DE102013208693A1 - Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator, Verfahren zum Betreiben einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator und Verfahren zum Herstellen einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator - Google Patents

Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator, Verfahren zum Betreiben einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator und Verfahren zum Herstellen einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator Download PDF

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Werner Nitschke
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung (100) für einen Kaltgasgenerator, wobei die Verschlussvorrichtung (100) ein Ventilgehäuse mit einer Ventilgehäuseausnehmung (102) aufweist. Das Ventilgehäuse weist zumindest einen Ableitkanal (112) auf. Weiterhin umfasst die Verschlussvorrichtung (100) einen Ventilkörper (104), der in der Ventilgehäuseausnehmung (102) zwischen einer Schließposition und einer Arbeitsposition entlang einer Bewegungsachse (106) verschiebbar angeordnet ist und eine Ventilkörperausnehmung (114) aufweist. Der Ventilkörper (104) weist zumindest eine Austrittsöffnung (118) auf, die in der Arbeitsposition die Ventilkörperausnehmung (114) mit dem Ableitkanal (112) fluidisch koppelt, wobei der Ableitkanal (112) in der Schließposition durch den Ventilkörper (104) verschlossen ist. Der Ventilkörper (104) ist derart in der Ventilgehäuseausnehmung (102) angeordnet, dass zwischen dem Ventilkörper (104) und dem Ventilgehäuse zumindest eine Steuerkammer (132) ausbildbar ist. Zudem ist die Ventilkörperausnehmung (114) mit der Steuerkammer (132) durch eine Steueröffnung (116) fluidisch verbindbar. Ferner ist zumindest eine der Steuerkammer (132) zugewandte Steuerfläche (130) des Ventilkörpers (104) um einen vordefinierten Toleranzwert größer als zumindest eine mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung (114) beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers (104).

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator, ein Verfahren zum Betreiben einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator und ein Verfahren zum Herstellen einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator.
  • Bei herkömmlichen Vorrichtungen zur Gaserzeugung für Airbagfüllungen füllen pyrotechnisch erzeugte Gase einen Luftsack. Der Nachteil solcher auf Pyrotechnik basierender Vorrichtungen besteht darin, dass ein entsprechend aufwendiges Sicherheitskonzept notwendig ist. Zudem erfordern die heißen Gase eine teure Gestaltung des Luftsacks.
  • Bei einer weiteren Vorrichtung wird beispielsweise der Gasdruckbehälter per pyrotechnischem Auslöser angestochen, wodurch ein darin enthaltenes Gas den Luftsack füllt. Auch diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass ein entsprechend aufwendiges Sicherheitskonzept sowie eine teure Gestaltung des Luftsacks notwendig sind. Weiterhin ist der Auslöser nur einmalig auslösbar und der Volumenstrom nicht einstellbar.
  • Eine weitere Vorrichtung ist durch einen Gasdruckbehälter ausgeführt, beispielsweise in einer Ausführungsform gemäß der Druckschrift DE 10 2007 003 321 A1 , wobei dieser Gasdruckbehälter über ein (Magnet-)Ventil abgedichtet wird. Das Magnetventil öffnet bei Bedarf, wodurch das ausströmende Gas einen Luftsack füllt. Der Nachteil der Vorrichtung besteht in der über die Lebensdauer schwierig sicherzustellenden Gasdichtheit. Darüber hinaus ist die Funktion im Bedarfsfall eventuell nicht gewährleistet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verschlussvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Verschlussvorrichtung vorgestellt.
  • Wenn pyrotechnisch erzeugte Gase zum Aufblasen von Airbags verwendet werden, sollten aufgrund der bei der Erzeugung freigesetzten hohen Temperaturen umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Die Herstellung der Airbags ist entsprechend aufwendig und teuer. Zudem kann der durch einen pyrotechnischen Auslöser freigesetzte Volumenstrom weder dosiert noch unterbrochen werden. Zwar gibt es auch die Möglichkeit, den Gasdruckbehälter mittels eines Magnetventils abzudichten, allerdings funktionieren die bestehenden Ventillösungen, insbesondere über einen längeren Zeitraum hinweg, nicht zuverlässig genug. Zumindest eines dieser Probleme kann mithilfe einer Verschlussvorrichtung gelöst werden, bei der ein in einem Ventilgehäuse angeordneter Ventilkörper reproduzierbar zwischen einer Arbeitsposition und einer Schließposition verschoben werden kann, wobei der Ventilkörper in der Arbeitsposition einen Durchfluss eines Fluids in einen entsprechenden Behälter ermöglicht. Aufgrund der wenigen Bauteile ist eine Gasdichtheit mittels der Verschlussvorrichtung einfacher sicherzustellen als in einer herkömmlichen Vorrichtung. Die einfache Bauweise gewährleistet zudem eine besonders zuverlässige Funktion der Verschlussvorrichtung. Ein weiterer Vorteil einer besonders günstigen Variante der Verschlussvorrichtung besteht darin, dass die Verschlussvorrichtung mehrmals geöffnet und geschlossen werden kann, wodurch ein Volumenstrom besser eingestellt werden kann. Vorteilhafterweise wird das in das Ventilgehäuse einleitbare Fluid auch zum Verschieben des Ventilkörpers verwendet. Indem die Gaserzeugung mittels eines Kaltgases erfolgt, kann ein weniger aufwendiger und somit günstigerer Luftsack verwendet werden. Insgesamt kann somit gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform eine Verschlussvorrichtung mit einer höheren Langzeitdichtheit zum (beispielsweise wiederholten) Absperren, Einstellen und Öffnen eines hohen (Gas-)Volumenstroms, insbesondere für die Füllung eines Luftsacks (Airbag) in Fahrzeugen.
  • Es wird vorliegend eine Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator vorgestellt, wobei die Verschlussvorrichtung die folgenden Merkmale umfasst:
    ein Ventilgehäuse mit einer Ventilgehäuseausnehmung, wobei das Ventilgehäuse zumindest einen Ableitkanal zum Ableiten eines Fluids aus der Ventilgehäuseausnehmung aufweist; und
    einen Ventilkörper, der in der Ventilgehäuseausnehmung zwischen einer Schließposition und einer Arbeitsposition entlang einer Bewegungsachse verschiebbar angeordnet ist und eine Ventilkörperausnehmung aufweist, wobei der Ventilkörper zumindest eine Austrittsöffnung aufweist, die in der Arbeitsposition die Ventilkörperausnehmung mit dem Ableitkanal fluidisch koppelt, wobei der Ableitkanal in der Schließposition durch den Ventilkörper verschlossen ist, wobei der Ventilkörper derart in der Ventilgehäuseausnehmung angeordnet ist, dass zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilgehäuse zumindest eine Steuerkammer ausbildbar ist, wobei die Ventilkörperausnehmung mit der Steuerkammer durch eine Steueröffnung fluidisch verbindbar oder verbunden ist, wobei zumindest eine der Steuerkammer zugewandte Steuerfläche des Ventilkörpers um einen vordefinierten Toleranzwert größer ist als zumindest eine mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers.
  • Unter einem Kaltgasgenerator kann eine Vorrichtung zum schnellen Befüllen eines Gasbehälters, insbesondere eines Airbags für Fahrzeuge, mittels eines Kaltgases verstanden werden, welches kein Abgas eines Verbrennungsprozesses ist. Eine solche Verschlussvorrichtung kann beispielsweise in zukünftigen Gasgeneratoren für Airbagsysteme, aber auch in anderen Gas-/Medienverbrauchern in Fahrzeugen oder Anwendungen aus der Industrie Verwendung finden. Unter einem Ventilgehäuse mit einer Ventilgehäuseausnehmung zum Einleiten eines Fluids kann ein zu einer Seite hin geöffneter Hohlkörper, beispielsweise ein ausgefräster (Metall-)Zylinder, verstanden werden, wobei das Fluid insbesondere ein Kaltgas wie komprimierte Luft, Argon, Stickstoff oder Helium sein kann. Unter einem Ableitkanal kann eine weitere Öffnung des Ventilgehäuses verstanden werden, durch die das Fluid in beispielsweise einen an das Ventilgehäuse anschließbaren Behälter, insbesondere einen Airbag, eingeleitet werden kann. Aufgrund seiner einfachen Konstruktion ist ein solches Ventilgehäuse besonders kostengünstig herzustellen.
  • Unter einem in dem Ventilgehäuse verschiebbaren Ventilkörper mit einer Ventilkörperausnehmung kann beispielsweise ein hohlgefräster Stufenkolben verstanden werden, der, ähnlich dem Ventilgehäuse zu einer Seite hin geöffnet ist. Unter einer Austrittsöffnung kann eine Querbohrung verstanden werden, durch die ein Hohlraum des Ventilkörpers (beispielsweise der Ventilkörperausnehmung) mit einer Außenumgebung des Ventilkörpers fluidisch koppelbar ist, sodass ein Inneres des Ventilkörpers, der auch als Stufenkolben bezeichnet werden kann, mit der Ventilgehäuseausnehmung verbunden ist. Unter einer Steuerkammer kann eine in seiner Größe veränderbare Kammer als Teil der- Ventilgehäuseausnehmung verstanden werden, wobei die Kammer teils durch eine Fläche des Ventilkörpers, teils durch eine Fläche der Ventilgehäuseausnehmung begrenzt wird, wobei sich die Kammer in dem Maß vergrößert, in dem der Ventilkörper in die Arbeitsposition verschoben wird. Unter einer Steuerfläche kann diejenige Fläche des Ventilkörpers verstanden werden, durch die die Steuerkammer begrenzt ist. Unter einer Steueröffnung kann eine Öffnung in der Steuerfläche des Ventilkörpers verstanden werden, durch die der Durchfluss des Fluids vom Ventilkörper, genauer, der Ventilkörperausnehmung, in die Steuerkammer eingestellt oder gesteuert werden kann. An einer Seite der Steueröffnung kann beispielsweise ein Dichtsitz ausgebildet sein, beispielsweise durch eine konische Vertiefung in Richtung der Ventilkörperausnehmung. Dabei kann die Steuerfläche im Verhältnis zu einer mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung beaufschlagbaren Fläche des Ventilkörpers so groß sein, dass durch ebendiesen Druck eines Fluids, das mittels der Steueröffnung in die Steuerkammer eingeleitet werden kann und somit einen Druck auf die Steuerfläche ausüben kann, der Ventilkörper in die Arbeitsposition verschoben wird. Unter einer mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung beaufschlagbaren Fläche kann eine der Steuerfläche gegenüberliegende Fläche des Ventilkörpers verstanden werden, durch die – sofern sie mit einem Druck beaufschlagt wird – der Ventilkörper in die Schließposition bewegt werden kann. Unter einem Toleranzwert, um den die Steuerfläche größer als die von einem Druck der Ventilkörperausnehmung beaufschlagbare Fläche kann ein Wert von beispielsweise mindestens fünf oder zehn Prozent verstanden werden, um den die Steuerfläche größer als die mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung beaufschlagbare Fläche ist. Dadurch, dass die Ventilvorrichtung nur aus wenigen, einfach und günstig herzustellenden Bauteilen besteht, ist eine hohe Zuverlässigkeit der Ventilvorrichtung sichergestellt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Verschlussvorrichtung einen weiteren Ableitkanal zum Ableiten des Fluids aus der Ventilgehäuseausnehmung, insbesondere aus der Steuerkammer, in eine Außenumgebung der Verschlussvorrichtung aufweisen. Unter einer Außenumgebung kann ein Raum, in dem beispielsweise Atmosphärendruck herrscht, verstanden werden. Durch den weiteren Ableitkanal kann ein zum Bewegen des Ventilkörpers entlang der Bewegungsachse eventuell erforderlicher Druckausgleich zwischen der Steuerkammer und der Außenumgebung sichergestellt werden.
  • Des Weiteren kann die Steuerkammer mit dem weiteren Ableitkanal durch eine Drosselbohrung zum Ableiten eines Drucks aus der Steuerkammer verbunden sein. Die Drosselbohrung, die beispielsweise eine Stelle eines Verbindungskanals zwischen der Steuerkammer und der Außenumgebung der Ventilvorrichtung mit einer gegenüber einer weiteren Stelle des Verbindungskanals verengtem Querschnitt darstellt, ermöglicht ein kontrollierteres Auf- und Abbauen eines Hochdrucks in der Steuerkammer bei einer Bewegung des Ventilkörpers zwischen der Arbeitsposition und der Schließposition.
  • Ferner kann die Verschlussvorrichtung mit einem Rückstellelement versehen sein, das ausgebildet ist, um den Ventilkörper von der Arbeitsposition in die Schließposition zu bringen. Unter einem Rückstellelement kann ein Element verstanden werden, das geeignet ist, eine zum Rückstellen benötigte Energie bzw. Kraft aufzunehmen und definiert wieder abzugeben. Durch ein solches Rückstellelement kann der Ventilkörper schneller und zuverlässiger in die Schließposition zurückbewegt werden. Dabei kann das Rückstellelement ferner derart angeordnet sein, dass es einen Anschlag für eine maximale Bewegung des Ventilkörpers und somit die Arbeitsposition des Ventilkörpers festlegt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Verschlussvorrichtung kann das Rückstellelement in Form zumindest einer Feder ausgebildet sein. Eine solche Feder kann beispielsweise eine Spiralfeder aus Metall sein. Durch eine solche Feder kann die zum Rückstellen benötigte Kraft dauerhaft, mit geringem Bauraumbedarf und kostengünstig bereitgestellt werden.
  • Die Verschlussvorrichtung kann zudem eine Steuereinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um einen Durchfluss des Fluids durch die Steueröffnung zu steuern. Durch eine solche Ausführungsform einer Ventilvorrichtung kann der Durchfluss des Fluids von der Ventilkörperausnehmung in die Steuerkammer besser kontrolliert oder eingestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Verschlussvorrichtung kann die Steuereinheit ein entlang der Bewegungsachse verschiebbar angeordnetes Vorsteuerventil mit einem sich zur Steueröffnung hin verjüngenden Querschnitt aufweisen. Unter einem Vorsteuerventil kann beispielsweise ein Metallzylinder verstanden werden, der einen der Steueröffnung zugewandten konusförmigen Endbereich aufweist, wobei der Endbereich die Steueröffnung fluiddicht verschließen kann, sofern er in die Steueröffnung eingeführt wird. Damit das Vorsteuerventil hin- und herbewegt werden kann, kann das Ventilgehäuse einen in die Steuerkammer mündenden und auf die Steueröffnung gerichteten Führungskanal oder Hubraum mit einem entsprechenden Durchmesser und einem entsprechenden Ankerfreiweg aufweisen, um das Steuerventil in diesem Führungskanal beispielsweise entlang der Bewegungsachse bewegen zu können. Vorteilhafterweise kann das Vorsteuerventil kurzzeitig und sehr schnell aktiviert werden. Dadurch kann ein in die Verschlussvorrichtung eingeleitetes Fluid mit einem hohen Druck sehr sicher dosiert werden.
  • Weiterhin kann die Verschlussvorrichtung mit einem Magnetantrieb versehen sein, der ausgebildet ist, um das Vorsteuerventil entlang der Bewegungsachse zu bewegen. Mittels eines solchen Magnetantriebs kann das Vorsteuerventil vorteilhafterweise sehr stark beschleunigt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Verschlussvorrichtung kann ein Bolzen in der Ventilkörperausnehmung entlang der Bewegungsachse verschiebbar angeordnet sein. Unter einem Bolzen kann beispielsweise ein massiver, zylinderförmiger Metallkörper verstanden werden. Durch einen solchen Bolzen kann ein durch eine Bewegung des Vorsteuerventils erzeugbarer Kraftstoß beispielsweise auf einen Druckbehälterverschluss, insbesondere wenn er an der Ventilgehäuseausnehmung angrenzend angeordnet ist, übertragen werden. Vorteilhafterweise ist somit nur ein kostengünstig herstellbares Zusatzteil nötig, um den Druckbehälterverschluss zu beschädigen oder zu öffnen.
  • Das Vorsteuerventil kann einen Zapfen an einem der Steueröffnung zugewandten Ende des Vorsteuerventils aufweisen, wobei der Bolzen an einem der Steueröffnung zugewandten Ende des Bolzens eine Vertiefung umfassen kann, wobei der Zapfen in der Vertiefung entlang der Bewegungsachse verschiebbar angeordnet sein kann. Durch den in der Vertiefung des Bolzens geführten Zapfen kann die Bewegung des Vorsteuerventils sehr präzise auf den Bolzen übertragen werden.
  • Der Bolzen und das Vorsteuerventil können derart zueinander angeordnet sein, dass das Vorsteuerventil bei einer Bewegung des Vorsteuerventils in Richtung der Steueröffnung vor einem Aufsitzen des Vorsteuerventils auf der Steueröffnung auf den Bolzen trifft und hierdurch den Bolzen beschleunigt. Dadurch kann bei einer gegebenen Antriebskraft des Vorsteuerventils ein unabhängiges Öffnen des Druckbehälterverschlusses von einem Abdichten der Steueröffnung ermöglicht werden. Der Druckbehälterverschluss, insbesondere wenn er an der Ventilgehäuseausnehmung angeordnet ist, kann somit durch den mittels eines Kraftstoßes beschleunigten Bolzens beschädigt oder geöffnet werden, ohne dass dies an einen vorbestimmten Öffnungszustand der Steueröffnung gekoppelt ist. Hierdurch kann eine Erhöhung der Flexibilität des Einsatzes der Verschlussvorrichtung für unterschiedliche Umgebungsszenarien sichergestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Verschlussvorrichtung mit einer Druckbehältervorrichtung versehen sein, wobei die Druckbehältervorrichtung ein mit Druckgas befüllbarer Druckbehälter sein kann, der einen an der Ventilgehäuseausnehmung anordenbaren oder angeordneten fluiddichten Druckbehälterverschluss aufweisen kann, wobei der Druckbehälterverschluss ausgebildet sein kann, um mittels der Verschlussvorrichtung geöffnet zu werden. Unter einem Druckbehälterverschluss kann beispielsweise eine (fluid-)dicht mit dem Druckbehälter befestigte, insbesondere verschweißte Metallmembran, wie beispielsweise eine Berstscheibe, verstanden werden. Ein solcher Druckbehälterverschluss hat den Vorteil, dass der Druckbehälter über einen längeren Zeitraum und unabhängig von der Funktion der Verschlussvorrichtung abgedichtet ist.
  • Ferner kann der Druckbehälterverschluss in einem Randbereich mit zumindest einer Sollbruchstelle, insbesondere einer umlaufenden Sollbruchstelle, versehen sein, wobei der Druckbehälterverschluss ausgebildet ist, um in der Arbeitsposition des Ventilkörpers entlang der Sollbruchstelle ausgestanzt zu werden. Unter einem Randbereich kann eine umlaufende Fläche des Druckbehälterverschlusses verstanden werden, auf die sich eine dem Druckbehälterverschluss zugewandte Fläche des Ventilkörpers abstützen kann. Die Sollbruchstelle kann vorteilhafterweise als Einkerbung oder Nut ausgebildet sein. Dadurch, dass der Druckbehälterverschluss allein mittels der Verschlussvorrichtung geöffnet werden kann, kann die Anzahl der zur Öffnung des Druckbehälters notwendigen Bauteile verringert werden.
  • Der Druckbehälterverschluss kann eine Bolzenvertiefung zum Aufnehmen zumindest eines Teils der Verschlussvorrichtung aufweisen, wobei ein dem Druckbehälterverschluss zugewandtes Ende des Teils der Verschlussvorrichtung in der Bolzenvertiefung axial verschiebbar angeordnet ist. Die Bolzenvertiefung kann beispielsweise als ein zentral in den Druckbehälterverschluss eingeformter dünnwandiger Napf ausgebildet sein. Dadurch, dass der Bolzen den Druckbehälterverschluss nur im Bereich der Bolzenvertiefung beschädigen braucht, sofern der Bolzen beschleunigt wird, kann eine zum Beschädigen aufzubringende Kraft geringer sein. Ferner kann der Bolzen mittels der Vertiefung präziser auf den Druckbehälterverschluss gelenkt werden. Zudem ist eine Menge eines bei einer Beschädigung der Bolzenvertiefung ausströmenden Fluids mit einem hohen Druck geringer als bei einer vollständigen Beschädigung des Druckbehälterverschlusses, womit der Ventilkörper langsamer und somit materialschonender verschoben werden kann.
  • Ferner schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Verfahren zum Betreiben einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator, wobei die Verschlussvorrichtung ein Ventilgehäuse mit einer Ventilgehäuseausnehmung aufweist, wobei das Ventilgehäuse zumindest einen Ableitkanal zum Ableiten eines Fluids aus der Ventilgehäuseausnehmung aufweist, wobei die Verschlussvorrichtung einen Ventilkörper umfasst, der in der Ventilgehäuseausnehmung zwischen einer Schließposition und einer Arbeitsposition entlang einer Bewegungsachse verschiebbar angeordnet ist und eine Ventilkörperausnehmung aufweist, wobei der Ventilkörper zumindest eine Austrittsöffnung aufweist, die in der Arbeitsposition die Ventilkörperausnehmung mit dem Ableitkanal fluidisch koppelt, wobei der Ableitkanal in der Schließposition durch den Ventilkörper verschlossen ist, wobei der Ventilkörper derart in der Ventilgehäuseausnehmung angeordnet ist, dass zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilgehäuse zumindest eine Steuerkammer ausbildbar ist, wobei die Ventilkörperausnehmung mit der Steuerkammer durch eine Steueröffnung fluidisch verbindbar oder verbunden ist, wobei zumindest eine der Steuerkammer zugewandte Steuerfläche des Ventilkörpers um einen vordefinierten Toleranzwert größer ist als zumindest eine mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Einleiten des Fluids in die Ventilkörperausnehmung;
    Verschieben des Ventilkörpers von der Schließposition in die Arbeitsposition aufgrund eines in die Steuerkammer weitergeleiteten Fluids; und
    Schließen der Steueröffnung zum Unterbrechen eines Fluidstromes in die Steuerkammer.
  • Die Erfindung schafft zudem ein Verfahren zum Herstellen einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    Bereitstellen eines Ventilgehäuses mit einer Ventilgehäuseausnehmung, wobei das Ventilgehäuse zumindest einen Ableitkanal zum Ableiten des Fluids aus der Ventilgehäuseausnehmung aufweist;
    Bereitstellen eines Ventilkörpers mit einer Ventilkörperausnehmung, wobei der Ventilkörper zumindest eine Austrittsöffnung zum Ableiten des Fluids von der Ventilkörperausnehmung in den Ableitkanal aufweist, wobei eine Steuerfläche des Ventilkörpers um einen vordefinierten Toleranzwert größer ist als zumindest eine mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers, wobei die Steuerfläche eine Steueröffnung zum fluidischen Koppeln der Ventilkörperausnehmung mit dem Ventilgehäuse aufweist; und
    Anordnen des Ventilkörpers in dem Ventilgehäuse, sodass der Ventilkörper in der Ventilgehäuseausnehmung zwischen einer Schließposition und einer Arbeitsposition entlang einer Bewegungsachse verschiebbar ist, wobei in der Arbeitsposition die Ventilkörperausnehmung über die Austrittsöffnung mit dem Ableitkanal fluidisch gekoppelt wird, wobei in der Schließposition der Ableitkanal durch den Ventilkörper verschlossen wird, wobei der Ventilkörper derart in der Ventilgehäuseausnehmung angeordnet wird, dass zwischen der Steuerfläche und dem Ventilgehäuse eine Steuerkammer gebildet wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine Querschnittsdarstellung einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Verschlussvorrichtung für einen Kaltgasgenerator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt eine Verschlussvorrichtung 100 für einen Kaltgasgenerator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Verschlussvorrichtung 100 umfasst ein Ventilgehäuse 101, eine Ventilgehäuseausnehmung 102 und einen Ventilkörper 104. Der Ventilkörper 104 ist entlang einer Bewegungsachse 106 verschiebbar in der Ventilgehäuseausnehmung 102 angeordnet. Ein Teil der Ventilgehäuseausnehmung 102 bildet einen Hubraum 108 aus, der an einem Ende der Ventilgehäuseausnehmung 102 ausgebildet ist. In dem Hubraum 108 ist ein Vorsteuerventil 110 angeordnet, das wie der Ventilkörper 104 entlang der Bewegungsachse 106 verschiebbar ist.
  • Das Ventilgehäuse 101 ist in einem Ventilgehäuserandbereich mit zwei Ableitkanälen 112 versehen. Die Ableitkanäle 112 sind hier senkrecht zur Bewegungsachse 106 angeordnet und münden mit je einem Ende in die Ventilgehäuseausnehmung 102, wobei sich die beiden Enden gegenüberliegen. Je ein weiteres Ende der Ableitkanäle 112 kann in einen in der 1 nicht dargestellten Fluidaufnahmebehälter wie beispielsweise einen Airbag für Fahrzeuge münden. Alternativ kann das weitere Ende der Ableitkanäle 112 jedoch auch in einen beliebigen anderen Fluidaufnahmebehälter münden.
  • Der Ventilkörper 104 ist als eine T-förmige Hauptstufe, auch Stufenkolben genannt, mit einem Ventilkörperbereich mit kleinerem Querschnitt und einem Ventilkörperbereich mit größerem Querschnitt ausgebildet, wobei ein Querschnitt des kleinen Ventilkörperbereichs(querschnitts) vorliegend ungefähr der Hälfte eines Querschnitts des Ventilkörperbereichs mit dem großen Querschnitt entspricht. Der kleine Ventilkörperbereich (d. h. der Ventilkörperbereich mit dem kleineren Querschnitt) erstreckt sich in etwa über zwei Drittel des Ventilkörpers 104; der große Ventilkörperbereich (d. h. der Ventilkörperbereich mit dem größeren Querschnitt) erstreckt sich in etwa über ein Drittel des Ventilkörpers 104, wobei der kleine Ventilkörperbereich einem äußeren Rand des Ventilgehäuses zugewandt ist.
  • Der Ventilkörper 104 ist als Schieber in das Ventilgehäuse 101 eingepasst. Somit ist auch die Ventilgehäuseausnehmung 102 T-förmig ausgebildet, wobei der kleine Ventilkörperbereich in einer kleinen Ventilgehäuseausnehmung und der große Ventilkörperbereich in einer großen Ventilgehäuseausnehmung entlang der Bewegungsachse 106 verschiebbar angeordnet ist. Ein Querschnitt der kleinen Ventilgehäuseausnehmung bzw. ein Querschnitt der großen Ventilgehäuseausnehmung ist geringfügig (beispielsweise um ein Fünftel) größer als der Querschnitt des kleinen Ventilkörperbereichs bzw. der Querschnitt des großen Ventilkörperbereichs. Dabei ist die große Ventilgehäuseausnehmung etwa anderthalbmal so breit wie der darin verschiebbar angeordnete große Ventilkörperbereich. Somit kann der Ventilkörper 104 um die Differenz zwischen einer Breite der großen Ventilgehäuseausnehmung und einer Breite des großen Ventilkörperbereichs entlang der Bewegungsachse 106 verschoben werden. Sofern der Ventilkörper 104 in Richtung des Ventilgehäuserandbereichs verschoben wird, steht ein Teil des kleinen Ventilkörperbereichs über das Ventilgehäuse 101 hinaus.
  • Der Ventilkörper 104 ist ähnlich dem Ventilgehäuse 101 mit einer zylinderförmigen Ventilkörperausnehmung 114 versehen, sodass der Ventilkörper 104 an einem dem Ventilgehäuserandbereich zugewandten Ende eine Ventilkörperöffnung aufweist. Die Ventilkörperausnehmung 114 erstreckt sich in der Mitte des Ventilkörpers 104 entlang der Bewegungsachse 106. An einem dem Ventilgehäuserandbereich gegenüberliegenden Ende weist der Ventilkörper 104 eine Steueröffnung 116 auf, wobei der Mittelpunkt der Steueröffnung 116 auf der Bewegungsachse 106 liegt. Ein Querschnitt der Steueröffnung 116 ist beispielsweise in etwa halb so groß wie ein Querschnitt der Ventilkörperausnehmung 114.
  • Ferner umfasst der Ventilkörper 104 zwei sich gegenüberliegende Austrittsöffnungen 118, insbesondere in Form von Kanälen, die senkrecht zur Bewegungsachse 106 angeordnet sind. Die Austrittsöffnungen 118 verbinden die Ventilkörperausnehmung 114 mit dem Ventilgehäuse 101 und können mittels Verschiebens des Ventilkörpers 104 entlang der Bewegungsachse 106 derart in einer sogenannten Arbeitsposition angeordnet werden, dass die Austrittsöffnungen 118 mit den beiden Ableitkanälen 112 in Deckung kommen. Dadurch kann ein in die Ventilkörperausnehmung 114 eingeleitetes Fluid in den eventuell mit den Ableitkanälen 112 verbundenen Behälter geleitet werden. Wird der Ventilkörper 104 in eine entgegengesetzte Richtung (also in der 1 nach rechts) in eine sogenannte Schließposition verschoben, werden die Austrittsöffnungen 118 von einer Wandfläche der Ventilgehäuseausnehmung 102 fluiddicht verschlossen.
  • Die kleine Ventilgehäuseausnehmung weist im Ventilgehäuserandbereich einen Bereich mit einem im Vergleich zum Querschnitt der kleinen Ventilgehäuseausnehmung geringfügig vergrößerten Querschnitt auf. Der Bereich mit dem geringfügig vergrößerten Querschnitt wird von je einem der beiden Ableitkanäle 112 begrenzt, wobei je eines der beiden Enden der Ableitkanäle 112 mit diesem Bereich verbunden ist. Befindet sich der Ventilkörper 104 in der Schließposition, kann somit über einen durch den Ventilkörper 104 und den Bereich mit dem vergrößerten Querschnitt gebildeten Spalt weiterhin ein Fluid durch die Ableitkanäle 112 geleitet werden.
  • Gegenüber der Steueröffnung 116 ist der Hubraum 108 ausgebildet, in dem das Vorsteuerventil 110 angeordnet ist. Der Hubraum 108 weist einen geringfügig größeren Querschnitt als ein Querschnitt des Vorsteuerventils 110 auf. Das Vorsteuerventil 110 weist im Wesentlichen die Form eines Zylinders auf und kann mittels eines nicht dargestellten Magnetantriebs so weit in dem Hubraum 108 verschoben werden, dass ein Ende des Vorsteuerventils 110, auch Vorsteuerventilende genannt, auf einem Dichtsitz 122 der Steueröffnung 116 aufliegt und die Steueröffnung 116 damit fluiddicht verschließt. Ein Weg, den das Vorsteuerventil 110 zurücklegt, um die Steueröffnung 116 zu verschließen, wird auch Ankerfreiweg genannt.
  • Das Vorsteuerventilende besteht aus einem zylinderförmigen Bereich 124 und einem kegelstumpfförmigen Bereich 126, wobei der kegelstumpfförmige Bereich 126 auf die Steueröffnung 116 weist. Ein Querschnitt des zylinderförmigen Bereichs 124 ist etwas geringer als der Querschnitt des Vorsteuerventils 110. Ein Querschnitt des kegelstumpfförmigen Bereichs 126 verjüngt sich in Richtung der Steueröffnung 116. Ein maximaler Querschnitt des kegelstumpfförmigen Bereichs 126 ist so groß wie der Querschnitt des zylinderförmigen Bereichs 124. Ein minimaler Querschnitt des kegelstumpfförmigen Bereichs 126 ist in etwa halb so groß wie der Querschnitt der Steueröffnung 116.
  • Am Vorsteuerventilende ist ferner ein zylinderförmiger Zapfen 128 ausgebildet, wobei ein Querschnitt des Zapfens 128 dem minimalen Querschnitt des kegelstumpfförmigen Bereichs 126 entspricht. Der Zapfen 128 erstreckt sich entlang der Bewegungsachse 106. Eine Länge des Zapfens 128 entspricht in etwa einer Länge des zylinderförmigen Bereichs 124 des Vorsteuerventilendes.
  • Der Dichtsitz 122 ist als eine dem Vorsteuerventil 110 zugewandte umlaufende Fase ausgebildet, wobei ein Winkel der Fase einem Winkel des kegelstumpfförmigen Bereichs 126 entspricht, sodass die Steueröffnung 116 beim Auftreffen des kegelstumpfförmigen Bereichs 126 auf den Dichtsitz 122 fluiddicht verschlossen wird.
  • Eine dem Vorsteuerventil 110 zugewandte Stirnfläche des großen Ventilkörperbereichs ist als eine sogenannte Steuerfläche 130 ausgebildet. Die Steuerfläche 130 bildet mit einem ihr gegenüberliegenden Wandbereich der großen Ventilgehäuseausnehmung einen mit einem Fluid befüllbaren Spalt, auch Steuerkammer 132 genannt. Auf die Steuerfläche 130 kann der Druck eines Fluids wirken, das über die Steueröffnung 116 in die Steuerkammer 132 eingeleitet werden kann. Sofern der Druck des Fluids auf die Steuerfläche 130 wirkt, verschiebt sich der Ventilkörper 104 in Richtung der Arbeitsposition (also in der 1 nach links hin). Die Steuerkammer 132 vergrößert sich dabei proportional zu einem Verschiebeweg des Ventilkörpers 104. An zwei sich gegenüberliegenden Enden des Spalts ist je ein Ausgleichsbehälter 134 vorgesehen, wobei die Ausgleichsbehälter 134 je als rechteckige Ausnehmungen der großen Ventilgehäuseausnehmung ausgebildet sind. Ein Querschnitt der Ausgleichsbehälter 134 ist in etwa doppelt so groß wie ein Querschnitt des Spalts, wenn sich der Ventilkörper 104 in der Schließposition befindet.
  • Der Ventilkörper 104 umfasst zwei weitere Ventilkörperausnehmungen, auch kleine Ventilkörperausnehmungen 136 genannt, die im großen Ventilkörperbereich ausgebildet sind. Die kleinen Ventilkörperausnehmungen 136 sind je in einem von zwei über den kleinen Ventilkörperbereich hinausragenden T-Balken, die von dem großen Ventilkörperbereich gebildet werden, angeordnet. Je eine Öffnung der kleinen Ventilkörperausnehmungen 136 weist in Richtung des Ventilgehäuserandbereichs. Die kleinen Ventilkörperausnehmungen 136 sind ausgebildet, um mit einem Umgebungsdruck befüllt zu werden.
  • Eine Feder 138, auch Rückstellelement genannt, ist zwischen einer Wand der großen Ventilgehäuseausnehmung und einer Wand der kleinen Ventilkörperausnehmung 136 angeordnet, wobei eine Längsachse der Federn 138 parallel zur Bewegungsachse 106 ist. Die Feder 138 hat die Funktion, den Ventilkörper 104 von der Arbeitsposition in die Schließposition zurückzubewegen.
  • Die große Ventilgehäuseausnehmung weist einen weiteren Ableitkanal 140 auf, der die große Ventilgehäuseausnehmung mit einem nicht dargestellten Raum mit Umgebungsdruck verbindet. Der weitere Ableitkanal 140 verläuft senkrecht zur Bewegungsachse 106 und ist an einer dem Ausgleichsbehälter 134 gegenüberliegenden Seite der großen Ventilgehäuseausnehmung angeordnet.
  • Der Ausgleichsbehälter 134 und der weitere Ableitkanal 140 sind mittels einer parallel zur Bewegungsachse 106 angeordneten Drosselbohrung 142 miteinander verbunden. Ein Querschnitt der Drosselbohrung 142 ist in etwa halb so groß wie ein Querschnitt des weiteren Ableitkanals 140.
  • Innerhalb der Ventilkörperausnehmung 114 ist ein zylinderförmiger Bolzen 144 verschiebbar entlang der Bewegungsachse 106 angeordnet. Eine Längsachse des Bolzens 144 ist identisch mit der Bewegungsachse 106. Ein Querschnitt des Bolzens 144 entspricht in etwa der Hälfte des Querschnitts der Ventilkörperausnehmung 114. Der Bolzen 144 ist geringfügig länger als die Ventilkörperausnehmung 114. Der Bolzen 144 weist an einem der Steueröffnung 116 zugewandten Bolzenende eine längliche zentrale Vertiefung 146 zum Aufnehmen des Zapfens 128 auf, wobei ein Querschnitt der Vertiefung 146 geringfügig größer als der Querschnitt des Zapfens 128 ist. Der Zapfen 128 kann somit in der Vertiefung 146 entlang der Bewegungsachse 106 verschoben werden. Dabei hat der Zapfen 128 in der Vertiefung 146 ein derartiges axiales Spiel, dass das Vorsteuerventil 110 bei einer Bewegung des Vorsteuerventils 110 in Richtung der Steueröffnung 116 vor einem Aufsitzen des Vorsteuerventils 110 auf der Steueröffnung 116 auf den Bolzen 144 trifft und hierdurch den Bolzen 144 beschleunigt.
  • Um das beschriebene Ausführungsbeispiel einer Verschlussvorrichtung 100 zu betreiben, kann die Verschlussvorrichtung 100 an einer Druckbehältervorrichtung angeordnet werden. Die Druckbehältervorrichtung umfasst einen mit Druckgas befüllbaren Druckbehälter 148 sowie einen Druckbehälterverschluss 150. Der Druckbehälterverschluss 150 wird dabei gegenüber der Ventilgehäuseausnehmung 102 angeordnet, sodass das Ventilgehäuse 101 fluiddicht auf einer der Verschlussvorrichtung 100 zugewandten Wandfläche des Druckbehälters 148 aufliegt.
  • Der nur teilweise dargestellte Druckbehälter 148 weist eine rechteckige Form auf und ist vorteilhafterweise mit einem Hochdruck von 800 Bar befüllt. In der Mitte der der Verschlussvorrichtung 100 zugewandten Wandfläche des Druckbehälters 148 ist der Druckbehälterverschluss 150 ausgebildet. Der Druckbehälterverschluss 150, insbesondere eine als Berstscheibe ausgeführte Metallmembran, ist (fluid-)dicht mit dem Druckbehälter 148 verschweißt. Ein Querschnitt des Druckbehälterverschlusses 150 ist geringfügig größer als der Querschnitt der kleinen Ventilgehäuseausnehmung.
  • Der Druckbehälterverschluss 150 weist in einem Randbereich eine Sollbruchstelle 152, insbesondere eine umlaufende Einkerbung, auf, wobei eine dem Druckbehälterverschluss 150 zugewandte Stirnfläche 154 des kleinen Ventilkörperbereichs auf dem Druckbehälterverschluss 150 aufliegt. Ein Querschnitt eines von der Sollbruchstelle 152 begrenzten Druckbehälterverschlussbereichs ist dabei ungefähr so groß wie ein Querschnitt eines auf dem Druckbehälterverschluss 150 aufliegenden Ventilkörperbereichs.
  • In der Mitte des Druckbehälterverschlusses 150 ist eine Bolzenvertiefung 156, insbesondere ein (dünnwandiger) Napf, vorgesehen, wobei der Mittelpunkt der Bolzenvertiefung 156 auf der Bewegungsachse 106 liegt. Die Bolzenvertiefung 156 ist ausgebildet, um ein dem Druckbehälterverschluss 150 zugewandtes Ende des Bolzens 144 aufzunehmen. Dazu ist ein Querschnitt der Bolzenvertiefung 156 geringfügig größer als der Querschnitt des im Ventilkörper 104 angeordneten Bolzens 144, sodass der Bolzen 144 axial in der Bolzenvertiefung 156 verschoben werden kann.
  • Wird das Vorsteuerventil 110 aktiviert, so wird der Bolzen 144 mittels des Zapfens 128 derart beschleunigt, dass der Druckbehälterverschluss 150 in einem kleinen Bereich der Bolzenvertiefung 156 beschädigt oder geöffnet wird. Die Steueröffnung 116 des Ventilkörpers 104 wird dabei nicht vollständig verschlossen. Das Fluid aus dem Druckbehälter 148 strömt nun unter hohem Druck in die Ventilkörperausnehmung 114 und von dort über die Steueröffnung 116 in die Steuerkammer 132. Der auf die Steuerfläche 130 wirkende hohe Druck des Fluids reicht aus, um den Ventilkörper 104 von der Schließposition in die Arbeitsposition zu verschieben. Dabei wird der Druckbehälterverschluss 150 durch die darauf aufliegende Stirnfläche 154 des Ventilkörpers 104 entlang der Sollbruchstelle 152 ausgestanzt. Das Fluid mit dem hohen Druck kann somit ungehindert über die Austrittsöffnungen 118 und die Ableitkanäle 112 in den nicht dargestellten Airbag strömen und diesen entfalten. Wird nun die Steueröffnung 116 mittels des Vorsteuerventils 110 geschlossen, kann das Fluid in der Steuerkammer 132 mit dem hohen Druck über die Drosselbohrung 142 strömen, sodass der hohe Druck abgebaut werden kann, da kein weiteres Fluid mit hohem Druck nachströmt. Die zwischen dem Ventilkörper 104 und der Ventilgehäuseausnehmung 102 angeordneten Feder 138 drückt den Ventilkörper 104 zurück in die Schließposition, sodass eine Fluidzufuhr zum Airbag stark vermindert wird. Die Fluidzufuhr zum Airbag durch die Ableitkanäle 112 wird deshalb nicht vollständig unterbrochen, weil über den Spalt 120, der durch den Bereich mit dem vergrößerten Querschnitt und dem Ventilkörper 104 gebildet wird, weiterhin Fluid mit hohem Druck in die Ableitkanäle 112 strömen kann.
  • Im Folgenden wird der grundsätzliche Aufbau der in 1 gezeigten Verschlussvorrichtung 100 für einen Kaltgasgenerator anhand eines Ausführungsbeispiels nochmals mit anderen Worten beschrieben.
  • Ein Hochdruckraum 148 ist mit einer als Berstscheibe ausgeführten Metallmembran 150 als Druckbehälterverschluss (fluid-)dicht verschweißt. Die Membran 150 hat eine umlaufende Einkerbung 152 als Sollbruchstelle und stützt sich auf einer Stirnfläche 154 eines Stufenkolbens 104 als Ventilkörper ab.
  • Zentral ist in die Metallmembran 150 ein dünnwandiger Napf 156 als Bolzenaufnahme eingeformt, der einen Bolzen 144 aufnimmt.
  • Der Stufenkolben 104 ist als Schieber mit beiden Durchmessern in ein Gehäuse 101 eingepasst. Ein Druckraum 136 mit einer Druckleitung 140 hat eine Verbindung zum Umgebungsdruck. Eine Druckleitung 112 führt zu einem nicht dargestellten Airbag.
  • Soll ein Airbag ausgelöst werden, wird durch eine kurzzeitige, sehr schnelle Aktuierung ein Vorsteuerventil 110 betätigt. Das Vorsteuerventil 110 führt mit einem Zapfen 128 den Bolzen 144, der im Napf 156 der Metallmembran 150 gelagert ist. Dabei hat der Zapfen 128 im Bolzen 144 axiales Spiel. Kurz bevor das Vorsteuerventil 110 auf einem Dichtsitz 122 auftrifft, kommt der Zapfen 128 auf Anschlag und beschleunigt den Bolzen 144 in Richtung Metallmembran 150, sodass diese im Napfbereich beschädigt wird und Fluid mit hohem Druck (auch als Hochdruck bezeichnet) ausströmt.
  • Der Hochdruck wirkt auf eine Steuerfläche 130 des Stufenkolbens 104 und beschleunigt diesen aufgrund der großen Wirkfläche stark nach links, um die Metallmembran 150 an der Sollbruchstelle 152 zu bersten und einen ungedrosselten Durchfluss über eine Querbohrung 118 in Richtung Airbag freizugeben.
  • Wird das Vorsteuerventil 110 erneut betätigt, schließt es seinen Dichtsitz 122 und die Steuerfläche 130 wird nicht mehr mit Hochdruck versorgt. Ein Raum 132 kann sich dann über eine Drosselbohrung 142 entlasten und eine Feder 138 schiebt den Stufenkolben 104 nach rechts. Damit wird der Zustrom zum Airbag sehr stark gedrosselt, bis das Vorsteuerventil 110 erneut betätigt wird.
  • Die Metallmembran 150 kann auch alternativ geborsten werden. Damit entfallen der zentrale Napf 156 in der Metallmembran 150, der Bolzen 144 und der Zapfen 128. Mit Betätigung des Vorsteuerventils 110 wird der Gasstrom zum Airbag schaltbar stark gedrosselt.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Betreiben einer Verschlussvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Auf einen Schritt 201 des Einleitens des Fluids in die Ventilkörperausnehmung 114 folgt ein Schritt 202 des Öffnens der Steueröffnung 116 zum Weiterleiten des Fluids von der Ventilkörperausnehmung 114 in die Steuerkammer 132.
  • In einem anschließenden Schritt 204 erfolgt das Verschieben des Ventilkörpers 104 von der Schließposition in die Arbeitsposition aufgrund des in die Steuerkammer 132 weitergeleiteten Fluids.
  • In einem Schritt 206 erfolgt daraufhin das Schließen der Steueröffnung 116 zum Unterbrechen eines Fluidstromes in die Steuerkammer 132.
  • Schließlich erfolgt ein Schritt 208 des Verschiebens des Ventilkörpers von der Arbeitsposition in die Schließposition aufgrund der Unterbrechung des Fluidstromes in die Steuerkammer 132.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Herstellen einer Verschlussvorrichtung 100 für einen Kaltgasgenerator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • In einem optionalen ersten Schritt 301 erfolgt das Bereitstellen zumindest eines mit einem Fluid befüllbaren Behälters.
  • In einem weiteren Schritt 302 erfolgt das Bereitstellen eines Ventilgehäuses 101 mit einer Ventilgehäuseausnehmung 102, wobei das Ventilgehäuse 101 zumindest einen Ableitkanal 112 zum Ableiten des Fluids aus der Ventilgehäuseausnehmung 102 (beispielsweise in den Behälter) aufweist.
  • Anschließend erfolgt ein Schritt 304 des Bereitstellens eines Ventilkörpers 104 mit einer Ventilkörperausnehmung 114, wobei der Ventilkörper 104 zumindest eine Austrittsöffnung 118 zum Ableiten des Fluids von der Ventilkörperausnehmung 114 in den Ableitkanal 112 aufweist. Ferner ist eine Steuerfläche 130 des Ventilkörpers 104 um einen vordefinierten Toleranzwert größer als zumindest eine mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung 114 beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers 104. Zudem weist die Steuerfläche 130 eine Steueröffnung 116 zum fluidischen Koppeln der Ventilkörperausnehmung 114 mit dem Ventilgehäuse 101 auf.
  • In einem weiteren optionalen Schritt 306 erfolgt das Anordnen des Ventilkörpers 104 in dem Ventilgehäuse 101, sodass der Ventilkörper 104 in der Ventilgehäuseausnehmung 102 zwischen einer Schließposition und einer Arbeitsposition entlang einer Bewegungsachse 106 verschiebbar ist. Die Ventilkörperausnehmung 114 wird in der Arbeitsposition über die Austrittsöffnung 118 mit dem Ableitkanal 112 fluidisch gekoppelt. In der Schließposition wird der Ableitkanal 112 durch den Ventilkörper 104 verschlossen. Zudem wird der Ventilkörper 104 derart in der Ventilgehäuseausnehmung 102 angeordnet, dass zwischen der Steuerfläche 130 und dem Ventilgehäuse 101 eine Steuerkammer 132 gebildet wird oder ausbildbar ist.
  • Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
  • Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007003321 A1 [0004]

Claims (16)

  1. Verschlussvorrichtung (100) für einen Kaltgasgenerator mit den folgenden Merkmalen: ein Ventilgehäuse (101) mit einer Ventilgehäuseausnehmung (102), wobei das Ventilgehäuse (101) zumindest einen Ableitkanal (112) zum Ableiten eines Fluids aus der Ventilgehäuseausnehmung (102) aufweist; und einen Ventilkörper (104), der in der Ventilgehäuseausnehmung (102) zwischen einer Schließposition und einer Arbeitsposition entlang einer Bewegungsachse (106) verschiebbar angeordnet ist und eine Ventilkörperausnehmung (114) aufweist, wobei der Ventilkörper (104) zumindest eine Austrittsöffnung (118) aufweist, die in der Arbeitsposition die Ventilkörperausnehmung (114) mit dem Ableitkanal (112) fluidisch koppelt, wobei der Ableitkanal (112) in der Schließposition durch den Ventilkörper (104) verschlossen ist, wobei der Ventilkörper (104) derart in der Ventilgehäuseausnehmung (102) angeordnet ist, dass zwischen dem Ventilkörper (104) und dem Ventilgehäuse (101) zumindest eine Steuerkammer (132) ausbildbar ist, wobei die Ventilkörperausnehmung (114) mit der Steuerkammer (132) durch eine Steueröffnung (116) fluidisch verbindbar oder verbunden ist, wobei zumindest eine der Steuerkammer (132) zugewandte Steuerfläche (130) des Ventilkörpers (104) um einen vordefinierten Toleranzwert größer ist als zumindest eine mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung (114) beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers (104).
  2. Verschlussvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, mit zumindest einem weiteren Ableitkanal (140) zum Ableiten des Fluids aus der Ventilgehäuseausnehmung (102), insbesondere aus der Steuerkammer (132), in eine Außenumgebung der Verschlussvorrichtung (100).
  3. Verschlussvorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, bei der die Steuerkammer (132) mit dem weiteren Ableitkanal (140) durch eine Drosselbohrung (142) zum Ableiten eines Drucks aus der Steuerkammer (132) verbindbar oder verbunden ist.
  4. Verschlussvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Rückstellelement, das ausgebildet ist, um den Ventilkörper (104) von der Arbeitsposition in die Schließposition zu bringen.
  5. Verschlussvorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, bei der das Rückstellelement in Form zumindest einer Feder (138) ausgebildet ist.
  6. Verschlussvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Steuereinheit (110), die ausgebildet ist, um einen Durchfluss des Fluids durch die Steueröffnung (116) zu steuern.
  7. Verschlussvorrichtung (100) gemäß Anspruch 6, bei der die Steuereinheit (110) ein entlang der Bewegungsachse (106) verschiebbar angeordnetes Vorsteuerventil (110) mit einem sich zur Steueröffnung (116) hin verjüngenden Querschnitt aufweist.
  8. Verschlussvorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, mit einem Magnetantrieb, der ausgebildet ist, um das Vorsteuerventil (110) entlang der Bewegungsachse (106) zu bewegen.
  9. Verschlussvorrichtung (100) gemäß einem der vorausgegangenen Ansprüche, bei der ein Bolzen (144) in der Ventilkörperausnehmung (114) entlang der Bewegungsachse (106) verschiebbar angeordnet ist.
  10. Verschlussvorrichtung (100) gemäß Anspruch 9, bei der das Vorsteuerventil (110) einen Zapfen (128) an einem der Steueröffnung (116) zugewandten Ende des Vorsteuerventils (110) aufweist und wobei der Bolzen (144) an einem der Steueröffnung (116) zugewandten Ende des Bolzens (144) eine Vertiefung (146) umfasst, wobei der Zapfen (128) in der Vertiefung (146) entlang der Bewegungsachse (106) verschiebbar angeordnet ist.
  11. Verschlussvorrichtung (100) gemäß Anspruch 10, wobei der Bolzen (144) und das Vorsteuerventil (110) derart zueinander angeordnet sind, dass das Vorsteuerventil (110) bei einer Bewegung des Vorsteuerventils (110) in Richtung der Steueröffnung (116) vor einem Aufsitzen des Vorsteuerventils (110) auf der Steueröffnung (116) auf den Bolzen (144) trifft und hierdurch den Bolzen (144) beschleunigt.
  12. Druckbehältervorrichtung mit folgenden Merkmalen: eine Verschlussvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; ein mit Druckgas befüllbarer Druckbehälter (148), der einen an der Ventilgehäuseausnehmung (102) anordenbaren oder angeordneten fluiddichten Druckbehälterverschluss (150) aufweist, wobei der Druckbehälterverschluss (150) ausgebildet ist, um mittels der Verschlussvorrichtung (100) geöffnet zu werden.
  13. Druckbehältervorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der der Druckbehälterverschluss (150) in einem Randbereich mit zumindest einer Sollbruchstelle (152), insbesondere einer umlaufenden Sollbruchstelle, versehen ist, wobei der Druckbehälterverschluss (150) ausgebildet ist, um in der Arbeitsposition des Ventilkörpers (104) entlang der Sollbruchstelle (152) ausgestanzt zu werden.
  14. Druckbehältervorrichtung gemäß Anspruch 12 oder 13, bei der der Druckbehälterverschluss (150) eine Bolzenvertiefung (156) zum Aufnehmen zumindest eines Teils der Verschlussvorrichtung (100) aufweist, wobei ein dem Druckbehälterverschluss (150) zugewandtes Ende des Teils der Verschlussvorrichtung (100) in der Bolzenvertiefung (156) axial verschiebbar angeordnet ist.
  15. Verfahren (200) zum Betreiben einer Verschlussvorrichtung (100) für einen Kaltgasgenerator, wobei die Verschlussvorrichtung (100) ein Ventilgehäuse (101) mit einer Ventilgehäuseausnehmung (102) aufweist, wobei das Ventilgehäuse (101) zumindest einen Ableitkanal (112) zum Ableiten eines Fluids aus der Ventilgehäuseausnehmung (102) aufweist, wobei die Verschlussvorrichtung (100) einen Ventilkörper (104) umfasst, der in der Ventilgehäuseausnehmung (102) zwischen einer Schließposition und einer Arbeitsposition entlang einer Bewegungsachse (106) verschiebbar angeordnet ist und eine Ventilkörperausnehmung (114) aufweist, wobei der Ventilkörper (104) zumindest eine Austrittsöffnung (118) aufweist, die in der Arbeitsposition die Ventilkörperausnehmung (114) mit dem Ableitkanal (112) fluidisch koppelt, wobei der Ableitkanal (112) in der Schließposition durch den Ventilkörper (104) verschlossen ist, wobei der Ventilkörper (104) derart in der Ventilgehäuseausnehmung (102) angeordnet ist, dass zwischen dem Ventilkörper (104) und dem Ventilgehäuse (101) zumindest eine Steuerkammer (132) ausbildbar ist, wobei die Ventilkörperausnehmung (114) mit der Steuerkammer (132) durch eine Steueröffnung (116) fluidisch verbindbar oder verbunden ist, wobei zumindest eine der Steuerkammer (132) zugewandte Steuerfläche (130) des Ventilkörpers (104) um einen vordefinierten Toleranzwert größer ist als zumindest eine mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung (114) beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers (104), wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte umfasst: Einleiten (200) des Fluids in die Ventilkörperausnehmung (114); Verschieben (204) des Ventilkörpers (104) von der Schließposition in die Arbeitsposition aufgrund eines in die Steuerkammer (132) weitergeleiteten Fluids; und Schließen (206) der Steueröffnung (116) zum Unterbrechen eines Fluidstromes in die Steuerkammer (132).
  16. Verfahren (300) zum Herstellen einer Verschlussvorrichtung (100) für einen Kaltgasgenerator, wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen (302) eines Ventilgehäuses (101) mit einer Ventilgehäuseausnehmung (102), wobei das Ventilgehäuse (101) zumindest einen Ableitkanal (112) zum Ableiten des Fluids aus der Ventilgehäuseausnehmung (102) aufweist; Bereitstellen (304) eines Ventilkörpers (104) mit einer Ventilkörperausnehmung (114), wobei der Ventilkörper (104) zumindest eine Austrittsöffnung (118) zum Ableiten des Fluids von der Ventilkörperausnehmung (114) in den Ableitkanal (112) aufweist, wobei eine Steuerfläche (130) des Ventilkörpers (104) um einen vordefinierten Toleranzwert größer ist, als zumindest eine mit einem Druck der Ventilkörperausnehmung (114) beaufschlagbare Fläche des Ventilkörpers (104), wobei die Steuerfläche (130) eine Steueröffnung (116) zum fluidischen Koppeln der Ventilkörperausnehmung (114) mit dem Ventilgehäuse (101) aufweist; und Anordnen (306) des Ventilkörpers (104) in dem Ventilgehäuse (101), sodass der Ventilkörper (104) in der Ventilgehäuseausnehmung (102) zwischen einer Schließposition und einer Arbeitsposition entlang einer Bewegungsachse (106) verschiebbar ist, wobei in der Arbeitsposition die Ventilkörperausnehmung (114) über die Austrittsöffnung (118) mit dem Ableitkanal (112) fluidisch gekoppelt wird, wobei in der Schließposition der Ableitkanal (112) durch den Ventilkörper (104) verschlossen wird, wobei der Ventilkörper (104) derart in der Ventilgehäuseausnehmung (102) angeordnet wird, dass zwischen der Steuerfläche (130) und dem Ventilgehäuse (101) eine Steuerkammer (132) gebildet wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106151876A (zh) * 2015-04-15 2016-11-23 兰州展辉电子科技有限公司 用于储罐或槽车节能环保清洗装置的气囊式密闭盖板
WO2019134914A1 (de) * 2018-01-04 2019-07-11 Cpt Group Gmbh Airbagmodul und airbagsystem

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007003321A1 (de) 2007-01-17 2008-08-21 Mbb International Group Ag Verschlusseinrichtung für einen mit Druckgas befüllbaren Druckbehälter eines Kaltgasgenerators

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007003321A1 (de) 2007-01-17 2008-08-21 Mbb International Group Ag Verschlusseinrichtung für einen mit Druckgas befüllbaren Druckbehälter eines Kaltgasgenerators

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106151876A (zh) * 2015-04-15 2016-11-23 兰州展辉电子科技有限公司 用于储罐或槽车节能环保清洗装置的气囊式密闭盖板
CN106151876B (zh) * 2015-04-15 2018-08-07 兰州展辉电子科技有限公司 用于储罐或槽车节能环保清洗装置的气囊式密闭盖板
WO2019134914A1 (de) * 2018-01-04 2019-07-11 Cpt Group Gmbh Airbagmodul und airbagsystem

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