Hülse 46 zusammen mit der Verstärkerladung 50 auf die Anzündeinheit 40 aufgesteckt (siehe 4).In a next step, the sleeve 46 is placed together with the booster charge 50 onto the ignition unit 40 (see 4 ).

Nun wird der pyrotechnische Treibstoff 36 in die Brennkammer 34 eingebracht.Now the pyrotechnic fuel 36 is introduced into the combustion chamber 34.

Anschließend wird das Verschlusselement 64 zusammen mit dem Filterelement 68 auf den Rand 62 der Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 aufgelegt.The closure element 64 is then placed together with the filter element 68 on the edge 62 of the peripheral wall 18 of the first housing part 14.

Alternativ hierzu kann auch zunächst das Filterelement 68 auf den Treibstoff 36 aufgepresst werden, um eine gewisse Vorspannkraft auf diesen ausüben, und in einem nachfolgenden Schritt kann das Verschlusselement 64, separat zu dem Filterelement 68, auf den Rand 62 der Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 aufgelegt werden.Alternatively, the filter element 68 can first be pressed onto the fuel 36 in order to exert a certain preload force on it, and in a subsequent step the closure element 64 can be placed separately from the filter element 68 on the edge 62 of the peripheral wall 18 of the first housing part 14.

Anschließend wird das Verschlusselement 64 umlaufend entlang des Rands 62 fest an der Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils gasdicht befestigt, z.B. verschweißt. Die so entstandene Untereinheit 70 des Gasgenerators 10 ist in den 5 und 6 dargestellt. Diese Untereinheit 70 kann als eigenständiges Bauteil transportiert und gelagert werden.The closure element 64 is then firmly attached, e.g. welded, to the peripheral wall 18 of the first housing part in a gas-tight manner along the edge 62. The resulting sub-unit 70 of the gas generator 10 is inserted into the 5 and 6 This subunit 70 can be transported and stored as an independent component.

Um den Gasgenerator 10 fertig zu stellen, wird lediglich noch das zweite Gehäuseteil 16 auf die Untereinheit 70 aufgesetzt und am axialen Ende 28 der Umfangswand 20 des zweiten Gehäuseteils 16 mit dem ersten Gehäuseteil 14 verschweißt (siehe 7). Abschließend wird noch der Befestigungsflansch 32 am zweiten Gehäuseteil 18 fixiert.To complete the gas generator 10, the second housing part 16 is simply placed on the sub-unit 70 and welded to the first housing part 14 at the axial end 28 of the peripheral wall 20 of the second housing part 16 (see 7 ). Finally, the mounting flange 32 is fixed to the second housing part 18.

Wird der Gasgenerator 10 aktiviert, wird zunächst ein pyrotechnischer Treibstoff in der Anzündeinheit 40 angezündet. Diese öffnet sich daraufhin wie herkömmlich bekannt an einer vorgegebenen Schwächungszone (angedeutet in 1) und entzündet die Verstärkerladung 50 in der Innenkammer 48.If the gas generator 10 is activated, a pyrotechnic fuel is first ignited in the ignition unit 40. This then opens as conventionally known at a predetermined weakening zone (indicated in 1 ) and ignites the booster charge 50 in the inner chamber 48.

Aufgrund des daraufhin in der Innenkammer 48 schlagartig ansteigenden Gasdrucks verformt sich die Wölbung 56 des Bodens 54 der Hülse 46 axial in Richtung zum Boden 24 des zweiten Gehäuseteils 16 hin, wodurch der sogenannte Anzündschlag abgemildert und die Umfangswand 52 der Hülse 46 entlastet wird.Due to the gas pressure which then suddenly increases in the inner chamber 48, the curvature 56 of the bottom 54 of the sleeve 46 deforms axially in the direction of the bottom 24 of the second housing part 16, whereby the so-called ignition shock is mitigated and the peripheral wall 52 of the sleeve 46 is relieved.

Aus der Innenkammer 48 strömt das Gas durch die Überströmöffnungen 58 in die Brennkammer 34 und zündet dort den pyrotechnischen Treibstoff 36 an.The gas flows from the inner chamber 48 through the overflow openings 58 into the combustion chamber 34 and ignites the pyrotechnic fuel 36 there.

Der Anstieg des Gasdrucks in der Brennkammer 34 bewirkt ein Aufreißen des Verschlusselements 64 an der Schwächungszone 66 sowie eine elastische und/oder plastische Verformung des Bodens 24 des zweiten Gehäuseteils 16, wobei sich die Wölbung 31 axial nach außen anhebt. Aufgrund dieser Verformung entsteht oder erweitert sich eine Überströmöffnung 72 in Form eines Ringspalts zwischen dem Rand 62 am axialen Ende 26 der Umfangswand 18 des ersten Gehäuseteils 14 und dem Boden 24 des zweiten Gehäuseteils 16, durch den das Gas in die Ringkammer 30 gelangt. Die Dicke des Verschlusselements 64, das am Rand 62 befestigt bleibt, ist so gering, dass sie bei dieser Betrachtung vernachlässigbar ist.The increase in gas pressure in the combustion chamber 34 causes the closure element 64 to tear open at the weakened zone 66 and an elastic and/or plastic deformation of the base 24 of the second housing part 16, with the curvature 31 being raised axially outwards. Due to this deformation, an overflow opening 72 in the form of an annular gap is created or widened between the edge 62 at the axial end 26 of the peripheral wall 18 of the first housing part 14 and the base 24 of the second housing part 16, through which the gas enters the annular chamber 30. The thickness of the closure element 64, which remains attached to the edge 62, is so small that it can be ignored in this consideration.

Aus der Brennkammer 34 gelangt das Gas dann durch die Abströmöffnungen 60 in die Umgebung des Gasgenerators 10, also in der Regel in einen Gassack.From the combustion chamber 34, the gas then passes through the outflow openings 60 into the environment of the gas generator 10, i.e. usually into a gas bag.

Die Gasabströmung aus der Brennkammer 34 ist durch die geeignete Wahl der geometrischen Form der beiden Gehäuseteile 14, 16 und deren sich daraus ergebenden Verformung sehr präzise einstellbar.The gas outflow from the combustion chamber 34 can be adjusted very precisely by the suitable choice of the geometric shape of the two housing parts 14, 16 and their resulting deformation.

Claims

Gas generator of a personal protection system, with an outer housing (12) which is composed of a first and a second, each pot-shaped housing part (14, 16), wherein each housing part (14, 16) has a peripheral wall (18, 20) and a base (22, 24) and the housing parts (14, 16) are placed over one another at the open axial ends (26, 28) of their peripheral walls (18, 20), so that the peripheral wall (18) of the first housing part (14) lies radially inside the peripheral wall (20) of the second housing part (16), wherein an annular chamber (30) is formed between the peripheral walls (18, 20), and wherein a combustion chamber (34) is formed in the first housing part (14), in which a pyrotechnic fuel (36) and an ignition unit (40) for igniting the pyrotechnic fuel (36) are accommodated. and with a closure element (64) which is fastened to an edge (62) axially delimiting the peripheral wall (18) of the first housing part (14) and closes the first housing part (14) in a gas-tight manner, wherein the closure element (64) is designed such that it tears open after activation of the ignition unit (40) and the gas flows into the annular chamber (30) and from there into the environment of the gas generator (10).

Gas generator according to Claim 1 , wherein the closure element (64) is a membrane, in particular a bursting membrane.

Gas generator according to one of the preceding claims, wherein the peripheral wall (20) of the second housing part (16) is welded to the peripheral wall (18) of the first housing part (14) at its axial end (28) facing away from the bottom (24).

Gas generator according to one of the preceding claims, wherein the bottom (24) of the second housing part (16) is designed to be resilient such that it yields axially when the gas flows out of the combustion chamber (34) and increases a distance of the bottom (24) to the edge (62) of the peripheral wall (18) of the first housing part (14) in order to form or enlarge an overflow opening (72) from the combustion chamber (34) to the annular chamber (30).

Gas generator according to Claim 4 , wherein the bottom (24) of the second housing part (16) has a curvature (31) directed towards the combustion chamber (34).

Gas generator according to one of the Claims 4 and 5 , wherein the bottom (24) of the second housing part (16) at least partially contacts the closure element (64) before activation of the gas generator (10).

Gas generator according to one of the preceding claims, wherein the ignition unit (40) is surrounded by a sleeve (46) to form an inner chamber (48) in which a booster charge (50) is accommodated.

Gas generator according to Claim 7 , wherein the sleeve (46) has a bottom (54) positioned opposite the closure element (64) and curved towards the inner chamber (48).

Gas generator according to one of the preceding claims, wherein at least one filter element (68) is arranged in the combustion chamber (34) in the region of the closure element (64).

Gas generator according to one of the preceding claims, wherein the annular chamber (30) is designed to be filter-free.