DE19926606A1 - Gas generator with single or two-stage ignition has end wall of expansion chamber formed so that expansion chamber's cross section tapers in nozzle form towards area of discharge openings - Google Patents
Gas generator with single or two-stage ignition has end wall of expansion chamber formed so that expansion chamber's cross section tapers in nozzle form towards area of discharge openingsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen ein- oder mehrstufig zündbaren Gas generator für eine Airbagvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Gehäuse des Gasgenerators wenigstens eine durch eine Stirn wand begrenzte Expansionskammer aufweist, und wobei im Bereich der Stirnwand Ausströmöffnungen nach außen vorgesehen sind.The invention relates to a gas that can be ignited in one or more stages Generator for an airbag device of a motor vehicle, wherein a housing of the gas generator at least one through a forehead Wall limited expansion chamber, and being in the area the end wall outflow openings are provided to the outside.
Ein solcher Gasgenerator ist aus der DE 197 53 811 A1 bekannt. Der bekannte Gasgenerator weist ein Zylindergehäuse auf, das auf gegenüberliegenden Stirnseiten mit jeweils einer Zündeinheit versehen ist. Das Zylindergehäuse ist durch eine radial zur Mit tellängsachse des Zylindergehäuses auf halber Länge des Zylin dergehäuses verlaufende Trennwand in zwei Expansionskammern un terteilt, in denen jeweils eine Treibladung vorgesehen ist. In der einstückig mit dem Zylindergehäuse ausgebildeten Trennwand sind Ausströmkanäle vorgesehen, die von der jeweiligen Expan sionskammer aus innerhalb der Trennwand radial nach außen füh ren. Bei einer Auslösung des Gasgenerators durch die Zündeinhei ten strömt das expandierende Gas durch diese Ausströmkanäle nach außen und bläst innerhalb weniger Millisekunden in grundsätzlich bekannter Weise zweistufig einen dem Gasgenerator zugeordneten Airbag auf.Such a gas generator is known from DE 197 53 811 A1. The known gas generator has a cylinder housing that opposite ends with one ignition unit each is provided. The cylinder housing is through with a radial to the longitudinal axis of the cylinder housing halfway along the length of the cylinder dergehäuses extending partition in two expansion chambers un divided, in each of which a propellant charge is provided. In the partition formed integrally with the cylinder housing outflow channels are provided by the respective expan Lead chamber from inside the partition radially outwards Ren. When the gas generator is triggered by the ignition units The expanding gas then flows through these outflow channels outside and basically blows within a few milliseconds known manner in two stages associated with the gas generator Airbag on.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine verbesserte Ausströmcharak teristik aufweist.The object of the invention is to provide a gas generator mentioned type to create an improved outflow character teristics.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stirnwand zu der wenigstens einen Expansionskammer hin derart geformt ist, daß sich der Querschnitt der Expansionskammer zu dem Bereich der Ausströmöffnungen hin düsenartig verjüngt. Da durch wird besonders vorteilhaft eine Leistungserhöhung des Gas generators erzielt, indem das expandierende Gas im Bereich der Stirnwand und damit unmittelbar vor der Ausströmung durch die aufgrund der düsenartigen Verjüngung sich stetig und gleichmäßig steigernde Querschnittsverengung beschleunigt wird. Die erfin dungsgemäße Lösung eignet sich sowohl für einstufige, als auch für zweistufige oder mit mehr als zwei Stufen versehene Gasgene ratoren, wobei die den jeweiligen Stufen zugeordneten Expansi onskammern jeweils axial versetzt zueinander positioniert sein müssen, um die Trennung durch die jeweilige Stirnwand zu erzie len. Bei mehrstufigen Gasgeneratoren, d. h. bei wenigstens zwei Stufen, dient die wenigstens eine Stirnwand somit als Trennwand.This object is achieved in that the End wall towards the at least one expansion chamber is shaped so that the cross section of the expansion chamber the area of the outflow openings tapers like a nozzle. There through an increase in performance of the gas is particularly advantageous generators achieved by the expanding gas in the area of Front wall and thus immediately before the outflow through the due to the nozzle-like tapering steadily and evenly increasing cross-sectional narrowing is accelerated. The invent Solution according to the invention is suitable for both single-stage and for two-stage or more than two-stage gas genes rators, with the expansion assigned to the respective stages on chambers be axially offset from each other to separate the front wall len. In multi-stage gas generators, i.e. H. at least two Steps, the at least one end wall thus serves as a partition.
In Ausgestaltung der Erfindung weist die Stirnwand auf der der wenigstens einen Expansionskammer zugewandten Seite einen ring artigen, sich konisch verjüngenden Fortsatz auf, in dem jeweils radial nach außen gerichtete Ausströmkanäle integriert sind, die mit den Ausströmöffnungen des Gehäuses fluchten. Das in jeder Expansionskammer expandierende Gas der Treibladung wird somit zunächst koaxial in den ringartigen Fortsatz eindringen und an schließend radial durch die Ausströmkanäle des Fortsatzes nach außen strömen. Der ringartige Fortsatz wirkt als Strömungskörper nach Art eines Füllkörpers.In an embodiment of the invention, the end wall on the at least one expansion chamber side facing a ring like, conically tapering extension, in each radially outward outflow channels are integrated, the aligned with the outflow openings of the housing. That in everyone Expansion chamber is expanding gas of the propellant charge first penetrate coaxially into the ring-like extension and on closing radially through the outflow channels of the extension stream outside. The ring-like extension acts as a flow body like a packing.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Stirnwand auf der der wenigstens einen Expansionskammer zugewandten Seite ko axial zu einer Mittellängsachse des Gehäuses einen kegelstumpf artigen Ansatz auf, der in Abstand zur Innenwandung des Gehäuses verläuft. Dadurch wirkt das Scheibenbauteil als Füllkörper und damit als Strömungskörper, der die gewünschte Querschnittsveren gung des Zylindergehäuses und damit der jeweiligen Expansions kammer bewirkt.In a further embodiment of the invention, the end wall has the side facing the at least one expansion chamber ko a truncated cone axially to a central longitudinal axis of the housing like approach, which is at a distance from the inner wall of the housing runs. As a result, the disc component acts as a packing and thus as a flow body that has the desired cross-sectional verenas supply of the cylinder housing and thus the respective expansion chamber causes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stirnwand als separates Scheibenbauteil hergestellt und in das Gehäuse derart unlösbar eingesetzt, daß das Scheibenbauteil umlaufend dicht mit Innenwandungen des Gehäuses fest verbunden ist. Erfindungsgemäß können die im Bereich der Stirnwand angeordneten Ausströmöffnun gen innerhalb des Scheibenbauteiles selbst oder unmittelbar be nachbart zu dem Scheibenbauteil für jede Expansionskammer vorge sehen sein. Durch diese Ausgestaltung ist eine einfache Her stellbarkeit des Gasgenerators gewährleistet, da das die Stirn wand bildende Scheibenbauteil separat herstellbar und nach sei ner Fertigstellung in das Gehäuse einsetzbar ist. Dadurch ergibt sich auch der wesentliche Vorteil, daß das Scheibenbauteil und damit die Stirnwand aus einem von dem Gehäuse verschiedenen Ma terial hergestellt werden kann. Die umlaufend dichte und feste Verbindung mit den Innenwandungen des Gehäuses kann durch kraft-, form- oder stoffschlüssige Verbindungen erfolgen. Neben einer Preßpassung sind insbesondere Verschweißungen oder Verlötungen vorgesehen. Auch Verstemmungen, Vernietungen oder Verschraubun gen sind vorgesehen, um die gewünschte dichte und feste Veranke rung zu schaffen.In a further embodiment of the invention, the end wall is as separate disc component manufactured and in the housing in such a way used indissolubly that the disc component with all around tight Inner walls of the housing is firmly connected. According to the invention the outflow openings arranged in the area of the end wall be within the disc component itself or directly adjacent to the disk component for each expansion chamber to be seen. This configuration is a simple Her adjustability of the gas generator guaranteed, because that is the forehead wall-forming disc component can be manufactured separately and according to ner completion can be inserted into the housing. This gives also the main advantage that the disc component and thus the end wall from a different dimension from the housing material can be produced. The all-round dense and firm Connection to the inner walls of the housing can be positive or material connections. In addition to one Press fit is especially welding or soldering intended. Also caulking, riveting or screwing conditions are provided to ensure the desired tight and firm anchoring creation.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Scheibenbauteil als Leichtmetalldruckgußteil hergestellt. Insbesondere ist Alu minium- oder Magnesiumdruckguß vorgesehen.In a further embodiment of the invention, the disc component manufactured as a light metal die-cast part. In particular, is aluminum minium or magnesium die casting.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevor zugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.Further advantages and features of the invention result from the Claims as well as from the following description of before preferred embodiments of the invention, which is based on the Drawings are shown.
Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen zweistufigen Gasgenerators für eine Airbagvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, Fig. 1 shows a first embodiment in a longitudinal section of a two-stage gas generator according to the invention for an airbag device of a motor vehicle,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen zweistufigen Gasgenerators ähnlich Fig. 1, Fig. 2 shows another embodiment of a two-stage gas generator according to the invention similar to FIG. 1,
Fig. 3 in einem Längsschnitt eine Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen einstufigen Gasgenerators ähnlich Fig. 1, und Fig. 3 in a longitudinal section an embodiment of an inventive inventive single-stage gas generator similar to Fig. 1, and
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ein stufigen Gasgenerators ähnlich Fig. 2. Fig. 4 shows a further embodiment of the invention, a multistage gas generator similar to FIG. 2.
Eine Airbagvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Fig. 1 weist ein Modulgehäuse 2 auf, in dem ein zweistufiger Gasgenerator und ein diesem zugeordneter, expandierbarer Airbag 4 positioniert sind. Der Gasgenerator weist ein Gehäuse in Form eines Zylinder gehäuses 3 auf, das von gegenüberliegenden Stirnseiten her in grundsätzlich bekannter Weise mit jeweils einer Zündeinheit 5 und einem ins Gehäuseinnere hineinragenden Brennstab 6 sowie je weils einer den Brennstab 6 umgebenden Treibladung versehen ist.An airbag device for a motor vehicle according to FIG. 1 has a module housing 2 in which a two-stage gas generator and an expandable airbag 4 assigned to it are positioned. The gas generator has a housing in the form of a cylinder housing 3 , which is provided from opposite end faces in a generally known manner, each with an ignition unit 5 and a fuel rod 6 protruding into the interior of the housing, as well as a propellant charge surrounding the fuel rod 6 .
Das Gehäuseinnere des Zylindergehäuses 3 ist durch ein als Stirnwand und damit als Trennwand dienendes, einstückiges Schei benbauteil 8 in zwei Kammerhälften unterteilt, die jeweils eine Expansionskammer 7 für die jeweilige Treibladung bilden. Das einstückige Scheibenbauteil 8 ist als Leichtmetalldruckgußteil gestaltet und weist einen zentralen Trennabschnitt 12 auf, der scheibenförmig gestaltet ist und radial zu einer Mittellängsach se des Zylindergehäuses 3 innerhalb des Gehäuseinneren ausge richtet ist. Der Trennabschnitt 12 des Scheibenbauteiles 8 über nimmt die Trennfunktion der beiden Expansionskammern 7 und ist an seinem umlaufenden Außenrand durchgängig dicht mit der Innen wandung des Zylindergehäuses 3 verbunden. Die feste Verbindung mit dem entsprechenden Innenwandungsbereich des Zylindergehäuses 3 erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch Ver schweißung oder Verlötung. Es sind jedoch auch mechanische Befe stigungsmöglichkeiten zur Festlegung des Scheibenbauteiles 8 in nerhalb des Zylindergehäuses 3 einsetzbar.The housing interior of the cylinder housing 3 is divided into two chamber halves by a one-piece disk 8 serving as an end wall and thus as a partition, which each form an expansion chamber 7 for the respective propellant charge. The one-piece disk component 8 is designed as a light metal die-cast part and has a central separating section 12 , which is disk-shaped and is directed radially to a central longitudinal axis of the cylinder housing 3 within the housing interior. The separating section 12 of the disk component 8 takes on the separating function of the two expansion chambers 7 and is continuously tightly connected to the inner wall of the cylinder housing 3 at its circumferential outer edge. The fixed connection to the corresponding inner wall area of the cylinder housing 3 takes place in the illustrated embodiment by welding or soldering Ver. However, there are also mechanical fastening options for fixing the disk component 8 within the cylinder housing 3 .
Axial zu dem Trennabschnitt 12 des Scheibenbauteiles 8 versetzt und unmittelbar benachbart zu dem Trennabschnitt 12 sind für je de Expansionskammer 7 mehrere Ausströmöffnungen 10 vorgesehen, die über den Umfang des Zylindergehäuses 3 verteilt angeordnet sind. Radial fluchtend zu diesen Ausströmöffnungen 10 verlaufen in dem Scheibenbauteil 8 unmittelbar benachbart zum Trennab schnitt 12 auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Trennabschnit tes 12 und damit jeder Expansionskammer 7 zugewandt entsprechen de Ausströmkanäle 9, die auf jeder Stirnseite des Trennabschnit tes 12 in jeweils einem ringartigen Fortsatz des Scheibenbautei les 8 integriert sind. Die beiden ringartigen Fortsätze auf bei den Seiten des Scheibenbauteiles 8 weisen einen sich von der je weiligen Expansionskammer 7 aus zum Austrittsbereich hin und da mit zu den Ausströmkanälen 9 hin konisch verjüngenden Oberflä chenbereich auf, so daß jeder Fortsatz 11 sich zum Austrittsbe reich hin ebenfalls konisch verjüngt. Die beiden Fortsätze 11 liegen wie auch der Trennabschnitt 8 bündig an der Innenwandung des Zylindergehäuses 3 an, so daß mit der konischen Verjüngung der Fortsätze 11 jeweils auch eine düsenartige Querschnitts verengung der jeweiligen Expansionskammer 7 zum Austrittsbereich hin erzielt wird. Durch entsprechende Pfeile ist die entspre chende Expansionsströmung des Treibgases dargestellt, das nach seinem Austritt aus den Ausströmöffnungen 10 das Aufblasen des Airbags 4 bewirkt. Durch die düsenartige Verjüngung nach Art ei ner Blende ist es möglich, eine Beschleunigung der Gasströmung zum Austrittsbereich hin zu erzielen, wodurch eine verbesserte Leistungscharakteristik des Gasgenerators ermöglicht wird.Axially offset from the separating section 12 of the disk component 8 and immediately adjacent to the separating section 12 , several outflow openings 10 are provided for each expansion chamber 7 and are arranged distributed over the circumference of the cylinder housing 3 . Radially aligned to these outflow openings 10 run in the disc component 8 immediately adjacent to the Trennab section 12 on opposite end faces of the Trennabschnit tes 12 and thus facing each expansion chamber 7 correspond de exhaust channels 9 , which are on each end face of the Trennabschnit tes 12 in a ring-like extension of the disk component les 8 are integrated. The two ring-like projections on at the sides of the disc component 8 have a up to the outlet region back and as with the outflow passages 9 conically tapered Oberflä chenbereich from each weiligen expansion chamber 7, so that each extension 11 is rich for Austrittsbe out also conical rejuvenated. The two extensions 11 , like the separating section 8, lie flush against the inner wall of the cylinder housing 3 , so that with the conical tapering of the extensions 11 , a nozzle-like cross-sectional constriction of the respective expansion chamber 7 towards the exit region is also achieved. Corresponding arrows show the corresponding expansion flow of the propellant gas, which causes the airbag 4 to inflate after it emerges from the outflow openings 10 . Due to the nozzle-like tapering in the manner of an aperture, it is possible to accelerate the gas flow toward the outlet area, which enables improved performance characteristics of the gas generator.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist lediglich eine Seite des Scheibenbauteiles eines zweistufi gen Gasgenerators mit einem blenden- oder düsenartigen Fortsatz versehen, so daß sich für die beiden Expansionskammern unter schiedliche Ausströmcharakteristiken ergeben.In an embodiment of the invention, not shown is only one side of the disc component of a two-stage gene gas generator with an aperture or nozzle-like extension provided so that for the two expansion chambers under result in different discharge characteristics.
Eine Airbagvorrichtung 1a nach Fig. 2 entspricht vom grundsätz lichen Aufbau her dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei für funktionsgleiche Teile identische Bezugszeichen unter Hinzufügung des Buchstaben a verwendet wurden. Wesentlicher Un terschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist le diglich das Scheibenbauteil 8a, das zwar ebenfalls einen zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel identisch gestalteten Trenn abschnitt 12a aufweist, das im übrigen zu dem Scheibenbauteil 8 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 unterschiedlich gestaltet ist. Das Scheibenbauteil 8a weist nach Art eines Füll- oder Strömungskörpers auf beiden Stirnseiten jeweils einen kegel stumpfförmigen Ansatz auf, der koaxial und rotationssymmetrisch zur Mittellängsachse des Zylindergehäuses 3a in die jeweilige Expansionskammer 7a hin abragt. Ein Stirnende des kegelstumpfar tigen Ansatzes 11a auf jeder Seite des Scheibenbauteiles 8a ist bündig abschließend mit dem jeweiligen Brennstab 6a verbunden. Durch den kegelstumpfartigen Ansatz 11a ergibt sich in Verbin dung mit der Innenwandung des Zylindergehäuses 3a für jede Ex pansionskammer 7a zu den Ausströmöffnungen 10a im Zylinderge häuse 3a hin jeweils ein konisch verengter Strömungsquerschnitt, so daß sich ebenfalls eine Düsenfunktion ergibt. Auch das Schei benbauteil 8a ist einstückig gestaltet und als Leichtmetall druckgußteil hergestellt. Das Scheibenbauteil 8a ist insgesamt rotationssymmetrisch gestaltet. Die Ausströmöffnungen 10a des Zylindergehäuses 7a sind zu beiden Seiten des Trennabschnittes 12a des Scheibenbauteiles 8a über den Umfang des Zylindergehäu ses 3a verteilt angeordnet.An airbag device 1 a according to FIG. 2 corresponds in principle to the embodiment described above, with identical reference numerals having been added for the functionally identical parts with the addition of the letter a. Essential Un terschied to the previously described embodiment is le diglich the disc member 8 a, which likewise sections one to the previous embodiment, identically shaped separator 12 has a, which is designed differently in the rest to the disc member 8 of the embodiment of FIG. 1. The disk component 8 a has, in the manner of a filler or flow body, a truncated cone-shaped projection on both end faces, which protrudes coaxially and rotationally symmetrically to the central longitudinal axis of the cylinder housing 3 a into the respective expansion chamber 7 a. An end of the frustoconical approach 11 a on each side of the disc component 8 a is finally connected to the respective fuel rod 6 a. Due to the frustoconical approach 11 a results in conjunction with the inner wall of the cylinder housing 3 a for each expansion chamber 7 a to the outflow openings 10 a in the cylinder housing 3 a each have a conically narrowed flow cross section, so that there is also a nozzle function. The Schei benbauteil 8 a is designed in one piece and made as a light alloy die-cast part. The disk component 8 a is designed to be rotationally symmetrical overall. The outflow openings 10 a of the cylinder housing 7 a are arranged on both sides of the separating section 12 a of the disk component 8 a distributed over the circumference of the cylinder housing 3 a.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 zeigen jeweils einstufige Gasgeneratoren, die im Bereich einer Stirnseite die gehäuseseitigen Ausströmöffnungen 10b, 10c aufweisen. Im Bereich der Ausströmöffnungen ist als Stirnwand 8b, 8c jeweils ein sepa rates Scheibenbauteil vorgesehen, das mit einem Fortsatz 11b analog Fig. 1 oder einem Ansatz 11c analog Fig. 2 versehen ist. Beide Scheibenbauteile 8b, 8c sind beim jeweils dargestellten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 als Füllkörper gestal tet, die die Stirnseite des Gehäuses 3b, 3c vollkommen ausfüllen und von einer gegenüberliegenden Stirnseite in nicht näher dar gestellter Weise eingebracht werden. Dazu ist die gegenüberlie gende Stirnseite, die mit der Zündeinheit 5b, 5c versehen ist, vorzugsweise lösbar angeordnet. Bei ähnlichen Ausführungsbei spielen stellen die Scheibenbauteile 8b, 8c jeweils einstückig aus dem Gehäusematerial des Gehäuses 3b, 3c herausgeformte Kör per dar, die somit einstückiger Bestandteil des Gehäuses 3b, 3c sind. Zur Bearbeitung ist auch bei diesen Ausführungsbeispielen vorzugsweise die gegenüberliegende Stirnseite offen gestaltet. Im übrigen entsprechen die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2, so daß bezüglich der weiteren Offenbarung auf die zuvor erfolgte Beschreibung verwiesen wird. Insbesondere sind funktionsgleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen, aller dings unter Hinzufügung der Buchstaben b bzw. c versehen.The embodiments according to FIGS. 3 and 4 show each stage inflators, the housing-side outlet openings in the region of an end 10 b, 10 c have. In the area of the outflow openings, a separate disc component is provided as the end wall 8 b, 8 c, which is provided with an extension 11 b analogous to FIG. 1 or an extension 11 c analogous to FIG. 2. Both disc components 8 b, 8 c are gestal tet in the embodiment shown in FIGS . 3 and 4, which completely fill the front of the housing 3 b, 3 c and are introduced from an opposite end in a manner not shown. For this purpose, the opposite end, which is provided with the ignition unit 5 b, 5 c, is preferably arranged releasably. In similar Ausführungsbei play the disc components 8 b, 8 c each integrally from the housing material of the housing 3 b, 3 c molded by, which are thus an integral part of the housing 3 b, 3 c. For processing in these exemplary embodiments, too, the opposite end face is preferably designed to be open. Otherwise, the exemplary embodiments according to FIGS. 3 and 4 correspond to the previously described exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2, so that reference is made to the description given above with regard to the further disclosure. In particular, functionally identical parts are provided with the same reference numerals, but with the addition of the letters b or c.
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