DE19725475A1 - Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für Airbags.

Bekannte Gasgeneratoren weisen in einer Brennkammer eine Zündladung, beispielsweise eine Feststoffladung, und in einer Speicherkammer ein Druckgas auf. Beim Aus­ lösen des Gasgenerators zündet ein Anzündelement die Zündladung. Durch das entstehende Brenngas wird ein Kolben beschleunigt, der einen Einlaßverschluß der Speicherkammer zerstört, so daß das Brenngas in die Speicherkammer strömt. Des weiteren wird von dem Kolben ein Auslaßverschluß der Speicherkammer zerstört, so daß das Gas aus der Speicherkammer in einen Diffusor und von diesem in den Airbag gelangt.

Das Gehäuse, in dessen Innerem die Speicherkammer an­ geordnet ist, muß gegenüber dem hohen Druck des Druck­ gases von ca. 200-300 bar druckbeständig sein. Das Ge­ häuse ist daher ein dickwandiger Metallbehälter. Nach dem Befüllen des Metallbehälters mit Druckgas muß er durch Verschweißen dicht verschlossen werden. Da die Beanspruchung der Schweißnaht sehr hoch ist, muß sie hohe Güte aufweisen. Schweißnähte hoher Güte sind bei dickem Material nur mit großem Aufwand realisierbar. Ein- und Auslaßverschluß müssen ebenfalls mit dem Ge­ häuse dicht und druckbeständig verbunden sein. Da ein Austreten von Druckgas aus der Speicherkammer unbedingt vermieden werden muß, sind die Anforderungen an das Material sowie an die Materialverbindungen äußerst hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Abdichten von Gasge­ neratoren zu vereinfachen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator ist die Funktion der Dichtigkeit von der der Druckbeständigkeit ge­ trennt. Dazu ist die Speichergaskammer von einem dünnwandigen Innenbehälter gebildet, der nach dem Be­ füllen mit dem Druckgas auf einfache Weise dicht ver­ schließbar ist, jedoch dem Druck des in dem Innenbehäl­ ter enthaltenen Druckgases nicht selbständig standhält. Zur Realisierung der Druckbeständigkeit ist der dünn­ wandige Innenbehälter mit einem dickwandigen druckbe­ ständigen Gehäuse umgeben. Das Gehäuse muß lediglich den Druck des Druckgases aufnehmen, aber nicht dicht verschließbar ausgebildet sein. Somit kann das Gehäuse erheblich einfacher aufgebaut sein. Beispielsweise muß ein Deckel des Gehäuses nicht mehr mit dem Gehäuse dicht verschweißt werden, sondern kann durch Bördeln, Clinchen oder Rollieren verbunden werden.

Der in dem Gehäuse angeordnete dünnwandige Innenbehäl­ ter kann ebenfalls einfacher hergestellt werden, da dünnwandiges Material leichter schweißbar ist. Ferner können als Ein- und Auslaßverschluß bestimmte Bereiche des Innenbehälters zerstörbar ausgebildet sein. Dies kann durch eine entsprechende Geometrie des Innenbehäl­ ters oder durch das Vorsehen von Sollbruchstellen ver­ wirklicht werden. Ebenso können zum Öffnen des Innenbe­ hälters am Gehäuse verschließbare Öffnungen vorgesehen sein. Im geschlossenen Zustand wird von dem Verschluß der Druck des Gases aufgenommen. Durch Entfernen der Verschlüsse wirkt der Druck des Gases direkt auf den dünnwandigen Innenbehälter und zerstört diesen im Be­ reich der Öffnung des Gehäuses.

Vorzugsweise weist der Innenbehälter mindestens einen Verformungsbereich auf. Somit können Maßtoleranzen, die beim Fertigen des Gehäuses oder des Innenbehälters auf­ treten, ausgeglichen werden, so daß der befüllte Innen­ behälter stets völlig an der Innenwand des Gehäuses anliegt. Dadurch ist sichergestellt, daß der Innenbe­ hälter den Gasdruck nicht oder nur an wenigen Stellen aufnehmen muß. Der Verformungsbereich kann beispiels­ weise als ein ins Innere des Innenbehälters weisender umlaufender Wulst ausgebildet sein. Der Wulst ist vor­ zugsweise in der Nähe einer ebenfalls umlaufenden Schweißnaht vorgesehen. Somit dient der Wulst zusätz­ lich als Entlastung der Schweißnaht beim Befüllen des Innenbehälters.

Um den Innenbehälter möglichst einfach in das Gehäuse einführen zu können, weist das Gehäuse vorzugsweise eine erste Öffnung auf, deren Innenabmessungen minde­ stens den Außenabmessungen des Innenbehälters entspre­ chen. Sobald der Innenbehälter durch diese Öffnung in das Gehäuse eingeführt ist, kann die Öffnung von einem Deckel verschlossen werden, der beispielsweise durch Umbördeln des Gehäuserands um den Deckel druckbeständig gehalten wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Gasgenerators und

Fig. 2 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungs­ form eines Gasgenerators.

Bei einem Gasgenerator nach Fig. 1 ist in einem im we­ sentlichen rohrförmigen Gehäuse 10 ein Innenbehälter 11 vorgesehen, dessen Innenraum eine Speicherkammer 12 bildet. Das Gehäuse 10 ist mit einem Kopfstück 13 fest verbunden, in dem zwei Zündsätze 14, 14a in einer Brenn­ kammer 15, 15a angeordnet sind. Jeder Zündsatz 14, 14a weist jeweils eine Feststoffladung 16, 16a auf. Die bei­ den Zündsätze 14, 14a bilden eine Zündladung 17. Die Feststoffladungen 16, 16a können durch Anzündelemente 20, 21 gezündet werden. Die Anzündelemente können elek­ trisch von einem (nicht dargestellten) Steuerteil ge­ zündet werden. Sie enthalten jeweils eine Anzündladung, die abbrennt und dadurch die zugehörige Feststoffladung 16 bzw. 16a anzündet.

Gegenüber dem Kopfstück 13 weist das Gehäuse 10 einen als Diffusor 22 ausgebildeten Ansatz auf. Durch Öffnun­ gen 23 des Diffusors 22 strömt nach dem später be­ schriebenen Öffnen des Innenbehälters 11 das in der Speicherkammer 12 vorhandene Druckgas in den Airbag.

Zum Auslösen des Gasgenerators wird zuerst das Anzünd­ element 20 elektrisch gezündet. Durch das Zünden der Feststoffladung 16 entwickelt sich Brenngas. Dadurch erhöht sich in der Brennkammer 15 und einer Zwischen­ kammer 24 der Druck auf einen Einlaßverschluß 25 des Innenbehälters 11. Bei ausreichendem Druck in der Zwi­ schenkammer 24 brechen die den Einlaßverschluß 25 be­ grenzenden Sollbruchstellen 26 auf.

Ein sich in einer Einlaßöffnung 30 des Kopfstücks 13 befindendes Kopfteil 31 eines Kolbens 32 wird nach dem Aufbrechen der Sollbruchstellen 26 durch den in der Zwischenkammer 24 herrschenden Gasdruck in Fig. 1 nach rechts bewegt. Dadurch wird ein Fußteil 33 des Kolbens 32 in eine Auslaßöffnung 34 des Gehäuses 10 gedrückt. Hierbei drückt das Fußteil 33 des Kolbens 32 gegen ei­ nen Auslaßverschluß 35 des Innenbehälters 11. Durch das Fußteil 33 werden Sollbruchstellen 36 des Auslaßver­ schlusses 35 aufgebrochen, so daß die Auslaßöffnung 34 des Gehäuses 10 geöffnet ist. Somit strömt das in der Speicherkammer 12 enthaltene Druckgas durch die Auslaß­ öffnung 34 in den Diffusor 22 und durch dessen Öffnun­ gen 23 in den Airbag. Durch die Länge des Kolbens 32 läßt sich die Zeitverzögerung zwischen dem Öffnen des Einlaßverschlusses 25 und des Auslaßverschlusses 35 steuern.

Direkt nach dem Öffnen des Auslaßbereichs 35 strömt lediglich Druckgas aus der Speicherkammer 12 aus. Nach kurzer Zeit mischt sich das von der Feststoffladung 16 erzeugte Brenngas mit dem Druckgas und es tritt ein Gemisch aus Brenngas und Druckgas durch die Auslaßöff­ nung 34 des Gehäuses 10 aus.

Um den Druck in der Speicherkammer 12 zu erhöhen und damit das Aufblasen des Airbags zu beschleunigen, kann zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Öffnen der Ein­ laßöffnung 30 die zweite Feststoffladung 16a mittels des Anzündelements 21 gezündet werden. Das sich in der Brennkammer 15a und einer Zwischenkammer 40 bildende Brenngas wirkt auf einen zweiten Einlaßverschluß 41 des Innenbehälters 11. Bei einem ausreichenden Druckunter­ schied zwischen der Speicherkammer 12 und der Zwischen­ kammer 40 wird der zweite Einlaßverschluß 41 geöffnet, indem Sollbruchstellen 42 aufbrechen. Somit kann das von der Feststoffladung 16a erzeugte Brenngas in die Speicherkammer 12 einströmen.

Bei der Montage des Gasgenerators wird zuerst der In­ nenbehälter aus zwei becherförmigen Teilen 45, 46 mit­ tels einer am Umfang verlaufenden Schweißnaht 47 herge­ stellt. Zum Ausgleich von Maßtoleranzen weist der In­ nenbehälter 11 einen Verformungsbereich in Form eines ins Innere des Innenbehälters 11 weisenden Wulstes 48 auf, der zur Entlastung der Schweißnaht 47 im Bereich der Schweißnaht 47 umlaufend angeordnet ist. Der Innen­ behälter 11 wird sodann in Fig. 1 von links in das Ge­ häuse 10 eingeführt und das Gehäuse 10 wird mit dem Kopfstück 13 verschlossen. Hierzu weist das Kopfstück 13 einen Fuß 50 auf, dessen Außendurchmesser dem Innen­ durchmesser einer Öffnung 49 des Gehäuses 10 ent­ spricht. In eine umlaufende Nut 51 des Fußes 50 werden Laschen 52 des Gehäuses 10 eingebogen. Um den später in der Speicherkammer 12 herrschenden Druck aufnehmen zu können, ist ein Rand 53 des Gehäuses 10 um eine Ober­ kante 54 des Fußes 50 gebördelt.

Zu diesem Zeitpunkt sind die Zündsätze 14, 14a noch nicht in das Kopfstück 13 eingesetzt. Zum Befüllen des Innenbehälters 11 mit Druckgas weist der Innenbehälter 11 einen in eine Zylindrische Öffnung 55 des Fußes 50 des Kopfstücks 13 weisenden Ansatz 56 auf. Nach dem Be­ füllen wird der Ansatz 56 des Innenbehälters 11, bei­ spielsweise mittels Laserschweißen, verschlossen.

Nun werden in das Kopfstück 13 die beiden Zündsätze 14, 14a eingesetzt und durch Umbördeln eines Randes 57 in dem Kopfstück 13 gehalten.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform weist eben­ falls ein Gehäuse 60 auf, in dem ein Innenbehälter 61 angeordnet ist, dessen Innenraum eine Speicherkammer 62 bildet. Eine erste Öffnung 63 des Gehäuses 60 ist mit einem Kopfstück 64 verschlossen. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist eine zweite Öffnung 65 des Gehäuses 60 gegenüber der ersten Öffnung 63 angeordnet. Die zweite Öffnung 65 ist mit einem zweiten Kopfstück 66 verschlossen. Das Gehäuse 60 ist somit als Hohlzylinder ausgebildet, dessen einander gegenüberliegenden Öffnungen 63, 65 dieselben Abmessun­ gen aufweisen. Das Kopfstück 64 und das zweite Kopf­ stück 66 sind entsprechend dem Kopfstück 13 (Fig. 1) durch Umbördeln der Gehäuseränder 67 bzw. 68 fest mit dem Gehäuse 60 verbunden, so daß das Gehäuse 60 und die beiden Kopfstücke 64, 66 den Gasdruck aufnehmen können.

Der Innenbehälter 61 besteht entsprechend dem Innenbe­ hälter 11 (Fig. 1) aus zwei miteinander verschweißten becherförmigen Teilen 70, 71 und weist ebenfalls einen umlaufenden Wulst 72 zum Ausgleich von Maßtoleranzen auf. Ferner weist der Innenbehälter 61 einen mit Soll­ bruchstellen 73 versehenen Einlaßverschluß 74, einen mit Sollbruchstellen 75 versehenen Auslaßverschluß 76 und einen zweiten ebenfalls mit Sollbruchstellen 77 versehenen zweiten Einlaßverschluß 78 auf. Zum Befüllen des Innenbehälters 61 mit Druckgas weist der Innenbe­ hälter 71 einen in das Kopfstück 64 ragenden Ansatz 80 auf, der nach dem Befüllen dicht verschweißt wird.

Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsform weist das Kopfstück 64 nur eine Zündladung 81 auf, die aus einem Anzündelement 82 und einer in einer Brennstoffkammer 83 angeordneten Feststoffladung 84 besteht. Zum Aktivieren des Gasgenerators wird entsp­ rechend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch das beim Verbrennen der Feststoffladung 84 er­ zeugte Brenngas die durch den Einlaßverschluß 74 ver­ schlossene Einlaßöffnung 85 und mit Hilfe des Kolbens 86 die durch den Auslaßverschluß 76 verschlossene Aus­ laßöffnung 87 geöffnet, so daß Gas aus der Speicherkammer 62 durch die Auslaßöffnung 87 in das zweite Kopfstück 66 strömt und durch dessen Öffnung 88 in den (nicht dargestellten) Airbag gelangt.

Eine zweite Zündladung 90, die ebenfalls aus einem An­ zündelement 91 und einer in einer Brennkammer 92 ange­ ordneten Feststoffladung 93 besteht, ist in dem zweiten Kopfstück 66 angeordnet. Die zweite Zündladung 90 kann zur Erhöhung des Drucks in der Speicherkammer 62 zeit­ versetzt zu der ersten Zündladung 81 gezündet werden. Durch den nach dem Zünden der Feststoffladung 93 ent­ stehenden Druck werden die Sollbruchstellen 77 der Ein­ laßöffnung 78 zerstört und das Brenngas strömt in die Speicherkammer 62.

Claims (10)

1. Gasgenerator für Airbags, mit einer Zündladung (17, 81), die durch ein Anzündelement (20, 21, 82, 91) zündbar ist, und einer ein Druckgas enthaltenden Speicherkammer (12, 62), die mindestens einen durch Druck öffenbaren Einlaßverschluß (25, 41, 74, 78) und einen Auslaßverschluß (35, 76) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (12, 62) von einem dem Druck des darin enthaltenen Druckgases nicht selbständig standhaltenden dünnwandigen Innenbehälter (11, 61) gebildet ist, der von einem dickwandigen druckbe­ ständigen Gehäuse (10, 60) umgeben ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Innenbehälter (11, 61) mindestens ei­ nen Verformungsbereich (48, 72) zum Ausgleich von Maßtoleranzen aufweist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Einlaßverschluß (25, 41, 74, 78) und/oder der Auslaßverschluß (35, 76) Soll­ bruchstellen (26, 42, 36, 73, 77, 75) am Innenbehälter (11, 61) aufweisen.

4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (11, 61) aus zwei umfangsmäßig miteinander verschweißten be­ cherförmigen Teilen (45, 46;70, 71) besteht.

5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10, 60) vor dem Verschließen eine Öffnung (49, 63) zum Einführen des Innenbehälters (11, 61) aufweist, deren Abmes­ sungen mindestens den Außenabmessungen des Innen­ behälters (11, 61) entsprechen.

6. Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnung (49, 63) mit einem die Zündla­ dung (17, 81) enthaltenden Kopfstück (13, 64) ver­ schließbar ist.

7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündladung (17) mehrere Zündsätze (14, 14a) aufweist.

8. Gasgenerator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (60) ein in einer zweiten Öffnung (65) angeordnetes zweites Kopf­ stück (66) aufweist, in dem eine weitere Zündla­ dung (90) angeordnet ist.

9. Gasgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Öffnung (65) der ersten Öff­ nung (63) gegenüberliegt und dieselben Abmessungen aufweist.

10. Gasgenerator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Auslaß (87) des Gehäuses (60) im zweiten Kopfstück (66) angeordnet ist.