DE19727063A1 - Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für eine Sicherheitseinrich­ tung, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem aus mehreren Gehäuseteilen gebildeten zylindrischen Gehäuse, wobei die Gehäuse­ teile eine rohrförmige Außenwand umfassen, wenigstens einer in dem Gehäuse gebildeten Brennkammer mit Festtreibstoff zur Erzeugung von Heißgas, einer in die Brennkammer hineinragenden Anzündeinheit zur Zündung des Festtreibstoffs und einer achsparallel und mit einem Abstand zu der Außenwand in das Gehäuse eingesetzten rohrförmigen Filter- und Kühleinheit, wobei zwischen der Außen­ wand und der Filter- und Kühleinheit ein ringförmiger Entspannungsraum gebildet ist.

Ein derartiger Gasgenerator ist beispielsweise aus der EP 0 748 724 A1 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Gasgenerator wird die Filter- und Kühl­ einheit durch eine besonders gestaltete, in radialer Richtung in das Gehäuse eingesetzten Filterdichtung gehalten. Diese Filterdichtung wird zwischen der zentral in dem Gehäuse ausgebildeten Zünderhülse und der Außenwand des Gehäu­ ses eingespannt und verschließt die Brennkammer nach Art eines Deckels. Die Gehäuseteile des bekannten Gasgenerators sind durch Reibschweißen miteinander verbunden.

Die Anordnung zusätzlicher Bauteile zur Fixierung der Filter- und Kühl­ einheit in dem Gasgeneratorgehäuse sowie das Einbringen von die Explosions­ gefahr mindernden Schutzblechen für die Reibnähte, die den Treibstoff vor der beim Schweißen auftretenden Wärmeentwicklung schützen, erweist sich als nachteilhaft und steht einer rationellen Fertigung des Gasgenerators im Wege. Darüber hinaus ist eine Verbindung der Gehäuseteile durch Schweißen zeit­ intensiv und somit kostenträchtig. Es besteht daher weiterhin Bedarf an aus nur wenigen Bauteilen aufgebauten Gasgeneratoren, die eine kostengünstige Herstellung ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird ein Gasgenerator der eingangs genannten Gattung bereitgestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Filter- und Kühlein­ heit von einem rohrförmigen Haltering in Position gehalten wird, wobei der Haltering und die Filter- und Kühleinheit zusammen eine Brennkammerwand bilden, und daß wenigstens eines der Gehäuseteile eine profilierte formstabile Anlagefläche aufweist, an der eine mit einer gegenüber der Anlagefläche geringeren mechanischen Härte ausgebildete verformbare Gegenfläche eines der anderen Gehäuseteile angepreßt ist.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator weist bevorzugt über den Umfang der rohrförmigen Außenwand gebildete Abströmöffnungen auf, die mit dem Entspan­ nungsraum in Strömungsverbindung stehen, und die im Gehäuseinneren, d. h. auf der Seite des Entspannungsraumes, mit einer Verdämmung zum Schutz des in die Brennkammer eingebrachten Festtreibstoffs verschlossen sind. Die Filter- und Kühleinheit ist bevorzugt mit Dichtelementen gegen die Gehäuseteile abgedich­ tet, wobei die Dichtelemente bevorzugt aus Silikonschaum bestehen. Der Halte­ ring ist bevorzugt ein in der Technik bereits bekanntes rohrförmiges Sieb aus Lochblech oder Streckmetall, und ist insbesondere aus einem Schuppenblech, einem Abreuterblech oder einem Blech mit Schlitzbrückenlochungen gebildet. Der Haltering kann die Filter- und Kühleinheit umgeben oder in diese integriert sein. Bevorzugt ist die Filter- und Kühleinheit ein den Haltering umhüllendes Maschengestrick.

Erfindungsgemäß weisen die Anlagefläche des einen Gehäuseteils und die Gegenfläche des anderen Gehäuseteils einen unterschiedlichen Härtegrad auf. Hierdurch verformt das härtere Gehäuseteil das weichere aufgepreßte Gehäuse­ teil, so daß sich die Gegenfläche exakt an die Anlagefläche anlegt und dort verspannt. Die Profilierung der Anlagefläche führt zu einer griffigen Ober­ fläche, an der die anliegende Gegenfläche des zweiten Gehäuseteils bevorzugt haftet. Durch die formschlüssige Anlage der Gehäuseteile werden die beiden Gehäuse auch gleichzeitig gegeneinander abgedichtet, so daß eine zusätzliche Dichtung nicht erforderlich ist.

Bevorzugt sind die einzelnen Gehäuseteile des Gasgenerators aus metal­ lischen Werkstoffen unterschiedlicher Härte, beispielsweise Stahl und Alumi­ nium, gefertigt. Jedoch ist es auch möglich, das weichere Gehäuseteil aus einem faserverstärkten, insbesondere einem kohlenfaserverstärkten Kunststoff herzustellen.

Die profilierte Anlagefläche des härteren Gehäuseteils weist bevorzugt eine selbstschneidende oder selbstfurchende Struktur auf, welche in die in dem anderen, weicheren Gehäuseteil gebildete Gegenfläche eingreift. Die Festigkeit der hier beschriebenen Verbindung kann durch Einbringen von Klebstoff zwischen die Anlagefläche und die Gegenfläche noch erhöht werden.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator zeichnet sich somit durch eine einfache Fertigung aus, die keine großen Anforderungen an die Oberflächengüte und Fer­ tigungstoleranzen der miteinander zu verbindenden Gehäuseteile stellt. Darüber hinaus kann für die Fixierung der Filter- und Kühleinheiten auf bekannte Bau­ teile zurückgegriffen werden. Hierdurch werden die Fertigungskosten des Gasgenerators reduziert. Da kein aufwendiges Verschweißen der Gehäuseteile des Gasgenerators notwendig ist, kann der Gasgenerator überdies schnell und einfach zusammengebaut werden.

Aufgrund des Rückgriffs auf nur wenige, einfach vorzufertigende Bauteile, kann mittels der vorliegenden Erfindung sowohl ein einstufiger als auch ein mehrstufiger Gasgenerator bereitgestellt werden. Ein einstufiger Gasgenerator weist neben der rohrförmigen Außenwand noch ein im wesentlichen kreisförmiges Deckelteil, sowie ein kreisförmiges Bodenteil als Bestandteile des Gasgenera­ torgehäuses auf. Bevorzugt sind das Bodenteil und die Außenwand einstückig ausgebildet. Die profilierte Anlagefläche ist bei dieser Ausführungsform bevorzugt im oberen Bereich der rohrförmigen Außenwand ausgebildet. Das Deckelteil umgreift den oberen Bereich der Außenwand und weist an seinem Rand eine mit der Außenwand achsparallele Gegenfläche auf, die in der oben be­ schriebenen Weise eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit der profilierten Anlagefläche eingeht. In das Deckelteil kann in bekannter Weise eine Zünderhülse eingearbeitet sein, welche die zur Zündung des Festtreib­ stoffs in der Brennkammer vorgesehene Anzündeinheit aufnimmt. Die Zünderhülse kann bevorzugt als Zuganker ausgebildet sein, der das Deckelteil und das Bodenteil des Gasgeneratorgehäuses miteinander über eine Schraubverbindung sowie, gegebenenfalls, eine zusätzliche Nietverbindung miteinander verbindet.

Bei einem mehrstufigen Gasgenerator umfaßt die rohrförmige Außenwand wenigstens zwei rohrförmige Teilstücke, ein jeweils einem Teilstück zugeord­ netes Bodenteil sowie ein H-förmiges Zwischenstück, welches die rohrförmigen Teilstücke unter Bildung von zwei separaten Brennkammern voneinander trennt und verschließt. Die profilierte Anlagefläche ist hier bevorzugt an den freien Enden der rohrförmigen Teilstücke gebildet, während die Schenkel des H-för­ migen Zwischenstücks die Gegenfläche zu der profilierten Anlagefläche bilden. Bevorzugt schneidet die an einem der rohrförmigen Teilstücke gebildete Anlage­ fläche ein Linksgewinde, während die an dem anderen rohrförmigen Teilstück gebildete Anlagefläche ein Rechtsgewinde schneidet. Hierdurch wird eine besonders schnelle und sichere Verbindung der Gehäuseteile erreicht. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Bodenteile und die rohrförmigen Teilstücke bevorzugt einstückig ausgebildet.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen, einstufigen Gas­ generators;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Verbindung A aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen mehrstufigen Gasge­ nerators; und

die Fig. 4a und 4b eine vergrößerte Darstellung der Verbindungen B und C aus Fig. 3.

Der in Fig. 1 dargestellte Gasgenerator 10 weist eine rohrförmige Außen­ wand 12, ein mit der Außenwand 12 einstückig ausgebildetes Bodenteil 14 sowie ein dem Bodenteil 14 gegenüberliegendes und mit der Außenwand 12 verbundenes Deckelteil 16 auf. Die rohrförmige Außenwand und die scheiben- bzw. kreisför­ migen Boden- und Deckelteile 14, 16 bilden zusammen ein zylindrisches Gehäuse, in dem eine Brennkammer 20 gebildet ist. Die Brennkammer 20 enthält Festtreib­ stoff 22 in Tablettenform, der nach Zündung durch eine in die Brennkammer hineinragende Anzündeinheit 24 ein Heißgas erzeugt. In das Gehäuse ist eine rohrförmige Filter- und Kühleinheit 26 eingesetzt. Die Filter- und Kühleinheit ist achsparallel und mit einem Abstand zu der Außenwand 12 des Gehäuses angeordnet, so daß zwischen der Außenwand 12 und der rohrförmigen Filter- und Kühleinheit 26 ein ringförmiger Spalt oder Entspannungsraum 28 gebildet ist. In dem Entspannungsraum 28, vor über den Umfang der Außenwand 12 verteilten Abströmöffnungen 36, ist vorzugsweise eine Verdämmung 38 angeordnet, um den Treibstoff vor Witterungseinflüssen zu schützen.

Die Filter- und Kühleinheit 26 ist bevorzugt aus einem aus verschiedenen Metallegierungen hergestellten Drahtgeflecht gebildet und dient zum einen zum Abkühlen des Heißgasstromes und zum anderen zur Abscheidung von in dem Heiß­ gasstrom enthaltenen Partikeln und auskondensierten Schlackeresten. Der hinter dem Filter angeordnete Entspannungsraum erzeugt durch Verminderung der Ge­ schwindigkeit des Heißgasstromes eine laminare Gasströmung und verhindert so das Mitreißen von in der Filter- und Kühleinheit zurückgehaltenen Partikeln und Schlackeresten. Die Abströmöffnungen 36 sind bevorzugt in zwei Reihen und versetzt zueinander angeordnet und weisen einen Durchmesser von zwischen etwa 1,5 und 2,5 mm auf. Durch diese Anordnung der Abströmöffnungen tritt ebenfalls eine Verminderung der Heißgasgeschwindigkeit und folglich eine Verringerung des Partikelgehalts des Heißgasstromes ein.

Die Filter- und Kühleinheit 26 ist von einem rohrförmigen oder zylinder­ förmigen Haltering 30 umgeben, der bevorzugt aus einem Sieb oder einem Loch­ blech in Form eines Schuppenblechs, Abreuterblechs oder eines Blechs mit Schlitzbrückenlochungen gebildet ist. Der zylinderförmige Haltering 30 und die Filter- und Kühleinheit 26 bilden somit zusammen eine Brennkammerwand. Der Haltering 30 kann aber auch in die Filter- und Kühleinheit 26 integriert sein. In diesem Fall ist die Filter- und Kühleinheit 26 bevorzugt aus einem Maschen­ gestrick gebildet und umhüllt den Haltering 30. Auf diese Weise wird eine maximale Kühl- und Filterwirkung erzielt. Der Haltering liegt bevorzugt an in dem Bodenteil und dem Deckelteil des Gehäuses gebildeten Anlageschultern (hier nicht dargestellt) an und hält so die Filter- und Kühleinheit 26 in Position. Die Filter- und Kühleinheit 26 ist an ihren an das Deckelteil 16 und das Bodenteil 14 angrenzenden Stirnflächen mit einem Dichtelement 32 abgedichtet, um ein Umgehen der Filter- und Kühleinheit 26 durch den Heißgasstrom auszuschließen.

Das Deckelteil 16 und das Bodenteil 14 sind bevorzugt mit ring- oder sternförmig angeordneten Versteifungsrippen 34 versehen, welche die Struktur­ festigkeit des Gehäusekörpers erhöhen. An dem Deckelteil 16 ist bevorzugt eine Distanzkappe 40 angeordnet, die den Festtreibstoff nach unten in Richtung auf die Anzünderhülse drückt und störende Rasselgeräusche im Gasgenerator vermei­ det.

Die in Fig. 1 mit "A" bezeichnete Verbindung zwischen der Außenwand 12 des Gehäuses und dem Deckelteil 16 ist in Fig. 2 im Detail dargestellt. Die Außenwand weist im Verbindungsbereich eine profilierte Anlagefläche 18 auf, die hier nach Art eines selbstschneidenden Gewindes ausgebildet ist. Die Außenwand 12 ist dabei gegenüber dem Deckelteil 16 aus einem mechanisch härteren Material gebildet. Durch Aufpressen des Deckelteils 16 auf die rohrförmige Außenwand 12 und/oder Verdrehen des Deckelteils 16 gegenüber den übrigen Gehäuseteilen schneidet die in der Außenwand 12 gebildete Anlagefläche 18 eine gewindeartige Struktur in den den Rand der Außenwand 12 umgreifenden Abschnitt des Deckelteils 18. Dieser Abschnitt bildet somit die Gegenfläche 19 zu der an der Außenwand 12 vorgesehenen Anlagefläche 18.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform eines mehrstufigen Gasgene­ rators ist grundsätzlich aus den gleichen Bauteilen wie die in Fig. 1 dar­ gestellte Ausführungsform des einstufigen Gasgenerators aufgebaut. Insoweit wird Bezug auf die obige Beschreibung des einstufigen Gasgenerators genommen. Die rohrförmige Außenwand besteht hier aus zwei rohrförmigen Teilstücken 12', 12'', die, wie unter Fig. 1 beschrieben, einstückig mit jeweils einem Boden­ teil 14 ausgebildet sind. Anstelle des Deckelteils 16 ist jedoch ein H-förmiges Zwischenstück 42 vorgesehen, welches mit seinen Schenkeln jeweils die freien Enden der rohrförmigen Gehäuseteile 12' und 12'' umgreift und voneinan­ der trennt. Auf diese Weise sind in dieser Ausführungsform zwei getrennte Brennkammern 20 ausgebildet, denen jeweils eine Anzündeinheit 24 zugeordnet ist. Die Anordnung der Filter- und Kühleinheit 26, des Halterings 30 und des Entspannungsraumes 28 in den jeweiligen Brennkammern 20 entspricht der unter Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform. Anstelle der Distanzkappe 40 können zur Fixierung des Treibstoffs auch Füllkörper 44 vorgesehen sein. Die beiden Brennkammern 20 können natürlich auch ein unterschiedliches Füllvolumen auf­ weisen. So sind je nach den geforderten Leistungsmerkmalen des Gasgenerators beispielsweise Volumenverhältnisse von 80 : 20, 70 : 30 oder 50 : 50 realisierbar.

Die an dem freien Ende des rohrförmigen Gehäuseteils 12' gebildete Anla­ gefläche 18 schneidet bevorzugt ein Linksgewinde in die durch einen Schenkel des H-förmigen Zwischenstücks 42 gebildete Gegenfläche 19. Diese, in Fig. 3 mit B bezeichnete Verbindung ist in Fig. 4b vergrößert dargestellt. Die an dem freien Ende des Gehäuseteils bzw. der Außenwand 12'' gebildete profilierte Anlagefläche 18 schneidet dagegen bevorzugt ein Rechtsgewinde in die an dem entgegengesetzten Schenkel des Zwischenstücks 42 gebildete Gegenfläche 19 (Fig. 4a). Auf diese Weise ist eine einfache Montage des Gasgenerators durch Zusammenstecken der vorgefertigten und mit den übrigen Gasgeneratorkomponenten bestückten Gehäuseteile sowie durch Verdrehen des Zwischenstücks 42 gegenüber den Gehäuseteilen 12', 12'' möglich. Durch Einbringen von Klebstoff zwischen die jeweiligen profilierten Anlageflächen 18 in den Außenwänden 12', 12'' und den Schenkeln des H-förmigen Zwischenstücks 42 kann eine einfache, nicht lösbare Verbindung zwischen den Gehäuseteilen geschaffen werden.

Aufgrund seiner Modulbauweise ermöglicht der erfindungsgemäße Gasgene­ rator sowohl in der beschriebenen Ausführungsform als einstufiger Gasgenerator als auch in der Ausführungsform als mehrstufiger Gasgenerator eine einfache und daher kostengünstige Herstellungsweise, wobei in der Ausführungsform als mehrstufiger Gasgenerator durch Ausbildung von unterschiedlichen Brennkammer­ volumina, beispielsweise in den Verhältnissen von 80 : 20, 70 : 30 oder 50 : 50, die Leistungsmerkmale des erfindungsgemaßen Gasgenerators gezielt eingestellt werden können.

Claims (17)

1. Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem aus mehreren miteinander verbun­ denen Gehäuseteilen (12, 14, 16; 12', 12'', 14, 42) gebildeten zylindrischen Gehäuse, wobei die Gehäuseteile eine rohrförmige Außenwand (12; 12', 12'') umfassen, wenigstens einer in dem Gehäuse gebildeten Brennkammer (20) mit Festtreibstoff (22) zur Erzeugung von Heißgas, einer in die Brennkammer (20) hineinragenden Anzündeinheit (24) zur Zündung des Festtreibstoffs und einer achsparallel und mit einem Abstand zu der Außenwand (12; 12', 12'') in das Gehäuse eingesetzten rohrförmigen Filter- und Kühleinheit (26), wobei zwischen der Außenwand (12; 12', 12'') und der Filter- und Kühleinheit (26) ein ring­ förmiger Entspannungsraum (28) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter- und Kühleinheit von einem rohrförmigen Haltering (30) in Position gehalten wird, wobei der Haltering (30) und die Filter- und Kühleinheit (26) zusammen eine Brennkammerwand bilden, und daß wenigstens eines der Gehäuse­ teile (12; 12', 12'') eine profilierte formstabile Anlagefläche (18) aufweist, an der eine mit einer gegenüber der Anlagefläche (18) geringeren mechanischen Härte ausgebildete verformbare Gegenfläche (19) eines der anderen Gehäuseteile (16; 42) angepreßt ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohr­ förmige Außenwand (12; 12', 12'') über ihren Umfang verteilte Abströmöffnungen (36) aufweist, die mit dem Entspannungsraum (28) in Strömungsverbindung stehen und auf der Seite des Entspannungsraumes mit einer Verdämmung (38) verschlos­ sen sind.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter- und Kühleinheit (26) mit Dichtelementen (32) gegen die Gehäuseteile (14, 16; 14, 42) abgedichtet ist.

4. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht­ elemente (32) aus Silikonschaum bestehen.

5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte Anlagefläche (18) eine selbstschneidende oder selbst­ furchende, gewindeartige Struktur aufweist, welche in die in dem anderen Gehäuseteil (16; 42) gebildete Gegenfläche (19) eingreift.

6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anlagefläche (18) und der Gegenfläche (19) ein Klebstoff eingebracht ist.

7. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gehäuseteile ferner ein kreisförmiges Deckelteil (16) sowie ein kreisförmiges Bodenteil (14) umfassen.

8. Gasgenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die profi­ lierte Anlagefläche (18) an der Außenwand (12) und die Gegenfläche (19) achsparallel zur Außenwand (12) an dem Deckelteil (16) gebildet ist.

9. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand zwei separate rohrförmige Teilstücke (12', 12'') umfaßt, und daß die Gehäuseteile ferner zwei Bodenteile (14) und ein H-förmiges Zwischen­ stück (42) umfassen, welches die rohrförmigen Teilstücke (12', 12'') voneinander trennt und verschließt.

10. Gasgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (18) an jedem der rohrförmigen Teilstücke (12'; 12'') und die Gegenfläche (19) an dem H-förmigen Zwischenstück (42) ausgebildet ist.

11. Gasgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem der rohrförmigen Teilstücke (12') gebildete Anlagefläche (18) ein Linksgewinde und die an dem anderen rohrförmigen Teilstück (12'') gebildete Anlagefläche (18) ein Rechtsgewinde schneidet.

12. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bodenteil (14), dem Deckelteil (16) und/oder dem Zwischenstück (42) Anlageschultern gebildet sind, an denen der Haltering (30) fixiert ist.

13. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Bodenteil (14), dem Deckelteil (16) und/oder dem Zwischenstück (42) sternförmige oder ringförmige Versteifungsrippen (34) gebildet sind.

14. Gasgenerator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brennkammer eine Distanzkappe (40) zur Niederhaltung des Festtreibstoffs (22) eingebracht ist, wobei die Distanzkappe (40) an den Versteifungsrippen (34) fixiert ist.

15. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil (14) und die Außenwand (16) einstückig gebildet sind.

16. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß der Haltering (30) Filter- und Kühleinheit (26) umgibt.

17. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeich­ net, daß die Filter- und Kühleinheit (26) aus einem Maschengestrick gebildet und der Haltering (30) in die Filter- und Kühleinheit (26) integriert ist.