DE19535028A1 - Verbindungstechnik für Gasgeneratoren - Google Patents

Description

Die derzeit bei Gasgeneratoren verwendeten Ver­ bindungstechniken, die im wesentlichen zu einer hoch­ druckfesten, hermetisch dichten Brennkammer führen sollen, sind: Schrauben und Verschweißen.

So ist einmal aus der DE 42 08 844 A1 ein Gasgenerator bekannt, dessen ringförmige Brenn- und Filterkammer um eine Anzündeinheit angeordnet sind und aus schalenför­ migen Einzelteilen aufgebaut sind. Die Verbindung des schalenförmigen Unterteils mit einem schalenförmigen Oberteil zur Bildung des Gasgeneratorengehäuses erfolgt mittels zwei Gewinden, 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, Prüftechnolo­ gie) und einen sehr großen Bauraum benötigen. Die Folge ist erhöhter Materialeinsatz bei der Herstellung der Gehäuseteile und weniger Platz für Treibstoff und Filter. Dadurch sind Gasgeneratoren mit dieser Verbin­ dungstechnik im allgemeinen schwer und weisen hohe Einzelpreise 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 Gasgenerator zu zünden bevor die Festigkeit des Gehäusematerials nachläßt. Außerdem wird dann durch die verschiedenen Werkstoffe (Aluminium für die Brennkammer, Stahl für den Filter) das Recycling erschwert. Zum anderen ist ein Gasgenerator mit einem zylindrischen Aufbau auf der GE 43 38 536 A1 bekannt, bei dem ein langgestreckter Zylinder die Brennkammer darstellt und ein, diesen Brennkammerzylinder umflie­ ßender, Zylinder die Auslaßöffnungen aufweist. Bei diesem bekannten Gasgenerator wird der Brennkammer­ zylinder stirnseitig mit einem Deckel verschlossen, wobei als Verbindungsmittel ebenfalls ein Gewinde vorgesehen ist. Die Verwendung eines solchen Gewindes führt ebenfalls zu den schon oben aufgeführten Nachtei­ len. Beim Schweißen wird die Brennkammer des Gasgenera­ tors mit dem Treibstoff gefüllt und dann der Deckel bzw. Boden aufgesetzt. Dies wird dann druckfest und hermetisch dicht verschweißt. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, daß der Treibstoff beim Verschwei­ ßen vor Kontakt mit den heißen Metallteilen geschützt werden muß, da sonst die Gefahr der Selbstentzündung droht. Daher sind zusätzliche Bauteile wie Schweiß­ schutzringe etc. notwendig, was eine Erhöhung der Bauteilzahl bzw. Montageschritte zur Folge hat. Zusätz­ lich müssen die Fügestellen der einzelnen sehr genau gearbeitet werden (Paßflächen), um eine reproduzierbare feste und hermetisch dichte Verbindung zu erreichen. Demzufolge ist auch hier ein sehr hoher Prüfaufwand notwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Gasge­ neratoren der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Einzelteile kostengünstig montiert werden können, Mate­ rialkosten gering sind und die eine druckfeste, herme­ tisch dichte Brennkammer bilden in die der Treibstoff direkt eingefüllt werden kann. Dabei soll das Gewicht so klein als möglich gehalten werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben. Hiernach werden die konisch oder zylinderförmig ausgebildeten Füge­ stellen der Einzelteile (Ober- und Unterteil bzw. innerer und äußerer Zylinder) mit Klebstoff benetzt. Die Wandungen der Einzelteile sind derart, daß sich beim ineinanderschieben der Einzelteile ein innerer Formschluß ausbildet, so daß eine hermetisch dichte Verbindung entsteht. Anschließend wird durch Umbördeln ein äußerer Formschluß ausgebildet, so daß die Verbin­ dung auch hochdruckfest verschlossen ist. Zusätzliche Stabilität in radialer Richtung kann durch ein ringähn­ liches Bauteil, das die äußerste Wandung eines so montierten Gehäuses gürtelartig umschließt, erreicht werden. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind:
Der Klebstoff dichtet zum einen die Verbindungsstellen gasdicht ab und bildet zudem eine feste Verbindung zwischen den Bauteilen aus, deren Festigkeit durch den Formschluß zusätzlich erhöht wird. Dadurch entfallen sowohl Dichtringe als auch Dichtmittel, was zu einer Reduzierung der Bauteilezahl und Montageschritte und damit zu kostengünstigeren Gasgeneratoren führt.

Die Gestaltung der Fügestellen kann sehr vielfältig erfolgen, weil z. B. beim Klebstoffspalt keine Press­ passung notwendig ist und zum anderen der Klebstoff­ spalt sowohl in radialer (im Falle einer zylindrischen Fügestelle) als auch in axialer Richtung (im Falle einer konischen Fügestelle) ausgebildet werden kann. Zudem ist eine Kombination dieser beiden denkbar bzw. eine beliebig geformte Fügestelle. Darüber hinaus läßt sich über die Gestaltung der Fügestelle die Festigkeit der Klebeverbindung beliebig einstellen, das heißt, es ist einerseits eine Auslegung in Richtung maximaler Festigkeit und andererseits hinsichtlich Sollbruch­ stelle denkbar.

Die Fügestellen sind aufgrund der großen Gestaltungs­ vielfalt sehr einfach herstellbar (z. B. ohne spanende Bearbeitung), wodurch sich die Herstellkosten der zu fügenden Bauteile deutlich reduzieren lassen.

Durch das Kleben und Formschließen lassen sich Bauteile aus unterschiedlichen Materialien fest verbinden, daß hinsichtlich der Werkstoffauswahl und Bauteilauslegung neue Möglichkeiten eröffnet.

Die Verwirklichung dieser Verbindungstechnik in der Montage ist einerseits einfach realisierbar und ande­ rerseits ohne hohe Investitionen durchführbar.

Der oben erwähnte ringförmige Gürtel, der die äußerste Wandung aus Stabilitätsgründen umschließt, kann weitere Funktionen übernehmen, wie Filter, Gasleitblech oder Flansch, die durch verschiedene Formgebung des Gürtels erzielt werden können.

Das Bauvolumen das zur Ausbildung der Verbindung not­ wendig ist, wurde verringert und somit können Gasgene­ ratoren kleiner und billiger gebaut werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs­ spielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen dargestellt und erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Schnittdarstellung der Einzelteile eines bestückten, erfindungsgemäßen Gasgenerators mit ringförmiger Brennkammer.

Fig. 2 Schnittdarstellung der zusammengeklebten Ein­ zelteile eines erfindungsgemäßen unbestückten Gasgenerators mit ringförmiger Brennkammer.

Fig. 3a Schnittdarstellung der zusammengeklebten und umbördelten Einzelteile eines erfindungsge­ mäßen, unbestückten Gasgenerators mit ring­ förmiger Brennkammer.

Fig. 3b Schnittdarstellung der zusammengeklebten und umbördelten Einzelteile eines erfindungsge­ mäßen, unbestückten Gasgenerators mit ring­ förmiger Brennkammer.

Fig. 3c Schnittdarstellung der zusammengeklebten und umbördelten Einzelteile eines erfindungsge­ mäßen, unbestückten Gasgenerators mit ring­ förmiger Brennkammer.

Fig. 3d Schnittdarstellung der zusammengeklebten und umbördelten Einzelteile eines erfindungsge­ mäßen, unbestückten Gasgenerators mit ring­ förmiger Brennkammer.

Fig. 3e Schnittdarstellung der zusammengeklebten und umbördelten Einzelteile eines erfindungsge­ mäßen, unbestückten Gasgenerators mit ring­ förmiger Brennkammer.

Fig. 4 Schnittdarstellung der zusammengeklebten und umbördelten Einzelteile eines erfindungsge­ mäßen unbestückten Gasgenerators mit zylin­ derförmiger Brennkammer. Funktionsähnliche oder baugleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein Unterteil 1, ein Oberteil 2, einen ringförmigen Gürtel 4 und ein Seitenteil 3. Das Unter­ teil 1 ist kreissymmetrisch ausgebildet. Im Zentrum befindet sich eine Zündkammer 5. Die Zündkammer ist durch Kanäle 8, die nur im Bedarfsfall geöffnet sind mit der Brennkammer 6 verbunden. Die zylinderförmige Außenwand, die die Zündkammer ausbildet, ist derartig aufgebaut, daß sich die Wandstärke nach oben hin ver­ kleinert und im Ausführungsbeispiel eine Aufsetzkante 11a ausbildet an der sich, wie später beschrieben, ein Formschluß ausbilden kann. Der Deckel an der Oberseite des Unterteils 1 ist so ausgebildet, daß ein Ring 1a übersteht. Das Unterteil 1 wird nach außen hin, durch einen Aufsetzring 12b begrenzt.

Das Oberteil 2 ist so aufgebaut, daß sich im inneren ein Aufsetzring 11b ausbildet, so daß dieser von oben her über das Unterteil geschoben werden kann. An der Oberseite des Oberteils 2 steht ebenfalls ein kleiner ringförmiger Rand 2c über. Die kreissymmetrische Seitenwand des Oberteils 2 enthält Kanäle 9, die nur im Bedarfsfall geöffnet sind. Die Wandstärke der zylinder­ förmigen Innenwand des Oberteils 2 verkleinert sich nach unten hin und bildet dadurch eine Aufsetzkante 12a an der sich ein Formschluß ausbilden kann.

Auf der Unterseite des Oberteils 2 ist ein überstehen­ der Ring 2b ausgebildet. Nach außen hin ist ein Montageflansch 2a ausgeformt. Als zusätzliches Stabi­ lisierungselement dient ein ringförmiger Gürtel 4 der bei der Montage über die Außenwand des Oberteils 2 gezogen werden kann. Das in Fig. 1 dargestellte Seitenteil 3 mit den Gasaustrittsöffnungen 10 dient dazu die spätere Filterkammer auszubilden.

Der gewinde- und schweißfreie Zusammenbau eines derar­ tigen Gasgenerators soll in Fig. 2, 3a, 3b, 3c, 3d und 3e dargestellt werden. Zuerst wird das Unterteil 1 und das Oberteil 2 an den Fügestellen 11, 12 bis zu den Aufsetzkanten 11a, 12a hin mit Klebstoff benetzt. Dann werden die beiden Aufsetzringe 11b, 12b zu den Fügestellen hin ebenfalls mit Klebstoff benetzt. Nach Bestückung (nicht abgebildet) der Brennkammer 6, wie es dem Stand der Technik entspricht, kann sodann gemäß Fig. 2 das Oberteil 2 über das Unterteil 1 bis hin zur Aufsetzkante 11a, 12a gezogen werden. Dabei werden die Fügestellen 11, 12 fest miteinander verklebt. Dabei werden auch Unebenheiten an den Fügestellen 11, 12 durch den Klebstoff hermetisch dicht verschlossen. Nach diesem Vorgang kann ein ringförmiger Gürtel 4 über die Außenwand der Brennkammer 6 gezogen werden und so dem Gehäuse zusätzliche Stabilität verleihen. Dieser ringförmige Gürtel kann auch noch zusätzliche Funktionen (Fig. 3b, 3c, 3d, 3e) übernehmen, wie z. B. Flansch (Fig. 3b), Filter (Fig. 3c), Seitenteil (Fig. 3d), Gasleitblech (Fig. 3e) etc. Die Filterkammer kann nun bestückt werden und das Seitenteil 7 zwischen Filter und Flansch 2a eingeklemmt werden.

Die Brennkammer ist nun hermetisch dicht verschlossen. Am Boden und Decke steht jeweils ein bzw. zwei ring­ förmige Ränder 1a, 2b, 2c über.

Fig. 3a zeigt, wie das vorher beschriebene Gehäuse mit dem einfachen ringförmigen Gürtel 4 hochdruckfest verschlossen wird. Dies wird erreicht, indem der Rand 1a des Unterteils 1 über das Oberteil 2 gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet wird, um eine axiale Bewegung zu verhindern. Zusätzlich wird der Rand 2b des Oberteils 2 über das Unterteil 1 gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Gehäuse zusätzlich axial zu sichern. Schließlich ist das Seitenteil 3 mit dem überstehenden Rand 2c vom Oberteil 2 umbördelt, umnie­ tet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Seitenteil hochdruckfest zu montieren. Zum Schluß kann dann die Zündkammer 5 in üblicher Weise bestückt und verschlossen werden (ohne Abbildung). Entsprechende Verschlüsse können natürlich am Unterteil dafür vorge­ sehen werden.

Fig. 3b zeigt, wie das vorher beschriebene Gehäuse mit einem ringförmigen Gürtel 4, der zugleich als Montageflansch dient, hochdruckfest verschlossen wird. Dies wird erreicht, indem der Rand 1a des Unterteils 1 über das Oberteil 2 gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet wird, um eine axiale Bewegung zu verhindern. Zusätzlich wird der Rand 2b des Oberteils 2 über das Unterteil 1 und dem vom ringförmigen Gürtel 4 ausgebildeten Montageflansch gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Gehäuse zusätzlich axial zu sichern. Schließlich ist das Seitenteil 3 mit dem überstehenden Rand 2c vom Oberteil 2 umbördelt, umnie­ tet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Seitenteil hochdruckfest zu montieren. Zum Schluß kann dann die Zündkammer 5 in üblicher Weise bestückt und verschlossen werden (ohne Abbildung). Entsprechende Verschlüsse können natürlich am Unterteil dafür vorge­ sehen werden.

Fig. 3c zeigt, wie das vorher beschriebene Gehäuse mit einem ringförmigen Gürtel 4, an dem bereits die Filtereinheit befestigt ist, hochdruckfest verschlossen wird. Dies wird erreicht, indem der Rand 1a des Unterteils 1 über das Oberteil 2 gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet wird, um eine axiale Bewegung zu verhindern. Zusätzlich wird der Rand 2b des Oberteils 2 über das Unterteil 1 gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Gehäuse zusätzlich axial zu sichern. Schließlich ist das Seitenteil 3 mit dem überstehenden Rand 2c vom Oberteil 2 umbördelt, umnietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Seitenteil hochdruckfest zu montieren. Zum Schluß kann dann die Zündkammer 5 in üblicher Weise bestückt und verschlossen werden (ohne Abbildung). Entsprechende Verschlüsse können natürlich am Unterteil dafür vorgesehen werden.

Fig. 3d zeigt, wie das vorher beschriebene Gehäuse mit einem ringförmigen Gürtel 4, der zugleich das Seitenteil mit den Abströmöffnungen 10 ausgebildet, hochdruckfest verschlossen wird. Dies wird erreicht, indem der Rand 1a des Unterteils 1 über das Oberteil 2 gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß aus­ gebildet wird, um eine axiale Bewegung zu verhindern. Zusätzlich wird der Rand 2b des Oberteils 2 über das Unterteil 1 gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Gehäuse zusätzlich axial zu sichern. Schließlich ist das Seitenteil, welches vom ringförmigen Gürtel 4 ausgebildet wird, mit dem überstehenden Rand 2c vom Oberteil 2 umbördelt, umnie­ tet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Seitenteil hochdruckfest zu montieren. Zum Schluß kann dann die Zündkammer 5 in üblicher Weise bestückt und verschlossen werden (ohne Abbildung). Entsprechende Verschlüsse können natürlich am Unterteil dafür vorge­ sehen werden.

Fig. 3e zeigt, wie das vorher beschriebene Gehäuse mit einem ringförmigen Gürtel, welcher zusätzlich ein Gasleitblech ausbildet, hochdruckfest verschlossen wird. Dies wird erreicht, indem der Rand 1a des Unterteils 1 über das Oberteil 2 gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet wird, um eine axiale Bewegung zu verhindern. Zusätzlich wird der Rand 2b des Oberteils 2 über das Unterteil 1 gebördelt, genietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Gehäuse zusätzlich axial zu sichern. Schließlich ist das Seitenteil 3 mit dem überstehenden Rand 2c vom Oberteil 2 umbördelt, umnietet oder ein ähnlicher Formschluß ausgebildet, um das Seitenteil hochdruckfest zu montieren. Zum Schluß kann dann die Zündkammer 5 in üblicher Weise bestückt und verschlossen werden (ohne Abbildung). Entsprechende Verschlüsse können natürlich am Unterteil dafür vorgesehen werden.

Fig. 4 zeigt einen Gasgenerator, dessen Brennkammer anstatt torroidförmig, wie oben beschrieben, zylinder­ förmig ausgebildet ist, wie es in Rohrgasgeneratoren üblich ist. Diese Art von Gasgenerator besteht aus einem äußerer Zylinder 1 und einem inneren Zylinder 2. Der äußere Zylinder 1 besitzt einen inneren Aufsetzring 12a. An einer Seite der Wand besitzt der äußere Zylinder Gasaustrittsöffnungen 10, an denen das in der Filterkammer 7 gereinigte Gas austreten kann. Die Wand­ stärke der Innenwand des äußeren Zylinders 1 ver­ kleinert sich nach oben hin und bildet dadurch eine Aufsetzkante 11a an der sich ein Formschluß 11 ausbil­ den kann. An der Oberseite befindet sich bezogen auf die tatsächlich benötigte Länge ein überstehender ring­ förmiger Rand 1a. Der innere Zylinder 2 besitzt eben­ falls einen äußeren Aufsetzring 11b. Die den Gasaus­ trittsöffnungen 10 abgewandte Seitenwand des inneren Zylinders 2 hat Kanäle 9, die nur im Bedarfsfall geöff­ net sind, so daß das in der Brennkammer 6 entstandene Gas in die Filterkammer 7 gelangen kann, um dort gerei­ nigt zu werden. Am inneren Zylinder 2 verkleinert sich der Außenwanddurchmesser, so daß sich eine Aufsetzkante 12a ausbildet an der ein Formschluß 12 entstehen kann. An der Unterseite befindet sich, bezogen auf die Gesamtlänge, ein überstehender ringförmiger Rand 2b. Werden nun, nach Bestückung der Filterkammer 7, die Fügestellen 11, 12 bis zu den Aufsetzkanten 11a, 12a hin wie auch die beiden Aufsetzringe 11b, 12b mit Kleb­ stoff benetzt und der äußere Zylinder 1 über den inneren Zylinder 2 geschoben, so bildet sich eine hermetisch dichte Verbindung aus. Durch das zusätzliche Umbördeln der überstehenden Ränder 1a über den inneren Zylinder 2 und 2b über den äußeren Zylinder 1 werden die Formschlüsse 11, 12 nach allen Richtungen hin auch hochdruckfest verschlossen. Zusätzlich kann auch ein ringförmiger Gürtel 4 über das Gehäuse gezogen werden, welches die Stabilität erhöht und auch mit einer Montageeinrichtung (Fig. 4b) versehen sein kann. Zum Schluß kann dann die Brennkammer in üblicherweise bestückt und mit einem Zünder verschlossen werden (ohne Abbildung). Entsprechende Verschlüsse können natürlich am inneren Zylinder dafür vorgesehen werden.

Claims (7)

1. Gasgenerator, insbesondere für passive Rückhalte­ systeme in Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gehäuse mit einem zweiten Teil (2) und einem ersten Teil (1) zur Bildung einer Zündkammer (5), einer Brennkammer (6) und einer Filterkammer (7) oder einer Brennkammer (6) mit integriertem Zündbereich und einer Filterkammer (7), dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das zweite (2) und erste Teil (1) mit Fügestellen (11, 12) derart versehen ist, daß sie bis zu einem Anschlag (11a, 12a) ineinander gleiten können,
• b) das zweite (2) und erste Teil (1) an den Füge­ stellen (11, 12) derart verklebt werden, daß sie hermetisch dicht sind,
• c) die abstehenden Ränder (1a, 2b) vom zweiten (2) und ersten Teil (1) das jeweils gegenüberliegende Teil umbördeln oder umnieten.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein zusätzlicher ringförmiger Gürtel (4) über die beiden Gehäuseteile (1, 2) gezogen wird.

3. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß dieser Gürtel (4) auch den Montageflansch aus­ bilden kann.

4. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß dieser Gürtel (4) auch das Seitenteil ausbil­ den kann.

5. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß dieser Gürtel (4) auch ein Gasleitblech für die Filterkammer ausbilden kann.

6. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß an diesem Gürtel (4) bereits die Filter, mon­ tiert sind.

7. Gasgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch, daß ein Seitenteil (3) minde­ stens vom zweiten Teil (2) und/oder einem ersten Teil (1) umbördelt oder umnietet wird.