DE10224647A1

DE10224647A1 - Lanzanfang für ein Gasleitsystem

Info

Publication number: DE10224647A1
Application number: DE2002124647
Authority: DE
Inventors: Ulrich Huperz
Original assignee: ULRICH HUPERZ SCHWEISTECHNIK G
Current assignee: ULRICH HUPERZ SCHWEISTECHNIK G
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2003-12-18
Also published as: WO2003101790A1; DE20221444U1; AU2003273560A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lanzenanfangs eines Gasleitsystems zur Aufnahme einer Gaspatrone, bei dem ein Rohr aus Metall im Bereich des zu schaffenden Lanzenanfangs mindestens abschnittsweise von einem ersten Durchmesser D1 auf einen zweiten, größeren Durchmesser D2 aufgeweitet wird. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiter eine Lanze eines Gasleitsystems mit einem Lanzenanfang zur Aufnahme einer Gaspatrone, bei der die Lanze aus einem Rohr aus Metall hergestellt ist, und bei der der Lanzenanfang integral an die Lanze angeformt ist, wobei der Lanzenanfang an einem ersten Ende, das an die Lanze angrenzt, einen ersten Durchmesser D1 und an einem zweiten, freien Ende einen zweiten, größeren Durchmesser D2 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lanzenanfangs eines Gasleitsystems zur Aufnahme einer Gaspatrone sowie den Lanzenanfang des Gasleitsystems.
Gasleitsysteme werden in Fahrzeugen eingebaut, um im Falle eines Aufpralls in Sekundenbruchteilen kissenartige, flexible Hohlkörper aufzublasen, die den Aufprall der Fahrzeuginsassen auf Fahrzeugteile mindern oder verhindern sollen. Beim Aufprall wird das in einer Gaspatrone zentral gespeicherte Gas freigesetzt und durch ein Gasleitsystem in einen oder in die verschiedenen Hohlkörper geleitet. Das Gasleitsystem besteht unter anderem neben den kissenartigen Hohlkörpern aus einer Lanze, in der Regel einem mehrteiligen Rohr aus Metall. In den Anfang der Lanze, der einen entsprechend großen Durchmesser aufweist, ist eine Gaspatrone eingesetzt, die mit einem Sensor verbunden ist. Zeigt der Sensor eine zu starke Verzögerung des Fahrzeugs an, wird die Gaspatrone ausgelöst. Die aufzublasenden Hohlkörper sind an der Lanze angeordnet. Die Lanze weist im Bereich der Hohlkörper Austrittsöffnungen für das Gas auf. Das Ende der Lanze ist in der Regel am Fahrzeug befestigt.
Beim Auslösen und Entladen der Gaspatrone entsteht ein Druck von bis zu 150 bar, der unmittelbar radial auf die Wand des Lanzenanfangs wirkt, da die Gasentladung - bezogen auf die Lanze - in radialer Richtung erfolgt. Das radial ausströmende Gas wird dann umgelenkt und breitet sich in der Lanze hin zu den zu füllenden Hohlkörpern wegen des größeren Volumens der Lanze unter wesentlich geringerem Druck aus.
Die Gaspatrone ist in ein erstes Ende des Gasleitsystems eingesetzt, den sogenannten Lanzenanfang. Sie weist einen größeren Durchmesser auf als die Rohre des Gasleitsystems. Deshalb ist bei Gasleitsystemen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, der Lanzenanfang aus einem Rohrstück mit größerem, an die Gaspatrone angepassten Durchmesser gefertigt. Über eine Verjüngung an einem Ende dieses Rohrstücks ist der Lanzenanfang dann form- und/oder kraftschlüssig an den Rohren des Gasleitsystems befestigt. Auf diese Befestigung ist große Aufmerksamkeit zu verwenden, da die Verbindung unbedingt gasdicht herzustellen ist, damit die große Druckbelastung beim Entladen der Gaspatrone sicher aufgefangen wird. Die Gasdichtigkeit ist entscheidend, da Gasverluste dazu führen, dass die Hohlräume der Luftpolster nicht vorschriftsmäßig aufgeblasen werden und dann keine Schutzwirkung entfalten.
Nachteilig bei dem bekannten Lanzenanfang ist, dass er als separates Bauteil mit von den Rohren der Lanze unterschiedlichen Dimensionen hergestellt, gelagert und verbunden werden muss. Für das Verbinden der beiden Bauteile sind aufwändige Vorrichtungen erforderlich.
Der Lanzenanfang, der nach dem Zusammenfügen des Gasleitsystems die Gaspatrone aufnimmt, wird bei bekannten Ausführungen mit einer Wanddicke von ca. 1 mm hergestellt, um den hohen Drücken beim Auslösen der Gaspatrone standhalten zu können. Daran schließt sich bei diesen Ausführungen die Lanze mit einem Rohrstück mit ca. 0,6 mm Wandstärke an. Wegen der hohen Drücke werden an die Verbindung zwischen dem Lanzenanfang und dem Rohr der Lanze außerordentlich hohe Ansprüche gestellt.
Es ist das Bestreben der Hersteller von Gasleitsystemen, dieses Bauteil, den Lanzenanfang, einfacher und preiswerter herzustellen, allerdings ist ein Produkt, das diesen Anforderungen genügt, bisher nicht bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen und einen Lanzenanfang für ein Gasleitsystem zur Aufnahme einer Gaspatrone vorzuschlagen, das einen preiswerten und sicheren Lanzenanfang darstellt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines Lanzenanfangs eines Gasleitsystems zur Aufnahme einer Gaspatrone und einen solchen Lanzenanfang, bei dem ein Rohr aus Metall im Bereich des zu schaffenden Lanzenanfangs mindestens abschnittsweise von einem ersten Durchmesser D1 auf einen zweiten, größeren Durchmesser D2 aufgeweitet wird.
Die erforderliche Aufweitung vom normalen Rohrdurchmesser des Gasleitsystems auf den Rohrdurchmesser des Lanzenanfangs geht an sich nicht über die Grenzen der Aufweitung hinaus, die mit bekannten Verfahren zu erreichen sind. Allerdings ist es bisher nicht gelungen, einen Lanzenanfang für ein Gasleitsystem zur Aufnahme einer Gaspatrone so aufzuweiten, dass nach dem Aufweiten eine Druckfestigkeit des Lanzenanfangs von bis zu ca. 100 bar, vorzugsweise bis zu ca. 130 bar, besonders bevorzugt von bis zu 150 bar gewährleistet ist. Es hat sich aber bei Versuchen der Anmelderin gezeigt, dass überraschenderweise eine solche Aufweitung doch möglich ist.
Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Gegenstands ist darin zu sehen, dass ein mit dem Gasleitsystem, insbesondere mit dessen Lanze, integral verbundener Lanzenanfang vorgeschlagen wird. Das Bearbeiten, Lagern und Verbinden von zwei Werkstücken entfällt. Entsprechend ist die vorgeschlagene Lösung weitaus preiswerter als die Herstellung von Lanzenanfängen für Gasleitsysteme nach dem Stand der Technik.
Der Lanzenanfang wird nach einer bevorzugten Ausführungsform, ausgehend von dem für die Lanze des Gasleitsystems verwendeten Rohrs, mit an sich bekannten Verfahren der Kalt- oder Warmverformung mindestens abschnittsweise aufgeweitet. Dabei kann der Lanzenanfang von dessen Ansatz an der Lanze des Gasleitsystems bis zum dem vom Gasleitsystem abgewandten, freien Ende, durch das die Gaspatrone eingesetzt wird, stetig von einem Durchmesser D1 des Gasleitsystems auf einen größeren Durchmesser D2 zunehmen. Es ist aber genauso möglich, dass die Aufweitung von einem Durchmesser D1 auf einen Durchmesser D2 in einem definierten Übergangsabschnitt des Lanzenanfangs erfolgt, und dass der Lanzenanfang einen weiteren Aufnahmeabschnitt für die Gaspatrone mit dem Durchmesser D2 aufweist.
Die Formung des Lanzenanfangs richtet sich im wesentlichen nach der Form der Gaspatrone und den Anforderungen des jeweiligen Fahrzeugtyps, in dem das Gasleitsystem eingesetzt werden soll.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lanzenanfangs für ein Gasleitsystem ist es erforderlich, dass das Rohr der Lanze des Gasleitsystems für den zu schaffenden Lanzenanfang mindestens abschnittsweise innerhalb einer Strecke von weniger als 50 mm, vorzugsweise weniger als 30 mm, besonders bevorzugt von weniger als 20 mm bezogen auf die Längsachse des Rohrs aus Metall von dem Durchmesser D1 auf den Durchmesser D2 aufgeweitet wird.
Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird bei dem mindestens abschnittsweisen Aufweiten des zu schaffenden Lanzenanfangs einer Lanze eines Gasleitsystems der Ausgangs-Durchmesser D1 des zur Herstellung der Lanze verwendeten Rohrs um mehr als 10%, vorzugsweise um mehr als 30%, besonders bevorzugt um mehr als 45% auf einen Durchmesser D2 für den Lanzenanfang vergrößert. Die Aufweitung des Durchmessers D1 kann also erfindungsgemäß in Abstimmung auf die aufzunehmende Gaspatrone vorgenommen werden.
Nach der Lehre der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das mindestens abschnittsweise Aufweiten von einem ersten Durchmesser D1 auf einen zweiten Durchmesser D2 schrittweise oder kontinuierlich erfolgt. Je nach Ausmaß der Aufweitung und Art des zu verarbeitenden Materials ist es für den Fachmann einfach zu ermitteln, in welcher Weise, schrittweise oder kontinuierlich, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Aufweitung bzw. Umformung von Rohrenden einzusetzen sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders einfach durchgeführt werden, wenn ein Rohr aus Metall verwendet wird, dessen maximale Dehnung mindestens 30%, vorzugsweise 40%, besonders bevorzugt über 50% beträgt. Die maximale Dehnung eines Rohres kann ohne weiteres ermittelt werden. Dieser Werkstoffparameter kann auch dazu beitragen, das Verfahren zur Aufweitung (schrittweise oder kontinuierlich) festzulegen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass zur Durchführung des Verfahrens ein Rohr aus Metall verwendet wird, dessen Zugfestigkeit mindestens 250 N/mm², vorzugsweise mindestens 300 N/mm², besonders bevorzugt über 350 N/mm² beträgt. Ein Werkstoff mit solchen Zugfestigkeiten ist auch nach dem Aufweiten noch den Kräften (bis zu 150 bar Druckbelastung) gewachsen, die beim Entladen der Gaspatrone aufzufangen sind.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Rohr aus Metall verwendet, dass eine Legierung aus
Kohlenstoff: 0,010 bis 1,000 Gewichtsprozent (Gew.-%),
Silicium: 0,001 bis 0.500 Gew.-%,
Mangan: 0,030 bis 0,200 Gew.-%,
Phosphor: 0,030 bis 0,150 Gew.-%,
Schwefel: 0,001 bis 0,020 Gew.-%,
Aluminium: 0,025 bis 0,100 Gew.-%,
Rest: Eisen
aufweist. Diese Legierungen haben sich als besonders fest und gleichzeitig dehnbar und damit als besonders geeignet zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren erwiesen.
Weiter wird bevorzugt, wenn ein Rohr verwendet wird, dessen Wandmaterial eine möglichst hohe Dichte aufweist.
Weiter wird bevorzugt, dass das Material, aus dem das Rohr für die Lanze hergestellt ist, und aus dem der Lanzenanfang integral geformt wird, mindestens eine der folgenden Behandlungen erfahren hat: Wärmebehandlung, Warmwalzen, Kaltwalzen, Glühen. Diese Vorbehandlungen, einzeln oder auch in Kombination miteinander verbessern die Bearbeitungseigenschaften des Materials, aus dem das Rohr für die Lanze hergestellt ist. Die Behandlungen an sich sind langjährig bekannt und es liegt im Können des in der Metallherstellung und -bearbeitung erfahrenen Fachmanns, diese Behandlungen durchzuführen.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Lanze am Beispiel einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lanze;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lanze.
Fig. 1 zeigt eine Lanze 2 eines Gasleitsystems. Das Gasleitsystem ist in einem Fahrzeug angeordnet und dient dazu, im Falle eines Aufpralls die Insassen des Fahrzeugs zu schützen.
Das Gasleitsystem setzt sich zusammen aus der Lanze 2 mit dem erfindungsgemäß integral angeformten Lanzenanfang 4 sowie kissenartigen, flexiblen Hohlkörpern (hier nicht näher dargestellt), die im Falle eines Aufpralls in wenigen Millisekunden aufgeblasen sind. Die Hohlkörper werden durch die Entladung einer Gaspatrone 6 aufgeblasen, die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.
Die Lanze 2 wird aus einem Rohr hergestellt, dessen Zusammensetzung folgende Bestandteile umfasst: 0,05 Gew.-% Kohlenstoff, 0,35 Gew.-% Silicium, 0,07 Gew.-% Mangan, 0,09 Gew.-% Phosphor, 0,005 Gew.-% Schwefel, 0,06 Gew.-% Aluminium, Rest: Eisen. Die Zugfestigkeit des verwendeten Materials liegt über 300 N/mm².
Diese Metall-Legierung wird zu einem Rohr mit einem Durchmesser D1 von ca. 15 mm geformt. Zuvor wird die Legierung geglüht und kaltgewalzt, wodurch das Metall in seiner Struktur verdichtet wird.
Das Rohr wird an einem Ende aufgeweitet. Auf einer Strecke von ca. 50 mm (bezogen auf die Längsachse des Rohrs) wird der Durchmesser D1 (ca. 15 mm) auf einen Durchmesser D2 von ca. 21,5 mm aufgeweitet. Der Lanzenanfang 4 erfährt dabei eine Dehnung um ca. 43% bezogen auf den Ausgangs-Durchmesser D1. An den aufgeweiteten Bereich mit dem Durchmesser D2 schließt sich zum nicht-aufgeweiteten Abschnitt des Rohrs mit dem Durchmesser D1 ein Übergangsbereich an, dessen Länge ca. 15 mm beträgt, und in dem sich der Durchmesser des Rohrs vom größeren Durchmesser D2 auf den Ausgangs-Durchmesser D1 verjüngt.
Der Übergangsbereich 8 und der Bereich des Durchmessers D2 bilden den Lanzenanfang 4, in den die Gaspatrone 6 eingesetzt wird. Beim Auslösen der Gaspatrone strömt Gas (bezogen auf die Längsachse des Rohrs) in radialer Richtung aus, trifft also mit maximalem Druck auf die Wand der Lanze 2. Der Druck des ausströmenden Gases liegt bei ca. 150 bar. Das Gas verteilt sich im Lanzenanfang 4 und wird im Übergangsbereich 8 in eine Strömung parallel zur Längsachse des Rohrs umgeleitet. Dabei reduziert sich der auf die Wand der Lanze 2 wirkende Druck, zum einen, weil das Gas achsparallel strömt und zum anderen weil das Volumen, das zur Ausbreitung der Gasmenge zur Verfügung steht, ständig größer wird, da sich die Gasmenge, die von der Gaspatrone freigesetzt wird, in der gesamten Lanze ausbreitet, um in die aufblasbaren Hohlkörper zu strömen. Es liegt auf der Hand, dass ein Reißen oder Nachgeben des Lanzenanfangs zum Versagen des gesamten Systems führt.
Die Lanze weist in dem Abschnitt mit dem Durchmesser D1 mindestens eine Austrittsöffnung 10 für jeden aufzublasenden Hohlkörper auf. Der Durchmesser dieser Austrittsöffnungen 10 kann bis zu 6 mm betragen. Es können ohne weiteres ca. 30 Austrittsöffnungen je Lanze 2 vorgesehen sein.
Fig. 2 zeigt eine Lanze 2 mit einem Lanzenanfang 4, die aus demselben Material hergestellt ist wie die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dargestellte Lanze. Der Lanzenanfang 4 ist ohne Übergangsbereich so gestaltet, dass der Durchmesser kontinuierlich bis hin zum freien Ende 12 des Lanzenanfangs, durch das dann die Gaspatrone (nicht dargestellt) eingesetzt wird, größer wird bis auf einen maximalen Durchmesser D2. Im gesamten Bereich des Lanzenendes 4 ist der Durchmesser D2 jedoch stets größer als der Durchmesser D1. Auch hier wird der Lanzenanfang 4 durch Aufweiten des Rohrs der Lanze 2 hergestellt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Lanzenanfangs eines Gasleitsystems zur Aufnahme einer Gaspatrone, bei dem ein Rohr aus Metall im Bereich des zu schaffenden Lanzenanfangs mindestens abschnittsweise von einem ersten Durchmesser D1 auf einen zweiten, größeren Durchmesser D2 aufgeweitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an sich bekannte Verfahren zum mindestens abschnittsweisen Aufweiten des Lanzenanfangs eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens abschnittsweise Aufweiten des zu schaffenden Lanzenanfangs von dem Durchmesser D1 auf den Durchmesser D2 innerhalb einer Strecke von weniger als 50 mm, vorzugsweise weniger als 30 mm, besonders bevorzugt von weniger als 20 mm bezogen auf die Längsachse des Rohrs aus Metall erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das mindestens abschnittsweise Aufweiten des zu schaffenden Lanzenanfangs eines Gasleitsystems der Durchmesser D1 um mehr als 15%, vorzugsweise um mehr als 30%, besonders bevorzugt um mehr als 45% auf einen Durchmesser D2 vergrößert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens abschnittsweise Aufweiten von einem ersten Durchmesser D1 auf einen zweiten Durchmesser D2 schrittweise oder kontinuierlich erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens ein Rohr aus Metall verwendet wird, dessen Dehnung nach dem mindestens abschnittsweisen Aufweiten mindestens 30%, vorzugsweise 40%, besonders bevorzugt über 50% beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens ein Rohr aus Metall verwendet wird, dessen Zugfestigkeit mindestens 250 N/mm², vorzugsweise mindestens 300 N/mm², besonders bevorzugt über 350 N/mm² beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens ein Rohr aus Metall mit einer Legierung aus
Kohlenstoff: 0,010 bis 1,000 Gewichtsprozent (Gew.-%),
Silicium: 0,001 bis 0.500 Gew.-%,
Mangan: 0,030 bis 0,200 Gew.-%,
Phosphor: 0,030 bis 0,150 Gew.-%,
Schwefel: 0,001 bis 0,020 Gew.-%,
Aluminium: 0,025 bis 0,100 Gew.-%,
Rest: Eisen verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr aus Metall eine verdichtete Wandstruktur aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Rohrs aus Metall mindestens einem der nachfolgenden Behandlungsverfahren unterzogen wurde: Wärmebehandlung, Warmwalzen, Kaltwalzen, Glühen.

11. Lanze eines Gasleitsystems mit einem Lanzenanfang zur Aufnahme einer Gaspatrone, bei der die Lanze aus einem Rohr aus Metall hergestellt ist, und bei der der Lanzenanfang integral an die Lanze angeformt ist, wobei der Lanzenanfang an einem ersten Ende, das an die Lanze angrenzt, einen ersten Durchmesser D1 und an einem zweiten, freien Ende einen zweiten, größeren Durchmesser D2 aufweist.

12. Lanze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens abschnittsweise aufgeweitete Lanzenanfang einer Lanze eines Gasleitsystems von dem Durchmesser D1 auf den Durchmesser D2 innerhalb einer Strecke von weniger als 50 mm, vorzugsweise weniger als 30 mm, besonders bevorzugt von weniger als 10 mm bezogen auf die Längsachse des Rohrs aus Metall aufgeweitet ist.

13. Lanze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch das mindestens abschnittsweise Aufweiten des Lanzenanfangs eines Gasleitsystems der Durchmesser D1 des Rohrs aus Metall um mehr als 10%, vorzugsweise um mehr als 30%, besonders bevorzugt um mehr als 45% auf einen Durchmesser D2 vergrößert ist.

14. Lanze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze aus einer Legierung mit der Zusammensetzung
Kohlenstoff: 0,010 bis 1,000 Gewichtsprozent (Gew.-%),
Silicium: 0,001 bis 0.500 Gew.-%,
Mangan: 0,030 bis 0,200 Gew.-%,
Phosphor: 0,030 bis 0,150 Gew.-%,
Schwefel: 0,001 bis 0,020 Gew.-%,
Aluminium: 0,025 bis 0,100 Gew.-%,
Rest: Eisen verwendet wird.

15. Lanze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Lanzenanfangs eine Dicke von weniger als 1,2 mm, vorzugsweise von weniger als 0,9 mm, besonders bevorzugt von weniger als 0,7 mm aufweist.

16. Lanze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, aus der die Lanze hergestellt ist, mindestens einem der nachfolgenden Behandlungsverfahren unterzogen wurde: Wärmebehandlung, Warmwalzen, Kaltwalzen, Glühen.

17. Lanze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lanzenanfang eine Druckfestigkeit von bis zu ca. 100 bar, vorzugsweise bis zu ca. 130 bar, besonders bevorzugt von bis zu ca. 150 bar aufweist.