DE19735501A1 - Gasgenerator für einen Gassack - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator zum explosionsartigen Aufblasen eines zu­ sammengefalteten Gassacks bei einer Aufprall-Schutzvorrichtung in Kraftfahrzeugen mit einem Druckgasbehälter, einem Treibsatzbehälter mit Zünder und einem dazwischen angeordneten Gehäusebauteil mit Mischkammer, wobei Druckgasbehälter, Treibsatzbe­ hälter und Gehäusebauteile miteinander zu einer Baueinheit verbunden sind und der Druckgasbehälter einen Verschluß aufweist, der bei Zündung des Treibsatzes schlagartig geöffnet wird.

Derartige Gasgeneratoren werden vielfach als Hybridgeneratoren bezeichnet, weil das Füllgas für den Gassack aus zwei verschiedenen Quellen zur Verfügung gestellt wird. Einerseits aus einem pyrotechnischen Treibsatz, der elektrisch gezündet wird, sobald das Fahrzeug eine vorgebbare Grenzverzögerung überschreitet, und dann unter Freisetzung heißer Gase explosionsartig verbrennt. Andererseits aus einem Druckgasbehälter, aus dem eine definierte Gasmenge freigesetzt wird, die sich bei der Expansion abkühlt. Die Gase aus beiden Quellen werden gemischt, wobei man es in der Hand hat, durch Bemes­ sung des Treibsatzes und des Druckgasbehälters die Temperatur des Gasgemisches fest­ zulegen.

Die bei der explosionsartigen Verbrennung des Treibsatzes erzeugte Druckwelle wird im allgemeinen gleichzeitig benutzt, um den Druckgasbehälter längs einer Sollbruchstelle öffnen. Dazu sind verschiedenartige Anordnungen von Treibsatzbehälter und Druck­ gasbehälter bekannt geworden, wobei man vielfach so vorgeht, daß der Verschluß des Druckgasbehälters von der Druckwelle in den Druckgasbehälter hineingetrieben und die Mischung der Gase dabei zumindest teilweise innerhalb des Druckgasbehälters stattfin­ det. Derartige Anordnungen sind nicht nur konstruktiv unbefriedigend, sie weisen auch funktionelle Nachteile auf, weil die Hauptbewegung der aus der Verbrennung des Treib­ satzes stammenden Gase der Ausströmrichtung aus dem Druckgasbehälter genau entge­ gengesetzt ist, was zwar die Mischung begünstigt, die Füllung des Gassacks aber verzö­ gert. Konstruktiv wird die Sollbruchstelle, die unter dem Innendruck des Druckgasbehäl­ ters steht, von der auftretenden Druckwelle ebenfalls genau entgegengesetzt beansprucht, was ihre Auslegung erschwert und mit einem unerwünscht hohen Streubereich verbun­ den ist.

Es besteht somit die Aufgabe, einen Gasgenerator der eingangs genannten Art funktio­ nell und konstruktiv zu verbessern sowie insbesondere auch seine Herstellung zu verein­ fachen und zu verbilligen, damit die Aufprall-Schutzvorrichtungen für Kraftfahrzeuge möglichst preiswert zur Verfügung gestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemaß vorgesehen, daß der Druckgasbehälter mit seinem austrittsseitig verjüngten Ende in einer Druckaufbaukammer des Gehäuse­ bauteils angeordnet und befestigt ist, daß die Druckaufbaukammer über mindestens ei­ nen Durchlaß mit dem Treibsatzbehälter in Verbindung steht und daß am Druckgasbe­ hälter eine abreißbare Scheibe vorgesehen ist, die mit einem zentralen Teil einen Ver­ schluß für den Druckgasbehälter und mit einem über den Rand des Druckgasbehälters nach außen vorstehenden, ringformigen Teil eine verschiebbare Trennwand zwischen Druckaufbaukammer und Mischkammer bildet und die bei Zündung des Treibsatzes auf beiden Teilen gleichsinnig vom Druckgas und vom Treibsatzgas beaufschlagt wird.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator hat den Vorteil, daß die Druckkraft der pyrotech­ nisch erzeugten Gase während des Öffnungsvorgangs in die gleiche Richtung wirkt, wie die Druckkraft des Speichergases, wodurch eine einfache Bauweise und Gewichtsminde­ rung durch Reduzierung der Wandstärken ermöglicht wird. Vor dem Austreten der Gase in den Gassack werden die heißen Treibstoffgase und die kalten Speichergase in der Mischkammer gemischt, was sich als wesentlich effektiver erwiesen hat, als die Mi­ schung im Druckgasbehälter, an der wegen der gegenläufigen Strömungsbewegung er­ hebliche Teilmengen aus beiden Gasquellen nicht beteiligt sind. Es können daher we­ sentlich besser Temperaturspitzen vermieden werden, durch die der Gassack beschädigt werden könnte.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Generators besteht darin, daß nahezu alle Bauteile rotationssymmetrisch sind und deswegen mit geringem Aufwand hergestellt und montiert werden können.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 beschrieben. Weitere Einzelheiten werden anhand der in den Fig. 1 bis 4 dar­ gestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform im Längs- und Querschnitt;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform im Längsschnitt;

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform im Längsschnitt.

Der Gasgenerator gemäß Fig. 1 und 2 umfaßt einen Druckgasbehälter 1, einen Treibsatz­ behälter 2 mit Zünder 3 und einen dazwischen angeordneten Gehäusebauteil 4 mit Mischkammer 5. Die genannten Bauteile sind miteinander zu einer Baueinheit verbun­ den, indem der Gehäusebauteil in einen zylindrischen Aufnahmebereich 14 des Treib­ satzbehälters 2 eingesetzt ist und sich endseitig außen auf dem Druckgasbehälter 1 ab­ stützt. Der Aufnahmebereich 14 des Treibsatzbehälters 2 greift in eine am Druckgasbe­ hälter 1 vorgesehene umlaufende Einschnürung 10 ein, wodurch die Bauteile fest mit­ einander verbunden sind. In allen Fällen handelt es sich um einfache Tiefzieh- bzw. Drehbauteile, die für die Massenfertigung bestens geeignet sind und bei deren Zusam­ menbau lediglich der zylindrische Aufnahmebereich 14 endseitig in die Einschnürung 10 des Druckgasbehälters 1 eingedrückt werden muß.

Der Gehäusebauteil 4 umfaßt einerseits die Mischkammer 5 mit zwei radialen Auslässen 15 zum Gassack, wobei selbstverständlich korrespondierend zu diesen Auslässen auch der zylindrische Aufnahmebereich 14 des Treibsatzbehälters 2 durchbrochen ist. Der Gehäusebauteil 4 umfaßt ferner drei Durchlässe 6 in Form axial ausgerichteter Bohrun­ gen 16, die eine Verbindung zwischen dem Treibsatzbehälter 2 und der Druckaufbau­ kammer 8 bilden, die zwischen der Außenwand des Druckgasbehälters 1 und dem Ge­ häusebauteil 4 ausgebildet ist. Die Bohrungen 16 können mit einer Folie verschlossen sein, die bei Zündung des Treibsatzes 2a aufreißt, wobei der Treibsatzbehälter 2 außer­ dem noch eine siebartige Abdeckung 20 aufweisen kann, mittels derer verhindert wird, daß nicht gasförmige Bestandteile des Treibsatzes 2a in den Gassack gelangen können.

Der Druckgasbehälter 1 ist mit seinem austrittsseitig verjüngten Ende 7 in der Druckauf­ baukammer 8 des Gehäusebauteils 4 angeordnet und befestigt, wobei eine Scheibe 9 mit ihrem zentralen Teil 9a dafür sorgt, daß der Druckgasbehälter 1 verschlossen ist und mit ihrem über den Rand des Druckgasbehälters 1 nach außen vorstehenden, ringförmigen Teil 9b eine verschiebbare Trennwand zwischen Druckaufbaukammer 8 und Misch­ kammer 5 bildet. Die Scheibe 9 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 einstückig mit einem rohrförmigen Austrittsteil 17 ausgebildet, das eine umlaufende Einkerbung 18 aufweist und mit dem austrittsseitig verjüngten Ende 7 des Druckgasbehälters 1 verbun­ den ist.

Bei Zündung des Treibsatzes mittels des Zünders 3 wird der Treibsatz 2a explosionsartig verbrannt und die gasförmigen Verbrennungsprodukte werden durch die Durchlässe 6 bzw. die axial ausgerichteten Bohrungen 16 in die Druckaufbaukammer 8 geleitet. Da­ durch wird die durch die Einkerbung 18 gebildete Sollbruchstelle zusätzlich zum Innen­ druck des Druckgasbehälters 1 mit dem auf den ringförmigen Teil 9b wirkenden Druck der Treibsatzgase belastet und reißt zuverlässig ab. Dadurch wird die Scheibe 9 durch die Mischkammer 5 nach rechts bis an die Wand des Gehäusebauteils 4 geschleudert, wodurch gleichzeitig die radialen Auslässe 15 zum Gassack freigegeben werden.

Durch die Aufteilung des Treibgasstromes auf mehrere Bohrungen 16 sowie durch die Umlenkung aller Gasströme erfolgt in der Mischkammer 5 und in den radialen Ausläs­ sen eine intensive Durchmischung, so daß die in den Gassack eintretenden Gasströme eine verhältnismäßig gleichmäßige, mittlere Temperatur aufweisen, die für das Material des Gassacks unschädlich ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß der Gehäusebauteil 4 einen zylindrischen Aufnahmebereich 11 für Druckgasbehälter 1 und außerdem auf der gegenüberliegenden Seite einen zylindri­ schen Aufnahmebereich 13 für den Treibsatzbehälter 2 aufweist, der darin durch Um­ bördeln des äußeren Endes 13a befestigt ist. Auf der anderen Seite ist der Gehäusebauteil 4 mit seinem öffnungsseitigen Ende 12 formschlüssig in die Einschnürung 10 des Druckgasbehälters eingedrückt und damit befestigt. Alle übrigen bezifferten Bauteile entsprechen denen in Fig. 1 bzw. 2 und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist lediglich die Scheibe 9 anders ausgebildet als bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 3. In diesem Fall liegt die Scheibe 9 flach auf der Austrittsöffnung des Druckgasbehälters 1 auf und ist mit dessen Austritts­ bereich 19 verbunden, der eine umlaufende Einkerbung 18' als Sollbruchstelle aufweist.

Bei beiden Ausführungsformen der Scheibe 9 kann die Verbindung mit dem Druckgas­ behälter 1 durch Schweißen oder Reibschweißen erfolgen, wobei es auf die verwendeten Materialien bzw. die zur Verfügung stehenden Fertigungseinrichtungen ankommt, wel­ che der beiden Möglichkeiten sich im Einzelfall als günstiger herausstellt.

Alle dargestellten Ausführungsformen weisen den gleichen einfachen Aufbau auf und können mit geringstmöglichem Fertigungsaufwand hergestellt werden. Zur Verbindung der Teile miteinander sind nur einfache plastische Umformvorgänge erforderlich, was sich günstig auf die Gesamtzahl der Bauteile auswirkt, denn gesonderte Befestigungsmit­ tel sind nicht erforderlich. In allen Fällen handelt es sich um rotationssymmetrische Grundformen, die einfach und preisgünstig herstellbar sind. Lediglich beim Gehäusebau­ teil 4 sind noch gesonderte Herstellungsschritte zur Ausführung der axialen Bohrungen und der radialen Auslässe erforderlich.

Claims (11)

1. Gasgenerator zum explosionsartigen Aufblasen eines zusammengefalteten Gas­ sacks bei einer Aufprall-Schutzvorrichtung in Kraftfahrzeugen mit einem Druck­ gasbehälter (1), einem Treibsatzbehälter (2) mit Zünder (3) und einem dazwi­ schen angeordneten Gehäusebauteil (4) mit Mischkammer (5), wobei Druckgas­ behälter (1), Treibsatzbehälter (2) und Gehäusebauteile (4) miteinander zu einer Baueinheit verbunden sind und der Druckgasbehälter (1) einen Verschluß auf­ weist, der bei Zündung des Treibsatzes (2a) schlagartig geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasbehälter (1) mit seinem austrittseitig verjüngten Ende (7) in einer Druckaufbaukammer (8) des Gehäusebauteils (4) angeordnet und befestigt ist, daß die Druckaufbaukammer (8) über mindestens einen Durch­ laß (6) mit dem Treibsatzbehälter (2) in Verbindung steht und daß am Druckgas­ behälter (1) eine abreißbare Scheibe (9) vorgesehen ist, die mit einem zentralen Teil (9a) einen Verschluß für den Druckgasbehälter (1) und mit einem über den Rand des Druckgasbehälters (1) nach außen vorstehenden, ringförmigen Teil (9b) eine verschiebbare Trennwand zwischen Druckaufbaukammer (8) und Misch­ kammer (5) bildet und die bei Zündung des Treibsatzes (2a) auf beiden Teilen (9a, 9b) gleichsinnig vom Druckgas und vom Treibsatzgas beaufschlagt wird.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiger Druckgasbehälter (1) vorgesehen ist, der eine umlaufende Einschnürung (10) aufweist, und daß der Gehäusebauteil (4) einen zylindrischen Aufnahmebereich (11) für den Druckgasbehälter (1) und die Ausbildung der Druckaufbaukammer (8) aufweist, der mit seinem öffnungsseitigen Ende (12) formschlüssig in die Ein­ schnürung (10) eingreift.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäu­ sebauteil (4) auf der dem Druckgasbehälter (1) gegenüberliegenden Seite einen zylindrischen Aufnahmebereich (13) für den Treibsatzbehälter (2) aufweist, der darin durch Umbördeln des äußeren Endes (13a) befestigt ist.

4. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibsatzbehäl­ ter (2) einen zylindrischen Aufnahmebereich (14) für den Gehäusebauteil (4) und den Druckgasbehälter (1) aufweist, der endseitig, formschlüssig in eine umlau­ fende Einschnürung (10) des rohrförmigen Druckgasbehälters (1) eingreift, wo­ durch Treibsatzbehälter (2), Gehäusebauteil (4) und Druckgasbehälter (1) zu ei­ ner Baueinheit verbunden sind.

5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (5) zumindest einen radialen Auslaß (15) aufweist.

6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäusebauteil (4) mindestens eine axial ausgerichtete Bohrung (16) als Verbin­ dung zwischen dem Treibsatzbehälter (2) und der Druckaufbaukammer (8) vor­ gesehen ist.

7. Gasgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung(en) (16) mittels einer Folie verschlossen ist (sind).

8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (9) einstückig mit einem rohrförmigen Austrittsteil (17) ausgebildet ist, das eine umlaufende Einkerbung (18) aufweist und mit dem austrittsseitig ver­ jüngten Ende (7) des Druckgasbehälters (1) verbunden ist.

9. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (9) flach auf der Austrittsöffnung des Druckgasbehälters (1) aufliegend und mit dem Austrittsbereich (19') verbunden ausgebildet ist und daß der Aus­ trittsbereich (19') des Druckgasbehälters (1) eine umlaufende Einkerbung (18') aufweist.

10. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bauteile des Gasgenerators soweit wie möglich als rotationssymmetrische Werkstücke hergestellt und in der Baueinheit gleichachsig zueinander angeordnet sind.

11. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Treibsatz (2a) und Gehäusebauteil (4) eine den Treibsatzbehälter (2) abschließende, siebartige Abdeckung (20) vorgesehen ist.