DE19926606A1 - Ein- oder mehrstufig zündbarer Gasgenerator - Google Patents

Abstract

Ein zweistufig zündbarer Gasgenerator für eine Airbagvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Zylindergehäuse des Gasgenerators zwei durch eine Trennwand zumindest teilweise voneinander separierte Expansionskammern aufweist, und bei dem im Bereich der Trennwand Ausströmöffnungen nach außen vorgesehen sind, ist bekannt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist die Stirnwand zu der wenigstens einen Expansionskammer hin derart geformt, daß sich der Querschnitt der Expansionskammer zu dem Bereich der Ausströmöffnungen hin düsenartig verjüngt. DOLLAR A Einsatz für Airbagvorrichtungen von Personenkraftwagen.

Description

Die Erfindung betrifft einen ein- oder mehrstufig zündbaren Gas­ generator für eine Airbagvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Gehäuse des Gasgenerators wenigstens eine durch eine Stirn­ wand begrenzte Expansionskammer aufweist, und wobei im Bereich der Stirnwand Ausströmöffnungen nach außen vorgesehen sind.

Ein solcher Gasgenerator ist aus der DE 197 53 811 A1 bekannt. Der bekannte Gasgenerator weist ein Zylindergehäuse auf, das auf gegenüberliegenden Stirnseiten mit jeweils einer Zündeinheit versehen ist. Das Zylindergehäuse ist durch eine radial zur Mit­ tellängsachse des Zylindergehäuses auf halber Länge des Zylin­ dergehäuses verlaufende Trennwand in zwei Expansionskammern un­ terteilt, in denen jeweils eine Treibladung vorgesehen ist. In der einstückig mit dem Zylindergehäuse ausgebildeten Trennwand sind Ausströmkanäle vorgesehen, die von der jeweiligen Expan­ sionskammer aus innerhalb der Trennwand radial nach außen füh­ ren. Bei einer Auslösung des Gasgenerators durch die Zündeinhei­ ten strömt das expandierende Gas durch diese Ausströmkanäle nach außen und bläst innerhalb weniger Millisekunden in grundsätzlich bekannter Weise zweistufig einen dem Gasgenerator zugeordneten Airbag auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine verbesserte Ausströmcharak­ teristik aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stirnwand zu der wenigstens einen Expansionskammer hin derart geformt ist, daß sich der Querschnitt der Expansionskammer zu dem Bereich der Ausströmöffnungen hin düsenartig verjüngt. Da­ durch wird besonders vorteilhaft eine Leistungserhöhung des Gas­ generators erzielt, indem das expandierende Gas im Bereich der Stirnwand und damit unmittelbar vor der Ausströmung durch die aufgrund der düsenartigen Verjüngung sich stetig und gleichmäßig steigernde Querschnittsverengung beschleunigt wird. Die erfin­ dungsgemäße Lösung eignet sich sowohl für einstufige, als auch für zweistufige oder mit mehr als zwei Stufen versehene Gasgene­ ratoren, wobei die den jeweiligen Stufen zugeordneten Expansi­ onskammern jeweils axial versetzt zueinander positioniert sein müssen, um die Trennung durch die jeweilige Stirnwand zu erzie­ len. Bei mehrstufigen Gasgeneratoren, d. h. bei wenigstens zwei Stufen, dient die wenigstens eine Stirnwand somit als Trennwand.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Stirnwand auf der der wenigstens einen Expansionskammer zugewandten Seite einen ring­ artigen, sich konisch verjüngenden Fortsatz auf, in dem jeweils radial nach außen gerichtete Ausströmkanäle integriert sind, die mit den Ausströmöffnungen des Gehäuses fluchten. Das in jeder Expansionskammer expandierende Gas der Treibladung wird somit zunächst koaxial in den ringartigen Fortsatz eindringen und an­ schließend radial durch die Ausströmkanäle des Fortsatzes nach außen strömen. Der ringartige Fortsatz wirkt als Strömungskörper nach Art eines Füllkörpers.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Stirnwand auf der der wenigstens einen Expansionskammer zugewandten Seite ko­ axial zu einer Mittellängsachse des Gehäuses einen kegelstumpf­ artigen Ansatz auf, der in Abstand zur Innenwandung des Gehäuses verläuft. Dadurch wirkt das Scheibenbauteil als Füllkörper und damit als Strömungskörper, der die gewünschte Querschnittsveren­ gung des Zylindergehäuses und damit der jeweiligen Expansions­ kammer bewirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stirnwand als separates Scheibenbauteil hergestellt und in das Gehäuse derart unlösbar eingesetzt, daß das Scheibenbauteil umlaufend dicht mit Innenwandungen des Gehäuses fest verbunden ist. Erfindungsgemäß können die im Bereich der Stirnwand angeordneten Ausströmöffnun­ gen innerhalb des Scheibenbauteiles selbst oder unmittelbar be­ nachbart zu dem Scheibenbauteil für jede Expansionskammer vorge­ sehen sein. Durch diese Ausgestaltung ist eine einfache Her­ stellbarkeit des Gasgenerators gewährleistet, da das die Stirn­ wand bildende Scheibenbauteil separat herstellbar und nach sei­ ner Fertigstellung in das Gehäuse einsetzbar ist. Dadurch ergibt sich auch der wesentliche Vorteil, daß das Scheibenbauteil und damit die Stirnwand aus einem von dem Gehäuse verschiedenen Ma­ terial hergestellt werden kann. Die umlaufend dichte und feste Verbindung mit den Innenwandungen des Gehäuses kann durch kraft-, form- oder stoffschlüssige Verbindungen erfolgen. Neben einer Preßpassung sind insbesondere Verschweißungen oder Verlötungen vorgesehen. Auch Verstemmungen, Vernietungen oder Verschraubun­ gen sind vorgesehen, um die gewünschte dichte und feste Veranke­ rung zu schaffen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Scheibenbauteil als Leichtmetalldruckgußteil hergestellt. Insbesondere ist Alu­ minium- oder Magnesiumdruckguß vorgesehen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevor­ zugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen zweistufigen Gasgenerators für eine Airbagvorrichtung eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen zweistufigen Gasgenerators ähnlich Fig. 1,

Fig. 3 in einem Längsschnitt eine Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen einstufigen Gasgenerators ähnlich Fig. 1, und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ein­ stufigen Gasgenerators ähnlich Fig. 2.

Eine Airbagvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Fig. 1 weist ein Modulgehäuse 2 auf, in dem ein zweistufiger Gasgenerator und ein diesem zugeordneter, expandierbarer Airbag 4 positioniert sind. Der Gasgenerator weist ein Gehäuse in Form eines Zylinder­ gehäuses 3 auf, das von gegenüberliegenden Stirnseiten her in grundsätzlich bekannter Weise mit jeweils einer Zündeinheit 5 und einem ins Gehäuseinnere hineinragenden Brennstab 6 sowie je­ weils einer den Brennstab 6 umgebenden Treibladung versehen ist.

Das Gehäuseinnere des Zylindergehäuses 3 ist durch ein als Stirnwand und damit als Trennwand dienendes, einstückiges Schei­ benbauteil 8 in zwei Kammerhälften unterteilt, die jeweils eine Expansionskammer 7 für die jeweilige Treibladung bilden. Das einstückige Scheibenbauteil 8 ist als Leichtmetalldruckgußteil gestaltet und weist einen zentralen Trennabschnitt 12 auf, der scheibenförmig gestaltet ist und radial zu einer Mittellängsach­ se des Zylindergehäuses 3 innerhalb des Gehäuseinneren ausge­ richtet ist. Der Trennabschnitt 12 des Scheibenbauteiles 8 über­ nimmt die Trennfunktion der beiden Expansionskammern 7 und ist an seinem umlaufenden Außenrand durchgängig dicht mit der Innen­ wandung des Zylindergehäuses 3 verbunden. Die feste Verbindung mit dem entsprechenden Innenwandungsbereich des Zylindergehäuses 3 erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch Ver­ schweißung oder Verlötung. Es sind jedoch auch mechanische Befe­ stigungsmöglichkeiten zur Festlegung des Scheibenbauteiles 8 in­ nerhalb des Zylindergehäuses 3 einsetzbar.

Axial zu dem Trennabschnitt 12 des Scheibenbauteiles 8 versetzt und unmittelbar benachbart zu dem Trennabschnitt 12 sind für je­ de Expansionskammer 7 mehrere Ausströmöffnungen 10 vorgesehen, die über den Umfang des Zylindergehäuses 3 verteilt angeordnet sind. Radial fluchtend zu diesen Ausströmöffnungen 10 verlaufen in dem Scheibenbauteil 8 unmittelbar benachbart zum Trennab­ schnitt 12 auf gegenüberliegenden Stirnseiten des Trennabschnit­ tes 12 und damit jeder Expansionskammer 7 zugewandt entsprechen­ de Ausströmkanäle 9, die auf jeder Stirnseite des Trennabschnit­ tes 12 in jeweils einem ringartigen Fortsatz des Scheibenbautei­ les 8 integriert sind. Die beiden ringartigen Fortsätze auf bei­ den Seiten des Scheibenbauteiles 8 weisen einen sich von der je­ weiligen Expansionskammer 7 aus zum Austrittsbereich hin und da­ mit zu den Ausströmkanälen 9 hin konisch verjüngenden Oberflä­ chenbereich auf, so daß jeder Fortsatz 11 sich zum Austrittsbe­ reich hin ebenfalls konisch verjüngt. Die beiden Fortsätze 11 liegen wie auch der Trennabschnitt 8 bündig an der Innenwandung des Zylindergehäuses 3 an, so daß mit der konischen Verjüngung der Fortsätze 11 jeweils auch eine düsenartige Querschnitts­ verengung der jeweiligen Expansionskammer 7 zum Austrittsbereich hin erzielt wird. Durch entsprechende Pfeile ist die entspre­ chende Expansionsströmung des Treibgases dargestellt, das nach seinem Austritt aus den Ausströmöffnungen 10 das Aufblasen des Airbags 4 bewirkt. Durch die düsenartige Verjüngung nach Art ei­ ner Blende ist es möglich, eine Beschleunigung der Gasströmung zum Austrittsbereich hin zu erzielen, wodurch eine verbesserte Leistungscharakteristik des Gasgenerators ermöglicht wird.

Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist lediglich eine Seite des Scheibenbauteiles eines zweistufi­ gen Gasgenerators mit einem blenden- oder düsenartigen Fortsatz versehen, so daß sich für die beiden Expansionskammern unter­ schiedliche Ausströmcharakteristiken ergeben.

Eine Airbagvorrichtung 1a nach Fig. 2 entspricht vom grundsätz­ lichen Aufbau her dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei für funktionsgleiche Teile identische Bezugszeichen unter Hinzufügung des Buchstaben a verwendet wurden. Wesentlicher Un­ terschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist le­ diglich das Scheibenbauteil 8a, das zwar ebenfalls einen zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel identisch gestalteten Trenn­ abschnitt 12a aufweist, das im übrigen zu dem Scheibenbauteil 8 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 unterschiedlich gestaltet ist. Das Scheibenbauteil 8a weist nach Art eines Füll- oder Strömungskörpers auf beiden Stirnseiten jeweils einen kegel­ stumpfförmigen Ansatz auf, der koaxial und rotationssymmetrisch zur Mittellängsachse des Zylindergehäuses 3a in die jeweilige Expansionskammer 7a hin abragt. Ein Stirnende des kegelstumpfar­ tigen Ansatzes 11a auf jeder Seite des Scheibenbauteiles 8a ist bündig abschließend mit dem jeweiligen Brennstab 6a verbunden. Durch den kegelstumpfartigen Ansatz 11a ergibt sich in Verbin­ dung mit der Innenwandung des Zylindergehäuses 3a für jede Ex­ pansionskammer 7a zu den Ausströmöffnungen 10a im Zylinderge­ häuse 3a hin jeweils ein konisch verengter Strömungsquerschnitt, so daß sich ebenfalls eine Düsenfunktion ergibt. Auch das Schei­ benbauteil 8a ist einstückig gestaltet und als Leichtmetall­ druckgußteil hergestellt. Das Scheibenbauteil 8a ist insgesamt rotationssymmetrisch gestaltet. Die Ausströmöffnungen 10a des Zylindergehäuses 7a sind zu beiden Seiten des Trennabschnittes 12a des Scheibenbauteiles 8a über den Umfang des Zylindergehäu­ ses 3a verteilt angeordnet.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 zeigen jeweils einstufige Gasgeneratoren, die im Bereich einer Stirnseite die gehäuseseitigen Ausströmöffnungen 10b, 10c aufweisen. Im Bereich der Ausströmöffnungen ist als Stirnwand 8b, 8c jeweils ein sepa­ rates Scheibenbauteil vorgesehen, das mit einem Fortsatz 11b analog Fig. 1 oder einem Ansatz 11c analog Fig. 2 versehen ist. Beide Scheibenbauteile 8b, 8c sind beim jeweils dargestellten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 als Füllkörper gestal­ tet, die die Stirnseite des Gehäuses 3b, 3c vollkommen ausfüllen und von einer gegenüberliegenden Stirnseite in nicht näher dar­ gestellter Weise eingebracht werden. Dazu ist die gegenüberlie­ gende Stirnseite, die mit der Zündeinheit 5b, 5c versehen ist, vorzugsweise lösbar angeordnet. Bei ähnlichen Ausführungsbei­ spielen stellen die Scheibenbauteile 8b, 8c jeweils einstückig aus dem Gehäusematerial des Gehäuses 3b, 3c herausgeformte Kör­ per dar, die somit einstückiger Bestandteil des Gehäuses 3b, 3c sind. Zur Bearbeitung ist auch bei diesen Ausführungsbeispielen vorzugsweise die gegenüberliegende Stirnseite offen gestaltet. Im übrigen entsprechen die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2, so daß bezüglich der weiteren Offenbarung auf die zuvor erfolgte Beschreibung verwiesen wird. Insbesondere sind funktionsgleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen, aller­ dings unter Hinzufügung der Buchstaben b bzw. c versehen.

Claims (6)

1. Ein- oder mehrstufig zündbarer Gasgenerator für eine Air­ bagvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Gehäuse des Gas­ generators wenigstens eine durch eine Stirnwand begrenzte Expan­ sionskammer aufweist, und wobei im Bereich der Stirnwand Aus­ strömöffnungen nach außen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (8, 8a, 8b, 8c) zu der wenigstens einen Expan­ sionskammer (7, 7a, 7b, 7c) hin derart geformt ist, daß sich der Querschnitt der Expansionskammer (7, 7a, 7b, 7c) zu dem Bereich der Ausströmöffnungen (10, 10a, 10b, 10c) hin düsenartig ver­ jüngt.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (8, 8b) auf der der wenigstens einen Expan­ sionskammer (7, 7b) zugewandten Seite einen ringartigen, sich konisch verjüngenden Fortsatz (11, 11b) aufweist, in dem jeweils radial nach außen gerichtete Ausströmkanäle (9, 9b) integriert sind, die mit den Ausströmöffnungen (10, 10b) des Gehäuses (3, 3b) fluchten.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (8a, 8c) auf der der wenigstens einen Expan­ sionskammer (7a, 7c) zugewandten Seite koaxial zu einer Mittel­ längsachse des Gehäuses (3a, 3c) einen kegelstumpfartigen Ansatz (11a, 11c) aufweist, der in Abstand zur Innenwandung des Gehäu­ ses (3a, 3c) verläuft.

4. Zweistufiger Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (10a) im Gehäuse (3a) beidseitig axial versetzt zu einem Trennabschnitt (12a) der Stirnwand (8a) posi­ tioniert sind.

5. Ein- oder mehrstufig zündbarer Gasgenerator nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand als separates Scheibenbauteil (8, 8a, 8b, 8c) hergestellt und in das Gehäuse (3, 3a, 3b, 3c) derart fest ein­ gesetzt ist, daß das Scheibenbauteil (8, 8a, 5b, 8c) umlaufend dicht mit Innenwandungen des Gehäuses (3, 3a, 3b, 3c) fest ver­ bunden ist.

6. Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenbauteil (8, 8a, 8b, 8c) als Leichtmetalldruck­ gußteil hergestellt ist.