DE19506687A1 - Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere Aufprallschutzsysteme für Fahrzeuginsassen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die derzeit bei Gasgeneratorensystemen verwendeten Ver­ bindungstechniken, die zu einer hochdruckfesten, herme­ tisch dichten Brennkammer führen, sind: Verschrauben und Schweißen.

So ist einmal aus der DE 42 08 844 A1 ein Gasgenerator bekannt, dessen ringförmige Brenn- und Filterkammer um eine Anzündeinheit angeordnet und mit schalenförmigen Einzelteilen aufgebaut sind. Die Verbindung des schalenförmigen Unterteils mit einem schalenförmigen Oberteil zur Bildung des Gasgeneratorgehäuses erfolgt mittels zweier Gewinde, nämlich einerseits zur Verbin­ dung der zylinderförmigen Innenwände und andererseits zur Verbindung der zylinderförmigen Außenwände des Unter- und Oberteils. Als nachteilig erweist sich hier, daß die Gewinde sehr genau hergestellt werden müssen (spanende Bearbeitung, Sondergewindeform, Prüftechno­ logie) und einen sehr großen Bauraum benötigen. Die Folge ist erhöhter Materialeinsatz bei der Herstellung der Gehäuseteile und weniger Platz für Treibstoff, Strömungsquerschnitt oder Filtereinbauten. Dadurch sind Gasgeneratoren mit dieser Verbindungstechnik i.a. schwer und weisen zudem hohe Einzelteilpreise auf. Bei der Verwendung von Aluminium als Gehäusematerial muß zusätzlich ein Frühzünder eingebaut werden, der nur die Aufgabe hat, im Fall von äußeren Bränden den Gas­ generator zu zünden, bevor die Festigkeit des Gehäuse­ materials nachläßt. Außerdem wird dann durch die ver­ schiedenen Werkstoffe (Aluminium für die Brennkammer, Stahl für den Filter) das Recycling erschwert.

Aus der U.S. 4 943 086 ist ein Gasgenerator bekannt, bei dem die tragenden Gehäuseteile miteinander verschweißt sind. Hierbei wird beim Schweißen die Brennkammer des Gasgenerators mit dem Treibstoff gefüllt und dann der Deckel bzw. Boden aufgesetzt. Dieser wird dann druckfest und hermetisch dicht verschweißt. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, daß der Treibstoff beim Verschweißen vor einem Kontakt mit den heißen Metallteilen geschützt werden muß, da sonst die Gefahr der Selbstentzündung droht. Daher sind zusätzliche Bauteile wie Schweißschutzringe etc. notwendig, was eine Erhöhung der Bauteilzahl bzw. Montageschritte zur Folge hat. Zusätzlich müssen die Fügestellen der einzelnen Bauteile sehr genau gearbei­ tet werden (Paßflächen), um eine reproduzierbare, feste und hermetisch dichte Verbindung zu erreichen. Demzu­ folge ist auch ein hoher Prüfaufwand notwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Gasgeneratorensysteme der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Einzelteile kostengünstig montiert werden können, deren Materialkosten gering sind und die eine druckfeste, hermetisch dichte Brennkammer bilden. Dabei soll das Gewicht so klein wie möglich gehalten werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Hiernach ist das Unterteil, nach Bestückung der Brennkammer, an der äußeren Zündkammerwandung durch einen Sprengring hoch­ druckfest und falls der Treibstoff nicht in einem hermetisch dichten Kanister ist, durch seinen Dichtring hermetisch dicht befestigt. Vorteilhafte Weiterentwick­ lungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind, daß die Gehäuseeinzelteile nicht mehr aufwendig bearbeitet bzw. hergestellt werden müssen (keine spanabhebende Bearbei­ tung, keine Verwendung von Aluminium nötig und somit entfällt die Verwendung eines zusätzlichen Frühzünders, keine dicken Wände für Gewinde, keine genauen Paß­ flächen für hermetisch dichte Schweißnähte und kein separater Treibstoffkanister). Gleichzeitig ergeben sich neben dem reduzierten Materialkosten auch noch geringere Montagekosten. Vergleicht man sie mit der aufwendigen Montage beim Schrauben und hermetisch dichten Schweißen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung von Blech, die als Stanz-Tiefziehteile gut geeignet für Großserienproduktionen sind. Durch die geringere Wandstärke wird das Bauteil leichter. Und in der Brennkammer kann mehr Treibstoff untergebracht werden, da ein größeres Volumen zur Verfügung steht. Die Verwendung von Stahlblech dient weiterhin der sortenreinen Wiederverwertung, da das Filtermaterial in der Regel aus Stahl besteht.

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

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsge­ mäßen Gasgenerators bestehend aus 4 Gehäuse­ teilen.

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Gasgenerators mit einer Schweiß­ naht.

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit zwei Schweißnähten.

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines erfindungsge­ mäßen Gasgenerators bestehend aus drei Gehäuseteilen.

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines erfindungsge­ mäßen Gasgenerators ohne separate Zündkammer.

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

Die Fig. 1 zeigt eine zylinderförmige Zündkammer 2, mit einer Öffnung 22, die zur Bestückung einer Anzünde­ einheit und Anzündmischung dient und die durch ver­ schiedenste Arten, wie es dem Stand der Technik ent­ spricht, verschlossen werden kann und Kanäle 9 in der Wandung, die im Bedarfsfall geöffnet sind. Die Rotationsachse der Zündkammer ist die Symmetrieachse des rotationssymmetrischen Gehäuses des Gasgenerators. Zur Aufnahme des gaserzeugenden Gemisches in Form von Tabletten liegt um die Zündkammer 2 eine toroidförmige Brennkammer 1. Schließlich bildet eine weitere Toroid­ zone eine Filterkammer 3. Zur Bildung dieses Kammer­ system wird neben den Zündgehäusen 4 ein Oberteil 5, ein Unterteil 6 und Seitenteil 7 benötigt.

Die Zündkammer 2 wird durch ein zugankerförmiges Gehäuse 4 ausgebildet, wobei an diesem zylinderförmigen Zündkammergehäuse 4 an der Oberseite ein Wulst 23 ausgebildet ist. Auf der Innenseite des Wulstes 23 befindet sich eine Dichtspur 10 oder es wird ein Dicht­ ring 10 z. B. in eine dafür vorgesehenen Nut eingebracht und fixiert. Daraufhin wird von unten her das rota­ tionssymmetrische Oberteil in Richtung des Wulstes 23 nach oben geschoben und durch einen Sprengring der in eine Nut 11 einrastet fest an den Dichtring 10 bzw. Dichtspur gedrückt und ein hermetisch dichte und hochdruckfeste Verbindung ausbildet, wobei durch die entsprechende Rastvorrichtung 12 der Sprengring nicht zwingend notwendig ist, da die in 12 erzeugte Axial­ kraft auf das Bauteil ausreichend ist, die eine dichte Verbindung an 11 auch ohne zusätzliche Sicherung herzu­ stellen. Das Oberteil ist derart geformt, daß es die Brennkammer axial nach oben und radial nach außen hin begrenzt. Außerdem besitzt das Oberteil an der oberen Seitenwandung eine Wölbung nach außen oder innen hin, mit der eine Rastverschluß 13 gebildet werden kann. An der Seitenwandung sind Kanäle 21 eingebaut, die im Falle der Gaserzeugung geöffnet sind, so daß das Gas ausströmen kann. Nach Bestückung der Brennkammer, wie es dem Stand der Technik entspricht, wird dann das rotationssymmetrische Unterteil 6 über das Zündkammer­ gehäuse geschoben. Hier befindet sich an der äußeren Zündkammerwand zwei Nuten. Die obere nimmt den Dicht­ ring 24 auf und fixiert diesen, wobei die Nut mit dem Dichtring auch durch eine Dichtspur ersetzt werden kann. In der unteren wird ein Sprengring 25 einge­ schoben, um eine axiale Bewegung des Unterteils nach unten hin zu vermeiden. Am Boden des Unterteils 6 ist eine Dichtspur oder in eine Nut mit einem Dichtring 20 eingebracht, die dann durch den Rastverschluß 12 zwischen Oberteil 5 und Unterteil 6 die Brennkammer 1 hermetisch dicht und druckfest verschließt. Daraufhin kann die Filterkammer 3 nach Stand der Technik mit dem benötigten Materialien aufgefüllt werden und das ring­ förmige Seitenteil 7 mit den Gasaustrittsöffnungen 8 an die Rastverschlüsse 12 und 13 eingeknipst werden und ist somit druckfest mit Oberteil und Unterteil verbun­ den. Die Befestigung an das Fahrzeug erfolgt mittels eines am Unterteil ausgebildeten Festhalterings 19.

Fig. 2 beschreibt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dieses entspricht genau dem vorhergehenden Beispiel, das in Fig. 1 dargestellt ist, jedoch wird hier das Seitenteil 7 mit dem Oberteil 5 verschweißt 15. Diese Verbindung muß nicht hermetisch dicht sein, sondern nur druckfest und somit müssen die Einzelteile nicht speziell bearbeitet werden.

Fig. 3 beschreibt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dieses entspricht genau dem vorhergehenden Beispiel, das in Fig. 2 dargestellt ist, jedoch wird hier zusätzlich das Seitenteil 7 mit dem Unterteil 6 verschweißt 14 und das Oberteil 5 bildet dadurch einen Formschluß. Auch hier muß die Verbindung nicht herme­ tisch dicht sondern nur druckfest sein. Die Ver­ bindungsflächen der Einzelteile müssen nicht speziell paßgenau bearbeitet werden.

Fig. 4 beschreibt ein Ausführungsbeispiel in dem das Oberteil bereits mit dem Zündkammergehäuse vor der Mon­ tage verbunden wird oder sogar aus einem Teil 16 gefer­ tigt ist, so daß sie ein Gehäuseteil 16 bilden. Dieses rotationssymmetrische kombinierte Zünd-Brenn­ kammergehäuse 16 ist schalenförmig ausgebildet. Dieses Gehäuse besitzt eine innere Wand 26, die die Zündkammer und eine äußere Wand, die die Brennkammer zylinder­ förmig umschließt. Beide Wandungen besitzen radiale Kanäle 9 und 21, die sich im Falle der Gaserzeugung geöffnet sind, so daß das Gas ausströmen kann. Nach Bestückung der Brennkammer wird dann das rotationssym­ metrische Unterteil 6 über die innere Wand 26 ge­ schoben. An dieser Wand befindet sich außen eine Dicht­ spur oder eine Nut die den Dichtring 24 fixiert und eine weitere in die ein Sprengring 25 eingeschoben wird um eine axiale Bewegung des Unterteils nach außen zu vermeiden. Am Boden des Unterteils 6 ist eine Dichtspur oder in einer Nut der Dichtring 20 angebracht, der dann durch den Rastverschluß 12 zwischen den kombinierten Zünd-Brennkammergehäuse 16 die Brennkammer hermetisch dicht und druckfest verschließt. Dann kann die Filter­ kammer 3 mit den benötigten Materialien aufgefüllt werden. Sodann wird das ringförmige Seitenteil 7 mit den Gasaustrittsöffnungen 8 an den Rastverschluß ein­ geknipst und durch Schweißen 15 druckfest mit dem kombinierten Zündbrennkammergehäuse verbunden. Die Befestigung an das Fahrzeug erfolgt mittels eines im Unterteil ausgebildeten Festhalteringes 19. Weitere Versionen, die sich aus Fig. 4 ergeben, wie zum Bei­ spiel, daß der Rastverschluß 12 durch eine Schweißnaht 14 (wie Fig. 3) oder die Schweißnaht 15 durch einen Rastverschluß 13 (siehe Fig. 1) ersetzt werden kann sind nicht abgebildet.

Fig. 5 beschreibt ein Ausführungsbeispiel ohne Zuganker. Hier wird das dosenförmige Oberteil 5 mit einem deckelförmigen Unterteil 6 durch einen Schnapp­ verschluß 12 geschlossen. Hierbei bildet die Wand der Dose die Begrenzung zwischen Filterkammer und Brennkam­ mer und die Wand des Deckels einen Teil der äußeren Filterkammerwand die durch ein zwischen Deckel und Dose 12, 13 eingerastetes Seitenteil 7 ganz verschlossen wird. Um die Stabilität der Dose gegen Verformung zu erhöhen, können radiale Sicken auf der Oberseite ange­ bracht werden.

Claims (13)

1. Anordnung eines Gasgenerators, insbesondere eines Aufprallschutzsystems für Fahrzeuginsassen in dessen Zentrum eine zylinderförmige Zündkammer (2) ausgebildet ist, die von einer toroidförmigen Brennkammer (1) umgeben ist, an die eine toroidförmige Filterkammer (3) anschließt, gekennzeichnet dadurch, daß ein Unterteil (6) zum Schließen der Brennkammer (1) über die Zünd­ kammerwand (26) gezogen wird und dann ein Sprengring (25) oder anderes wulstausbildendes Teil eingesetzt wird, welches das Unterteil (6) am Herausgleiten hindert.

2. Anordnung eines Gasgenerators, insbesondere eines Aufprallschutzsystems für Fahrzeuginsassen in dessen Zentrum eine zylinderförmige Brennkammer (1a) ausgebil­ det ist, die von einer toroidförmigen Filterkammer (3) umgeben ist gekennzeichnet dadurch, daß ein Unterteil (6) auf ein Oberteil (5) gesetzt wird und die Brenn­ kammer (1a) durch einen Rastverschluß (12) oder durch Schweißen zwischen Oberteil (5) und Unterteil (6) verschlossen wird.

3. Anordnung eines Gasgeneratorensystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem zuganker­ förmigen Zündkammergehäuse (4), einem Oberteil (5), und einem Seitenteil (7) besteht und vor der Montage des Unterteils (6) das Oberteil (5) von unten her über die Zündkammerwand (26) gezogen wird, gegen den Wulst des Zugankers gedrückt wird, wobei ein Sprengring zur zusätzlichen Fixierung eingebaut werden kann.

4. Anordnung eines Gasgeneratorensystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Seitenteil (7), einem Unterteil (5) und einem einstückigen Zünd- Brennkammergehäuse (16) besteht und das einstückige Zünd-Brennkammergehäuse (16) schalenförmig ist und eine innere Wand (26) und eine äußere Wand (27) ausbildet, die die Zündkammer (2) und Brennkammer (1) begrenzen.

5. Anordnung eines Gasgeneratorensystems nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (5) und das Unterteil (6) die Brennkammer (1) durch einen Rastver­ schluß verschließt.

6. Anordnung eines Gasgeneratorensystems nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (5) und das Unterteil (6) die Brennkammer (1) durch Zusammen­ schweißen (14) verschließt.

7. Anordnung eines Gasgenerators nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen der Filterkammer (3) das Seitenteil (7) mit dem Oberteil (5) druckfest durch Schweißen (15) verbunden oder am Rastverschluß (13) eingeknipst wird.

8. Anordnung eines Gasgenerators nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen der Filterkammer (3) das Seitenteil (7) mit dem Oberteil (5) durch Schweißen (15) verbunden oder am Rastver­ schluß (13) eingeknipst wird.

9. Anordnung eines Gasgeneratorsystems nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Zünd-Brenn­ kammergehäuse (16) mit einem Rastverschluß verschlossen wird.

10. Anordnung eines Gasgenerators nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Zünd-Brenn­ kammergehäuse (16) und das Unterteil (6) die Brenn­ kammer (1) durch Zusammenschweißen (14) verschließt.

11. Anordnung eines Gasgenerators nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen der Filter­ kammer (3) das Seitenteil (7) mit dem integrierten Zünd-Brennkammergehäuse (16) druckfest durch Schweißen verbunden oder an einem Rastverschluß eingeknipst wird.

12. Anordnung eines Gasgenerators nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zusätzlich durch eine Dichtspur oder einen Dichtring hermetisch dicht geschlossen werden können.

13. Anordnung eines Gasgenerators nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (4, 5, 6, 7, 16) des Gehäuses aus Blech bestehen.