DE2824701C2

DE2824701C2 - Gasgenerator

Info

Publication number: DE2824701C2
Application number: DE2824701A
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Ing. 8011 Aschheim Lampert; Karl Erik 8012 Ottobrunn Nilsson
Original assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Current assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Priority date: 1978-06-06
Filing date: 1978-06-06
Publication date: 1982-11-11
Also published as: IT1166855B; GB2022194A; BE876757A; FR2427842A1; IT7923028A0; DE2824701A1; FR2427842B1; SE445211B; SE7904773L; GB2022194B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs L

Es sind Festtreibstoff-Gasgeneratoren bekannt (US-PS 39 60 390), welche zur Erhöhung der wirksamen TreibgaS'Ausbeute zusätzlich zur Reaktior.skämmer einen diese umschließenden, aus miteinander verschweißten Gehäuseteilen zusammengesetzten Druckmittel-Behälter enthalten, dessen Druckgas- oder Flüssigkeitsfüllung zeitgleich mit dem Treibstoff-Abbrand in der Reaktionskammer zum Schutzkissen des zugeordneten Aufprall-Schutzsystems freigesetzt wird. Derartige zusätzliche Druckbehälter bedingen einen erhöhten Platzbedarf und Gewichts- und Fertigungsaufwand und sind nicht Gegenstand der Erfindung.

Bekannt sind ferner Gasgeneratoren in Blechbauweise (GB-PS 13 34.140), die aus gestanzten, miteinander vernieteten Blechteilen zusammengesetzt sind, aufgrund dieser Bauart aber nur verhältnismäßig niedrigen Betriebsdrücken standhalten können, was der Forderung nach einer kompakten Gasgenerator-Konstruktion geringer Abmessungen zuwiderläuft

Bei Gasgeneratoren der beanspruchten Art hingegen mit zentraler Anfeuerung eines schnellabbrennenden Festtreibstoffsatzes muß die Reaktionskammer kurzzeitig hohen Innendrücken verformungssicher standhalten und ist daher üblicherweise aus mehreren, miteinander verschraubten Gehäuseteilen zusammengesetzt, die aus Fesugkeitsgründen jeweils für sich hochfest und -steif mit entsprechend großer Wandstärke ausgebildet und mit engen Fertigungstoleranzen als Gußteile und/oder in spanabhebender Bearbeitung hergestellt sind (DE-PS 21 14 945. DE-AS 21 50 465. DE-OS 21 50 744. GB-PS 8 52 101,14 87 944 i'jid 14 92 197).

Bedingt durch die großen Wandstärken haben derartige Gasgeneratoren ein hohes Eigengewicht, und vor allem wirkt sich die aufwendige Fertigung der Gehäuseteile höci<st nachteilig auf die Gesamtherstellungkosten aus. Da solche Gasgeneratoren überdies leicht zu öffnen sind, besteht zusätzlich die Gefahr, daß sich ein Unbefugter problemlos Zugang zu dem Treibstoffsatz oder der Zündeinrichtung verschafft.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der sich aufgrund einer vereinfachten Bauweise in kostengünstiger Serienfertigung und mit geringem Eigengewicht herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Gasgenerator gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator ist die Reaktionskammer aufgrund der speziellen Ausbildung und Verbindung der Gehäuseteile aus wenigen, sich gegenseitig versteifenden und daher entsprechend dünnwandigen Einzelteilen zusammengesetzt, die eine integrale, hochfeste und gewichtsmäßig leichte Baueinheit bilden und i>ich mit geringem zeitlichem und maschinellem Aufwand als einfache Stanz-, Tiefziehoder Fließpreßteile herstellen und in ebenso einfacher Weise zusammenbauen lassen, ohne daß es einer fertigungsmäßig aufwendigen Einhaltung enger Toleranzgrenzen bedarf, mit der Besonderheit, daß durch die Ausbildung mindestens einer der Randverbindungen nicht nur als Schweißnaht, sondern als Elektronenstrahl-Schweißnaht, die wegen ihrer geringen Wärmeentwicklung gefahrlos bei bereits mit dem Feststofftreibsatz befüllter Reaktionskammer aufgebracht wird, zusätzlich zu der hohen Versteifung der Gehäuseteile auch eine weitgehende Sicherung des Gasgenerators gegen ein unbefugtes öffnen erreicht wird. Der erfindungsgemäße Gasgenerator ist daher trotz seiner hohen Druckfestigkeit leicht, fertigungsgünstig und sicher Und eignet sich in hervorragender Weise für eine kostensparende Großserien-Fertigung, Wobei er zugleich infolge der Anordnung seiner pyrotechnischen Elemente einen

etwa hinsichtlich einer hohen Abbrandgeschwindigkeit äußerst zweckmäßigen Reaktionsablauf bei gleichzeitig sehr geringem Platzbedarf garantiert.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung empfiehlt es sich gemäß Anspruch 2, mindestens eine weitere Randverbindung formschlüssig mit einem durch Kaltumformung gesicherten Randwulst auszubilden, wodurch sich ebenfalls auf fertigungstechnisch einfache Weise eine völlig gewindefreie, hochfeste Gehäuse-Konstruktion erzielen läßt IQ

Eine weite; ϊ, gemäß den Ansprüchen 3 und 4 besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Gehäuseschale toroidförmig und die die Gehäuseschaie nach oben abschließende Düsenscheibe, gewölbt geformt ist, wodurch im Vergleich zu den bekannten Gasgeneratoren mit ebener Düsenscheibe und zyündertopfförmiger Gehäuseschale mit gleichfalls ebenem Gehäuseboden nicht allein der Platzbedarf merklich verringert, sondern zugleich aufgrund der speziellen Raumform trotz geringer Wandstärken eine merkliche Versteifung dieser beiden Gehäuseteile erreicht wird.

Eine weiiere, fertigungstechnisch besonders günstige Vereinfachung ergibt sich daraus, daß das Zentralrohr und die Gehäuseschale gemäß Anspruch 5 oder das Zentralrohr und die Düsenscheibe gemäß Anspruch 6 als einstückiges Tiefzieh- oder Fließpreßteil ausgebildet sind. Falls jedoch das Zentralrohr getrennt von der Düsenscheibe gefertigt wird, ist diese gemäß Anspruch 7 zweckmäßigerweise mit einem am Zentralrohr gesicherten, erweiterten Innenflansch versehen, so daß die Randverbindung zwischen diesen beiden Gehäuseteillen über eine große Axiallänge wirksam ist und unzulässige Verformungen in diesem festigkeitsmäßig besonders kritischen Bereich mit Sicherheit unterbun- J5 den werden.

Schließlich wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 8 und 9 die Zündeinrichtung montagemäßig beträchtlich vereinfacht. Während nämlich bisher das Zentralrohr im ίο Bereich der Zündöffnungen zunächst verdämmt, anschließend cas hoch empfindliche Zündmittel eingefüllt und schließlich das offene Zentralrohrende druckdicht verschlossen werden mußte, was ein zeitraubender Vorgang war und aufwendige Vorsichtsmaßnahmen erforderte, sind erfindungsgemäß die Zündöffnungen im Zenlralrohr zweckmäßigerweise durch einen auf einem Zündträger befestigten und gemeinsam mit diesem über das offene Zentralrohrende in das Rohrinnere einsetzbaren, geschlossenen und mit dem Zündmittel gefüllten Folientubus verdämmt, so daß die Zündeinrichtung räumlich getrennt vom Gasgenerator fertiggestellt und dann als integrale, aus Zündträger, Folientubus und Zündmittel bestehende Baueinheit in das Zentrakohr eingesetzt werden kann. In dieser speziellen, im übrigen auch für Feststoff-Gasgeneratoren anderer Bauart geeigneten Ausbildung der Zündeinrichtung liegt eine weitere, im Hinblick auf eine Serienfertigung wesentliche Verbesserung, wobei es sich wiederum empfiehlt, den Zündträger gewindefrei mit dem offenen Zentralrohrende dadurch zu verbinden, daß gemäß Anspruch 9 durch Umbördeln des offenen Zentralrohrendes der Zündträger am Zentralrohi fixiert und dieses fest und druckdicht Verschlossen ist,

Die Erfindung wird nulmehr anhand der in der Zeichnung schematisch da^rgestellten AUsführüngsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematichen Längsschnitt eines Festsloffgasgenerators nach der Erfindung in Verbindung mit einem Aufprallschutzsystem für Fahrzeuginsassen; und

F i g. 2 einen schemalischen Längs-Teilschnitt einps weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung in vergrößertem Maßstab.

F i g. 1 zeigt einen Gasgenerator 2, der in einem durch ein zusammengefaltetes, aufblasbares Schutzkissen 4 verschlossenen Topf 6 z. B. im Lenkrad eines Personenkraftwagens untergebracht ist. Der Gasgenerator 2 und das Schutzkissen 4 bilden gemeinsam mit einem nicht gezeigten Unfallsensor ein Aufprallschutzsystem für Kraftfahrzeuginsassen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt, sondern allgemein zur Druck- oder Treibgaserzeugung, z. B. auch zum Aufblasen von Schlauchbooten, verwendbar.

Der Gasgenerator 2 hat einen rotationssymmetrischen Aufbau und enthält als Hauptsektionen eine zentrale Zündeinrichtung 6, eine diese ringförmig umschließende, mit einem Feststofftreibsatz 10 bestückte Reaktionskammer 12 und eine der Reaktionskammer 12 nachgeschaltete, mit Quarzv .JIe oder einem Jvieianfaseiflies gefüiiie FiUerkammei Ί4 die dazu dient, evtl. von den in der Reaktionskammer 12 erzeugten Treibgasen mitgerissene Feststoffpartikel zurückzuhalten.

Angnrdnet ist die Zündeinrichtung 8 im Inneren eines Zentralrohrs 16, das zugleich die Reaktionskammer 12 auf der Innenseite begrenzt und von mehreren radialen, in Axial- und Umfangsrichtung des Zentralrohrs 16 verteilten Zündöffnungen IG durchse.zt ist. Nach außen ist die Reaktionskammer 12 durch eine toroidförmige Gehäuseschaie 20 und zur Filterkammer 14 hin durch eine gewölbte Düsenscheibe 22 abgeschlossen, die am Außenrand in eine entsprechende Ringnut 24 der Gehäuseschale 20 und an ihrem erweitereten Innenflansch 26 in den stufenförmig abgesetzten oberen Endabschnitt des Zentralrohrs 16 eingesetzt ist. Nach oben zum Schutzkissen 4 hin ist der Gasgenerator 2 durch ein topfförmiges Lochblech 28 begrenzt, ias im Bereich der Filterkammer 14 von einer oder mehreren Lochreihen 30 durchsetzt, im mittleren Bereich obc.halb des Zentralrohres 16 jedoch ungelocht ist. Die Gehäuseteile 20, 22 und 28 sind jeweils als einstückige, spanlos kaltverformte Stanz-, Tiefzieh- odei Fließpreßteile hergestellt und miteinander bzw. mit dem Zentralrohr 16 durch form- oder stoffschlüssige, steife Randknoten drucksicher verbunden, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 als kreisförmige, in Umfangsrichtung durchgehende Schweißnähte ausgebildet sind, nämlich eine untere Schweißnaht 32 zwischen dem Innenrand der Gehäuseschale 20 und dem unteren Ende des Zentralrohrs 16. eine radial äußere Schweißnaht 34, über die die Düsenscheibe 22 und £;'c."i:hzeitig auch das Lochblech 28 am Außenrand stoffschlüssig mit der Gehäuseschaie 20 verbunden werden, und eine üdial innere Schweißnan' 36, durch die die Düsenscheibe 22 mit ihrem Innenflansch 26 am oberen Zentralrchrende gesichert und gleichzeitig das Lochblech 28 im mittleren Bereich am Zentralrohrende verankert und dieses dadurch verschlossen wird. Die Gehäuseteile 16, 20, 22 und 28 werden zwar — wie weiter unten erläutert wird — noch; vor dem Einsetzen der Zündeinrichtung 8 miteinander Verschleißt, jedoch werden die Ringschweißnähte 31,36 bei bereits mit dem Feststofftreibsatz 10 gefüllter Reaktionskammer 12 aufgebracht und datler zumindest diese Schweißnähte 34, 36 aus Sicherheitsgründen im Elektronenstrahl·

schweißverfahren hergestellt.

Der Feststofftreibsalz 10 besteht bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Treibstoffgranulat, das in mehrere, in der Reaktionskammer 12 übereinanderliegend fixierte Siebkäfige 38 eingefüllt ist. Wahlweise '> kann jedoch auch ein Festtreibstoff in Tablettenform oder in Form von ringförmigen, in der Reaklionskammer 12 übereinanderliegend fixierten Ringscheiben verwendet werden.

Die Zündeinrichtung 8 enthält einen Zündträger 40 in mit einer mittleren, z. B. über Anschlußleitungen 42 auf elektrischem Wege (durch den Urifallserisor) gezündeten Zündkapsel 44, die in einen am unteren Ende mit j dem Zündträger 40 verklebten, am oberen Ende

j verschlossenen Folientubus 46 hineinreicht, welcher zur

Verdammung der Zündöffnungen 18 im Zentralrohr 16 dient und mit einem Zündmittel, z. B. Schwarzpulver gefüllt ist. Die Zündeinrichtung 8 wird räumlich getrennt vom Gasgenerator 2 mit dem Zündmittel gefüllt und vollständig zusammengebaut und als Baueinheit in das m Zentrairohr iö des im übrigen fertiggestellten Gasgenerators 2 eingesetzt. Zur Sicherung der Zündeinrichtung 8 und zum druckdichten Verschluß des unteren Zentralrohrendes wird dieses anschließend über einen erweiterten Bund 48 des Zündträgers 40 umgebördelt, wie dies in F i g. 1 bei 50 dargestellt ist.

Nach der Zündung der Zündeinrichtung 8 wird der Feststofftreibsatz 10 über die Zündöffnungen 18 im Zentralrohr 16 simultan am gesamten Innenumfang angefeuert, so daß ein besonders rascher Treibstoffabbrand gewährleistet wird. Das entstehende Druckgas, das in der Reaktionskammer 12 kurzzeitig Druckwerte bis zu etwa 100 bar entwickelt, entweicht aus dieser über die zunächst z. B. durch eine selbstklebende Aluminiumfolie 52 verdammten Auslaßöffnungen 54 in der Düsenscheibe 22 unter merklicher Druckreduktion in die FiIterkammer 14, von wo es unter weiterer bruckverringerung (auf etwa 5 bis 10 bar) in das durch den Lenkradtopf 6 begrenzte Behältnis gelangt und das Schutzkissen 4 innerhalb weniger Hundertstelsekunden nach dem Ansprechen der Zündeinrichtung 8 aufbläst.

Der Gasgenerator gemäß Fig.2 hai die gleiche grundsätzliche Bau- und Funktionsweise wie das in Fig. 1 gezeigte Ausfuhrungsbeispiel; einander entsprechende Bauteile sind daher durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, und der Deutlichkeit halber ist die Reaktionskammer 12 ohne den Feststofftreibsatz dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch das Lochblech 28 linsenförmig gewölbt ausgebildet und am Außenrand gemeinsam mit der Düsenscheibe 22 nicht durch einen stoffschlüssigen Randknoten, sondern durch eine formschlüssige Randverbindung 56 in Form eines durch Kaltumformung mit den beiden Gehäuseteilen 22, 28 verpreßten Randwulstes 58 der Gehäuseschaie 2ö mit dieser verbunden. Ferner sind die Geliäirscschale 20 und das Zentralrohr 16 als einstückiges Tiefzieh- oder Fließpreß-Blechteil ausgebildet, so daß die Randverbindung zsvischen Zentralrohr 16 und Gehäuseschale 20 in Fortfall gerät. Durch Umbördeln des unteren Zündrohrendes 60 in eine Ringnut 62 im Zündträger 40 wird die Zündeinrichtung 8 im Zentralrohr 16 gesichert und dieses am unteren Ende drucksicher verschlossen. Wahlweise ist es jedoch auch möglieii, eine einzelne Randverbindung, etwa die Randverbindung 36, oder die Fließpreßverbindung 50 bzw. 60 zwischen Zentralrohr 16 und Zündträger 40 als Schraubverbindung auszubilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasgenerator, insbesondere für das aufblasbare Schutzkissen eines Aufprallschutzsystems für Fahrzeuginsassen, mit einer ringförmigen, mit einem Festste ff treibsatz bestückten Reaktionskammer, die auf der Innenseite durch ein Zentralrohr mit einer im Rohrinneren angeordneten, den Festtreibstoff über Zündöffnungen im Zentralrohr anfeuernden Zündeinrichtung und nach außen durch eine rotations- ίο symmetrische, zum Zentralrohr koaxiale Gehäuseschale, die am Innenrand fest und druckdicht mit dem Zentralrohr verbunden ist, sowie durch eine zwischen dem Außenumfang der Gehäuseschale und dem Zentralrohr verlaufende, mit diesen jeweils am Außen- bzw. Innenrand fest und druckdicht verbundene, von Auslaßöffnungen für das in der Reaktionskammer erzugte Druckgas durchsetzte Düsenscheibe begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Gehäuseschale (20) als spanlos kalt verfoTntes, einstückiges Blechteil ausgebildet und zumindest eine der Randverbindungen (32, 34, 36) eine im gefüllten Zustand der Reaktionskammer (12) aufgebrachte Elektronenstrahl-Schweißnaht ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Randverbindung (56) einen durch Kaltumformung formschlüssig gesicherten Randwulst (58) aufweist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseschale (20) toroidförmig ausgebildet ist.

4. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, uadurch gekennzeichnet, daß die Düsenscheibe (221 gewölbt ir;.

5 Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzek -net, daß die Gehäuseschale (20) und das Zentralrohr (16) als einstückiges Tiefzieh- oder Fließpreßteil ausgebildet sind.

6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenscheibe "to (22) und das Zentralrohr (16) als einstückiges Tiefzieh- oder Fließpreßteil ausgebildet sind.

7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenscheibe (22) mit einem am Zentralrohr (16) gesicherten, erweiterten innenflansch (26) versehen ist.

8. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündöffnungen (18) im Zentralrohr (16) durch einen auf einem Zündträger (40) befestigten und gemeinsam mit diesem über das offene Zentralrohrende in das Rohrinnere einsetzbaren, geschlossenen und η t einem Zündmitlei gefüllten Folientubus (46) verdämmt sind.

9. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Umbördeln des offenen Zentralrohrendes (50, 60) der Zündträger (40) am Zentralrohr (16) fixiert und dieses druckdicht verschlossen ist.

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