DE3832120C3 - Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1. Das Prinzip eines derartigen Gasgenerators ist aus der Automobil­ technischen Zeitschrift, Jahrgang 84 (1982), S. 77 und 78 bekannt.

Nachteile bisheriger Lösungen:

Bekannte Systeme weisen den Nachteil auf, daß sie aus zwei Gasgenerato­ ren bestehen, mit zwei Zündern, dazugehörigen Kabeln und Steckern und dazu eine doppelte Endstufe im Sensor benötigen. Neben Kosten-Nachteilen ist die Baugröße dieser Systeme mit Integrationsschwierigkeiten im Fahr­ zeug verbunden.

Es sind bereits rohrförmige Gasgeneratoren für die Beifahrerseite be­ kannt, bei denen aber Anzünd-, Brenn- und Filterkammer, radial nachgeschaltet, sich über die gesamte Länge des Gasgenerators erstrecken. Dabei werden die großflächigen Kammerwandungen unnötig hohen Druckbelastungen ausge­ setzt, die durch höheren Materialaufwand kompensiert werden müssen. Die ausschließlich radiale Gasführung ergibt ungünstigere Bedingungen für eine partikelausscheidende Umlenkung der Gase und erfordert den Einsatz eines teueren Filtermaterials über die gesamte Gasgeneratorlänge.

Die Anordnung hat auch den Nachteil, daß bei Änderung der Leistungsan­ forderungen, d. h. bei variierender Treibladungsmenge, nicht nur die Brennkammer, wie bei der Erfindung, sondern auch alle anderen Teile, wie z. B. die Anzündanordnung und die Filterteile, verändert werden müssen.

Aus der DE-OS 23 30 194 ist ferner ein Gasgenerator mit rohrförmigem, bzw. zylindrischem Gehäuse bekannt. Dort ist jedoch das Rohr zu beiden Enden durch Schraubdeckel verschlossen, die von beiden Stirn Stirnseiten her alle in das Rohr eingesetzten Teile beim Einschrauben gegeneinander­ pressen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator zu schaffen, der aus wenigen Moduln baukastenartig, insbesondere zu einem im wesentlichen zylinderförmigen Gesamtaggregat zusammensetzbar ist, wobei es genügen soll, bei Änderung der Leistungsanforderungen nur einen Modul, insbesondere die Brennkammer, zu ändern und mit wenigstens einem, bevorzugt zwei, (Filter-) Moduln unveränderter Art zusammenzufügen.

Die Lösung der Erfindung ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung und zugleich wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der Gasgenerator aus mehreren topfförmigen Blechtei­ len zu einem fertigungsgerechten und festigkeitsmäßig optimalen, im we­ sentlichen rohrförmigen Baukasten-Gesamtgehäuse form- oder stoffschlüs­ sig zusammengefügt ist, wobei die hochdruck-beaufschlagte Brennkammer etwa kesselförmig ausgebildet ist, mit einer axial angeordneter Filterkammer den Mantel des Gasgenerator-Gesamtgehäuses bildet und eine Anzünd­ einrichtung etwa mittig enthält, die in einem topfförmigen peripher (ra­ dial) angeordneten und mit Öffnungen versehenem Gehäuse untergebracht ist, das mit dem Gasgenerator-Mantel befestigt ist.

Weitere Vorteile der Erfindung:

Die Abgrenzung der drei Druckkammern mit jeweils kleinstmöglichen druck­ beaufschlagten Flächen in Anzünd-, Brenn- und Filterkammer in axialer Anordnung. Dadurch günstigste Gasführung, Festigkeit, Gewicht und Bau­ größe. Außerdem anpassungsfähiges Baukastensystem mit günstigen Fer­ tigungsbedingungen. Die axial verlaufende Gasführung erlaubt die Begren­ zung des teueren Filtermaterials auf die Länge der Filterkammer.

Eine stoffschlüssige Verbindung der topfförmigen Teile sorgt für opti­ male Dichtigkeit und damit beste Voraussetzungen für sichere Unterbrin­ gung der chemischen Komponenten und für eine langjährige Funktionszuver­ lässigkeit. Darüber hinaus werden mutwillige Eingriffe weitestgehend verhindert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Figuren­ beschreibung erläutert, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre. Abwandlungen sind für den Fachmann ohne weiteres möglich. Zur Erfindung gehören auch alle Kombinationen und Unter-Kombinationen der darge­ stellten beschriebenen und beanspruchten Merkmale.

In den beigefügten Zeichnungen zeigt rein schematisch:

Fig. 1 den Gasgenerator im zusammengebauten Zustand (ohne Filterein­ sätze);

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung vor dem Zusammenbau;

Fig. 3 eine Fügeverbindung von Teilen des Gasgenerators nach dem Elektronenstrahl- oder Laserstrahlverfahren;

Fig. 4 eine Fügeverbindung durch Schweißen, Schrumpfen oder Kleben;

Fig. 5 eine Fügeverbindung durch Bördeln oder Döppern oder alternativ Schrumpfen oder Kleben;

Fig. 6 eine Fügeverbindung durch Bördeln oder Rollen;

Fig. 7 eine Fügeverbindung durch Reibschweißen einseitig;

Fig. 8 eine Fügeverbindung durch Reibschweißen beiderseits einer Wand;

Fig. 9 eine Fügeverbindung mittels Schrauben und Sichern und

Fig. 10 eine Fügeverbindung durch Sicken und Rollen (Roll-Bond-Ver­ fahren).

Wie die Fig. 1 u. 2 zeigen, weist der Gasgenerator eine Gaserzeugungskammer 1 und wenigstens eine, vorzugsweise zwei, Filterkammern 2 und 3 auf, wobei diese Hauptteile aus Blech gefertigt und zusammengefügt werden, zu einer im wesentlichen rohrförmigen zylindrischen Baueinheit, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Weitere Einzelheiten sind aus der nachfolgenden Be­ schreibung ersichtlich.

Aus Fig. 2 ist der modulartige Aufbau des Gasgenerator vor seinem Zusam­ menbau ersichtlich. In Fig. 1 und in Fig. 2 nicht dargestellt sind die Filtereinsätze, wie an sich bekannt (vgl. eingangs genannter Automobil­ techn. Zeitschrift). Die Hauptteile 1 bis 3 sind in Blechbau­ weise ausgeführt, wobei die Verwendung von Blechen bereits beschrieben worden ist in der Deutschen Auslegeschrift 29 15 202 der Anmelderin. Die dort vorgeschlagenen dünnen Bleche sind auch hier anwendbar, ebenso die Treib­ sätze, Zünder etc.

Die Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik wesentlich durch den neuartigen Aufbau und Zusammenbau.

Die Gaserzeugungskammer 1 enthält den Treibsatz und den Zünder bzw. die Anzündeinheit 4 zum elektrischen Initiieren einer Zündung der Zündpillen des Treibsatzes, die erfolgt wenn eine Sensorschaltung einen Crashfall ermittelt hat. Durch das erzeugte Gas kann das Aufblasen eines Schutzkissens bewirkt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator bildet die Gaserzeugungskammer 1 das Zentrum, an das angebaut wird. Die Gaserzeugungskammer 1 besteht aus den Teilen 1a und 1b, welche ungleich sind, um fertigungstechnische Vorteile, insbesondere beim Schweißen, zu ermöglichen. Die Filterkammern 2 und 3 werden derart an die zentrale Gaser­ zeugungskammer angefügt, daß die Filterkammern 2 bzw. 3 in axialer Richtung der Hauptachse (Längsachse) der Gaserzeugungskammer 1 angeord­ net sind. Die Gaserzeugungskammer 1 enthält den pyrotechnischen Treib­ satz und entwickelt Druckgas, wenn von dem zentral, jedoch um 90° zur Längsachse versetzt angeordneten Zünder 4 ein Zündimpuls ausgeht. Das erzeugte Druckgas strömt durch die Düsenöffnungen 10 in den Düsenplatten 1c zu der oder den Filterkammer(n) 2 und 3 und wird dabei verwirbelt und umgelenkt, indem es die Längsschlitze 20 und 30 in den Fil­ terkammern 2 und 3 peripher (radial) verläßt, wobei die mit Öffnungen ver­ sehene periphere Austrittswand jeder Filterkammer den Mantel des Gas­ generator-Gehäuses bildet, der mit der Schutzeinrichtung (z. B. Gassack) verbunden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator werden die Hauptteile so zu einer zylinderförmigen Einheit zusammengefügt. Die Hauptteile sind napfförmig ausgebildet und die Näpfe bzw. Töpfe sind im Bereich der Kreisflächen (Düsenplatten oder Scheiben) aneinander gefügt. Diese Kreisflächen bilden die Stirnseiten. Das Aneinanderfügen kann flächenhaft, linienhaft oder mittels vieler Punkte geschehen, entweder peripher oder über die Kreisflächen verteilt, je nach angewandtem Fügeverfahren, Fügemittel und zu fügendem Mate­ rial.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerater bildet die Gaserzeugungskammer den Zen­ tralmodul, und die Filterkammern 2 und 3 werden an dieses mit ihren Stirnseiten angebaut, so daß die verlängerte Hauptachse des Teils 1 auch die Hauptachse der Teile 2 und 3 bildet. Die Düsenplatten oder Scheiben, welche eben oder gewölbt ausgeführt werden können, weisen eine Vielzahl von Düsen auf, die nach Zahl, Größe und Verteilung vom Fachmann entsprechend der gewünschten Strömung ausgewählt werden, d. h., wenn eine stärkere Verwirbelung erwünscht ist, wird insbesondere ihre Zahl erhöht werden. Die Gaserzeugungskammer 1 wird erst zusammengesetzt, wenn der Treibsatz eingefüllt ist. Gleiches gilt für die Filterkammern 2 und 3 bezüglich der Filter. Die Filterkammern 2 und 3 werden dann symmetrisch angefügt an die Gaserzeugungskammer 1, und zwar symmetrisch bezogen auf die Mittelachse des Zünders 4, der seinerseits einen 90°-Winkel zur Hauptachse des Zylinders bildet, jedoch zentral innerhalb der zusammen­ gefügten Gaserzeugungskammer, im Beispiel genau mittig angeordnet ist. Der Zünder ist als solcher ebenfalls in einem napfförmigen Gehäuse ange­ ordnet und dieses napfförmige Gehäuse 4b wird in das Blechgehäuse der Gaserzeugungskammer 1 fest und dicht eingefügt. Die Druckerzeugungskam­ mer 1 weist die größte Wandstärke auf, weil sie am höchsten druckbe­ lastet wird. Für die Teile 2 und 3 ist eine geringere Wandstärke ausreichend.

Die Teile des Gasgenerators bestehen - wie an sich bekannt - aus Blechen, und bevorzugt aus gleichen oder ähnlichen Materialien, insbesondere je­ doch aus fügeverträglichen Materialien.

Als besonders geeignet erwiesen haben sich die folgenden Fügeverfahren: Elektronenstrahlschweißen, Laserstrahlschweißen, Reibschweißen, Schrump­ fen, Metallkleben mit Klebstoffen wie sie aus der Luft- und Raumfahrt be­ kannt sind, weil auch dort gleiche oder ähnliche metallische Leichtbauma­ terialien verwandt werden.

Ebenso kann das Fügen durch Bördeln oder Döppern, durch Rollen (Roll-Bond-Verfahren) sowie durch Schrauben und Sichern (dabei Abdichten) erfolgen.

Wesentlich ist, daß korrosionsfeste Materialien wegen der chemischen Aggressivität des Treibsatzes verwendet werden, und daß die verwende­ ten Materialien in solcher Wandstärke ausgeführt werden, daß sie den an­ stehenden Druckbelastungen standhalten. Die weitere Forderung ist die absolute Dichtheit der Fügeverbindungen.

Der Fachmann wird unter diesen Möglichkeiten vor allem nach sicherheits­ technischen aber auch nach fertigungstechnischen sowie wirtschaftlichen Gesichtspunkten seine Auswahl treffen, insbesondere hinsichtlich des an­ zuwendenden Fügeverfahrens. Dabei kann er selbstverständlich verschie­ dene Fügeverfahren miteinander kombinieren.

In den Fig. 3 bis 10 sind die einzelnen Fügeverfahren beispiels­ weise anhand jeweils einer einzelnen Fügestelle im Detail dargestellt und in der Figurenbeschreibung kurz erläutert.

Claims (2)

1. Gasgenerator für die Verwendung in einer Aufprallschutzeinrichtung für Kraftfahrzeuginsassen, mit zylinderförmiger äußerer Gestalt, enthaltend eine Gaserzeugungskammer mit Zünder für einen Treibsatz und wenigstens einen Filter, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der Gasgenerator ist aus einzelnen Modulen (1, 2, 3) mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt in der Art eines Baukastensystems form- oder stoffschlüssig zusammengefügt, wobei die Gaserzeugungskammer (1) und eine oder mehrere Filterkammer(n) (2, 3) jeweils napfförmig als Modul ausgebildet sind,
• b) an die Gaserzeugungskammer (1), die als kesselartige Druckkammer ausgebildet ist, wird/werden im Bereich der Stirnseite(n) angrenzend hierzu die Filterkammer(n) (2, 3) angefügt, wobei die stirnseitige(n) Kreisfläche(n) (1c) der Gaserzeugungskammer mit Düsen versehen ist/sind,
• c) die Gaserzeugungskammer (1) besteht aus zwei Teilen (1a, 1b) mit unterschiedlichen Längen, und
• d) das in der Gaserzeugungskammer (1) erzeugte Druckgas verläßt nach axialem Durchströmen der Filterkammer(n) (2, 3) diese nach Umlenkung peripher (radial), wobei die mit Öffnungen versehene periphere Austrittswand den Mantel des Gasgeneratorgehäuses bildet, das mit der Aufprallschutzeinrichtung verbunden ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (4) in einem napfförmigen Gehäuse (4a, 4b) angeordnet ist, das zentral an der Gaserzeugungskammer befestigt ist.