DE19601448A1 - Verschluß für einen Gasgenerator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verschluß für einen Gasgenerator, der Druckgas zum Aufblasen eines Luftsacks in einem Airbagsystem erzeugt, wobei der Gasgenerator eine Brennkammer zum Erzeugen eines Treibgases und eine die Brennkammer umgebende Druckkammer aufweist, wobei der Ver­ schluß ein in der Druckkammer befindliches Druckfluid nach außen abdichtet, und wobei elektrische Leitungen an dem Ver­ schluß zum Zünden einer Zündeinheit angebracht sind, die in der Brennkammer nahe des Verschlusses angeordnet ist.

Ein derartiger Verschluß eines Gasgenerators ist durch die EP 0 604 001 A1 bekannt geworden.

Im Falle eines Aufprallunfalls eines Fahrzeugs erzeugen so­ genannte Airbag-Gasgeneratoren ein Druckgas zum Füllen eines Luftsackes, der dann die Fahrzeuginsassen vor dem Aufprall auf harte Fahrzeuginnenteile wie das Lenkrad schützt. Be­ kannte Airbagsysteme verwenden meist Gasgeneratoren pyro­ technischer Art. Wenn eine Sensorik des Airbagsystems einen Aufprallunfall eines Fahrzeugs erkennt, wird eine Zündein­ heit im Gasgenerator gezündet. Die Anzündung der sogenannten Anzündladung erzeugt heiße Partikel, die dann auf die Ober­ fläche eines meist in Tablettenform vorliegenden Treibstoffs treffen, der dann selbst zündet und in der sogenannten Brennkammer unter einem hohen Druck abbrennt. Durch den Ab­ brand des Treibstoffes entsteht ein Gas zum Füllen des Luft­ sackes.

Da die beschriebenen Gasgeneratoren von pyrotechnischer Art sind, unterliegen sie in Deutschland einer Zulassungspflicht durch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Eine Anforderung innerhalb dieser Prüfung ist die so­ genannte Brandprüfung. Durch diese Brandprüfung wird festge­ stellt, daß das Gehäuse des Gasgenerators, das sich beim Er­ hitzen des Gasgenerators durch eine Flamme (z. B. Gasflamme) zwar entzünden darf, dabei aber im Verbund erhalten bleibt, d. h., daß kein Fragmentieren das Gasgenerators stattfinden darf. Folglich muß das Gehäuse des Gasgenerators eine hohe Temperaturbeständigkeit und Festigkeit aufweisen. Zusätzlich muß gewährleistet werden, daß der beim Abbrand des Treib­ stoffes entstehende Druck nicht zur Zerstörung der Verbin­ dungsstellen der einzelnen, miteinander verbundenen Gehäuse­ teile des Gasgenerators führt.

Der aus der EP 0 604 001 bekannte Gasgenerator weist eine die Brennkammer umgebende Druckkammer auf, in der sich ein unter Druck stehendes Gas befindet. Die Druckkammer ist mit­ tels einer Berstmembran verschlossen, um den vorzeitigen Austritt dieses Druckgases in den Luftsack des Airbagsystems zu verhindern. Im Falle eine Fahrzeugunfalles wird mit Hilfe einer Anzündvorrichtung ein Treibgas zur Beschleunigung ei­ nes Projektils auf die Berstmembran erzeugt, die durch das Projektil zerstört wird. Dazu wird eine Zündladung, die in­ nerhalb eines die Druckkammer verschließenden, einteiligen Verschlusses angeordnet ist, über ein Paar von elektrisch leitenden Stiften aktiviert, die an dem Verschluß angeord­ net, aber nicht durch den Verschluß zur Zündladung hindurch­ geführt sind. Das Innere des Verschlusses enthält eine her­ metisch abgedichtete, pyrotechnische Zündladung. Diese Zünd­ ladung wird gezündet, indem ein elektrischer Strom an die elektrisch leitenden Stifte angelegt wird. Da der Verschluß aus elektrisch leitendem Material besteht, durchfließt der elektrische Strom den Verschluß zwischen den beiden Stiften. Dieser Bereich des Verschlusses erwärmt sich, und die pyro­ technische Zündladung entzündet sich, wenn die Temperatur des Verschlusses eine bestimmte Zündtemperatur erreicht.

Das unter Druck stehende Gas befindet sich im nichtaktivier­ ten Zustand des Gasgenerators in der Druckkammer und wird durch die Berstmembran am vorzeitigen Entweichen in die Brennkammer gehindert. In der Brennkammer herrscht also im nichtaktivierten Zustand Atmosphärendruck, so daß die Zufüh­ rung der elektrischen leitenden Stifte und die Verbindung des Gasgeneratorgehäuses mit dem Verschluß weder gasdicht noch über den gesamten Einsatzzeitraum des Gasgenerators druckbeständig zu sein brauchen. Die dabei vorgesehene ein­ fache Gewindeverbindung zwischen Generatorgehäuse und Ver­ schlußstück ist zur Abdichtung eines unter Druck stehenden Gases aber unbrauchbar.

Aus der DE 42 01 651 A1 ist ein einteiliger Verschluß be­ kannt, der in eine Axialöffnung eines Gasgenerators ein­ schraubbar ist. Elektrische Leitungen sind durch Durchgangs­ bohrungen im Verschluß zu einem Zündmaterial bzw. einem py­ rotechnischen Material geführt. Die elektrischen Leitungen sind als ein Paar von Leiterstiften ausgebildet, die sich durch das elektrisch isolierte Verschlußstück erstrecken. Um das Zündmaterial bzw. das pyrotechnische Material zu zünden, ist ein mit den beiden Leiterstiften elektrisch verbundener Widerstandsdraht in dem Zündmaterial nahe des isolierenden Verschlusses eingebettet. Wenn ein elektrischer Strom einer vorbestimmten Größe durch diesen Widerstandsdraht fließt, wird das Zündmaterial gezündet und dadurch die Zündvorrich­ tung ausgelöst.

Dabei ist das Zündmaterial bzw. das pyrotechnische Material im nichtaktivierten Zustand des Gasgenerators gegenüber Druckgas in der Druckkammer über eine Berstscheibe gasdicht und druckbeständig abgedichtet. Da erst durch den entstehen­ den Druck beim Zünden des Zündmaterials und des pyrotechni­ schen Materials die Berstscheibe zerstört wird und das unter Druck stehende Druckgas in die Brennkammer einströmt, brau­ chen die Durchführung der elektrischen Leitungen und die Verbindung des Verschlußstücks, die jeweils an der Brennkam­ mer angeordnet sind, über den gesamten nichtaktivierten Zu­ stand des Gasgenerators weder gasdicht noch druckbeständig zu sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschluß der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei erleichterter Montage des Gasgenerators trotz innen­ liegender Einbauten bzw. Zündeinrichtung eine zuverlässige Abdichtung der Druckkammer gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verschluß aus einem Verschlußstück und einem Einsatz aus elektrisch nichtleitendem Material gebildet ist, der in eine Durchgangsöffnung des Verschlußstückes eingesetzt ist, daß die elektrischen Leitungen durch den Einsatz hindurch in die Druckkammer zu der Zündeinheit geführt sind, und daß die Druckkammer im Bereich des Einsatzes gasdicht und druckbe­ ständig nach außen abgedichtet ist.

Dar erfindungsgemäße Verschluß für einen Gasgenerator hat damit den wesentlichen Vorteil, daß der gasdichte und druck­ beständige Verschluß unmittelbar an dem Gehäuse der Druck­ kammer angeordnet werden kann und über die gesamte Einsatz­ dauer des Gasgenerators ein Entweichen des Druckgases aus der Druckkammer zuverlässig verhindert ist. Berstvorrichtun­ gen, die das Druckgas in der Druckkammer während des nicht­ aktivierten Zustands des Gasgenerators von dessen übrigen Komponenten wie z. B. von der Brennkammer trennen, sind nicht mehr erforderlich. Dies verringert die Anzahl der Einzeltei­ le für einen Gasgenerator, vereinfacht die Montage des Gas­ generators und reduziert so seine Herstellungskosten. Außer­ dem kann das Verschlußstück eine tragende Funktion für wei­ tere, in der Druckkammer angeordnete Einrichtungen wie z. B. die Brennkammer und eine Zündeinrichtung übernehmen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Ein­ satz aus Glas ausgebildet. Diese Glasdurchführungen, durch die hindurch elektrische Leiterstifte zum Zünden der Zünd­ einheit geführt sind, lassen sich besonders einfach herstel­ len.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ein­ satz gasdicht und druckbeständig mit dem Verschlußstück ver­ bunden, was zu einer geringen axiale Ausdehnung des Ver­ schlusses führt.

In einer anderen bevorzugten, alternativen Ausführungsform dichtet eine Hülse in der Druckkammer den Übergang zwischen dem Einsatz und dem Verschlußstück gas- und druckdicht ab. Der Einsatz kann dann auf einfache Weise im Verschlußstück angebracht werden und die gas- und druckfeste Verbindung al­ lein von der Kappe übernommen werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Ver­ schlußstück als Halterung von Einbauten in der Druckkammer, z. B. der Brennkammer bzw. der Zündeinheit, ausgebildet, wo­ durch sich die Montage des Gasgenerators weiter vereinfacht.

Bevorzugt ist das Verschlußstück aus metallischem Material ausgebildet, damit es eine tragende Funktion übernehmen kann und leicht mit dem Druckkammergehäuse, beispielsweise über ein Gewinde verbunden werden kann. Um die thermische Beein­ trächtigung des umgebenden Materials gering zu halten, kann das Verschlußstück z. B. mittels Kondensator-Entladungs­ schweißens gasdicht und druckbeständig mit dem Druckkammer­ gehäuse verbunden werden. Zur Verbindung mit den Flanschen sind jedoch auch andere in der Hochdruck- bzw. Hochvakuum­ technologie verwendete, druckbeständige und gasdichte Ver­ bindungen denkbar, beispielsweise konische Verbindungen, Schneidringe, Quetschringe etc. Auch eine Kombination mehre­ rer Technologien ist denkbar, beispielsweise bezüglich der Festigkeit eine Verschraubung und zur Abdichtung eine Schweißnaht ohne tragende Funktion.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfin­ dungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in be­ liebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaf­ ten Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Dabei sind die Figuren stark schematisiert und nicht notwendigerweise maßstäblich zu ver­ stehen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Gasgenerator mit ei­ nem Verschluß an seinem hinteren Ende;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Verschlußstückes entsprechend dem Detail A in Fig. 1; und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Verschlußstückes entsprechend dem Detail A in Fig. 1.

In Fig. 1 ist stark schematisiert ein Gasgenerator 10 von der Seite in einem Längsschnitt gezeigt. Der Gasgenerator 10 besteht im wesentlichen aus einer Brennkammer 11 in einem zylinderförmigen Brennkammergehäuse 12, das von einer Druck­ kammer 13 mit einem Druckkammergehäuse 14 umgeben ist. In der Druckkammer 13 befindet sich ein unter Druck stehendes Druckgas. Eine luftsackseitige Öffnung 15 des Druckkammerge­ häuses 14 ist mit einer Berstmembran 16 verschlossen, welche den vorzeitigen Austritt des Druckgases aus der Druckkammer 13 verhindert. Eine luftsackabgewandte Öffnung 17 des Druck­ kammergehäuses 14 ist mittels eines Verschlusses 18 ver­ schlossen. Innerhalb der Brennkammer 11 ist nahe des Ver­ schlusses 18 eine Zündeinheit 19 angeordnet, welche durch einen elektrischen Impuls zündbar ist.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Verschlusses 20. Der Verschluß 20 ist aus einem metallischen Verschluß­ stück 21 gebildet, in dessen axiale konische Durchtrittsöff­ nung 22 ein entsprechend konisches Einsatzstück 23 aus Glas eingesetzt ist. Dabei ist die Konizität derart, daß sich das Verschlußstück 21 und der Glaseinsatzes 23 druckkammerabge­ wandt verjüngen, so daß der Glaseinsatz 23 bei einer Druck­ beaufschlagung auch bei einer möglicherweise fehlerhaften Verbindung mit dem Verschlußstück 21 dennoch nicht aus die­ sem austreten kann. Durch den Glaseinsatz 23 sind zwei elek­ trische Leitungen 40 in Form von Leiterstiften gasdicht und druckbeständig hindurchgeführt. Die Verbindung zwischen Ver­ schlußstück 21 und Glaseinsatz 23 ist in dieser ersten Aus­ führungsform ebenfalls gasdicht und druckbeständig ausgebil­ det. Der Verschluß 20 wird über eine Gewindeverbindung 25 an der Außenseite des Verschlußstückes 21 und der Innenseite des Druckkammergehäuses 14 befestigt. Durch eine zwischen dem Verschlußstück 21 und dem Druckkammergehäuse 14 ausge­ bildete Schweißnaht 26 ist auch diese Verbindung nach außen gasdicht und druckfest ausgebildet. Die Schweißverbindung kann beispielsweise durch Kondensator-Entladungsschweißen erfolgen, wodurch die thermische Beeinträchtigung des umge­ benden Materials minimal gehalten wird.

Diese gasdichte und druckfeste Verbindung des Verschlußstückes 21 mit dem Druckkammergehäuse 14 kann jedoch auch auf jede andere aus der Hochdruck- bzw. Hochvakuumtechnologie bekannte Verbindung erfolgen, beispielsweise über eine Ko­ nusverbindung, Schneidringe, Quetschringe etc. Auch eine Kombination mehrerer Technologien ist dabei denkbar, wie z. B. eine Verschraubung bezüglich der Festigkeit der Verbin­ dung und eine Schweißnaht ohne tragende Funktion zur Abdich­ tung der Verbindung.

Das Verschlußstück 21 weist einen in die Druckkammer 13 ge­ richteten ringförmigen Vorsprung 27 auf, dessen Innenum­ fangsfläche eine Halterung für das zylinderförmige Brennkam­ mergehäuse 12 darstellt. Eine Kappe 28 ist nicht gasdicht und nicht druckfest druckkammerseitig an dem Verschlußstück 21 angebracht, um beispielsweise die Verbindung zwischen dem Verschlußstück 21 und dem Glaseinsatz 23 hinsichtlich einer mechanischen Beanspruchung zu unterstützen oder um ggf. eine Zündladung in der Brennkammer 11 zu fixieren.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Verschlusses 30 für den Gasgenerator 10. Auch hier ist der Verschluß 30 durch ein Verschlußstück 31 und einen Einsatz 33 aus Glas ausgebildet. Mit der konischen Durchtrittsöffnung 32 in dem Verschlußstück 31 ist der entsprechend konisch ausgebildete Glaseinsatz 33 weder gasdicht noch druckbeständig verbunden. Durch den Glaseinsatz 33 sind die elektrischen Leitungen 40 in Form von Leiterstiften hindurchgeführt, um eine in der Brennkammer 11 befindliche Zündladung (nicht gezeigt) zünden zu können. Die Verbindung zwischen dem Verschlußstück 31 und dem Glaseinsatz 33 wird bezüglich der Druckkammer 13 mit­ tels einer Hülse 34 gasdicht und druckbeständig ausgebildet, die sich druckkammerseitig an dem Verschlußstück 31 er­ streckt und die Verbindung zwischen dem Verschlußstück 31 und dem Glaseinsatz 33 überbrückt. In dem durch die Hülse 34 gebildeten Innenraum 35 ist ebenfalls eine Kappe 36 angeord­ net, die druckkammerseitig den Übergang zwischen dem Ver­ schlußstück 31 und dem Glaseinsatz 33 schützend umgibt.

Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Befestigung des Verschlußstückes 31 an dem Druckkammer­ gehäuse 14 lediglich durch eine Schweißnaht 37 ausgebildet, die diese beiden Teile gasdicht und druckbeständig miteinan­ der verbindet. Die Hülse 34 ist aus einem metallischen Mate­ rial, vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium. Die gasdichte und druckbeständige Verbindung zwischen der Hülse 35 und dem Verschlußstück 31 erfolgt ebenfalls über eine Schweißverbin­ dung (nicht gezeigt).

Claims (6)

1. Verschluß (20; 30) für einen Gasgenerator (10), der Druckgas zum Aufblasen eines Luftsacks in einem Airbag­ system erzeugt, wobei der Gasgenerator (10) eine Brenn­ kammer (11) zum Erzeugen eines Treibgases und eine die Brennkammer (11) umgebende Druckkammer (13) aufweist, wobei der Verschluß (20; 30) ein in der Druckkammer (13) befindliches Druckfluid nach außen abdichtet und wobei elektrische Leitungen (40) an dem Verschluß (20; 30) zum Zünden einer Zündeinheit (19) angebracht sind, die in der Brennkammer (11) nahe des Verschlusses (20; 30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (20; 30) aus einem Verschlußstück (21; 31) und einem Einsatz (23; 33) aus elektrisch nichtleitendem Material gebildet ist, der in eine Durchgangsöffnung (22; 32) des Verschlußstückes (21; 31) eingesetzt ist, daß die elektrischen Leitungen (40) durch den Einsatz (23; 33) hindurch in die Druckkammer (13) zu der Zündeinheit (19) geführt sind, und daß die Druckkammer (13) im Bereich des Einsatzes (23; 33) gas­ dicht und druckbeständig nach außen abgedichtet ist.

2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (23; 33) aus Glas ausgebildet ist.

3. Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Einsatz (23) gasdicht und druckbeständig mit dem Verschlußstück (21) verbunden ist.

4. Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Hülse (34) in der Druckkammer (13) den Übergang zwischen dem Einsatz (33) und dem Verschluß­ stück (31) gasdicht und druckbeständig abdichtet.

5. Verschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (21; 31) als Halterung (27) von Einbauten (12) in der Druckkam­ mer (13) ausgebildet ist.

6. Verschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (21; 31) aus metallischen Material ausgebildet ist.