DE4242457A1 - Verschluß für einen Gasdruckspeicher in Air-Bag-Rückhaltesystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschluß für einen Gasdruckspei­ cher in Air-Bag-Rückhaltesystemen gemäß des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Ein Verschluß der gattungsgemäßen Bauart ist aus der DE-OS 41 07 845 bekannt. Bei dem dort gezeigten Verschluß sind die bei­ den Stopfen axial hintereinander in den Füll-und Verschlußstut­ zen eingesetzt, wobei der erste Stopfen nur durch Reibschluß in dem Stutzen gehalten ist. Diese Verschlußart setzt eine aufwen­ dige Befüllvorrichtung mit einer Füllkammer voraus, in die der Gasdruckspeicher lagedefiniert zu positionieren ist. Zum vor­ läufigen Verschließen des Stutzens muß der erste Stopfen mit­ tels eines Druckstempels eingepreßt werden, wobei dieser gas­ dicht durch die Wandung der Füllkammer hindurchgeführt werden muß. Nachdem der erste Stopfen lediglich reibschlüssig im Stut­ zen gehalten ist, ist die Zeitspanne nach Ablassen des Druckes in der Füllkammer bis zum Einsetzen und Verschweißen des zwei­ ten Stopfens kritisch, da aufgrund des hohen Druckes im Druck­ speicher der erste Stopfen sich lösen und aus dem Stutzen her­ ausschießen kann.

Des weiteren ist aus der DE-PS 10 50 201 ein Verschluß für einen Druckspeicher an Feuerlöschern entnehmbar, bei dem jedoch die druckunterstützte Anlage der Kugel am Ventilsitz allein nicht ausreicht, um über längere Zeiträume hinweg ein Entweichen von Gas und damit Druckverluste im Speicher zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Verschluß dahingehend weiterzubilden, daß ein Befüllen und Ver­ schließen des Gasdruckspeichers unter geringem verfahrenstech­ nischen Aufwand und ein schnelles und gefahrloses Langzeit-Ab­ dichten des Gasdruckspeichers ermöglicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Dabei ist durch die gasdichte Verschweißung oder Verlötung des ersten Stopfens unmittelbar mit dem Füll-und Verschlußstutzen dieser schon vor dem Befüllen sicher und absolut gasdicht im Stutzen angeordnet. Dank der Integration eines Rückschlagventi­ les im ersten Stopfen besteht keine Notwendigkeit mehr, zum Füllen und Verschließen des Gasdruckspeichers eine Füllkammer um diesen herum vorzusehen. Der erste Stopfen ist aus einem relativ weichen Werkstoff gebildet, so daß die gehärtete und polierte Kugel sich gasdicht in den schlanken Konus einschmie­ gen kann.

In einer montagefreundlichen Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist der zweite Stopfen in den rückwärtigen Teil des ersten Stopfens eingesetzt und mit diesem gasundurchlässig dichtgeschweißt.

In einer weiteren fertigungstechnisch einfachen Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist die verliersichere Aufnahme der Stahlkugel in der konischen Bohrung durch eine an deren dem Speicherinne­ ren zugewandten Ende radial nach innen gerichtete Bördelkante gebildet. Dabei verläuft die Bördelkante nur über einen Teil des Gesamtumfanges des Stopfens, so daß das Befüllen bei anlie­ gender Kugel nicht behindert wird.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist die Stahlkugel bei noch leerem Gasdruckspeicher und abwärts gerichtetem Füll- und Verschlußstutzen ausschließlich durch ihr Eigengewicht in die Schließstellung gedrückt. Durch diese Aus­ gestaltung kann auf zusätzliche Schließglieder wie beispiels­ weise eine Feder verzichtet werden.

In der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung wird ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung näher erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 im Schnitt einen Gasdruckspeicher mit einem im Einfüll- und Verschlußstutzen angeordneten erfindungsgemäßen Verschluß,

Fig. 2 den mit dem Verschluß versehenen Stutzen aus Fig. 1 in einem vergrößerten Ausschnitt,

Fig. 3 in einem weiter vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 einen dem Gasdruckspeicher zugewandten Endabschnitt des ersten Stop­ fens des Verschlusses.

In Fig. 1 ist ein druckfester Gasdruckspeicher 1 (bis ca. 500 bar) aus einem schweißbaren metallischen Werkstoff, vorzugswei­ se aus Aluminium) für Air-Bag-Rückhaltsysteme dargestellt. In dessen Wandung 2 ist unter anderem ein in radialer Richtung verlaufender Füll-und Verschlußstutzen 3 ausgebildet, der hier im unteren Umfangsbereich des Speichers 1 lotrecht nach unten weist.

Im Stutzen 3 ist ein erster Stopfen 4 eingepreßt, der aus einem weicheren Werkstoff als dem des Gasdruckspeichers 1, vorzugs­ weise ebenfalls aus Aluminium, gefertigt ist und beim dargestellten Beispiel den Stutzen 3 an dessen beiden Enden 5, 6 überragt.

Wie Fig. 2 verdeutlicht, ist der Stopfen 4 am Ende 5 des Stut­ zens 3 mit diesem unmittelbar gasdicht verschweißt, was in der Darstellung durch eine Schweißnaht 21 kenntlich gemacht ist. Alternativ zur Verschweißung ist als Verbindungsverfahren eine Verlötung denkbar.

Der Stopfen 4 ist hohlgebohrt und weist im Bereich seines zum Speicherinneren 7 weisenden Endes 8 ein in ihm integriertes Rückschlagventil auf, das sich aus einer konischen, sich zum Speicherinneren 7 hin öffnenden Bohrung 9 und einer in dieser eingesetzten, gehärteten und polierten Stahlkugel 10 zusammen­ setzt. Die Bohrung 9 besitzt einen Kegelöffnungswinkel von 1° bis 15°.

An die Bohrung 9 schließt sich speicherseitig eine zur Bohrung 9 koaxiale zylindrische Bohrung 11 bis zum Ende 8 an, an dem eine radial nach innen gerichtete und nur über einen Teil sei­ nes gesamten Umfanges verlaufende Bördelkante 12 ausgebildet ist. Dadurch wird zwischen der konischen Bohrung 9 und der Bör­ delkante 12 ein Aufnahmeraum 13 gebildet, in dem die Stahlkugel 10 mit Spiel verliersicher gehalten ist.

Beim Befüllen des Speichers 1 wird durch den von außen angeleg­ ten Gasdruck die Stahlkugel 10 angehoben und an der Bördelkante 12 zur Anlage gebracht, wobei das eingeleitete Gas an der Stahlkugel 10 und der Bördelkante 12 vorbei in das Speicherin­ nere 7 strömt.

Nach der Gasbefüllung und Wegnahme des Fülldruckes wird die Stahlkugel 10 vom im Speicher 1 herrschenden Druck in die koni­ sche Bohrung 9 hineingepreßt und gelangt an deren Wandung 14 zur Anlage, womit der erste Stopfen 4 vorläufig abgedichtet ist. Dank des geringen Kegelöffnungswinkels wird die pneuma­ tisch axial auf die Stahlkugel 10 einwirkende Druckkraft in eine radial auf die Wandung 14 einwirkende, wesentlich höhere Anpreß- und Abdichtkraft umgesetzt.

Die Kugel 10 wird, wie in Fig. 3 besonders hervorgehoben ist, durch den Druck im Gasdruckspeicher 1 derart in die konische Bohrung 9 gepreßt, daß sich die Wandung 14 an der Stelle der Beaufschlagung verformt. Desweiteren gräbt sich die Stahlkugel 10 aufgrund des geringen Kegelöffnungswinkels unter Zurückle­ gung einer gewissen Setzungsbewegung - siehe die strichpunk­ tierte Kugelstellung - am Ventilsitz in das vergleichsweise weiche Material des Stopfens 4 ein, wodurch sich die in Kontakt gelangenden Oberflächen bis in deren Mikrogestalt hinein innig und gasdicht aneinanderschmiegen. Die Oberflächenrauheit der beaufschlagten Wandung 14 wird dabei abgeplattet.

Das bei der Verformung der Wandung 14 verdrängte Material bil­ det auf der druckabgewandten Seite 19 der Kugel 10 einen radial in die konische Bohrung 9 vorstehenden Ringwall 20. Die Kugel 10 erhält durch die Bildung des Walles 20 eine zusätzliche An­ lagefläche, wodurch insgesamt die Kugel 10 in der erzielten sphärischen Ausbuchtung, die in etwa den Radius der Kugel 10 besitzt, verklemmt ist. Dabei steht der Wall 20 einer weiteren axialen Bewegung der Kugel 10 entgegen.

Der Wall 20 stellt zudem eine der Druckkraft aus dem Druckspei­ cher 1 entgegengerichtete Abstützung für die Kugel 10 dar und kann daher besonders gut die Druckkraft zum Anpressen an der Wandung 14 aufnehmen, womit eine hohe Gasdichtigkeit erreicht wird.

An die konische Bohrung 9 schließt sich zum speicherabgewandten Ende 15 des ersten Stopfens 4 hin eine zylindrische Bohrung 16 an, in die ein zweiter Stopfen 17 unter Bildung eines diesen umgebenden ringförmigen Fügespaltes 18 nachträglich eingefügt ist. Der Stopfen 17 ist mit dem Stopfen 4 am Fügespalt 18 gas­ undurchlässig dichtgeschweißt, wodurch der Stutzen 3 langzeit­ dicht verschlossen ist.

Bei noch leerem Gasdruckspeicher 1 und abwärts gerichtetem Füll- und Verschlußstutzen 3 ist die Stahlkugel 10 ausschließ­ lich durch ihr Eigengewicht in die Schließstellung gedrückt; das Rückschlagventil enthält also in einfacher Weise keine Fe­ der.

Claims (4)

1. Verschluß für einen in der Wandung eines aus einem schweiß­ baren metallischen Werkstoff bestehenden Gasdruckspeicher in Air-Bag-Rückhaltesystemen angeordneten Füll-und Verschlußstut­ zen, wobei der Verschluß einen ersten, den Stutzen nach einer Gasbefüllung vorläufig abdichtenden Stopfen und einen zweiten, nachträglich eingefügten Stopfen umfaßt, der aufgrund einer Dichtschweißung des ihn umgebenden ringförmigen Fügespaltes den Stutzen langzeitdicht verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stopfen (4), der aus einem weicheren Metall als der Werkstoff des Gasdruckspeichers (1) gebildet und unmittel­ bar mit dem Füll-und Verschlußstutzen (3) gasdicht verschweißt oder verlötet ist, hohlgebohrt ist und im Bereich seines zum Speicherinneren (7) weisenden Endes (8) ein in ihm integriertes Rückschlagventil aufweist, welches aus einer konischen, sich zum Speicherinneren (7) hin mit einem Kegelöffnungswinkel von 1° bis 15° öffnenden Bohrung (9) und einer in dieser eingesetz­ ten, verliersicher in der konischen Bohrung (9) gehaltenen, gehärteten und polierten Stahlkugel (10) gebildet ist.

2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stopfen (17) in den rückwärtigen Teil des ersten Stopfens (4) eingesetzt und mit diesem dichtgeschweißt ist.

3. Füll- und Verschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verliersichere Aufnahme der Stahlkugel (10) in der ko­ nischen Bohrung (9) durch eine am speicherzugewandten Ende (8) des ersten Stopfens (4) radial nach innen gerichtete Bördelkan­ te (12) gebildet ist.

4. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlkugel (10) bei noch leerem Gasdruckspeicher (1) und abwärts gerichtetem Füll- und Verschlußstutzen (3) aus­ schließlich durch ihr Eigengewicht in die Schließstellung ge­ drückt ist.