DE19602696A1 - Gasgenerator für ein Airbagsystem eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasgenerator für ein Airbagsystem eines Fahrzeugs, der aus mehreren, miteinander über Gehäuseteile verbun­ denen, einzelnen Gehäusen, insbesondere aus einem Brennkammergehäuse zur Unterbringung eines aktivierbaren Treibstoffs und aus einem Expansi­ onskammergehäuse für ein nach der Aktivierung des Treibstoffs einströ­ mendes Gas, aufgebaut ist.

Ein derartiger Gasgenerator ist durch die DE 38 32 120 C2 bekanntgeworden.

Airbagsysteme werden in Fahrzeugen eingebaut, um im Falle eines Aufprall­ unfalls des Fahrzeugs die kinetische Energie der Fahrzeuginsassen zu redu­ zieren und die Fahrzeuginsassen vor dem Aufprall auf harte Fahrzeuginnen­ teile, wie beispielsweise Lenkrad oder Seitenverkleidungen der Fahrzeugtü­ ren, zu schützen. Wenn eine Sensorik des Airbagsystems einen Aufprallunfall des Fahrzeugs erkennt, wird innerhalb des Gasgenerators ein meist in Ta­ blettenform vorliegen der Treibstoff entzündet, der in dem Brennkammer­ gehäuse unter einem hohen Druck abbrennt und ein in das Expansionskam­ mergehäuse einströmendes Gas erzeugt. Dieses Gas dient zum Füllen eines Luftsackes, auf den die Fahrzeuginsassen im Falle des Aufprallunfalls des Fahrzeugs auftreffen.

Der aus der DE 38 32 120 C2 bekannte Gasgenerator ist aus mehreren einzel­ nen Gehäusen, nämlich einem Brennkammergehäuse, einem Expansions­ kammergehäuse und einem Gehäuse für eine Anzündeinheit aufgebaut. Zur Verbindung der einzelnen Gehäuse wird vorgeschlagen, daß Gehäuseteile miteinander verschweißt, verschrumpft oder verschraubt werden. Da bei­ spielsweise die Verbindung des Brennkammergehäuses mit dem Expansions­ kammergehäuse nicht aufgrund des durch den Abbrand des Treibstoffes in­ nerhalb des Brennkammergehäuses entstehenden Druckes beschädigt oder ggfs. vollständig gelöst werden darf, ist es erforderlich, daß die oben ge­ nannten Fügeverbindungen aufwendig und präzise durchgeführt werden müssen. Daher ist die Herstellung des bekannten Gasgenerators aufwendig und kostenintensiv.

Bei einer Fügeverbindung mittels Schrauben und zusätzlicher Sicherung muß darauf geachtet werden, daß die Gewinde der Fügeverbindung eine hohe Genauigkeit, geringe Toleranzschwankungen und eine ausreichende Oberflächenvergütung besitzen. Zusätzlich müssen bei der Materialauswahl für die miteinander zu verbindenden Gehäuseteile ein möglicherweise vor­ kommendes Gewindefressen, ausreichende Festigkeit und eine möglichst lange Lebensdauer der Fügeverbindung berücksichtigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Gehäuseteile von einzelnen Gehäusen eines Gasgenerators für ein Airbagsystem durch ei­ ne Fügeverbindung miteinander dauerhaft zu verbinden, die einerseits eine hohe Stabilität und lange Lebensdauer gewährleistet und andererseits eine möglichst einfache und schnelle Verschluß- oder Verbindungsmöglichkeit darstellt.

Dies Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das eine der miteinander zu verbin­ denden Gehäuseteile eine mit einer profilierten Oberflächenstruktur ausge­ bildete, formstabile Anlagefläche aufweist, an der eine mit einer gegenüber der Anlagefläche geringeren mechanischen Härte ausgebildete, verformba­ re Gegenfläche des anderen Gehäuseteils angepreßt ist.

Durch die unterschiedliche Ausbildung der Anlagefläche des einen Gehäuses und der Gegenfläche des anderen Gehäuses mit einem differierenden Här­ tegrad verformt das härtere Gehäuseteil das weichere aufgepreßte Gehäu­ seteil, so daß sich die Gegenfläche exakt an die Anlagefläche anlegt bzw. an­ schmiegt und dort verspannt. Die Profilierung der Anlagefläche führt zu ei­ ner griffigen Oberfläche, an der die an liegende Gegenfläche des zweiten Gehäuseteils bevorzugt haftet. Durch diese formschlüssige Anlage der Ge­ häuseteile werden die beiden Gehäuse auch gleichzeitig gegeneinander ab­ gedichtet, so daß eine zusätzliche Dichtung nicht erforderlich ist.

Bevorzugt sind die einzelnen Gehäuse des Gasgenerators aus metallischen Werkstoffen gefertigt. Jedoch ist es auch möglich, das weichere Gehäuseteil aus einem faserverstärkten, insbesondere eines kohlenstoffaserverstärkten Kunststoff herzustellen.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator zeichnet sich durch eine einfache Fer­ tigung aus, die keine großen Anforderungen an Oberflächengüte und Ferti­ gungstoleranzen der miteinander zu verbindenden Gehäuseteile stellt. Folg­ lich werden die Fertigungskosten des Gasgenerators durch einfachere und kostengünstiger herzustellende Bauteile vorteilhafterweise reduziert. Dabei ist die sichere Verbindung der einzelnen Bauteile durch die vorgeschlagene Fügeverbindung des erfindungsgemäßen Gasgenerators mit ausreichender Stabilität gewährleistet.

Da beim Zusammenbau der einzelnen Bauteile zu dem erfindungsgemäßen Gasgenerator nicht auf speziell ausgebildete Gewinde geachtet werden muß und auch kein aufwendiges Verschweißen notwendig ist, kann der Zusam­ menbau des Gasgenerators schnell und einfach erfolgen.

Die Ausbildung der profilierten Oberflächenstruktur der Anlagefläche des einen Gehäuseteils wird bevorzugt dadurch realisiert, daß die Oberflächen­ struktur der Anlagefläche sägezahnartig ausgebildet ist. Durch geeignete Fertigungsverfahren können beispielsweise Kerben, Rillen oder ähnliche Strukturen in die Anlagefläche eingearbeitet werden. Vorstehende Ab­ schnitte dieser profilierten Oberflächenstruktur greifen dabei in das Mate­ rial einer verformbaren Gegenfläche des anderen an dem ersten Gehäuse­ teil anliegenden Gehäuseteils ein. Die Festigkeit der Fügeverbindung der Ge­ häuseteile wird dadurch noch weiter erhöht.

Vorzugsweise wird die Anlagefläche mit einer gewindefurchenden Gewin­ destruktur versehen, so daß beim Verdrehen der zusammengedrückten Ge­ häuseteile ein Gegengewinde durch spanloses Furchen an der Gegenfläche entsteht. Wenn die miteinander verbundenen Gehäuseteile zunächst durch ein Anpressen der Gegenfläche des weicheren Gehäuseteils an die Anlage­ fläche des härteren Gehäuseteils verbunden werden und anschließend um die Längsachse des Gasgenerators verdreht werden, wird eine Fügeverbin­ dung geschaffen, die eine Kombination eines Form- und Kraftschlusses dar­ stellt. Eine derartige Fügeverbindung zeichnet sich durch besonders hohe Stabilität aus, und ist dennoch besonders einfach, schnell und kostengünstig durchzuführen. Zusätzlich kann die Festigkeit der Verbindung durch Axial­ nietung und/oder Verrollung der zu verbindenden Teile erhöht werden.

Die Festigkeit der Fügeverbindung läßt sich noch weiter dadurch steigern, daß zwischen der Anlagefläche des einen Gehäuseteiles und der Gegenflä­ che des anderen Gehäuseteils ein Klebemittel angebracht ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Gegenfläche des einen Gehäuse­ teils durch ein Spannelement gegen die Anlagefläche des anderen Gehäuse­ teils druckbeaufschlagt. Das Spannelement ermöglicht ein dauerhaftes An­ drücken der beiden Gehäuseteile gegeneinander, die ein vorzeitiges oder unbeabsichtigtes Lösen der Fügeverbindung verhindert. Durch die Anpreß­ kraft des Spannelements auf das weichere Gehäuseteil wird erreicht, daß vorstehende Abschnitte der profilierten Oberfläche der Anlagefläche in das Material der Gegenfläche des weicheren Gehäuseteils eingedrückt werden.

Ein besonders bevorzugtes und einfaches Spannelement läßt sich dadurch ausbilden, daß das Spannelement eine Hülse ist, die einen abgewinkelten Randabschnitt aufweist. Bei der Montage dieses erfindungsgemäßen Gasge­ nerators werden zunächst die gewünschten Gehäuseteile miteinander ver­ bunden und anschließend wird zur zusätzlichen Sicherung das hülsenartige Spannelement über die beiden Gehäuseteile geschoben.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung der beigefügten Zeich­ nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter auf­ geführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnte Ausführungs­ form ist nicht als abschließend zu verstehen, sondern hat vielmehr beispiel­ haften Charakter.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand eines Aus­ führungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil eines Längsschnitts durch zwei Gehäuse eines erfindungs­ gemäßen Gasgenerators für ein Airbagsystem vor dem Zusammenfü­ gen der beiden Gehäuse;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils einer Anlagefläche des einen Gehäuses nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Gehäuse nach Fig. 1 im zusammenge­ fügten Zustand;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Gehäuse nach Fig. 3, deren Verbindung zusätzlich durch ein Spannelement gesichert ist.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Längsschnitts durch zwei Gehäuse 10 und 11 eines erfindungsgemäßen Gasgenerators. Die beiden Gehäuse 10 und 11, die beispielsweise ein Brennkammergehäuse und ein Expansionskammergehäu­ se bilden können, sind in der Figur im nicht-zusammengefügten Zustand ge­ zeigt. Dabei ist das Gehäuse 10 becherförmig mit einem zentral angeordne­ ten Zuganker 19 ausgebildet, wobei dieser Zuganker 19 im Bodenbereich des Gehäuses 10 eine Anzündkammer 29 zur Aufnahme einer Anzündeinheit aufweist und am freien Ende mit dem deckelförmigen Gehäuse 11 eine Ver­ bindung eingeht. Zur Verbindung der beiden Gehäuse 10 und 11 werden Ge­ häuseteile 13 und 19 des Gehäuses 10 und Gehäuseteile 12 und 25 des Gehäu­ ses 11 derart miteinander verbunden, daß eine Gegenfläche 14 an einer An­ lagefläche 15 und eine Gegenfläche 24 an einer Anlagefläche 23 zur Anlage kommen. Die Anlageflächen 15 und 23 weisen eine profilierte Oberflächen­ struktur auf und sind gegenüber den Gegenflächen 14 und 24 mit einer größeren mechanischen Härte ausgebildet. Die Anlageflächen 15 und 23 am Gehäuseteil 13 bzw. 19 sind im Gegensatz zu den Gegenflächen 14 und 24 am Gehäuseteil 13 im wesentlichen nicht verformbar.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Anlageflächen 15 und 23 der Gehäuseteile 13 und 19 des Gehäuses 10 nach Fig. 1. Diese Anlageflächen 15 und 23 besitzen eine sägezahnartig durch einzelne vorstehende Abschnitte 16 gebildete gewindefurchende Oberflächenstruktur. Die vorstehenden Ab­ schnitte 16 sind aus einem Material hoher Festigkeit und Härte gefertigt, so daß sich die Abschnitte 16 in das Material einer weicheren Gegenfläche ein­ drücken und einpressen lassen.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die beiden Gehäuse 10 und 11 des er­ findungsgemäßen Gasgenerators nach Fig. 1. Die beiden Gehäuse 10 und 11 sind über Gehäuseteile 12 und 13 sowie 23 und 24 miteinander verbunden. Da die Gehäuseteile 13 und 19 die formstabile, mit der profilierten Oberflä­ chenstruktur ausgebildeten Anlageflächen 15 und 23 aufweisen, an denen die mit einer geringeren mechanischen Härte gefertigten Gegenflächen 14 und 24 an liegen, und die profilierte Oberflächenstruktur der Anlageflächen 15 und 23 in das Material der Gegenflächen 14 und 24 eingreifen, sind die beiden Gehäuseteile 12 und 13 sowie 19 und 25 fest miteinander verbunden.

Die Einbringung von Klebemittel zwischen den Anlageflächen und den Ge­ genflächen führt zur Erhöhung der Festigkeit der Verbindung.

Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit des Gehäuses wird ein die äußere Stirnseite des Gehäuses 11 überragender Überstand 26 des Zugankers 19 des Gehäuses 10 axial vernietet oder verrollt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Zur Sicherstellung der Dichtigkeit des zusammengefügten Gehäuses ist zwischen dem Gehäuse 11 und dem Zuganker 19 ein Dichtring 30 vorgesehen.

Der im Bodenbereich des Gehäuses 10 vorgesehene Überstand 27 dient zum Befestigen und Arretieren einer Anzündeinheit 22, indem nach deren Ein­ führen dieser Überstand 27 axial vernietet oder verrollt wird (vgl. Fig. 3 und 4).

Das von der Anzündeinheit 22 erzeugte Anzündgas strömt über Öffnungen 21 in die den treibgaserzeugenden Treibstoff aufnehmende Brennkammer 28. Das von diesem Treibstoff erzeugte Treibgas wird über Überströmöff­ nungen 20 in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Airbag (Luftsack) geleitet. In der Brennkammer bzw. außerhalb derselben können noch zur Reinigung und Kühlung des Treibgases vorgesehene Filter, die ebenfalls nicht dargestellt sind, verwendet werden.

Fig. 4 zeigt die Fügeverbindung der beiden Gehäuse 10 und 11 nach Fig. 3 im zusätzlich gesicherten Zustand. Das Gehäuse 11 ist auf das Gehäuse 10 selbstfurchend aufgeschraubt, wobei die Gegenflächen 14 und 24 des Ge­ häuseteils 12 an die Anlageflächen 15 und 23 des Gehäuseteils 13 angepreßt sind. Da die Anlageflächen 15 und 23 eine gegenüber den Gegenflächen 14 und 24 größere mechanische Härte aufweisen und die profilierte Oberflä­ chenstruktur besitzen, die in das Material des Gehäuseteils 12 eingreift, ist das Gehäuse 11 sicher und mit einer großen Stabilität an dem Gehäuse 10 befestigt. Durch ein rohrförmiges Spannelement 17 wird das Gehäuse 11 gegen das Gehäuse 10 gedrückt, so daß sich die Verbindung der Gehäusetei­ le 12 und 13 nicht lösen kann. Durch die Anpreßkraft des Spannelements 17 wird die Gegenfläche 14 an die Anlagefläche 15 gedrückt und angepreßt. Die Verbindung des Spannelementes 17 mit dem Gehäuse 10 und 11 wird jeweils über eine endseitige Umbördelung hergestellt.

Gleichzeitig dient das Spannelement 17 zur Bildung einer Filterkammer 31, in die das Treibgas über die Überströmöffnungen 20 übergeleitet wird und erst dann über weitere in dem Mantel des Spannelementes 17 angeordnete Abströmöffnungen 32 in den Airbag gelangt. Ein Flansch 33 dient zur Monta­ ge des Gasgenerators an einem Fahrzeugteil.

Wenn die beiden Gehäuse 10 und 11 in Pfeilrichtung 18 gegeneinander ver­ dreht werden, schneiden die vorstehenden und in der Fig. 2 gezeigten selbstfurchenden Gewindeabschnitte der Anlageflächen 15 und 23 des Ge­ häuseteils 13 bzw. 19 in das Material der Gegenflächen 14 und 24 ein. Auf diese Weise wird eine Kombination eines Kraft- und Formschlusses bei einer Fügeverbindung geschaffen, ohne die Nachteile in Kauf zu nehmen, die bei einer Verbindung mittels Gewinde entstehen würden. Denn bei Verwendung von zwei Gewinden dürfen deren Anschnitte nicht radial gegeneinander versetzt liegen und außerdem sind nur geringe Maßtoleranzen zugelassen.

Die in den Figuren gezeigten Fügeverbindungen zweier Gehäuse eines er­ findungsgemäßen Gasgenerators stellen nur beispielhafte Anwendungsmög­ lichkeiten zum Einsatz der Fügeverbindungen bei einem Gasgenerator dar und können an beliebigen Stellen zur Verbindung von einzelnen Gehäusen eines Gasgenerators verwendet werden. Die in den Figuren gezeigten Ge­ häuse 10 und 11 sind aus metallischen Werkstoffen gefertigt. Es wäre aber auch denkbar, zumindest einzelne Gehäuseteile aus anderen Materialien zu verwenden, beispielsweise aus keramischen Materialien oder Verbundwerk­ stoffen.

Claims (6)

1. Gasgenerator für ein Airbagsystem eines Fahrzeugs, der aus mehreren, miteinander über Gehäuseteile (12, 13, 19, 25) verbundenen, einzelnen Ge­ häusen (10, 11), insbesondere aus einem Brennkammergehäuse zur Unter­ bringung eines aktivierbaren Treibstoffs und aus einem Expansionskammer­ gehäuse für ein nach der Aktivierung des Treibstoffs einströmendes Gas, aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der miteinander zu verbindenden Gehäuseteile (13, 19) eine mit einer profilierten Oberflächen­ struktur ausgebildete, formstabile Anlagefläche (15, 23) aufweist, an der ei­ ne mit einer gegenüber der Anlagefläche (15, 23) geringeren mechanischen Härte ausgebildete, verformbare Gegenfläche (14, 24) des anderen Gehäuse­ teils (12, 25) angepreßt ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflä­ chenstruktur der Anlagefläche (15) durch vorstehende Abschnitte (16) säge­ zahnartig ausgebildet ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (15, 23) mit einer gewindefurchenden Gewindestruktur derart ausgebildet ist, daß die Gehäuseteile (12, 13, 19, 25) nach dem Anpressen ge­ geneinander verdrehbar sind.

4. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Anlagefläche (15) des einen Gehäuseteils (13) und der Gegenfläche (14) des anderen Gehäuseteils (12) ein Klebemittel angebracht ist.

5. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gegenfläche (14) des einen Gehäuseteils (12) durch ein Spannelement (17) gegen die Anlagefläche (15) des anderen Gehäuseteils (13) druckbeaufschlagt ist.

6. Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spann­ element (17) eine Hülse ist, die einen abgewinkelten Randabschnitt aufweist.