ГАЗОГЕНЕРАТОР, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ, А ТАКЖЕ МОДУЛЬ С ГАЗОГЕНЕРАТОРОМ
GAS GENERATOR, METHOD FOR ITS MANUFACTURING, AND MODULE WITH GAS GENERATOR

Изобретение относится к газогенератору, в частности, для устройства безопасности в транспортном средстве, к снабженному газогенератором модулю, а также к модулю воздушной подушки безопасности. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления газогенератора, в частности, для контролирования герметичности газогенератора.
Газогенераторы для устройств безопасности в транспортном средстве приводят, например, в действие части (поднятие капота, натяжение ремня безопасности, сдвигание подушек сидений или т.п.) или надувают воздушные подушки безопасности.
Газогенераторы должны сохранять работоспособность в течение многих лет для единственного использования, т.е. к ним в это время предъявляются высокие требования относительно влияний окружения, таких как проникновение влаги или коррозии.
Газогенераторы состоят из нескольких соединенных друг с другом деталей. Примыкающие друг к другу детали должны сохранять в течение многих лет надежное соединение в качестве защиты от внешних окружающих условий.
Согласно одному аспекту изобретения предлагается газогенератор указанного выше и/или поясняемого ниже вида, в котором в зоне примыкающих друг к другу деталей на эти детали нанесено уплотнительное средство, в частности уплотнительное средство, которое сцепляется с обеими примыкающими друг к другу деталями. Это уплотнительное средство предпочтительно является дополнительным средством, которое служит для герметичности, и не является единственным соединительным средством между примыкающими друг к другу деталями.
Уплотнительное средство предпочтительно не выполняет механическую или адгезивную удерживающую функцию между примыкающими друг к другу деталями, которые соединены друг с другом по-другому. Это означает, что газогенератор и без уплотнительного средства выполнен так, что примыкающие друг к другу детали расположены неподвижно.
За счет сцепления уплотнительного средства с обеими примыкающими друг к другу деталями предотвращается проникновение влаги внутрь газогенератора.
Примыкающие друг к другу детали, на которые нанесено уплотнительное средство, образуют, по меньшей мере, часть наружной поверхности газогенератора и/или состоят, в частности, из различных материалов. В предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что одна деталь состоит из пластмассы, а другая деталь - из металла. Вследствие сильно отличающихся коэффициентов расширения и свойств этих деталей с помощью изобретения обеспечивается оптимальная защита от влияния окружения.
Состоящая из пластмассы деталь образует, в частности, частично облицовку металлической детали, нанесенную путем соэкструзии. Хотя такая облицовка обеспечивает герметичное, также герметичное относительно влаги, соединение между этими деталями, которое обеспечивает наряду с геометрическим замыканием также адгезию, за счет уплотнительного средства создается дополнительная защита от влияний окружения в течение срока службы газогенератора, поскольку по меньшей мере теоретически возможно, что с годами могут возникать небольшие зазоры за счет различных тепловых расширений и различного поведения при расширении.
В этой связи следует отметить, что газогенераторы и, тем самым, соединение деталей, а также эффективность уплотнительного средства должны надежно работать, соответственно, действовать в диапазоне температур от по меньшей мере -40ºС до по меньшей мере 120ºС. Для обеспечения этого свойства уплотнительное средство имеет высокую гибкость также при низких температурах. Другими свойствами являются низкая вязкость в жидком состоянии при нанесении для проникновения в микрощели, хорошее смачивание различных поверхностей и максимально быстрое затвердевание.
Это быстрое затвердевание достигается, например, за счет того, что уплотнительное средство наносится в виде жидкости, а затем подвергается отверждению с помощью ультрафиолетового излучения.
Как указывалось выше, уплотнительное средство используется в газогенераторе, в частности, между пластмассовой деталью и металлической деталью. При этом в одном предпочтительном примере выполнения предусмотрено дополнительное уплотнение между цоколем запальника, который состоит из пластмассы, и примыкающей частью корпуса газогенератора, которая обычно состоит из металла. В зоне перехода между цоколем и частью корпуса газогенератор согласно изобретению имеет уплотнительное средство.
Цоколь может быть образован посредством облицовки деталии из металла методом соэкструзии.
Предпочтительно в цоколь встроен на некоторых участках предварительно изготовленный запальник, что осуществляется, в частности, при литье под давлением.
Дополнительно к этому цоколь предпочтительно образует штекерное гнездо запальника, т.е. штекер запальника, который надвигается на контактные штифты, самостоятельно удерживается в цоколе.
Состоящая из металла деталь может быть частью наружного корпуса газогенератора. Уплотнительное средство наносится снаружи на детали после их соединения друг с другом, а не во время соединения деталей.
Состоящая из пластмассы деталь приформована литьем под давлением, например, к краю отверстия наружной части корпуса, в частности, для его закрывания.
Кроме того, уплотнительное средство предпочтительно наносится на газогенератор не на большой поверхности, а лишь на зону перехода примыкающих друг к другу деталей. Для защиты уплотнительного средства оно наносится, в частности, в предусмотренную на переходе примыкающих друг к другу деталей впадину. При этом уплотнительное средство может заполнять впадину полностью или почти полностью. Предпочтительно уплотнительное средство не выступает наружу относительно впадины. В частности, впадина возникает за счет двух примыкающих друг к другу радиусов обеих соседних деталей, которые образуют изогнутую V-образную канавку.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что уплотнительное средство является клеем, в частности акриловым клеем.
Предпочтительные механические, химические и физические свойства уплотнительного средства указаны в формуле изобретения, при этом следует подчеркнуть, что должно иметься одно или несколько этих указанных свойств.
При нанесении уплотнительного средства важно, что оно наносится на всех необходимых заданных местах. Согласно одному предпочтительному варианту выполнения и согласно заявленному способу предусмотрено, что уплотнительное средство содержит красящее вещество, в частности флуоресцирующее красящее вещество, с помощью которого можно контролировать протяженность уплотнительного средства. Цвет уплотнительного средства должен явно отличаться от цвета (если он имеется) пластмассы детали или, в целом, деталей, с которыми граничит уплотнительное средство.
Контролирование протяженности нанесения уплотнительного средства можно осуществлять при необходимости даже автоматически с помощью камеры.
При применении флуоресцирующего красящего вещества уплотнительное средство, точнее, образованный уплотнительным средством валик, облучается ультрафиолетовым светом, что обеспечивает возможность особенно простого, полностью автоматического контролирования.
Кроме того или дополнительно к упомянутым выше признакам, изобретение предлагает газогенератор, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, в котором достигается превосходное действие фильтрации. Для этого по потоку выше выходных отверстий газогенератора в газогенераторе предусмотрен кольцеобразный, предпочтительно по существу цилиндрический, фильтр. Фильтр проходит под углом наружу на одном из своих осевых концов, в частности под прямым углом. Это прохождение фильтра под углом, которое создается уже при изготовлении фильтра, а не при установке за счет приложения силы натяжения, придает фильтру большую эластичность в осевом направлении. За счет этого фильтр при установке в газогенератор можно очень хорошо согласовывать с его примыкающими стенками, и обеспечивается очень надежная, точно задаваемая заранее сила напряжения. Таким образом, при всегда имеющихся допусках обеспечивается, что фильтр прилегает также к стенкам, и между фильтром и примыкающими стенками не возникают зазоры, которые бы приводили к утечкам.
Фильтр в отогнутой под углом зоне имеет, в частности, ту же толщину, что и в средней зоне, которая примыкает к отогнутой зоне. Это должно улучшать эластичность, а также уменьшать размеры, а также вес. Кроме того, при изготовлении фильтра нет больше необходимости в транспортировке проволоки и, тем самым, массы или в установке в определенной зоне, так что отгибание под углом можно осуществлять просто за счет пластичной деформации.
Предпочтительно стенка фильтра проходит, если смотреть в осевом поперечном сечении, по существу S-образно, при этом отогнутая часть является частью S. Это должно также способствовать повышению эластичности. S-образная форма относится к уже встроенному положению, при котором фильтр располагается в газогенераторе предпочтительно с осевым напряжением.
Однако особенно хорошая фиксация уплотнения обеспечивается за счет того, что отогнутая зона прилегает к угловой зоне газогенератора, которая образована окружной стенкой и дном. За счет угловой зоны обеспечивается боковое, а также осевое позиционирование фильтра и при необходимости его предварительное напряжение.
Между боковыми сторонами фильтра и, в частности, предусмотренными в наружном корпусе газогенератора выходными отверстиями имеется расстояние, так что перед выходными отверстиями может быть образована камера, которая обеспечивает прохождение потока через весь участок фильтра, а не только через зоны фильтра, которые лежат непосредственно перед выходными отверстиями.
Для достижения осевой стабильности и для улучшения уплотнительного действия на краю фильтра фильтр может, например, на одном осевом конце, предпочтительно на осевом конце, противоположном отогнутому под углом концу, заканчиваться сужением. Это сужение можно создавать за счет пластической деформации фильтра или за счет более тонкого материала в этой зоне. Однако суженный конец должен быть относительно гибким, так что он при установке в газогенератор может оптимально прижиматься к примыкающей стенке.
Фильтр прилегает на своих осевых концах, в частности на торцевых сторонах, к частям газогенератора. При этом самое внутреннее в радиальном направлении место прилегания отогнутого конца лежит предпочтительно на относящейся к нему части газогенератора дальше наружу в радиальном направлении, чем самое наружное в радиальном направлении место прилегания противоположного осевого конца к соответствующей ему части газогенератора. Это означает, что в осевом направлении при осевом напряжении фильтра поверхности прилегания лежат с боковым смещением, с целью обеспечения легкого отгибания. За счет этого тоже будет улучшаться эластичность в осевом направлении.
Фильтр предпочтительно состоит из проволочной ткани, которая имеет проволоку по существу с одинаковым поперечным сечением. Согласно другому предпочтительному варианту выполнения, фильтр может быть выполнен из проволоки, имеющей различную толщину. Обычно фильтр сплетен или связан из проволоки.
Когда фильтр имеет заканчивающийся сужением конец, то эту сужающуюся часть можно особенно просто изготавливать за счет того, что здесь на единицу объема используется более длинная и более тонкая проволока, чем в примыкающей зоне, так что эта сужающаяся зона является также более мягкой.
Кроме того, изобретение относится к газогенератору, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, который отличается быстрым возгоранием своего пиротехнического материала. Это достигается в газогенераторе, который имеет по меньшей мере один запальник, в частности, в виде предварительно изготовленного конструктивного элемента (так называемого пиропатрона). За счет приведения в действие запальника зажигается непосредственно или опосредованно пиротехнический материал, который расположен в камере сгорания, по меньшей мере над одним перепускным отверстием.
Газ и горячие частицы, которые проходят непосредственно от запальника или от запальника и усилительного заряда в камеру сгорания, зажигают там пиротехнический материал.
Согласно изобретению предусмотрено, что это перепускное отверстие после приведения в действие запальника для зажигания пиротехнического материала может перемещаться, соответственно, перемещается относительно него. Следовательно, так называемый воспламеняющий газ и горячие частицы входят не в неподвижном месте в так называемый заряд твердого топлива, а покрывают во время процесса зажигания различные зоны заряда твердого топлива, так что в целом увеличивается поверхность зажигания. Это повышает скорость зажигания и, тем самым, обеспечивает более быстрое нарастание давления.
Относительное движение между перепускным отверстием и пиротехническим материалом, так называемым зарядом твердого топлива, может осуществляться за счет относительного движения заряда твердого топлива или же предпочтительно за счет сдвигаемой стенки. Сдвигаемая стенка снабжена перепускным отверстием или отверстиями и движется, так сказать, вдоль заряда твердого топлива, соответственно, изменяет положение относительно него.
Согласно одному варианту выполнения, между запальником и камерой сгорания предусмотрена промежуточная камера. Эта промежуточная камера может содержать, например, усилительный заряд или же может быть заполнена воспламеняющимся газом. Эта промежуточная камера отделена от камеры сгорания с помощью колпачка. Колпачок снабжен одним или несколькими перепускными отверстиями и расположен в газогенераторе так, что за счет приведения в действие запальника обеспечивается возможность его сдвига, соответственно, он сдвигается после приведения в действие запальника.
Другая особенность газогенератора согласно изобретению, которую, так же как остальные особенности, можно использовать самостоятельно или в комбинации с одной или несколькими другими идеями, в частности, соответственно указанным выше и/или поясняемым ниже образом, обеспечивает легкое и упрощенное изготовление газогенератора. Он имеет, по меньшей мере один запальник, в частности, в виде предварительно изготовленного конструктивного элемента, и (в частности, содержащую усилительный заряд) промежуточную камеру. Эта промежуточная камера, как уже указывалось выше, предпочтительно расположена между запальником и камерой сгорания. Это означает, что промежуточная камера граничит с запальником, и поток воспламеняющего газа запальника проходит в промежуточную камеру. Сама промежуточная камера ограничена колпачком, который своим расположенным на стороне запальника концом надвинут на цоколь. Известные до настоящего времени колпачки часто запрессовываются в отверстие очень массивной детали и отбортовываются или привариваются к цоколю, что, естественно, является более затратным при изготовлении и сборке, чем надевание на уже имеющийся цоколь.
Колпачок может быть запрессован на цоколе и/или установлен на цоколе так, что он при приведении в действие запальника может сдвигаться, соответственно, сдвигается. Сдвигающая сила, которая необходима для перемещения колпачка, может обеспечиваться за счет воспламеняющего газа запальника при приведении в действие запальника или за счет воспламеняющего газа запальника и дополнительного создаваемого в промежуточной камере газа.
Колпачок в неактивированном состоянии газогенератора должен граничить на торцевой стороне с эластичным конструктивным элементом, в частности с эластичным заполняющим элементом. Эластичные заполняющие элементы предпочтительно расположены на краю или в слое заряда твердого топлива для прижимания (хаотично) насыпного слоя из пиротехнического материала. Эластичный заполняющий элемент имеет в этой связи двойную функцию, поскольку он служит в качестве компенсирующего объем элемента и одновременно в качестве упора, точнее, в качестве сдвигаемого упора для колпачка. Для достижения улучшенной компактности заполняющий элемент имеет выемку, в которую частично заходит колпачок. Колпачок может при своем движении сжимать эластичный конструктивный элемент, так что лишь за счет этого обеспечивается путь перемещения.
Эластичный конструктивный элемент может быть дополнительно выполнен также в качестве фильтра, в частности, из плетеного или вязаного полотна.
Возможно также, что эластичный конструктивный элемент предпочтительно прилегает на внутренней стороне к торцевой стенке газогенератора.
Цоколь образован, например, за счет облицовки запальника посредством экструзии и предпочтительно предназначен для фиксации запальника на газогенераторе.
Согласно одному варианту выполнения, колпачок образует разделительную стенку между промежуточной камерой и камерой сгорания, которая предпочтительно заполнена пиротехническим материалом. При этом колпачок может быть единственной разделительной стенкой между этими двумя камерами.
Колпачок имеет по меньшей мере одно, предпочтительно несколько равномерно распределенных по периметру боковых перепускных отверстий.
Газогенераторы приводятся в действие посредством передачи электрического импульса через доступные с наружной стороны газогенератора контактные штифты в расположенный внутри наружного корпуса запальник.
Прочное и герметичное, в частности герметичное для влаги, соединение должно обеспечиваться в течение всего срока службы газогенератора.
Согласно другому аспекту изобретения, газогенератор, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, имеет наружный корпус, предпочтительно с центральной осью, и заделанный в цоколь запальник, причем наружный корпус или соединенная с наружным корпусом деталь имеет углубление, в котором проходит цоколь. Образующая углубление стенка вогнута на некоторых участках в радиальном направлении внутрь и имеет проходящую на удалении от входа в углубление направленную наружу выпуклость. За счет этого образуется своего рода поднутрение, в котором материал цоколя проходит в радиальном направлении наружу дальше, чем стенка наружного корпуса, или, при выполнении в виде единого целого, соединенная с наружным корпусом деталь в зоне входа. Таким образом, создается дополнительная фиксация цоколя и запальника.
Выпуклость может проходить кольцеобразно, предпочтительно относительно центральной оси. Однако возможно также предусмотрение выпуклостей лишь в отдельных местах на периметре углубления.
Образующая углубление стенка предпочтительно имеет на границе с выпуклостью ту же толщину стенки, что и в выпуклой зоне, т.е. стенка в целом изогнута, и контур прохождения на внутренней стороне следует контуру прохождения на наружной стороне.
При этом, если смотреть в осевом разрезе, углубление может иметь S-образную форму, при этом участок входа образующей углубление стенки проходит наружу. Предпочтительно предусмотрены не острые кромки или переходы, а равномерное закругление внутренней стенки углубления. Таким образом, при облицовке посредством экструзии образующий цоколь пластмассовый материал может легко заполнять углубления.
Кроме того, изобретение предлагает газогенератор, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, содержащий наружный корпус, предпочтительно с центральной осью, и заделанный в цоколь, предварительно изготовленный запальник, причем наружный корпус или соединенная с наружным корпусом деталь имеет углубление, в которое проходит цоколь, и образующая углубление стенка имеет нижний участок с отверстием, через которое проходит цоколь, причем этот нижний участок на своих противоположных наружных сторонах в зоне, в которой цоколь прилегает к нему, имеет по меньшей мере один выступ и/или одну впадину. Эта форма наряду с прочным соединением обеспечивает также улучшение герметичности относительно возможных путей прохождения влаги снаружи.
Например, край отверстия на наружной стороне может иметь имеющий выпуклую форму выступ. При этом «наружная сторона» означает сторону, направленную к наружной стороне газогенератора.
Выступ может быть образован, например, окружным утолщением. Возможно, что в этом месте толщина стенки нижнего участка увеличена.
Нижняя деталь образована, например, частью или участком запирающего элемента, который, в свою очередь, является частью наружного корпуса газогенератора. Однако для этого может быть также предусмотрена отдельная деталь газогенератора.
Предпочтительно нижний участок имеет на противоположной выступу наружной стороне в зоне выступа, в частности, проходящую кольцеобразно впадину. Эта впадина направлена, например, внутрь газогенератора.
Предпочтительно как выступ, так и имеющаяся при необходимости впадина окружены, соответственно, заполнены пластмассовым материалом цоколя.
Особенно предпочтительно, когда цоколь образован посредством, по меньшей мере, частичной облицовки с помощью экструзии стенки, образующей впадину, поскольку тем самым создается герметичное соединение.
Согласно другому аспекту изобретения газогенератор согласно изобретению, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, имеет наружный корпус, который имеет на своем наружном периметре фланец, при этом фланец выполнен не симметричным, а, соответственно, с отклоняющейся от симметрии формой, с целью обеспечения однозначного встроенного положения, по меньшей мере, в направлении вращения при креплении газогенератора.
Несимметричность предпочтительно достигается тем, что во фланце предусмотрена по меньшей мере одна насечка в качестве установочного средства позиционирования, которое обеспечивает так называемое индексирование.
В одном возможном варианте выполнения может быть предусмотрено несколько, в частности, три насечки, которые расположены на различных угловых расстояниях вдоль периметра фланца. Таким образом, с помощью простых средств однозначно задается положение установки газогенератора.
В качестве альтернативного решения или дополнительно в качестве установочного средства позиционирования во фланце может быть предусмотрено позиционирующее отверстие, в частности удлиненное отверстие.
Изобретение относится также к модулю, содержащему указанный выше и/или поясняемый ниже газогенератор. Модуль имеет удерживающий элемент, на котором предпочтительно предусмотрен входящий в зацепление с установочным средством позиционирования фланца ответный элемент.
Ответный элемент может содержать, например, по меньшей мере один выполненный на удерживающем элементе выступ.
Возможно, что удерживающий элемент имеет по меньшей мере один крепежный болт, при этом крепежный болт прилегает к наружному периметру фланца. Предпочтительно крепежный болт прилегает, однако, к фланцу не в зоне установочного средства позиционирования, а на расстоянии от него.
Модуль может быть, в частности, модулем воздушной подушки безопасности или же другим конструктивным узлом, который имеет газогенератор, например, приводом преднатяжителя.
Если модуль является модулем подушки безопасности, который имеет входное отверстие, то край входного отверстия предпочтительно зажат между фланцем и удерживающим элементом.
Кроме того, изобретение относится к газогенератору, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, содержащему заполненную, по меньшей мере, частично пиротехническим материалом камеру сгорания, которая ограничена стенками камеры сгорания, причем все стенки камеры сгорания выполнены из одного и того же материала, в частности из одинаковой стали.
Камера сгорания должна иметь определенную собственную стабильность, чтобы не быть полностью разрушенной после приведения в действие газогенератора во время воспламенения пиротехнического материала. Пиротехнический материал примыкает непосредственно к этим стабильным стенкам камеры сгорания и тем самым иногда в течение многих лет прилегает к стенкам камеры сгорания, и при этом не должно происходить химических превращений. Согласно изобретению предусмотрено, что все стенки камеры сгорания выполнены из одинакового материала, в частности стали. До настоящего времени стенки камеры сгорания выполнялись из различных материалов, прежде всего, из-за различной нагрузки на них. Изобретение упрощает концепцию газогенератора, поскольку обеспечивается так называемая совместимость заряда твердого топлива с примыкающими конструктивными элементами, когда действительно все стенки камеры сгорания выполняются из одинакового материала. Таким образом, испытанию подлежит лишь одна пара материалов, а именно, пиротехнического материала относительно материала камеры сгорания. В частности, предпочтительно, что все ограничивающие камеру сгорания от запальника и/или промежуточной камеры стенки также выполнены из того же материала, в частности стали, в частности той же стали.
Стенки камеры сгорания являются, в частности, несколькими соединенными друг с другом деталями, причем эти детали являются, в частности, несущими деталями. Несущими деталями являются такие детали, которые еще сохраняются после сгорания пиротехнического материала.
В этой связи, а также в связи с другими указанными выше и поясняемыми ниже особенностями изобретения, следует подчеркнуть, что газогенератор согласно изобретению является, в частности, газогенератором с выполненной в качестве камеры сгорания кольцевой камерой. Такие газогенераторы называются также тороидальными газогенераторами.
Другое свойство газогенератора согласно изобретению состоит в том, что его осевая высота меньше его диаметра. Такие газогенераторы устанавливаются, в частности, в модули подушки безопасности для рулевого колеса.
Согласно другому аспекту изобретения предусмотрено, что газогенератор согласно изобретению, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, имеет наружный корпус и расположенную внутри наружного корпуса камеру сгорания, которая содержит образующий газ пиротехнический материал, при этом толщина стенок конструктивных элементов, в частности, металлических конструктивных элементов наружного корпуса составляет 2 мм или меньше. Это приводит к снижению веса.
Наружный корпус может состоять из диффузора и закрывающего элемента, предпочтительно в виде чаши. Диффузор и закрывающий элемент можно вставлять друг в друга, при этом отогнутый вверх край закрывающего элемента лежит внутри имеющего, в частности, форму горшка диффузора и прилегает к внутренней стенке диффузора.
Закрывающий элемент и диффузор могут быть скреплены друг с другом с помощью одного единственного определяющего прочность соединения, т.е. не предусмотрен стяжной болт или т.п. Соединение является, в частности, окружным сварным швом между диффузором и закрывающим элементом. Сварной шов может быть образован, например, с помощью лазерной сварки. Другими словами, толщина стенки наружного корпуса составляет в целом 2 мм или меньше, однако при этом не учитывается зона наложения друг на друга образующих наружный корпус конструктивных элементов (в частности, в зоне соединяющего их сварного шва).
Предпочтительно толщина стенки диффузора составляет максимально 2,0 мм, 1,9 мм, 1,8 мм, 1,7 мм, 1,6 мм, 1,5 мм, 1,4 мм, 1,3 мм, 1,2 мм, 1,1 мм или 1,0 мм. Кроме того, толщина стенки закрывающего элемента предпочтительно составляет максимум 3,0 мм, 2,9 мм, 2,8 мм, 2,7 мм, 2,6 мм, 2,5 мм, 2,4 мм, 2,3 мм, 2,2 мм, 2,1 мм, 2,0 мм, 1,9 мм, 1,8 мм, 1,7 мм, 1,6 мм, 1,5 мм, 1,4 мм, 1,3 мм, 1,2 мм, 1,1 мм или 1,0 мм. За счет этого газогенератор можно выполнять более легким, и общий энергетический диапазон транспортного средства оптимизируется.
Предпочтительно, что газогенератор при приведении в действие создает давление в камере сгорания максимально 360 бар, 340 бар, 320 бар, 300 бар, 290 бар, 280 бар, 270 бар, 260 бар или 250 бар, которое должны выдерживать стенки. За счет этого можно оптимировать выполнение всего газогенератора и модуля и снижать стоимость изготовления.
Предпочтительно камера сгорания имеет по существу тороидальную форму, при этом, в частности, в середине тора расположен запальник и возможно усилительный заряд в промежуточной камере.
Предпочтительно отношение возникающего при приведении в действие газогенератора максимального давления камеры сгорания к толщине стенки наружного корпуса больше 120 бар/мм, в частности больше 130 бар/мм, 140 бар/мм, 150 бар/мм, 160 бар/мм и/или 170 бар/мм. Кроме того, предпочтительно отношение возникающего при приведении в действие газогенератора максимального давления камеры сгорания к толщине стенки наружного корпуса меньше 250 бар/мм, в частности меньше 240 бар/мм, 230 бар/мм, 220 бар/мм, 210 бар/мм, 200 бар/мм, 190 бар/мм, и/или 180 бар/мм.
Отношение общей выпускной поверхности газогенератора, т.е. суммарной площади поверхности всех выходных отверстий газогенератора, к толщине стенки наружного корпуса предпочтительно больше 27, 28, 29, 30, 31, 32 или 33 мм. Отношение общей выпускной поверхности газогенератора, т.е. суммарной площади поверхности всех выходных отверстий газогенератора, к толщине стенки наружного корпуса предпочтительно больше 32, 33, 34, 35, 36 или 37 мм.
Отношение диаметра диффузора к наименьшей толщине стенки наружного корпуса предпочтительно меньше 50 и/или больше 30, предпочтительно между 31 и 49, в частности между 32 и 48, в частности между 33 и 47, в частности между 34 и 46, предпочтительно между 35 и 45. При этом выступающий вверх крепежный фланец не измеряется, а измеряется лишь полое тело, которое образует наружный корпус, задающий газогенератор. При этом диффузор предпочтительно имеет по существу цилиндрическую окружную стенку.
Отношение диаметра диффузора к наибольшей осевой высоте газогенератора составляет предпочтительно примерно 1,8±0,7, в частности 1,8±0,5, в частности 1,8±0,4, в частности 1,8±0,3, в частности 1,8±0,2, предпочтительно 1,8±0,1.
При этом нет необходимости в использовании стяжного болта, т.е. дополнительного соединения между верхней и нижней зоной наружного корпуса, однако это возможно.
Газогенератор предпочтительно имеет форму цилиндра, у которого ширина больше высоты.
Согласно данному изобретению предусмотрены другие особенности, которые могут быть предусмотрены отдельно или дополнительно к указанным выше и ниже свойствам и признакам.
Должен быть уменьшен конструктивный объем газогенератора. Для этого согласно изобретению предусмотрены различные возможности, которые можно использовать по отдельности или в комбинации.
Наружный корпус газогенератора, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, имеет на своем наружном периметре фланец, который проходит замкнуто по окружности. Этот фланец предпочтительно является плоским и входит в зоне перехода, которая в последующем считается не относящейся к фланцу, по радиусу в собственно наружный корпус. То есть, фланец переходит в наружный корпус. Радиус в последующем не учитывается при определении ширины фланца.
Согласно одной идее, фланец выполнен без проходных отверстий под винты. Проходные отверстия под винты уменьшают поверхность зажимания между фланцем и примыкающим конструктивным элементом, в частности, зажатой на фланце воздушной подушкой безопасности, так что без сквозных отверстий под винты имеется большая поверхность прилегания и тем самым поверхность зажимания. Поскольку воздушная подушка безопасности имеет входное отверстие с краем отверстия, который, в частности, снабжен покрытием, например, из силикона, то фланец может быть соединен с краем отверстия с помощью клеевого соединения. Отсутствующие проходные отверстия под винты увеличивают необходимую для сдвига воздушной подушки безопасности сдвигающую силу.
Другая или дополнительная возможность состоит в том, что подушка безопасности и фланец имеют кольцевую зажимную поверхность, которая имеет ширину, которая составляет между 5 и 12%, предпочтительно между 6 и 11%, более предпочтительно 8-10% максимального диаметра наружного корпуса газогенератора. Диаметр газогенератора сильно влияет на создаваемый объем газа, что в свою очередь влияет на воздействующее на воздушную подушку безопасности давление и на сдвигающую воздушную подушку безопасности силу. За счет уменьшения ширины фланца до заданных значений достигается минимизация диаметра фланца.
Другая или дополнительная возможность предусматривает, что кольцеобразная зажимная поверхность для подушки безопасности на фланце имеет ширину, которая лежит между 6 и 9,5 мм, предпочтительно между 5 и 8,5 мм, более предпочтительно между 5,5 и 7,5 мм. Эта небольшая ширина значительно отличается от ширины применяемых до настоящего времени фланцев.
Для минимизации фланца может быть предусмотрен модуль воздушной подушки безопасности согласно изобретению, который имеет газогенератор, в частности указанный выше газогенератор, который на своем наружном корпусе и на его наружном периметре имеет фланец, воздушную подушку безопасности с надувным отверстием, которое задано краем отверстия, и противоположный фланцу зажимной элемент. Этот зажимной элемент может быть собственным кольцом или собственным конструктивным элементом, например клеткой диффузора или т.п. или опорой газогенератора, для зажимания края отверстия между собой и фланцем. Согласование силы зажимания в зоне края отверстия и поверхностью зажимания осуществляется так, что возникающая за счет максимального давления в воздушной подушке безопасности боковая сдвигающая сила на краю отверстия на 10-80%, предпочтительно 20-50% меньше создаваемой за счет силы зажимания силы трения между краем отверстия, фланцем и зажимным элементом. Это относительно простое выполнение, как было установлено, достаточно для минимизации зажимного фланца.
В упомянутом выше модуле воздушной подушки безопасности или в отличающемся от него модуле воздушной подушки безопасности согласно изобретению предусмотрено, что воздушная подушка безопасности на зажатом участке края отверстия в любом случае имеет отверстие, которое служит для позиционирования по окружности. Следовательно, не предусмотрено зажимное отверстие, через которое проходит винт. Отверстия в зоне окружного края воздушной подушки безопасности ослабляют ткань воздушной подушки безопасности и уменьшают поверхность прилегания. Согласно одному аспекту изобретения предусмотрено, что такие ослабления предотвращаются и за счет этого обеспечивается большая поверхность края отверстия для зажимания.
Следует отметить, что указанные выше, а также в последующем описании отдельные признаки можно любым образом комбинировать друг с другом. Изобретение не ограничивается реализацией отдельных признаков или групп признаков.
Согласно другому аспекту изобретения газогенератор, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, имеет наружный корпус, который имеет диффузор с по существу цилиндрической окружной стенкой с несколькими выходными отверстиями, и закрывающий элемент, который сварен с диффузором, при этом диффузор и закрывающий элемент предпочтительно выполнены в форме чаши, и при этом выходные отверстия на внутренней стороне диффузора покрыты забойкой, предпочтительно в виде забоечной пленки, и забойка расположена на расстоянии от внутреннего края закрывающего элемента, в частности сварного шва, предпочтительно выполненного с помощью лазера сварного шва, между диффузором и закрывающим элементом. Такое выполнение обеспечивает то преимущество, что забойка защищена во время последующих стадий монтажа и поэтому, в частности, в процессе сварки, в котором возникает нагревание, не нагружается термически.
Предпочтительно расстояние составляет больше 2 мм, особенно предпочтительно больше 2,5 мм, в частности больше 3 мм. Предпочтительно расстояние составляет меньше 7 мм, особенно предпочтительно меньше 6 мм, в частности меньше 5,5 мм. Таким образом, расстояние лежит предпочтительно между 3 и 7 мм и более предпочтительно между 3 и 5,5 мм.
Закрывающий элемент может иметь окружной, выступающий вверх край, на котором он сварен с диффузором, и наименьшее расстояние сварного шва до забойки соответствует по меньшей мере указанным выше значениям. За счет этого достигается стабильное и хорошее заглушение выходных отверстий газогенератора.
Как указывалось выше, важно, что запальник расположен прочно и плотно в газогенераторе, и это сохраняется также в течение всего срока службы газогенератора.
Согласно изобретению эта задача решена тем, что газогенератор, в частности, указанного выше и/или поясняемого ниже вида, имеет запальник, который имеет содержащий пластмассу колпачок запальника, и он окружен, по меньшей мере, частично пластмассовой облицовкой, при этом материал колпачка запальника и материал пластмассовой облицовки выбраны так, что во время облицовки экструзией колпачок запальника, по меньшей мере, частично сплавляется с пластмассовой облицовкой, т.е. при этом происходит оплавление колпачка.
Таким образом, достигается особенно плотное и прочное соединение между пластмассовой облицовкой и запальником.
При этом колпачок запальника может быть составной частью самого запальника, которая предпочтительно поставляется предварительно изготовленной, или же может быть отдельным конструктивным элементом, который насаживается на запальник перед его облицовкой с помощью экструзии.
Предпочтительно колпачок запальника и пластмассовая облицовка состоят из одинакового материала. Этот материал может содержать стекловолокно, при этом доля стекловолокна предпочтительно составляет примерно 20-40 масс.%, особенно предпочтительно составляет примерно 30 масс.%.
Пластмассовая облицовка предпочтительно образует цоколь, с помощью которого запальник соединен с наружным корпусом. Однако это может быть также другой конструктивный элемент, который в свою очередь соединен с наружным корпусом, с целью прочного соединения запальника с наружным корпусом.
Предпочтительно наружный корпус имеет отверстие, и пластмассовая облицовка нанесена на край отверстия, в частности, с целью закрывания наружного корпуса наружу.
Кроме того, изобретение относится, в частности, к газогенератору, предпочтительно для системы автоматической укладки и натяжения ремней безопасности для пассажиров транспортного средства, и предпочтительно указанного выше и/или поясняемого ниже вида, содержащему первый конструктивный элемент и второй конструктивный элемент, который через нанесенный пластмассовый цоколь соединен с первым конструктивным элементом тем, что оба конструктивных элемента, по меньшей мере, частично облицованы экструзией. Дополнительно к этому, изобретение относится к способу изготовления газогенератора.
В обычном газогенераторе первый конструктивный элемент является, например, крышкой корпуса генератора, которая соединена со вторым конструктивным элементом, запальником, тем, что запальник расположен в отверстии крышки, и обе части вместе облицованы методом соэкструзии. Таким образом, создается простое соединение между запальником и корпусом генератора, которое отличается небольшим весом, а также низкой стоимостью изготовления.
При этом согласно изобретению предусмотрено создание газогенератора, соответственно, способа изготовления газогенератора, в котором место соединения конструктивных элементов имеет улучшенную герметичность.
Согласно одному аспекту изобретения для этого в газогенераторе указанного вида предусмотрено, что первый конструктивный элемент в зоне контакта с пластмассовым цоколем имеет нанесенный перед облицовкой пленочный клей. С помощью пленочного клея достигается особенно плотное соединение между пластмассовым цоколем и первым конструктивным элементом. В противоположность образованному за счет запрессовки в горячем состоянии пластмассы уплотнению, в газогенераторе согласно изобретению первый конструктивный элемент может иметь почти любую геометрию, при этом можно отказаться от дополнительных геометрических элементов для повышения герметичности, например поднутрений или покрытия бесшовной облицовкой посредством экструзии. Не требуются также дополнительные конструктивные элементы, такие как служащая в качестве барьера для влаги металлическая фольга или кольцевое уплотнение. Поэтому газогенератор, согласно изобретению, можно изготавливать особенно просто и с низкой стоимостью.
Первый конструктивный элемент предпочтительно состоит из металла, керамики и/или пластмассы.
Как уже указывалось вначале, первый конструктивный элемент предпочтительно является корпусом газогенератора или образует частичный элемент корпуса газогенератора.
Второй конструктивный элемент является, в частности, предварительно изготовленным, закрытым наружу запальником. Он имеет, как правило, металлическую наружную оболочку, так что может быть предпочтительным, когда также запальник (или лишь запальник, который в этом случае следует рассматривать в качестве второго конструктивного элемента) перед облицовкой экструзией снабжается образующим адгезионный мостик пленочным клеем.
Особенно простое крепление конструктивных элементов друг с другом обеспечивается за счет того, что первый конструктивный элемент имеет отверстие для приема и крепления второго конструктивного элемента, край которого при литье под давлением заделывается в пластмассовый цоколь. В случае запальника в качестве второго конструктивного элемента его электрические соединения могут выходить через отверстие из первого конструктивного элемента, в частности корпуса газогенератора.
Согласно одному предпочтительному варианту выполнения, поверхность пленочного клея соответствует как раз контактной поверхности между пластмассовым цоколем и первым конструктивным элементом, за счет чего обеспечивается на всей поверхности улучшенное соединение пластмассового цоколя с первым конструктивным элементом.
В зависимости от формы первого конструктивного элемента может быть, однако, достаточным, когда поверхность пленочного клея меньше контактной поверхности между пластмассовым цоколем и первым конструктивным элементом. Также за счет этого можно во многих случаях уже достигать надежного уплотнения.
В другом варианте выполнения предпочтительно предусмотрено, что поверхность пленочного клея больше контактной поверхности между пластмассовым цоколем и первым конструктивным элементом. В этом случае пленочный клей служит дополнительно в качестве защитного слоя от коррозии.
Пленочный клей предпочтительно является предварительно изготовленной деталью. Его можно наносить как известную демпфирующую пленку.
Предпочтительно пленочный клей содержит пластмассовую пленку и слой клея. Слой клея нанесен непосредственно на пластмассовую пленку. Пленочный клей можно его клеящей стороной наклеивать на первый конструктивный элемент, так что слой клея пленочного клея при литье под давлением фиксированно удерживается на первом металлическом конструктивном элементе. При этом наносимая при литье под давлением пластмасса приходит в контакт с пластмассовой пленкой. При этом она защищает лежащий под ней слой клея от высоких температур.
Пластмассовая пленка предпочтительно состоит из того же материала, что и пластмассовый цоколь, или из материала, который пригоден для соединения с материалом пластмассового цоколя.
Предпочтительно при литье под давлением пластмассового цоколя пластмассовая пленка сплавляется с пластмассовым цоколем. При этом вдоль соединительной зоны образуется прочное соединение между пленочным клеем и пластмассовым цоколем. В качестве альтернативного решения, прочное соединение можно осуществлять также за счет химической реакции материала пластмассового цоколя с материалом пластмассовой пленки.
Пленочный клей, в частности слой клея, предпочтительно образует адгезионный мостик между первым конструктивным элементом и пластмассовым цоколем, который является предпочтительно пластичным и/или эластично деформируемым. Тем самым могут быть компенсированы напряжения и срезающие силы, которые возникают при изменении температуры на основании различных сил расширения материалов.
Клей можно наносить с точно заданной, например, постоянной толщиной слоя на пластмассовую пленку.
Клей клеевого слоя может активироваться, соответственно, затвердевать, например, с помощью заданного давления прижимания или теплового воздействия. Для этого можно использовать, например, давление прижимания при склеивании или тепловое воздействие используемой при литье под давлением расплавленной пластмассы.
В качестве материала для пластмассовой пленки можно использовать, например, термопластичный эластомер (ТРЕ).
Согласно второму аспекту изобретения, предлагается способ изготовления газогенератора, в частности, для системы автоматического натяжения ремней безопасности для пассажиров транспортного средства, при этом способ имеет следующие стадии. Сначала подготавливают первый конструктивный элемент, который содержит металл и/или керамику, а также подлежащий соединению с первым конструктивным элементом второй конструктивный элемент. Затем на первый конструктивный элемент наносят в зоне соединения пленочный клей и позиционируют второй конструктивный элемент относительно первого конструктивного элемента. Первый и второй конструктивные элементы подвергают совместно, по меньшей мере, частично нанесению облицовки экструзией, за счет чего образуется соединяющий конструктивные элементы пластмассовый цоколь. Как указывалось выше применительно к газогенератору, согласно изобретению, первый конструктивный элемент предпочтительно является корпусом газогенератора или частью его, а второй конструктивный элемент - предварительно изготовленным запальником.
Предпочтительно при облицовке экструзией обоих конструктивных элементов пластмассовая пленка пленочного клея сплавляется с пластмассовым цоколем.
Кроме того, все указанные относительно газогенератора предпочтительные модификации справедливы для способа, согласно изобретению.
Дополнительно к этому, в основу изобретения положена задача такого улучшения модуля, содержащего газогенератор, надуваемая газогенератором воздушная подушка безопасности и крепежное устройство для установки модуля, в частности, во внутренней зоне транспортного средства, что уменьшает стоимость его изготовления.
Эта задача решена, согласно изобретению, для такого модуля тем, что газогенератор выполнен по любому из п.п. 1-103 формулы изобретения.
Другие признаки и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания нескольких предпочтительных вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - разрез газогенератора, согласно изобретению;
фиг. 2 - часть газогенератора согласно фиг. 1, в увеличенном масштабе;
фиг. 3 - другая часть газогенератора согласно фиг. 1, в увеличенном масштабе;
фиг. 4а - фланец газогенератора, согласно изобретению, на виде сверху;
фиг. 4b - вариант выполнения фланца, согласно фиг. 4а;
фиг. 5 и 6 - удерживающий воздушную подушку безопасности металлический лист модуля согласно изобретению, в частности модуля воздушной подушки безопасности с встроенным газогенератором согласно изобретению, в изометрической проекции;
фиг. 7 - разрез модуля воздушной подушки безопасности согласно изобретению с газогенератором согласно изобретению;
фиг. 8 - диффузор газогенератора, согласно изобретению, в изометрической проекции; и
фиг. 9 - разрез диффузора, согласно фиг. 8;
фиг. 10 - разрез газогенератора, согласно изобретению;
фиг. 11 - часть газогенератора, согласно фиг. 10, с соединением первого и второго конструктивного элемента, в увеличенном масштабе; и
фиг. 12 - переход от первого ко второму конструктивному элементу, в увеличенном масштабе.
На фиг. 1 показан газогенератор 10, содержащий наружный корпус 12, который состоит здесь из имеющего форму горшка диффузора 14 с по существу цилиндрической окружной стенкой 16, и закрывающего элемента 18, который здесь образует дно газогенератора 10.
Закрывающий элемент 18 имеет окружной, вытянутый вверх край 20, который прилегает к внутренней стороне окружной стенки 16 диффузора 14 и неподвижно соединен с ним с помощью сварного шва 22. Сварной шов 22 проходит предпочтительно над всей поверхностью прилегания между закрывающей чашкой 14 и до наружной стороны газогенератора 10, где он заполняет существующую между закрывающим элементом 18 и диффузором 14 канавку. Для соединения диффузора и закрывающего элемента 18 можно использовать, например, способ лазерной сварки.
На обращенном в сторону закрывающего элемента конце окружной стенки 16 диффузора 14 образован отогнутый наружу проходящий горизонтально вокруг газогенератора 10 плоский фланец 24.
Закрывающий элемент 18 имеет центральное отверстие 26, которое служит для размещения предварительно изготовленного запальника 28. В направлении центрального отверстия 26 закрывающий элемент 18 имеет углубление 34 с кольцеобразным участком 30. Углубление 34 выполнено в виде вмятины в наружном корпусе. Эта зона газогенератора 10 показана детально на фиг. 2 и 3.
Запальник 28 окружен цоколем 32, который соединяет запальник 28 также с закрывающим элементом 18 и, в частности, с краем отверстия 26 и кольцеобразным участком 30.
Цоколь состоит из пластмассового материала и отлит под давлением после установки запальника 28 в отверстие 26. При литье под давлением пластмассовый материал окружает как большую часть запальника 28, так и край отверстия 26 и заполняет также образованное кольцеобразным участком 30 углубление 34 на наружной стороне газогенератора 10, за исключением направленного наружу штекерного гнезда 38 запальника, в которое выступают контактные штифты для электрического контактирования запальника 28. При этом запальник 38 одновременно заделывается в цоколь 32. За счет цоколя 32 и запальника 28 отверстие 26 полностью закрывается и углубление 34, так сказать, окружается цоколем.
В данном случае запальник 28 окружен цоколем 32 настолько, что свободной остается лишь верхняя сторона, а также короткий верхний участок колпачка 36 запальника.
Запальник 28 предпочтительно является отдельным, предварительно изготовленным конструктивным элементом. Колпачок 36 запальника является либо частью предварительно изготовленного запальника 28, либо отдельным, надетым на запальник 28 конструктивным элементом.
В данном примере колпачок 36 запальника состоит из пластмассы, а именно из пластмассы того же типа, что и цоколь 32, предпочтительно из идентичной пластмассы. Предпочтительно используется стандартный материал с долей стекловолокна, при этом доля стекловолокна может составлять, например, 30%. Применение однотипной или одинаковой пластмассы приводит к тому, что при литье под давлением колпачок 36 запальника полностью или частично сплавляется с цоколем 32, и тем самым образуется плотное и неразъемное соединение.
Углубление 34 может быть, естественно, образовано также на отдельной части газогенератора 10, которая соединена с наружным корпусом 12, в частности, с закрывающим элементом 18.
На наружной стороне углубления 34 между закрывающим элементом 18 и цоколем 32 образована окружная впадина, которая заполнена уплотнительным средством 42, в данном случае в виде акрилового клея.
Уплотнительное средство 42 выбрано так, что оно прилипает как к металлу закрывающего элемента 18, так и к пластмассе цоколя 32. Уплотнительное средство 42 наносят после литья под давлением цоколя 42 снаружи, и оно лежит полностью снаружи наружного корпуса 12 газогенератора 10 и полностью в окружной впадине.
Уплотнительное средство 42 наносят в жидком или пастообразном виде и подвергают затвердеванию с помощью ультрафиолетового света. Оно имеет большую гибкость также при низких температурах до -40°С. Оно имеет низкую вязкость, так что его легко применять, хорошие смачивающие свойства как для металлических, так и для пластмассовых поверхностей и прилипает как к металлу, так и пластмассе.
Уплотнительное средство имеет по меньшей мере одно из следующих свойств:
прочность на разрыв по ISO 527, в МПа: 2-4, в частности 3;
удлинение при разрыве по ISO 527, в %: 200-400, в частности 300±40;
вязкость при 23° по Брукфилду Sp/U и 3/100, в мПа·с: 400-800, в частности 600±80;
температура стеклования (реометр), в °С: 10-30, в частности 20±4;
-6
коэффициент теплового расширения при 30-140°С, в 10/К: 150-350, в частности 260±30;
3
плотность при 23°С, в г/см: 0,6-1,5, в частности 1,0±0,1;
водопоглощение по ISO 62, 24ч при 23°С, в %: 0,9-1,7, в частности 1,3±0,2.
В уплотнительное средство 42 подмешан краситель, предпочтительно флуоресцирующий краситель. Это обеспечивает возможность простого контролирования полного нанесения уплотнительного средства и полного заполнения впадины уплотнительным средством 42.
При облучении ультрафиолетовым светом можно за счет флуоресцирующего красителя легко видеть, в каком месте находится уплотнительное средство 42. Если применяется не флуоресцирующий краситель, то для него выбирается цвет, отличный от цвета цоколя 32, соответственно, закрывающего элемента 18, так что с помощью цвета можно распознавать полноту и непрерывность уплотнительного слоя.
Контроль можно осуществлять с использованием камеры.
Перед монтажом в модуль воздушной подушки безопасности контактные штифты 40 газогенератора 10 соединяют мостиком 44 короткого замыкания. Штекерное гнездо 38 запальника, цоколь 32 и уплотнительное средство 42 покрывают в этом состоянии ламинатной пленкой 46 и тем самым защищают от внешних влияний.
Образующая углубление 34 стенка выполнена на некоторых участках изогнуто в радиальном направлении r (смотри фиг. 3), а именно, так, что образуется одно или несколько выпуклостей 48, которые проходят в радиальном направлении от углубления 34. Газогенератор 10 имеет центральную ось А (смотри фиг. 1). Относительно этой центральной оси А кривизна, которая образует выпуклость 48, проходит в этом примере кольцеобразно вокруг углубления 34.
Можно также выполнять выпуклость 48 не сплошной в окружном направлении, а предусматривать лишь одну или несколько отдельных выпуклостей 48 вдоль периметра углубления 34. Прохождение стенки показано на фиг. 3 штриховыми линиями. Толщина стенки углубления 34 в данном случае неизменна относительно толщины стенки вне выпуклости 48.
Как показано в разрезе на фиг. 3, стенка углубления 34 образует в зоне выпуклости 48 S-образную кривую, при этом участок входа (нижний осевой конец) образующей углубление 34 стенки проходит наружу.
Углубление 34 имеет, наряду с кольцеобразным участком 30, нижний участок 50, который примыкает к кольцеобразному участку 30 в направлении к внутреннему пространству газогенератора 10. Нижний участок 50 образует также край отверстия 26. На нижнем участке 50 в крае отверстия 26 образован к наружной стороне газогенератора кольцеобразный окружной выступ 52 (обозначен позицией лишь на фиг. 3). Выступ 52 образует выпуклую форму и не имеет острых кромок. На противоположной стороне (внутренней стороне) нижний участок имеет предпочтительно прямоугольную в профиле впадину, которая также проходит вокруг края отверстия 26 и раскрыв которой направлен внутрь газогенератора 10.
Как канавка 54, так и выступ 52 окружаются расплавленной пластмассой при литье под давлением цоколя 32, так что образуется неподвижное и плотное соединение с цоколем 32, которое выдерживает также колебания температуры и после затвердевания пластмассы представляет дополнительный держатель. Впадина 54 также обозначена позицией лишь на фиг. 3.
Внутри наружного корпуса 12 образована кольцеобразная, т.е. по существу тороидальная камера сгорания 56 (смотри фиг. 1), которая заполнена известным пиротехническим, газообразующим средством 58, которое представлено здесь несколькими таблетками.
В направлении центральной оси А газогенератора 10 камера 56 сгорания ограничена колпачком 60, который окружает запальник 28 и лежащий внутри газогенератора 10 участок цоколя 32, а также дополнительно свободное пространство в виде дополнительной камеры 62. Промежуточная камера 62 заполнена усилительным зарядом из известного пиротехнического, газообразующего материала 64.
Колпачок 60 (смотри фиг. 2) имеет множество перепускных отверстий 66, которые образуют соединение между промежуточной камерой 62 и камерой 56 сгорания. В этом примере колпачок 60 состоит из стали. На верхнем конце он закрыт, а на нижнем конце открыт и имеет по существу цилиндрическую стенку, в которой расположены перепускные отверстия 66. Колпачок 60 на открытом конце отогнут наружу, так что возникает короткий фланец 68 (смотри фиг. 2). После введения усилительного заряда 64 колпачок 60 лишь надвигается на цоколь 32 и возможно сжимается с ним или надвигается с образованием прессовой посадки. Неподвижная сварка не предусмотрена. Это приводит к тому, что при приведении в действие газогенератора 10 и зажигании запальника 28 колпачок 60 может сдвигаться вверх, т.е. от запальника 28. За счет этого в процессе сгорания перемещаются вверх также перепускные отверстия 66, т.е. относительно заряда твердого топлива. За счет этого другие зоны слоя заряда твердого топлива в камере 56 сгорания приходят в контакт с выходящими из промежуточной камеры 62 горячими газами и зажигаются.
Верхняя на фиг. 1 зона камеры 56 сгорания, т.е. на противоположной запальнику 28 стороне наружного корпуса 12, снабжена эластичным конструктивным элементом 70, в данном случае заполняющим или компенсирующим объем элементом, который прилегает к верхней стороне диффузора 14. Эластичный конструктивный элемент 70 образован в данном случае из вязаного полотна из проволоки с возможностью сжатия, когда перемещается колпачок 60. Дополнительно пространство для движения колпачка 60 образуется из выпуклости газогенератора 10 во время образования газа, при котором верхняя сторона диффузора 14 слегка приподнимается.
Эластичный конструктивный элемент 70 имеет центральную выемку 72, в которую выступает колпачок до ступеньки и верхний концевой участок которой немного меньше диаметра колпачка 60, для оказания движению колпачка 60 заданного сопротивления сдвига.
В этом случае колпачок 60 образует единственную разделительную стенку между промежуточной камерой 62 и камерой 56 сгорания. Колпачок 60 может быть покрыт изнутри защитной пленкой 74, которая перед приведением в действие газогенератора 10 закрывает перепускные отверстия 66, при этом защитная пленка 74 при зажигании запальника 28 разрушается.
В состоянии перед приведением в действие, которое показано на фиг. 1, перепускные отверстия 66 лежат непосредственно у верхней кромки цоколя 32, так что они имеют возможно более длинный путь сдвига в направлении центральной оси А.
В камере 56 сгорания расположен фильтр 76, который выполнен здесь кольцеобразным, по существу цилиндрическим и проходит параллельно окружной стенке 16 диффузора 14 на небольшом радиальном расстоянии от нее.
Фильтр 76 проходит по всей высоте газогенератора 10, в данном случае от закрывающего элемента 18 до торцевой стороны диффузора 14. Фильтр 76 образован из проволочного плетения или вязания с имеющими различную толщину проволоками.
В окружной стенке 16 диффузора 14 образовано несколько, в этом примере двенадцать, выходных отверстий 78, которые распределены равномерно по окружности диффузора 14 и расположены на одной осевой высоте. Фильтр 76 отделяет выходные отверстия 78 от камеры 56 сгорания, так что фильтр 76 лежит по потоку перед выходными отверстиями 78.
Фильтр 76 запрессован с осевым напряжением в наружный корпус 12.
Фильтр 76 имеет два осевых конца 80, 82, из которых по меньшей мере один конец отогнут под углом наружу. В этом случае отогнутой зоной является нижний осевой конец 80 и отгиб проходит прямолинейно. Фильтр 76 имеет в отогнутой зоне ту же толщину, которую он имеет также в средней зоне, которая граничит с отогнутой зоной.
В показанном примере фильтр 76 проходит, при рассматривании в осевом сечении, S-образно. А именно, на верхнем осевом конце 82 также предусмотрено легкое отгибание под углом, которое, однако, проходит к середине газогенератора 10 (показано на фиг. 1 на левой половине штриховой линией).
В фильтре 76 радиально самое внутреннее место прилегания отогнутого наружу нижнего осевого конца 80 лежит в радиальном направлении дальше наружу, чем радиально самое наружное место прилегания отогнутого внутрь осевого конца 82, так что расположенные на торцевой стороне поверхности прилегания полностью смещены в боковом направлении.
Отогнутая зона на нижнем осевом конце 80 прилегает в образованном корпусом газогенератора 10 угле. В этом случае часть корпуса образована закрывающим элементом 18, и нижний осевой конец 80 фильтра 76 прилегает к переходу от нижней пластины закрывающего элемента 18 к его отогнутому вверх краю 20.
На верхнем осевом конце 82 фильтр 76 сужается, как показано, в частности, на фиг. 1 на правой стороне. На этом конце фильтр 76 имеет относительно объема большую длину тонкой проволоки, чем в примыкающей зоне и предпочтительно, чем в остальном фильтре, что делает суженную зону очень гибкой.
Такая форма позволяет деформировать материал при осевом вдавливании в газогенератор так, что не возникает обводной путь для частиц, возможно возникающих при сгорании пиротехнического материала 58.
Пиротехнический материал 58 в камере 56 сгорания со всех сторон окружен металлом, т.е. составленная из нескольких частей стенка камеры сгорания состоит полностью из одинакового металла. Камера 56 сгорания окружена эластичным заполняющим элементом 70, фильтром 76, колпачком 60, а также закрывающим элементом 80. Предпочтительно все эти конструктивные элементы состоят, как указывалось выше, из одинакового металла, предпочтительно из одинаковой стали.
Выходные отверстия 78 перед приведением в действие газогенератора 10 закрыты забойкой 84, предпочтительно в виде пленки. Забойка 84 нанесена на всю внутреннюю сторону окружной стенки 16 диффузора 14 на высоте выходных отверстий 78 и перекрывает все выходные отверстия 78. В данном случае высота забойки 84 примерно в четыре раза превышает диаметр выходных отверстий 78.
Нижний конец забойки 84, т.е. обращенный к закрывающему элементу 18 конец, расположен на расстоянии от сварного шва 22, который соединяет диффузор 14 с закрывающим элементом 18. Расстояние а до сварного шва 22, или же в данном случае до конца верхнего края 20 закрывающего элемента 18 составляет примерно 5,5 мм и лежит предпочтительно между 3 и 7 мм (смотри фиг. 1). Это расстояние достаточно для предотвращения нежелательного переноса тепла при сварке на забойку 84.
Наружный корпус 12 газогенератора 10 имеет относительно небольшую толщину стенки, которая в показанном здесь примере ни в одном месте не превышает 2 мм. В частности, толщина стенки диффузора составляет 1,5 мм, а закрывающего элемента - 1,9 мм. Эта толщина стенки достаточна для выдерживания давления 300 бар камеры сгорания при приведении в действие газогенератора 10.
Диффузор 14 и закрывающий элемент 18 соединены друг с другом лишь с помощью сварного шва 22, так что этот сварной шов 22 образует единственное определяющее прочность соединение между конструктивными элементами наружного корпуса 12. Стяжной болт предпочтительно не предусмотрен.
Отношение максимального давления камеры сгорания к толщине стенки составляет в данном случае предпочтительно между 150 и 220 бар/мм.
Отношение общей выходной поверхности газогенератора 10, т.е. суммы поверхностей всех выходных отверстий 78, к толщине стенки в данном случае больше 30 мм, в частности больше 34 мм.
Отношение диаметра D диффузора, измеренного по диаметру окружной стенки 16, к минимальной толщине стенки предпочтительно меньше 50 и лежит предпочтительно между 35 и 45. Фланец 24 при определении диаметра не учитывается.
Газогенератор 10 имеет по существу форму плоского цилиндра, при этом отношение диаметра D к максимальной осевой высоте Н составляет примерно 18±0,2, предпочтительно 18±0,1.
Фланец 24 на наружном периметре диффузора 14 является плоским, однако выполнен несимметричным (см. фиг. 4а и b). Эта форма помогает правильно позиционировать газогенератор 10 при вставлении в модуль, например, модуль воздушной подушки безопасности, за счет однозначного задания положения установки.
В показанном примере в качестве установочных средств 86 позиционирования по периметру фланца 24 распределены три насечки, а именно, на различных угловых расстояниях. Углы между насечками составляют, например, 115 и 148°, или в другом примере 93 и 109°.
В качестве дополнительного или альтернативного установочного средства позиционирования во фланце 84 образовано отверстие 88 в виде удлиненного отверстия. Это отверстие 88 является единственным отверстием, которое предусмотрено во фланце 84.
Может быть, естественно, предусмотрено больше или меньше зарубок 86 или выступов вместо зарубок или других установочных средств 86 позиционирования.
При установке газогенератора 10 в модуль, например в показанный на фиг. 7 модуль 90 воздушной подушки безопасности, газогенератор 10 закрепляется с помощью зажимного или удерживающего элемента 92 (см. также фиг. 5-7). Удерживающий элемент 92 имеет центральное отверстие, через которое частично проходит газогенератор 10, так что удерживающий элемент 92 прижимается к фланцу 24. Удерживающий элемент 92 имеет соответствующие установочные позиционирующие средства 94, которые дополняют установочные средство 86 позиционирования фланца 24 газогенератора 10. В этом случае установочные позиционирующие средства 94 образованы сформированными в виде единого целого выступами на удерживающем элементе, например, в виде вырезанных или отогнутых участков металлического листа. Выступы входят в насечки и тем самым задают положение установки газогенератора 10.
Отверстие 84 во фланце 24 служит для задания положения установки воздушной подушки безопасности 96 (изображена на фиг. 7), которая зажимается краем 100 своего надувного отверстия 98 между фланцем 24 и удерживающим элементом 92.
Кроме того, удлиненное отверстие 88 можно применять также при изготовлении газогенератора. В частности, в различных стадиях изготовления можно с помощью штифта в носителе инструмента, который предназначен для сцепления с удлиненным отверстием, обеспечивать правильное позиционирование диффузора (фланца) относительно других конструктивных элементов газогенератора, например, для ориентации штифтов запальника.
Воздушная подушка безопасности 96 имеет на краю 100 также отверстие (не изображено), которое совмещается с отверстием 88 во фланце, с целью правильного позиционирования воздушной подушки безопасности 96. Отверстие 88 не служит в качестве проходного отверстия под винт и является единственным отверстием в крае 100 отверстия воздушной подушки безопасности 96. Это означает, что зажимание воздушной подушки безопасности 96 между фланцем 24 и удерживающим элементом 96 осуществляется с помощью крепежных средств, обычно резьбовых болтов, которые лежат вне фланца 24. Тем самым оптимируется поверхность фланца.
Для крепления модуля 90 воздушной подушки безопасности удерживающий элемент 92 имеет крепежные болты 102, в показанном примере всего четыре, с помощью которых модуль 90 воздушной подушки безопасности можно соединять с транспортным средством (не изображено). Крепежные болты 102 прилегают к наружному периметру фланца 24, однако в стороне от зоны установочных средств 86 позиционирования.
Фланец 24 выполнен окружным и плоским.
Он образует кольцеобразную зажимную поверхность для воздушной подушки безопасности 96, при этом ширина В фланца (радиус перехода между плоским участком фланца и окружной стенкой диффузора 14) составляет между 5 и 12%, предпочтительно между 8 и 11% максимального диаметра D наружного корпуса 12.
Ширина В зажимной поверхности в радиальном направлении r составляет между 5 и 8,5, предпочтительно между 5,5 и 7,5 мм (смотри фиг. 8).
На удерживающем элементе 92 противоположно зажимной поверхности на фланце 24 задан зажимной участок 104 (смотри фиг. 7), который вместе с зажимной поверхностью на фланце 24 создает удерживающую силу для воздушной подушки безопасности 96. Зажимная поверхность и зажимной участок 104 выполнены так, что действующие за счет максимального внутреннего давления в воздушной подушке безопасности 96 на край 100 отверстия силы на 20-50% меньше, чем создаваемая между зажимной поверхностью и зажимным элементом 104 сила зажимания. За счет этой очень простой меры можно значительно уменьшить ширину В фланца 24, так сказать, до минимальной ширины фланца.
На фиг. 10 показан особый вариант выполнения газогенератора 110, согласно изобретению, который имеет первый конструктивный элемент 112, в данном случае из металла, в качестве корпуса газогенератора, в котором посредине расположено воспламеняющее устройство 113. Оно содержит запальник, который представляет второй конструктивный элемент 114, который соединен с первым конструктивным элементом 112 через отлитый под давлением пластмассовый цоколь 114 посредством совместной облицовки по меньшей мере частично обоих конструктивных элементов. Запальник в данном случае является предварительно изготовленным, закрытым металлической наружной оболочкой конструктивным элементом и имеет несколько, частично заделанных в пластмассовый цоколь 116 соединительных проводов 118, которые выступают через отверстие 120 в первом конструктивном элементе 112 (корпусе газогенератора). Отверстие 120 служит одновременно для приема и крепления второго конструктивного элемента 114 (запальника), при этом, в частности, образующий край 122 отверстия 120 участок первого конструктивного элемента 112 заделан при литье под давлением в пластмассовый цоколь 116.
Верхний на фиг. 10 конец запальника граничит с заполненной усилительным зарядом усилительной камерой 124. В показанном варианте выполнения ограничивающая усилительную камеру 124 гильза 126, которая имеет несколько перепускных отверстий 128, насажена на запальник, соответственно, пластмассовый цоколь 116. Усилительная камера 124 окружена камерой 130 сгорания, которая заполнена схематично показанным в виде таблеток зарядом 132 твердого топлива и на наружной стороне граничит с фильтром 134. Корпус газогенератора имеет на своей окружной стенке выходные отверстия 136, которые в установленном состоянии защищены пленкой 138 от входа влаги. При приведении в действие газогенератора 110 образуется известным образом газ, который через выходные отверстия 136 попадает наружу и, например, служит для заполнения воздушной подушки безопасности системы автоматического натяжения ремней безопасности для пассажиров транспортного средства.
В лежащей вблизи отверстия 120, соответственно, края 122 зоне 140 контакта между пластмассовым цоколем 116 и первым конструктивным элементом 112 последний снабжен пленочным клеем 142, который нанесен уже перед литьем под давлением пластмассового цоколя 116. Пленочный клей 142 покрывает лишь один участок покрытой пластмассой зоны первого конструктивного элемента 112. Однако пленочный клей 142 проходит замкнуто у края 122.
Пленочный клей 142 является предварительно изготовленным конструктивным элементом и состоит из пластмассовой пленки 144 и нанесенного на нее непосредственно и равномерно клеевого слоя 146 (смотри фиг. 2).
В качестве материала для пластмассовой пленки 144 в этом примере применяется тот же материал, что и для пластмассового цоколя 116. Однако можно также использовать материал, который пригоден для создания прочного соединения с материалом пластмассового цоколя 116. При этом он может быть, например, термопластичным эластомером.
Пленочный клей 142 служит в качестве адгезионного мостика между пластмассовым цоколем 116 и первым конструктивным элементом 112.
В отличие от показанного выполнения поверхность пленочного клея 142 может, естественно, проходить также по всему облицованному участку конструктивного элемента 112 или же выходить за него. Кроме того, возможно, что между вторым конструктивным элементом 114 и пластмассовым цоколем 116 предусмотрен соответствующий пленочный клей.
Изготовление газогенератора 110 осуществляется следующим образом: сначала подготавливают первый конструктивный элемент 112 (корпус газогенератора), а также второй конструктивный элемент 114 (запальник), и первый конструктивный элемент 112 снабжают в будущей зоне соединения конструктивных элементов (которая соответствует как раз контактной зоне 140) пленочным клеем 142, посредством наклеивания клеевым слоем 146 одного или нескольких скроенных кусков пленочного клея 142 на соответствующие места первого конструктивного элемента 112, в данном случае на обеих сторонах в зоне края 122.
Клей клеевого слоя 146 может быть активирован, соответственно, подвергнут затвердеванию уже за счет давления прижимания при наклеивании. В качестве альтернативного решения, активирование, соответственно, затвердевание осуществляется за счет нагревания, что происходит, например, во время облицовки при литье под давлением за счет теплового действия расплавленной пластмассы.
После наклеивания пленочного клея 142 на первый конструктивный элемент 112 позиционируют второй конструктивный элемент 114 относительно первого конструктивного элемента 112, и оба конструктивных элемента 112, 114 заливают под давлением с образованием пластмассового цоколя 116, при этом оба конструктивных элемента 112, 124 по меньшей мере частично заделываются в пластмассовый цоколь 116.
При облицовке материал пластмассовой пленки 144 соединяется с подаваемой под давлением пластмассой за счет того, что поверхностный слой пластмассовой пленки 144 сплавляется в соединительной зоне 148 с пластмассовым цоколем 116. В качестве альтернативного решения, в соединительной зоне 148 может происходить также химическая реакция между материалом пластмассовой пленки 144 и материалом пластмассового цоколя 116, которая соединяет друг с другом прочно и неразъемно пластмассовую пленку 144 и пластмассовый цоколь.
Клеевой слой 146 образует адгезионный мостик между первым конструктивным элементом 112 и пластмассовым цоколем 116, который является эластичным и/или пластично деформируемым, так что компенсируются напряжения и срезающие силы, которые возникают на основании различных коэффициентов теплового расширения различных материалов. При этом клеевой слой 146 действует также в качестве уплотнения между первым конструктивным элементом 112 и пластмассовым цоколем 116.
Все указанные признаки можно комбинировать или заменять друг другом по усмотрению специалистов в данной области техники.