DE19501837A1 - Gasgeneratoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Gasgeneratoren, insbesondere für passive Rückhaltesysteme in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Rückhaltesysteme bekannt, die mit einem Gassack (Airbag) ausgestattet sind, der durch ein von einem im Gasgenerator erzeugten Gas aufgeblasen wird. Dabei sind im wesentlichen zwei Arten von Gasgeneratoren bekannt, die brennbare, feste treibstoffgaserzeugende Zusammen­ setzungen zum Aufblasen des Airbags verwenden.

So ist einmal aus der DE 42 08 844 A1 ein Gasgenerator bekannt, dessen Brenn- und Filterkammern ringförmig um eine Anzündeinheit angeordnet und aus schalenförmigen Einzelteilen aufgebaut sind. Die Verbindung eines scha­ lenförmigen Unterteils mit einem schalenförmigen Ober­ teil zur Bildung des Gasgeneratorengehäuses erfolgt mittels zwei Gewinden, nämlich einerseits zur Verbin­ dung der zylinderförmigen Innenwände und andererseits zur Verbindung der zylinderförmigen Außenwände des Un­ ter- und des Oberteils.

Die Gasgeneratoren mit einem schalenförmigen Ober- und Unterteil können auch durch Schweißen hochdruckfest und hermetisch dicht miteinander verbunden werden.

Auch sind Gasgeneratoren mit zylindrischem Aufbau aus der DE 43 38 536 A1 bekannt, bei dem ein langgestreck­ ter Zylinder die Brennkammer darstellt und ein diesen Brennkammerzylinder umschließender Zylinder, der Aus­ laßöffnungen aufweist. Bei diesem bekannten Gasgenera­ tor wird der Brennkammerzylinder stirnseitig mit einem Deckel verschlossen, wobei als Verbindungsmittel eben­ falls ein Gewinde vorgesehen ist.

Daraus ergeben sich für die Schraub- und Schweißverbin­ dungen folgende Nachteile: beim Schrauben müssen bei der Montage des Gasgeneratorengehäuses die beiden Ge­ winde gleichzeitig greifen, hierfür sind nur äußerst geringe Toleranzen zulässig, da diese Gewinde ansonsten nie korrekt zusammenpassen. Dies führt dazu, daß die für dieses Sondergewinde erforderlichen engen Toleran­ zen nur durch spanende Bearbeitung und durch einen er­ höhten Prüfaufwand erzielt werden können. Außerdem wird für die Gewinde zusätzlicher Bauraum benötigt. Die fol­ ge ist erhöhter Materialeinsatz bei der Herstellung der Gehäuseteile und weniger Platz für Treibstoff. Außerdem muß aus Gewichtsgründen bei derartigen Gasgeneratoren Aluminium verwendet werden. Durch die geringe Schmelz­ temperatur von Aluminium werden für diese Aufbauten Frühzünder benötigt, um den Generator zu zünden, bevor sein Gehäuse zusammenschmilzt. Das führt zu hohen Her­ stellungskosten.

Beim Schweißen muß zum einen der Treibstoff vor dem Kontakt mit den heißen Metallteilen geschützt werden, da sonst die Gefahr der Selbstentzündung besteht. Daher sind zusätzliche Bauteile wie Schweißschutzringe etc. notwendig, was eine Erhöhung der Bauteilezahl bzw. Mon­ tageschritte zur Folge hat. Zusätzlich müssen die Füge­ stellen der einzelnen sehr genau bearbeitet werden (Paßflächen), um eine reproduzierbare, feste und herme­ tisch dichte Verbindung zu erreichen. Demzufolge ist auch hier ein sehr hoher Prüfaufwand notwendig. Das führt zu hohen Herstellungs- und Montagekosten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Gasge­ neratoren der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Einzelteile kostengünstig montiert werden können, deren Materialkosten gering sind und die eine hochdruckfeste, hermetisch dichte Brennkammer bilden, in die der Treib­ stoff direkt eingefüllt werden kann. Dabei soll das Ge­ wicht und die Anzahl der Einzelteile so klein als mög­ lich gehalten werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Hiernach be­ steht ein Gehäuse im wesentlichen aus mehreren Teilen, die zusammengesetzt die Zünd-, Brenn- und Filterkammer ausbilden. Dabei müssen an mindestens einem der zu ver­ bindenden Teile über den gesamten Umfang hinweg Schlit­ ze zahnförmig eingestanzt werden, so daß das Blech an diesen Stellen Lappen ausbildet, die sich nach innen oder nach außen biegen lassen. An mindestens einem an­ deren der zu verbindenden Teile müssen sich Aussparun­ gen an einer Wand befinden, in die die Lappen gedrückt werden können und so einen Formschluß an dieser Stelle ausbilden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind, daß die Gehäuseeinzelteile nicht mehr aufwendig bearbeitet bzw. hergestellt werden müssen (keine spanabhebende Bearbei­ tung, keine dicken Wände für Gewinde, keine zwingende Notwendigkeit für den Gebrauch von Aluminium, so daß der Frühzünder entfällt, und keine genauen Paßflächen für Schweißnähte). Außerdem löst sich im Falle eines überhöhten Druckes in der Brennkammer die bevorzugt ge­ klebte oder andersartig gedichtete Verbindungsstelle zwischen Brennkammerwand und Oberteil aufgrund der Ver­ formung des Oberteils. Dadurch erhöht sich der Aus­ strömquerschnitt für den Gasstrom aus der Brennkammer augenblicklich und führt somit zu einer Drucksenkung in der Brennkammer. Wesentlich dabei ist, daß je höher der Druck in der Brennkammer desto größer wird die Verfor­ mung des Oberteils (bzw. Unterteils) und desto größer wird der zusätzlich freigegebene Ausströmquerschnitt sein. Außerdem ist diese Verbindungstechnik nicht nur auf kreisförmige Gasgeneratoren beschränkt, sondern er­ möglicht beliebige Außenformen, wie z. B. eine Recht­ eckform. Beim ohnehin meist rechteckig ausgeführten Fahrer-Airbag hatte ein rechteckiger Gasgenerator den entscheidenden Vorteil, daß Totvolumen eingespart wird und dadurch kleinere und kostengünstigere Modul- bzw. Lenkräder gebaut werden könnten. Gleichzeitig ergeben sich neben den reduzierten Materialkosten auch noch ge­ ringere Montagekosten, vergleicht man sie mit der auf­ wendigen Montage beim Schrauben und Schweißen. Ein wei­ terer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung von Blech. Durch die geringeren Wandstärken wird das Bauteil leichter und in der Brennkammer kann mehr Treibstoff untergebracht werden, da ein größeres Volumen zur Ver­ fügung steht. Die Verwendung von Blech dient weiterhin der sortenreinen Wiederverwertung, da das Filtermateri­ al in der Regel aus Stahl besteht. Weiterhin entfallen Schweißschutzringe, Dichtringe und andere zusätzliche Einzelteile, deren Anschaffung, Lagerung und Verarbei­ tung die Gasgeneratoren zusätzlich verteuert.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen darge­ stellt und erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines er­ findungsgemäßen, runden Gasgenera­ tors mit dem Befestigungslappen am Deckel,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines er­ findungsgemäßen, runden Gasgenera­ tors mit Befestigungslappen am Mon­ tageflansch,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines er­ findungsgemäßen, eckigen Gasgenera­ tors mit den Befestigungslappen am Deckel und einer zusätzlichen Sicke am Montageflansch und

Fig. 4a, 4b, 4c eine Schnittdarstellung der ver­ schiedenen Verbindungstechniken von Lappen eines erfindungsgemäßen Gas­ generators.

Funktionsähnliche oder baugleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gasgenerator. Hierbei besteht das Gehäuse aus einem Gefäß 2, einem Deckel 1 und einem Montageflansch 3.

Ein derartiges Gehäuse bildet im Zentrum eine Zündkam­ mer 12 aus, die einen Anzünder 7 und eine Anzündmi­ schung 8 aufnehmen kann. Zur Aufnahme des gaserzeugen­ den Gemisches in Form von Tabletten 13 legt sich um diese Zündkammer 12 eine ringförmige Brennkammer 14. Schließlich bildet ein weiterer ringförmiger Bereich die Filterkammer 18.

Zur Bildung dieses Kammersystems dient das Gefäß 2 und der Deckel 1. Im Gefäß 2 sind Zündkammerwand 10, Brenn­ kammerwand 15 ausgebildet. Die Filterkammer 18 wird im Gefäß 2 zusammen mit der Außenwand des Deckels 1 ausge­ bildet. Beim Zusammenbau der beiden Teile 1 und 2 wird der Deckel 1 über das Gefäß 2 geschoben, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt.

Um eine feste Verbindung zwischen dem Gefäß 2 und dem Deckel 1 zu erzielen, weist der Deckel 1 an der Seiten­ wand lappenförmige Einschnitte 4 auf. Das Gefäß 2 weist dagegen an der Außenwand eine ringförmige, nutähnliche Aussparung 5 auf. Der Deckel 1 wird über das Gefäß 2 gezogen, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt. Sodann können die Lappen 4 in die nutförmige Aussparung.

5 gedrückt werden, so daß ein Formschluß entsteht (sie­ he Fig. 4a). Alternativ ist denkbar, daß die Lappen bereits vorgeformt sind. Dann schnappen beim Ziehen des Deckels 1 über das Gefäß 2 die Lappen in die nutförmige Aussparung.

Um die Dichtigkeit des Gehäuses sicherzustellen, falls keine geschlossenen Treibstoffcontainer verwendet wer­ den, wird die kreisförmige Kontaktfläche oben auf der Brennkammerwand 15 oder am Deckel 1 mit einem Klebstoff wie . . . benetzt bzw. eine Dichtspur aus . . . gelegt 17, so daß, nachdem der Deckel 1 über das Gefäß 2 ge­ drückt wird, an dieser Stelle 17 ein dichter Verschluß entsteht. Weiterhin kann vor dem Verschließen an der äußeren Filterkammerwandung 24 zusätzlich ebenfalls ein Dichtmittel, in Form von einem Dichtring, einer Dicht­ spur oder einem Klebstoff, angebracht werden, so daß auch an dieser Stelle der Verschluß dicht ist (nicht abgebildet).

Vor dem Zusammenfügen von Gefäß 2 und Deckel 1 erfolgt eine Vormontierung des Gefäßes 2. Zunächst wird das An­ zündelement 7, das die eigentliche Zündpille enthält, in die Zündkammer 12 eingebracht und an der Wand nach Stand der Technik befestigt. Dann wird eine Verdämmhül­ se 9 mit dem eigentlichen Zündpulver der Anzündmischung 8 an der Zündkammerwand 10 eingepreßt. Nun kann in die Brennkammer 14 ein Verdämmband sowie ein Grobfilter 11 eingebracht werden, das im Bereich von den Auslaßöff­ nungen 16 angeordnet ist. Anschließend wird die gaser­ zeugende Masse in Form von Tabletten 13 in die Brenn­ kammer 14 eingefüllt. Ferner könnte noch ein Volumen­ ausgleichsmittel eingelegt werden, das auch als Dämp­ fungskissen wirkt. Um die Filterkammer 18 zu vervoll­ ständigen, wird ein Grobfilter 19 und ein Feinfilter 18 eingesetzt.

Nun kann der Deckel auf das bestückte Gefäß gedrückt werden und die Lappen 4 des Deckels 1 in die ringförmi­ ge, nutähnliche Aussparung 5 am Gefäß 2 gedrückt werden (siehe auch Fig. 4a). Die Höhe des Gehäuses ist durch die Höhe der Brennkammerwand nun eindeutig definiert und hängt nicht mehr, wie im Falle der Verwendung eines Gewindes, von dessen Schraubtiefe ab. Zum Schluß wird der Montageflansch 3 über die am Deckel 1 ausgebildeten Lappenverbindungen gedrückt bzw. gepreßt. An diesem Montageflansch 3 befinden sich Montagelöcher 22, an dem der aufblasbare Sack als Airbag also auch gleichzeitig mit der Halterung eines Kraftfahrzeuges verbunden wer­ den kann.

Fig. 2 zeigt eine weitere Befestigungsvariante mit Hilfe von Lappen. Auch hier besteht das Gehäuse aus ei­ nem Gefäß 2, einem Deckel 1 und einem Montageflansch 3. Ein derartiges Gehäuse bildet im Zentrum eine Zündkam­ mer 12 aus, die einen Anzünder 7 und eine Anzündmi­ schung 8 aufnehmen kann. Zur Aufnahme des gaserzeugen­ den Gemisches in Form von Tabletten 13 legt sich um diese Zündkammer 12 eine ringförmige Brennkammer 14.

Schließlich bildet ein weiterer ringförmiger Bereich die Filterkammer 18.

Zur Bildung dieses Kammersystems dient das Gefäß 2 und der Deckel 1. Im Gefäß 2 sind Zündkammerwand 10, Brenn­ kammerwand 15 ausgebildet. Die Filterkammer 18 wird im Gefäß zusammen mit der Außenwand des Deckels 1 ausge­ bildet. Beim Zusammenbau der beiden Teile 1 und 2 wird der Deckel 1 über das Gefäß 2 geschoben, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt.

Um eine feste Verbindung zwischen dem Gefäß 2, dem Deckel 1 und dem Montageflansch 3 zu erzielen, weist der Deckel 1 zusammen mit dem Gefäß 2 einen seitlich abstehenden Rand mit ringförmigen, nutähnlichen Ausspa­ rungen 5 auf. An der Seitenwand des Montageflansches 3 sind Lappen 4 eingestanzt, wie in Fig. 4b dargestellt. Der Deckel 1 wird dann über das Gefäß 2 gezogen, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt. Um die Dichtigkeit des Gehäuses sicherzustellen, wird die kreisförmige Kontaktfläche oben auf der Brennkammerwand 15 oder am Deckel 1 mit Klebstoff benetzt bzw. eine Dichtspur ge­ legt 17, so daß, nachdem der Deckel 1 über das Gefäß 2 gedrückt wird, an diesen Stellen 17 ein hermetisch dichter Verschluß entsteht, falls kein geschlossener Treibstoffkanister vorhanden ist. Weiterhin kann vor dem Verschließen an der äußeren Filterkammerwandung 24 zusätzlich ebenfalls ein Dichtmittel, in Form von einem Dichtring, einer Dichtspur oder einem Klebstoff, ange­ bracht werden, so daß auch an dieser Stelle der Ver­ schluß hermetisch dicht ist.

Vor dem Zusammenfügen von Gefäß 2 und Deckel 1 erfolgt eine Vormontierung des Gefäßes 2. Zunächst wird das An­ zündelement 7, das die eigentliche Zündpille enthält, in die Zündkammer 12 eingebracht und an der Wand nach Stand der Technik befestigt. Dann wird eine Verdämmhül­ se 9 mit dem eigentlichen Zündpulver, der Anzündmi­ schung 8, an der Zündkammerwand 10 eingepreßt. Nun kann in die Brennkammer 14 ein Verdämmband sowie ein Grob­ filter 11 eingebracht werden, das im Bereich von den Auslaßöffnungen 16 angeordnet ist. Anschließend wird die gaserzeugende Masse in Form von Tabletten 13 in die Brennkammer 14 eingefüllt. Ferner könnte noch ein Volu­ menausgleichsmittel eingelegt werden, das auch als Dämpfungskissen wirkt. Um die Filterkammer 18 zu ver­ vollständigen, wird ein Grobfilter 19 und ein Feinfil­ ter 18 eingesetzt.

Nun kann der Deckel auf das bestückte Gefäß gedrückt werden und der Montageflansch darübergeschoben werden. Die Lappen 4 des Montageflansches 3 können nun in die Aussparung 5 des ausgebildeten überstehenden Randes ge­ drückt werden. Der untere Teil 25 des Montageflansches 3 wird nun in die gegenüberliegende Aussparung 5 ge­ drückt, so daß ein klammerähnlicher Verschluß entsteht (siehe Abb. 4b). Abb. 4c zeigt bei einer paarweisen Ausgestaltung der Lappen ebenfalls einen klammerartigen Verschluß zwischen Gefäßdeckel und Mon­ tageflansch.

Fig. 3 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Gasgene­ rator mit einem eckigen Gehäuse.

Ein derartiges Gehäuse bildet im Zentrum eine Zündkam­ mer 12 aus, die einen Anzünder 7 und eine Anzündmi­ schung 8 aufnehmen kann. Zur Aufnahme des gaserzeugen­ den Gemisches in Form von Tabletten 13 legt sich um diese Zündkammer 12 eine Brennkammer 14. Schließlich bildet ein abschließender Bereich die Filterkammer 18.

Zur Bildung dieses Kammersystems dient das Gefäß 2 und der Deckel 1. Im Gefäß 2 sind Zündkammerwand 10, Brenn­ kammerwand 15 ausgebildet. Die Filterkammer 18 wird im Gefäß 2 zusammen mit der Außenwand des Deckels 1 ausge­ bildet. Beim Zusammenbau der beiden Teile 1 und 2 wird der Deckel 1 über das Gefäß 2 geschoben, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt.

Um eine feste Verbindung zwischen dem eckigen Gefäß 2 und dem eckigen Deckel 1 zu erzielen, weist der Deckel an der Seitenwand lappenförmige Einschnitte 4 auf. Das Gefäß 2 weist dagegen an der Außenwand eine nutähnliche Aussparung 5 auf. Der Deckel 1 wird über das Gefäß 2 gezogen, bis er auf der Brennkammerwand 15 aufsitzt. Sodann können die Lappen 4 in die nutförmige Aussparung 5 gedrückt werden, so daß ein Formschluß entsteht (sie­ he Fig. 4a).

Wenn sich der Treibstoff nicht in einem hermetisch dichten Kanister befindet, ist es erforderlich, die Dichtigkeit des Gehäuses sicherzustellen, die kreisför­ mige Kontaktfläche oben auf der Brennkammerwand 15 oder dem Deckel 1 mit einem Klebstoff zu benetzen bzw. eine Dichtspur zu legen 17, so daß, nachdem der Deckel 1 über das Gefäß 2 gedrückt wird, an dieser Stelle 17 ein hermetisch dichter Verschluß entsteht. Weiterhin kann vor dem Verschließen an der äußeren Filterkammerwandung 24 zusätzlich ebenfalls ein Dichtmittel, in Form von einem Dichtring, einer Dichtspur oder einem Klebstoff, angebracht werden, so daß auch an dieser Stelle der Verschluß hermetisch dicht ist.

Zum Schluß wird der eckige Montageflansch 3 über die am Deckel 1 ausgebildeten Lappenverbindungen geschoben und dann zusätzlich in die Aussparung 5 gedrückt, so daß eine Sicke am Montageflansch entsteht. Dadurch wird die Verbindung zusätzlich gesichert, da ein Rückfedern der eingedrückten Lappen bzw. ein Ausklinken jener er­ schwert bzw. verhindert wird.

Claims (7)

1. Gasgeneratoren, insbesondere für passive Rückhalte­ systeme in Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gehäuse mit mehreren Einzelteilen (1, 2, 3) zur Bildung einer Zündkammer (12), einer Brennkammer (14) und einer Fil­ terkammer (18), dadurch gekennzeichnet, daß an minde­ stens einem Einzelteil einzelne oder paarweise Lappen (4) ausgebildet sind, die zusammen mit einer Aussparung (5) von mindestens einem anderen Einzelteil einen Form­ schluß ausbilden.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1 mit einem Gehäuse aus folgenden Teilen:

• a) einem Deckel (1) mit lappenförmigen Einschnitten (4) an den Wänden und
• b) einem Gefäß (2) mit Wänden, die koaxial zueinander ausgebildet sind und an dessen äußerer Wandung sich eine nutähnliche Aussparung (5) befindet, wo­ bei die Wände so angeordnet sind, daß sie zusammen mit dem Deckel (1) eine Zündkammer (12), Brennkam­ mer (14) und Filterkammer (18) ausbilden,

gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

• c) zur Verbindung von Gefäß (2) und Deckel (1) werden die lappenförmigen Einschnitte (4) des einen Teils in die nutförmigen Aussparungen (5) des anderen Teils gedrückt, so daß durch das Ineinandergreifen der Teile ein Formschluß ausgebildet wird.

3. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein ringförmiger Montageflansch (3) vorgesehen ist, der zusätzlich in die nutförmige Aussparung (5) gedrückt wird, so daß sich eine Sicke (21) ausbildet.

4. Gasgenerator nach Anspruch 1 mit einem Gehäuse aus folgenden Teilen:

• a) einem Deckel (1),
• b) einem Gefäß (2) mit Wänden, die koaxial zueinander ausgebildet sind und
• c) einem Montageflansch (3) mit einzelnen oder paar­ weisen lappenförmigen Einschnitten (4) an den Wän­ den,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• d) beim Schließen von dem Gefäß (2) durch den Deckel (1) bilden diese zusammen an der äußersten Wandung einen überstehenden Rand mit Aussparungen aus und
• e) zur Verbindung von Gefäß (2) und Deckel (1) werden entweder die paarweisen lappenförmigen Einschnitte (4) des Montageflansches (3) klammerartig um den überstehenden Rand von Gefäß (2) und Deckel (1) gebördelt, so daß der Rand klammerförmig vom Mon­ tageflansch (3) umgriffen wird oder einfache lap­ penförmige Einschnitte (4) und die Unterkante des Montageflansches (3) den von Gefäß (2) und Deckel (1) zusammen ausgebildeten Rand klammerförmig um­ greifen.

5. Gasgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgebildeten Verbin­ dungen durch ein Dichtmittel abgedichtet werden.