AT515658A4 - Rollover body for vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Überrollkörper für Fahrzeuge mit einer pyrotechnischen Antriebseinheit zur Bewegung des Überroll- körpers (1) von einer Ausgangslage in eine Endlage, wobei die Antriebseinheit einen Zünder (9), eine erste Treibladung (4) sowie eine Brennkammer (7) umfasst. In der Antriebseinheit ist eine zweite Treibladung (5) vorgesehen, wobei die zweite Treibadung (5) eine geringere Abbrandgeschwindigkeit aufweist als die erste Treibladung (4). Zu diesem Zweck ist die Brennkammer (7) am zünderfernen Ende durch ein Begrenzungsstück (6) abgeschlossen, und die erste (4) und die zweite Treibladung (5) sind innerhalb der Brennkammer (7) der Antriebseinheit voneinander getrennt angeordnet, wobei die zweite Treibladung (5) in einer als Sackloch ausgebildeten Bohrung (3) des Begrenzungsstücks (6) vorgesehen ist, sodass nach Zündung der ersten Treibladung (4) durch den Zünder die zweite Treibladung (5) von der ersten Treibladung (4) zündbar ist.The invention relates to a rollover body for vehicles with a pyrotechnic drive unit for moving the rollover body (1) from a starting position to an end position, the drive unit comprising an igniter (9), a first propellant charge (4) and a combustion chamber (7). In the drive unit, a second propellant charge (5) is provided, wherein the second propellant charge (5) has a lower burning rate than the first propellant charge (4). For this purpose, the combustion chamber (7) at the igniter distal end by a limiting piece (6) is completed, and the first (4) and the second propellant charge (5) are arranged within the combustion chamber (7) of the drive unit separated from each other, wherein the second propellant charge (5) is provided in a blind hole (3) of the limiting piece (6), so that after ignition of the first propellant charge (4) by the igniter, the second propellant charge (5) from the first propellant charge (4) is ignited.
Description
Die Erfindung betrifft einen Überrollkörper für Fahrzeuge mit einer pyrotechnischen Antriebseinheit zur Bewegung des Überrollkörpers von einer Ausgangslage in eine Endlage, wobei die Antriebseinheit einen Zünder, eine erste Treibladung sowie eine Brennkammer umfasst.The invention relates to a rollover body for vehicles with a pyrotechnic drive unit for moving the rollover body from a starting position to an end position, wherein the drive unit comprises an igniter, a first propellant charge and a combustion chamber.
Die Verwendung von pyrotechnischen Antriebseinheiten in Form von Gasgeneratoren in Fahrzeugen zur Ansteuerung von beispielsweise Airbags, Gurtstraffern etc. ist seit längerem bekannt. Ein weiteres Einsatzgebiet derartiger Gasgeneratoren bzw. Mikrogasgeneratoren ist die Verwendung zum Anstellen von Überrollkörpern, welche in Cabrio-Fahrzeugen eingesetzt werden.The use of pyrotechnic drive units in the form of gas generators in vehicles for controlling, for example, airbags, belt tensioners, etc. has long been known. Another application of such gas generators or micro gas generators is the use for hiring rollover bodies, which are used in convertible vehicles.
In Cabrio-Fahrzeugen sind die Insassen bei einem Überschlag einer besonders hohen Gefährdung ausgesetzt, weil keine schützende Dachstruktur vorhanden ist. Bei manchen Modellen, insbesondere Geländewagen oder dergleichen kommen starre Schutzsysteme in Form von fest montierten Überrollbügeln zum Einsatz. Bei vielen heutigen Modelltypen von Cabrio-Fahrzeugen ist es jedoch gewünscht, die starren Schutzsysteme durch aktive Schutzsysteme, welche nur bei Bedarf ausgefahren werden und im Normalbetrieb somit „unsichtbar" sind, zu ersetzen.In convertible vehicles, the occupants are exposed to a particularly high risk in a rollover, because no protective roof structure is present. In some models, especially off-road vehicles or the like rigid protective systems in the form of firmly mounted roll bars are used. However, in many today's model types of convertible vehicles, it is desirable to have the rigid protection systems powered by active protection systems, which are deployed only when needed and thus "invisible" in normal operation. are to replace.
Im Allgemeinen werden derartige aktive Überrollkörper durch einen Antrieb mittels einer zuvor gespannten Feder von einer Ausgangslage in eine Endlage bewegt und in dieser verriegelt.In general, such active rollover bodies are moved by a drive by means of a previously tensioned spring from a starting position to an end position and locked in this.
Wenn der Antrieb durch einen pyrotechnisch gezündeten Mikrogasgenerator erfolgt, dann ergibt sich in der Praxis der Nachteil, dass die vom Mikrogasgenerator bei der Aktivierung bereitgestellte Kraft bei der Ausdehnung des Brennkammervolumens während des Ausfahrens des Überrollkörpers stark abfällt. Aufgrund des Unfallgeschehens kann es Vorkommen, dass die Karosserie des Fahrzeugs tordiert oder im Ausfahrbereich des Überrollkörpers ein Hindernis vorhanden ist und der Überrollkörper deshalb verklemmt und nach dem Lösen der vorhandenen Blockade erst in seine Endlage ausfahren muss. Da aus diesem Grund über einen längeren Zeitraum eine gewisse Mindestkraft benötigt wird, muss für den Gasgenerator eine entsprechend hohe Startkraft gewählt werden.If the drive takes place through a pyrotechnically ignited micro gas generator, then in practice there is the disadvantage that the force provided by the micro gas generator during activation drops sharply during the expansion of the combustion chamber volume during extension of the rollover body. Due to the accident, it can occurrences that the body of the vehicle is twisted or in the extension of the rollover body an obstacle exists and the rollover body therefore jammed and must extend to the release of the existing blockade only in its final position. Since, for this reason, a certain minimum force is required over a longer period of time, a correspondingly high starting force must be selected for the gas generator.
Dies hat jedoch wiederum zur Folge, dass bei einer fehlerhaften Aktivierung des Gasgenerators eine höhere Verletzungsgefahr für Personen besteht, welche sich in unmittelbarer Nähe des Über-rollschutzmoduls befinden.However, this in turn means that a faulty activation of the gas generator there is a higher risk of injury to persons who are in the immediate vicinity of the over-roll protection module.
Die EP 2 481 641 Bl begegnet diesem Problem beispielsweise dadurch, dass ein kompletter zweiter Antrieb vorgesehen wird, welcher im Falle eines Problems sozusagen als Backup für den ersten Antrieb fungiert. Das einzig gezeigte Ausführungsbeispiel ergänzt den pyrotechnischen Antrieb mit einem konventionellen mechanischen Federantrieb als Sicherheit. Nachteilig ist dabei der weit höhere Herstellungsaufwand des Überrollschutz-Moduls durch das praktische Verdoppeln der Antriebe bzw. der aufwändigen Ausgestaltung der verschiedenen erforderlichen Zusatzver-rieglungen, welche für beide Antriebe sowie für deren Zusammenspiel benötigt werden.EP 2 481 641 B1 addresses this problem, for example, by providing a complete second drive, which acts as a backup for the first drive, so to speak, in the event of a problem. The only shown embodiment complements the pyrotechnic drive with a conventional mechanical spring drive as security. The disadvantage here is the much higher production cost of the rollover protection module by the practical doubling of the drives or the complex design of the various additional Zusatzver-rieglungen required, which are required for both drives and their interaction.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Überrollkörper zu schaffen, welcher mittels eines pyrotechnischen Antriebs sicher in jeder Situation auslösbar ist, wobei der Herstellungsaufwand gering gehalten werden soll. Weiters soll ein erhöhter Schutz vor Verletzungen bei fehlerhafter Aktivierung gegenüber den bekannten Mikrogasgeneratoren mit höherer Startkraft gewährleistet sein.The object of the invention is therefore to provide a rollover body which is safely triggered by a pyrotechnic drive in any situation, the production cost to be kept low. Furthermore, an increased protection against injury in case of faulty activation compared to the known micro gas generators with higher starting power should be ensured.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Antriebseinheit eine zweite Treibladung vorgesehen ist, wobei die zweite Treibladung eine geringere Abbrandgeschwindigkeit aufweist als die erste Treibladung. Durch diese Maßnahmen kann einerseits eine geringere Startkraft der ersten Treibladung gewählt werden und andererseits durch die zweite Treibladung der Gasdruck über einen längeren Zeitraum während der Volumenszunahme der Brennkammer beim Ausfahren konstant gehalten werden, wodurch über den gesamten Bewegungsweg hinweg eine im wesentlichen konstante Kraft gegeben ist. Der Gasstrom der zweiten Treibladung kann dabei für einen längeren Zeitraum, beispielsweise bis zu 300 ms andauern und überlagert den Gasstrom der ersten Treibladung. Die resultierende kombinierte Kraftkurve kann also im Bereich von 15 bis 300 ms weitgehend konstant gehalten werden.This object is achieved in that in the drive unit, a second propellant charge is provided, wherein the second propellant charge has a lower burning rate than the first propellant charge. By these measures, on the one hand, a lower starting force of the first propellant can be selected and on the other hand kept constant by the second propellant charge the gas pressure over a longer period of time during the increase in volume of the combustion chamber during extension, which is given over the entire path of movement away a substantially constant force. The gas flow of the second propellant charge can last for a longer period, for example up to 300 ms and superimposed on the gas flow of the first propellant charge. The resulting combined force curve can thus be kept substantially constant in the range of 15 to 300 ms.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Treibladung und die zweite Treibladung miteinander vermischt sind und am zünderseitigen Ende der Brennkammer der Antriebseinheit angeordnet sind, wobei die beiden Treibladungen aus unterschiedlichen Treibmitteln mit verschiedenen Abbrandgeschwindigkeiten bestehen. Bei dieser Ausführungsform ist die Ausgestaltung des Gasgenerators besonders einfach, da er vom Aufbau her gleich den bereits bestehenden Gasgeneratoren ist und lediglich das Treibmittel in seiner Zusammenmischung verändert wird.According to a further feature of the invention, it is provided that the first propellant charge and the second propellant charge are mixed together and are arranged at the igniter end of the combustion chamber of the drive unit, wherein the two propellant charges consist of different propellants with different Abbrandgeschwindigkeiten. In this embodiment, the configuration of the gas generator is particularly simple, since it is structurally equal to the existing gas generators and only the blowing agent is changed in its mixing together.
Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, dass die erste und die zweite Treibladung innerhalb der Brennkammer der Antriebseinheit voneinander getrennt angeordnet sind, wobei die zweite Treibladung bevorzugt am zünderfernen Ende der Antriebseinheit angeordnet ist, sodass nach Zündung der ersten Treibladung durch den Zünder die zweite Treibladung von der ersten Treibladung zündbar ist. Durch die getrennte Anordnung kommt es zu einer verzögerten Zündung der zweiten Treibladung, da zuerst der Zünder die erste Treibladung zündet und diese in Folge die zweite Treibladung zündet.It is a further feature of the invention that the first and the second propellant charge within the combustion chamber of the drive unit are arranged separately, wherein the second propellant charge is preferably arranged at the igniter remote end of the drive unit, so that after ignition of the first propellant charge by the igniter, the second propellant charge from the first propellant is ignitable. Due to the separate arrangement, there is a delayed ignition of the second propellant charge, since first the igniter ignites the first propellant charge and this ignites the second propellant charge in succession.
In einer möglichen Ausgestaltung dieser Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass am zünderfernen Ende der Brennkammer der Antriebseinheit eine Bohrung in Form eines Sacklochs vorgesehen ist, in welcher die zweite Treibladung angeordnet ist. Die von der ersten Treibladung gezündete zweite Treibladung kann bei dieser Ausführungsform lediglich an dem kleinen Querschnitt abbrennen, welcher sich an der Brennkammer zugewandten Seite der Treibladung befindet. Der Abbrand der zweiten Treibladung erfolgt also nach dem Prinzip eines Stirnbrenners, wobei die Abbrandgeschwindigkeit und Dauer auch über den Querschnitt und die Tiefe der Bohrung eingestellt werden kann. In dieser Ausführungsform kann entsprechend auch für die zweite Treibladung das gleiche Treibmittel wie für die erste Treibladung ver wendet werden, da die Abbrandgeschwindigkeit über die geometrische Anordnung der zweiten Treibladung geregelt ist.In one possible embodiment of this embodiment of the invention, it is provided that a bore in the form of a blind hole is provided at the igniter remote end of the combustion chamber of the drive unit, in which the second propellant charge is arranged. In this embodiment, the second propellant charge ignited by the first propellant charge can burn off only at the small cross section which is located on the side of the propellant charge facing the combustion chamber. The burnup of the second propellant charge thus takes place according to the principle of an end burner, wherein the burning rate and duration can also be adjusted via the cross section and the depth of the bore. In this embodiment, the same propellant as for the first propellant charge can be used ver also for the second propellant charge, since the combustion rate is controlled by the geometric arrangement of the second propellant charge.
Ferner ist es ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass die zweite Treibladung gegenüber der Brennkammer eine Abdeckung zum Schutz vor Feuchtigkeit, beispielsweise einen Deckel oder eine Folie, aufweist. Die Abdeckung sorgt für einen zusätzlichen Feuchtigkeitsschutz der zweiten Treibladung, was deren Haltbarkeit erhöht, wobei die Abdeckung bei der Zündung der Antriebseinheit von den heißen Gasen und Partikeln der ersten Treibladung durchbrochen wird und die zweite Treibladung somit problemlos entzündet werden kann.Furthermore, it is a feature of the present invention that the second propellant charge over the combustion chamber has a cover for protection against moisture, such as a lid or a film. The cover provides additional moisture protection of the second propellant, which increases its durability, wherein the cover is broken at the ignition of the drive unit of the hot gases and particles of the first propellant charge and the second propellant charge can thus be easily ignited.
Schließlich ist es ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass die Bohrung nach innen gerichtete Strukturen, beispielsweise in Form von Vorsprüngen, Rillen oder in Form eines Gewindes aufweist, wodurch eine bessere Haftung der zweiten Treibladung innerhalb der Bohrung erreicht wird. Insbesondere bei einer eher seichten Bohrung oder einer Bohrung mit größerem Querschnitt kann die Kontaktflache zwischen der zweiten Treibladung und den Wandungen der Bohrung durch die Vorsprünge erhöht werden, wodurch die Haftung verbessert wird.Finally, it is a feature of the present invention that the bore has inwardly directed structures, for example in the form of projections, grooves or in the form of a thread, whereby a better adhesion of the second propellant within the bore is achieved. In particular, in a shallower bore or a bore of larger cross-section, the contact area between the second propellant charge and the walls of the bore can be increased by the projections, whereby the adhesion is improved.
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, wobei die Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überrollkörpers zeigt.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, wherein Fig. 1 shows a sectional view through an embodiment of a rollover body according to the invention.
Von einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überrollkörpers 1 ist in der Fig. 1 schematisch nur der obere Teil, welcher die Antriebseinheit beinhaltet dargestellt. Die Antriebseinheit umfasst eine erste Treibladung 4 mit einem Zünder 9, eine Brennkammer 7 und eine zweite Treibladung 5, welche in der gezeigten Ausführungsform am zünderfernen Ende der Antriebseinheit in einer Bohrung 3 im oberen Begrenzungsstück 6 der Antriebseinheit angeordnet ist. Die zweite Treibladung 5 ist zusätzlich mit einer Abdeckung 8 versehen, welche sie vor Feuchtigkeit schützt.Of a possible embodiment of a rollover body 1 according to the invention is shown in Fig. 1 schematically only the upper part, which includes the drive unit shown. The drive unit comprises a first propellant charge 4 with an igniter 9, a combustion chamber 7 and a second propellant charge 5, which is arranged in the embodiment shown at the igniter remote end of the drive unit in a bore 3 in the upper boundary piece 6 of the drive unit. The second propellant charge 5 is additionally provided with a cover 8, which protects it from moisture.
Wird die erste Treibladung 4 vom Zünder 9 gezündet, so dehnt sich das Gas in der Brennkammer 7 der Antriebseinheit aus und der Überrollkörper beginnt sich entlang der Längsrichtung der Kolben 2 nach oben zu bewegen. Die heißen Gase der entzündeten ersten Treibladung 4 durchbrechen die Abdeckung 8 an der Öffnung der Bohrung 3 und entzünden die zweite Treibladung 5. Diese kann nur am unteren Ende an der Öffnung der Bohrung 3, dem Prinzip eines Stirnbrenners folgend, abbrennen. Dadurch ist die Abbrandgeschwindigkeit der zweiten Treibladung 5 geringer als jene der ersten Treibladung 4. Während sich die Brennkammer bei der Aufwärtsbewegung des Überrollkörpers 1 vergrößert füllt die zweite Treibladung das vergrößerte Volumen mit zusätzlichem Gas, wodurch die Kraft über den gesamten Bewegungsweg hindurch bis zu einer Dauer von 300ms im Wesentlichen konstant bleibt. Auch bei einem Verklemmen des Überrollkörpers während des Unfallgeschehens sind folglich noch genügend Kraftreserven vorhanden, um die obere Einrastposition zu erreichen.If the first propellant charge 4 ignited by the igniter 9, so the gas expands in the combustion chamber 7 of the drive unit and the rollover body begins to move along the longitudinal direction of the piston 2 upwards. The hot gases of the ignited first propellant charge 4 break through the cover 8 at the opening of the bore 3 and ignite the second propellant charge 5. This can burn only at the lower end of the opening of the bore 3, following the principle of a face burner. As a result, as the combustion chamber increases in the upward movement of the rollover body 1, the second propellant charges the increased volume with additional gas, thereby increasing the force over the entire travel path to a duration of 300ms remains essentially constant. Even with a jamming of the rollover body during the accident, therefore, sufficient power reserves are still available to reach the upper latching position.
Wien, den 4. Juni 2014Vienna, 4 June 2014
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