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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug sowie ein entsprechendes Verfahren, auf ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer derartigen Vorrichtung sowie auf ein Personenschutzsystem für ein Fahrzeug.
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Seit vielen Jahren gehören Personenschutzmittel wie z. B. Rückhaltesysteme für den Schutz der Insassen eines Fahrzeugs bei einem Unfall zum Stand der Technik. Häufig kommen Airbags zum Einsatz, deren Luftsack im Kollisionsfall durch in Gasgeneratoren erzeugtes Gas aufgeblasen wird. Die Gasgeneratoren werden entweder pyrotechnisch oder über komprimiertes Gas oder mit einer Kombination beider Formen betrieben. In der kombinierten Ausführung werden die Gasgeneratoren auch als Hybridgasgeneratoren bezeichnet.
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Um die in den letzten Jahren erhöhten Anforderungen abdecken zu können, werden inzwischen häufig 2- oder 3-stufige Gasgeneratoren eingesetzt. Bei diesen wird die ausströmende Gasmenge während der Erprobung definiert und kann später im Einsatz beispielsweise in zwei Stufen von 60 % und 100 % abgegeben werden. Um eine leichte Variabilität zu erreichen, kann z. B. ein 3-stufiger Airbag einen Bypass bzw. Pin Puller aufweisen, der bei Bedarf geöffnet werden kann.
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Die
EP 0 715 993 A2 beschreibt einen Hybrid-Gasgenerator für Sicherheitssysteme in Kraftfahrzeugen, in dem ein bewegbarer Kolben zum Zerstören einer den Druckgasbehälter verschließenden Berstmembran vorgesehen ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug, weiterhin ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels sowie ein Personenschutzsystem für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels, die neben einer Brennelementkammer zum Erzeugen von Warmgas einen über eine Öffnung mit der Brennelementkammer gekoppelten Druckbehälter zum Ausgeben von Kaltgas umfasst, ermöglicht eine zeitlich und volumenmäßig gezielte Steuerung der in das Personenschutzmittel austretenden Gasmenge. Beispielsweise kann im Kollisionsfall die Gasmenge aus dem Druckbehälter direkt zu Beginn der Kollision oder zu einem späteren Zeitpunkt in die Brennelementkammer und von der Brennelementkammer in das Personenschutzmittel, z. B. den Luftsack eines Airbags, abgegeben werden. Damit sind der Zeitpunkt der Gasabgabe durch die Vorrichtung und die Gasmenge definierbar.
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Das hier vorgestellte Konzept ermöglicht eine Anpassbarkeit eines Hybridgasgenerators an eine individuelle Kollisionssituation, ohne eine Erhöhung der Anzahl der vorhandenen Zündkreise erforderlich zu machen. So sind für die Realisierung des vorgeschlagenen Konzepts beispielsweise zwei Zündkreise ausreichend.
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In der vorgeschlagenen individuellen Anpassung der Gasmenge liegt ein hohes Potenzial, die Schutzfunktion des dem Gasgenerator zugeordneten Personenschutzmittels zu verbessern.
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Vorteilhafterweise kann mit dem hier vorgeschlagenen Hybridgasgeneratorenkonzept die Adaptivität der Gasmenge erhöht werden, wobei gleichzeitig bereits etablierte leichte und kleine Bauformen des Hybridgenerators beibehalten werden können.
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Es wird eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
eine Brennelementkammer mit zumindest einem Brennelement, das ausgebildet ist, um durch Verbrennen ein Warmgas zum Aktivieren des Personenschutzmittels zu erzeugen, wobei die Brennelementkammer eine Auslassöffnung zum Auslassen des Warmgases in das Personenschutzmittel aufweist; und
einen Druckbehälter zum Bevorraten eines unter Druck stehenden Kaltgases, wobei der Druckbehälter zumindest eine Öffnung zum Auslassen des Kaltgases in die Brennelementkammer aufweist.
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Die Vorrichtung kann in dem Fahrzeug installiert sein. Bei dem Personenschutzmittel kann es sich um eine reversible oder irreversible Einrichtung des Fahrzeugs zum Schutz eines Insassen des Fahrzeugs vor Verletzungen bei einer Kollision des Fahrzeugs handeln. Die Brennelementkammer kann über die Auslassöffnung direkt oder z. B. über eine Verbindungsleitung mit dem Personenschutzmittel gekoppelt sein. Das Brennelement kann beispielsweise in Tablettenform vorliegen und pyrotechnisch gezündet werden, um den Gas erzeugenden Verbrennungsvorgang zu starten. Das durch Verbrennen des Brennelements erzeugte Warmgas kann zum Aktivieren des Personenschutzmittels durch die Auslassöffnung der Brennelementkammer in das Personenschutzmittel geleitet werden. Der Druckbehälter kann über die Öffnung mit der Brennelementkammer gekoppelt sein, um das Kaltgas in die Brennelementkammer zu leiten.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein gesteuertes Auslassen des Kaltgases durch die Öffnung des Druckbehälters in die Brennelementkammer erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung kann der Druckbehälter innerhalb der Brennelementkammer angeordnet sein. Beispielsweise kann der Druckbehälter eine geringere Größe als die Brennelementkammer aufweisen und vollständig innerhalb der Brennelementkammer angeordnet sein. Auf diese Weise kann die fluidische Koppelung des Druckbehälters mit der Brennelementkammer zur mehrstufigen Aktivierung des an die Vorrichtung angebundenen Personenschutzmittels bei optimaler Bauraumeinsparung realisiert werden.
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Weiterhin kann die Vorrichtung ein Ventil zum Steuern eines Volumenstroms des Kaltgases durch die Öffnung des Druckbehälters aufweisen. Das Ventil kann insbesondere zum teilweisen oder vollständigen Öffnen und/oder Schließen der Öffnung geeignet sein. Mit dieser Ausführungsform kann die zeitliche sowie volumenmäßige Versorgung des Personenschutzmittels mit dem Kaltgas aus dem Druckbehälter ohne Weiteres eine an eine individuelle Kollisionssituation angepasst werden.
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Beispielsweise kann das Ventil außerhalb des Druckbehälters und/oder innerhalb der Brennelementkammer angeordnet sein. Neben einer vorteilhaften Bauraumersparnis kann bei dieser Ausführungsform das Ventil auch wirksam vor Beschädigungen geschützt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Ventil ausgebildet sein, um in einer ersten Ventilstellung zu bewirken, dass ein gegenüber der zumindest einen Öffnung des Druckbehälters bewegbar angeordneter Kolben der Vorrichtung die Öffnung freigibt, um das Auslassen des Kaltgases in die Brennelementkammer zuzulassen. Das Ventil kann entsprechend ausgebildet sein, um in einer zweiten Ventilstellung zu bewirken, dass der Kolben die Öffnung verschließt, um das Auslassen des Kaltgases in die Brennelementkammer zu unterbinden. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, den Volumenstrom des Kaltgases möglichst exakt zu steuern.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung können sowohl die Brennelementkammer als auch der Druckbehälter eine Ringform aufweisen. Dies erlaubt die Realisierung der Vorrichtung in einer möglichst kompakten und damit vorteilhaften Form, beispielsweise torusförmig.
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Alternativ können die Brennelementkammer und der Druckbehälter jeweils eine Rohrform aufweisen. Beispielsweise können die Brennelementkammer und der Druckbehälter je zylinderförmig ausgeformt sein und die Öffnung kann an einer Stirnseite des Druckbehälters und die Auslassöffnung kann an einer Stirnseite der Brennelementkammer angeordnet sein. Auch mit dieser Ausführungsform kann der für die Vorrichtung benötige Bauraum vorteilhaft gering gehalten werden. Darüber hinaus kann die Vorrichtung in dieser Bauform besonders schnell und kostengünstig hergestellt werden.
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Dabei kann die Öffnung zum Auslassen des Kaltgases an einer der Auslassöffnung abgewandten Seite des Druckbehälters angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein Anschluss zum Empfangen eines Steuersignals zum Steuern eines Öffnungszustandes der Öffnung zum Auslassen des Kaltgases auf einer dem Personenschutzmittel abgewandten Seite der Vorrichtung angeordnet sein.
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Weiterhin wird ein Personenschutzsystem für ein Fahrzeug vorgestellt, das die folgenden Merkmale aufweist:
eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug gemäß einer der vorangegangenen Ausführungsformen; und
ein Personenschutzmittel, das mit der Vorrichtung verbunden ist, um über das in der Vorrichtung erzeugte Warmgas und/oder Kaltgas aktiviert zu werden.
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Es wird ferner ein Verfahren zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Zünden zumindest eines in einer Brennelementkammer angeordneten Brennelements, um durch Verbrennen des Brennelements ein Warmgas zu erzeugen und durch eine Auslassöffnung in der Brennelementkammer in das Personenschutzmittel auszulassen, um das Personenschutzmittel zu aktivieren; und
Auslassen eines unter Druck stehenden Kaltgases aus einem Druckbehälter durch zumindest eine Öffnung des Druckbehälters zu der Brennelementkammer, um das Personenschutzmittel weitergehend zu aktivieren.
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Das Verfahren kann beispielsweise von einer entsprechenden Vorrichtung gemäß einer der im Vorangegangenen erläuterten Ausführungsformen ausgeführt werden. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Verfahrens kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Beispielsweise kann der Schritt des Auslassens zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Schritt des Zündens erfolgen, um z. B. die Funktion des Personenschutzmittels um einen vorteilhaften Zeitraum zu verlängern bzw. das Personenschutzmittel in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen zu aktivieren. Auch kann der Schritt des Auslassens entsprechend einer Anzahl von Aktivierungsstufen wiederholt ausgeführt werden.
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Ferner wird ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Herstellungsverfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Brennelementkammer, zumindest eines Brennelements und eines Druckbehälters, wobei das Brennelement ausgebildet ist, um durch Verbrennen ein Warmgas zum Aktivieren des Personenschutzmittels zu erzeugen, die Brennelementkammer eine Auslassöffnung zum Auslassen des Warmgases in das Personenschutzmittel aufweist und der Druckbehälter zum Bevorraten eines unter Druck stehenden Kaltgases ausgebildet ist und zumindest eine Öffnung zum Auslassen des Kaltgases in die Brennelementkammer aufweist; und
Anordnen des zumindest einen Brennelements und des Druckbehälters in der Brennelementkammer.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs mit einem Personenschutzsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels in beispielhafter rohrförmiger Ausführung;
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4 eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels in beispielhafter ringförmiger Ausführung;
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5 eine Detaildarstellung der rohrförmigen Vorrichtung aus 3, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 eine Detaildarstellung der ringförmigen Vorrichtung aus 4, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Detaildarstellung einer Ventilsteuerung der Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8 eine Prinzipdarstellung einer Bauform der Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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10 ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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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.
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1 zeigt anhand einer Prinzipdarstellung ein Fahrzeug 100, das mit einem Personenschutzsystem 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Bei dem Fahrzeug 100 kann es sich um ein straßengebundenes Fahrzeug wie einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handeln. Das Personenschutzsystem 102 ist in das Fahrzeug 100 installiert und umfasst ein Personenschutzmittel 104 sowie eine mit dem Personenschutzmittel 104 gekoppelte Vorrichtung 106 zum Aktivieren des Personenschutzmittels 104.
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Das Personenschutzsystem 102 ist hier ausgebildet, um bei einer Kollision des Fahrzeugs 100 einen Insassen des Fahrzeugs 100 vor Verletzungen zu schützen. Zu diesem Zweck ist das Personenschutzmittel 104 hier als ein Airbag, genauer als ein beispielsweise im Lenkrad des Fahrzeugs 100 angeordneter Frontairbag, ausgeführt. Bei der Vorrichtung 106 handelt es sich um einen Hybridgasgenerator, der ausgebildet ist, um im Kollisionsfall einen Luftsack des Airbags 104 sowohl mit pyrotechnisch erzeugtem Warmgas als auch mit in einem Druckbehälter bevorrateten Kaltgas zu versorgen.
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Auch andere Ausführungen des Personenschutzsystems 102, die auf hybridischer Gaserzeugung basieren, sind denkbar.
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2 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 106 zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug aus 1. Die Vorrichtung bzw. der Hybridgasgenerator 106 umfasst eine Brennelementkammer 200, einen Druckbehälter 202, eine Zündeinrichtung 204 und ein Ventil 206. Die Brennelementkammer 200 enthält zumindest ein Brennelement 208, hier beispielhaft eine Mehrzahl von Brennelementen 208, die ausgebildet sind, um durch Verbrennen ein Warmgas zum Aktivieren des mit der Vorrichtung 106 gekoppelten (hier nicht gezeigten) Personenschutzmittels zu erzeugen. Das oder die Brennelemente 208 können an einer oder mehreren geeigneten Positionen innerhalb der Brennelementekammer 200 angeordnet sein. Der Druckbehälter 202 ist ausgebildet, um ein Kaltgas unter Druck zu speichern und gezielt auszugeben, um das Personenschutzmittel zusätzlich zu dem über die Brennelemente 208 erzeugten Warmgases weitergehend aktivieren zu können. Die Zündeinrichtung 204 ist ausgebildet, um zumindest eines der Brennelemente 208 zu entzünden und so den Verbrennungsvorgang der Brennelemente 208 zur Erzeugung des Warmgases einzuleiten. Das Ventil 206 ist ausgebildet, um ein Auslassen des Kaltgases aus dem Druckbehälter bedarfsgerecht zu steuern.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Druckbehälter 202 einen geringeren Umfang als die Brennelementkammer 200 auf und ist vollständig innerhalb der Brennelementkammer 200 angeordnet. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Druckbehälter 202 auch mit einem Teilbereich innerhalb der Brennelementkammer 200 angeordnet sein.
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In der Darstellung in 2 ist der Hybridgasgenerator 106 über eine Schnittstelle, beispielsweise einen CAN-Bus des Fahrzeugs, mit einer Steuereinrichtung 210 verbunden. In der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführung ist die Steuereinrichtung 210 ausgebildet, um ein eine bevorstehende oder beginnende Kollision des Fahrzeugs anzeigendes Kollisionssignal 212 zu empfangen und über die Schnittstelle mit der Vorrichtung 106 ein Zündsignal 214 an die Zündeinrichtung 204 und ein Ventilsteuersignal 216 an das Ventil 206 auszugeben. Die Vorrichtung 106 ist ausgebildet, um ansprechend auf das Zündsignal 214 und das Ventilsteuersignal 216 das zugeordnete Personenschutzmittel gezielt mit dem Warmgas und dem Kaltgas zu versorgen.
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3 zeigt anhand einer Prinzipdarstellung eine beispielhafte Rohrausführung des Hybridgasgenerators 106 der hier vorgestellten Erfindung. Wie die Darstellung in 3 zeigt, sind hier sowohl die Brennelementkammer 200 als auch der Druckbehälter 202 rohrförmig ausgeführt. Wiederum weist der Druckbehälter 202 eine geringere Größe als die Brennelementkammer 200 auf und ist vollständig von der Brennelementkammer 200 umschlossen.
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Die Brennelementkammer 200 verjüngt sich nach oben flaschenförmig und läuft in einem durch eine Mehrzahl von Auslassöffnungen 300 gebildeten Gasaustritt zur Gasversorgung des angeschlossenen Personenschutzmittels aus. Der rohrförmige Druckbehälter 202 weist an seinem unteren Ende eine Mehrzahl von Öffnungen 302 zum Auslassen des Kaltgases aus dem Druckbehälter 202 in die Brennelementkammer 200 auf. Der Druckbehälter 202 ist so in der Brennelementkammer 200 angeordnet, dass das Kaltgas nach dem Austritt durch die Öffnungen 302 seitlich des Druckbehälters 202 in der Brennelementkammer 200 nach oben strömt und wie das Warmgas über den Austritt 300 in das angekoppelte Personenschutzmittel, beispielsweise einen Airbag, gelangt.
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Bei dem in 3 gezeigten beispielhaften Hybridgasgenerator 106 bildet der Druckbehälter 202 einen von der Kammer 200 mit der Pyrotechnik getrennten Innenteil. Im Ruhezustand der Vorrichtung 106 ist der Austritt 300 zum Airbag von einem hier nicht gezeigten Berstelement abgedichtet, das durch den bei der Verbrennung entstehenden Druck zerstört wird. Das pyrotechnisch erzeugte Gas kann die Abdeckung im Fahrzeug aufreißen und das Personenschutzmittel aktivieren, z. B. den Luftsack des Airbags aufblasen.
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Das im Druckbehälter 202 befindliche Gas kann über das hier nicht gezeigte Ventil zu einem beliebigen Zeitpunkt und mit einer definierten Gasmenge in die Brennelementkammer 200 und von dort in das Personenschutzmittel abgegeben werden.
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4 zeigt anhand einer weiteren Prinzipdarstellung eine beispielhafte Ringausführung des Hybridgasgenerators 106 der hier vorgestellten Erfindung. Hier sind sowohl die Brennelementkammer 200 als auch der Druckbehälter 202 torusförmig ausgebildet, weswegen zur anschaulichen Beschreibung dieser Gasgeneratorbauweise auch der Ausdruck „Donut-Form“ verwendet wird. Wiederum weist der Druckbehälter 202 einen geringeren Umfang als die Brennelementkammer 200 auf und ist vollständig von der Brennelementkammer 200 mit den Brennelementen 208 umschlossen. Wie bei der geraden rohrförmigen Ausführung weist auch hier der Druckbehälter 202 wiederum im unteren Bereich mindestens eine Öffnung 302 zum Austritt des Kaltgases aus dem Druckbehälter 202 in die Brennelementkammer 200 auf. Über die Mehrzahl von Auslassöffnungen 300 tritt sowohl Warmgas aus der Brennelementkammer 200 als auch Kaltgas aus dem Druckbehälter 202 zur Aktivierung des angeschlossenen Personenschutzmittels aus.
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5 illustriert anhand einer Detaildarstellung der beispielhaften rohrförmigen Vorrichtung 106 aus 3 den Gasaustritt aus der Brennelementkammer 200. Wie bereits erwähnt, ist dem Gasaustritt 300 der Brennelementkammer 200 ein Berstelement 500 in Form beispielsweise einer Berstscheibe oder Membrane vorgeschaltet. Die Brennelemente 208 liegen beispielsweise in Tablettenform vor, wie in 5 gezeigt. Zur Aktivierung des mit der Vorrichtung 106 gekoppelten Personenschutzmittels im Kollisionsfall wird durch die Verbrennung der Brennelemente 208 ein Warmgas 502 erzeugt, dessen Druck ausreichend ist, um das Berstelement 300 zu zerstören und über den Austritt 300 in das Personenschutzmittel zu gelangen. Ein Strömungsverlauf des Warmgases 502 aus der Brennelementkammer 200 ist mittels Richtungspfeilen in der Darstellung in 5 gekennzeichnet.
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Der Gasanteil 502 der Pyrotechnik wird beispielsweise durch eine Zündpille der Vorrichtung 106 aktiviert und erzeugt je nach Ausführungsart des Gasgenerators 106 ca. 40 % bis 60 % der maximalen Gasvolumenmenge. Der durch die pyrotechnische Verbrennung erzeugte Druck zerstört die Membrane bzw. Berstscheibe 500 nach außen zum Airbag. Eine im Drucktank 202 befindliche Kaltgasmenge 504 kann über das hier nicht gezeigte Ventil anschließend gezielt, also gesteuert oder geregelt, abgegeben werden.
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6 zeigt in einer weiteren Detaildarstellung den Gasaustritt bei der beispielhaften ringförmigen Ausführung des Gasgenerators 106 aus 4. Auch hier ist der Strömungsweg des Gases durch die Brennelementkammer 200 und folgend auf die Zerstörung des Berstelements 500 aus dem Austritt in Richtung des Personenschutzmittels mittels Pfeilen in der Darstellung gekennzeichnet.
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7 erläutert anhand einer weiteren Detaildarstellung der Vorrichtung 106 eine beispielhafte Arbeitsweise zur Gaserzeugung in dem adaptiven Hybridgenerator 106. Gezeigt ist zum einen die Zündeinrichtung 204 der Vorrichtung, die hier als eine am Boden der Brennelementkammer 200 angeordnete Zündpille ausgebildet ist. Die Zündpille 204 ist ausgebildet, um eine Verbrennung der hier nicht gezeigten Brennelemente zum Erzeugen des Warmgasanteils des Hybridgasgenerators 106 einzuleiten. Über einen elektrischen Kontakt 700 wird die Zündpille 204 dafür mit der erforderlichen elektrischen Spannung versorgt.
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Ferner zeigt die Detaildarstellung in 7 die Funktionsweise einer Ventilsteuerung des adaptiven Hybridgenerators 106 zur gezielten und gesteuerten Abgabe von Kaltgas 504 aus dem Druckbehälter 202 in die Brennelementkammer 200. Dazu umfasst die Vorrichtung 106 eine Einrichtung zum Freigeben und Sperren der mindestens einen Öffnung 302 des Druckbehälters 202. Diese Einrichtung umfasst neben dem Ventil bzw. Vorventil 206 einen Kolben 702, der bewegbar gegenüber der zumindest einen Öffnung 302 angeordnet ist, sowie ein in einem Federraum 704 neben dem Kolben 702 angeordnetes Federelement 706.
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Wie die Darstellung in 7 zeigt, ist das Vorventil 206 außerhalb des Druckbehälters 202 im Inneren der Brennelementkammer 200 am Boden derselben der Zündeinrichtung 204 gegenüberliegend angeordnet. Über einen weiteren elektrischen Kontakt 700 wird das Ventil 206 mit elektrischer Spannung versorgt. Das Ventil 206 ist bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel als Kugelventil ausgebildet und direkt mit dem Federraum 704 verbunden. Der Kolben 702 ist ausgebildet, um über eine Stellung des Vorventils 206 in Zusammenwirken mit der Feder 706 in einer mittels eines Doppelpfeils in der Darstellung gekennzeichneten Kolbenhubrichtung 708 so gegenüber der Öffnung 302 bewegt zu werden, dass er die Öffnung 302 teilweise oder vollständig freigibt bzw. schließt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Hybridgasgenerators werden mit Aktivierung der Zündpille 204 über die Verbrennung der in der Kammer 200 enthaltenen Brennelemente ca. 50 % der in der Vorrichtung 106 bereitgestellten Gasmenge erzeugt. Über die Ansteuerung des Vorventils 206 wird die in dem Druckbehälter 202 enthaltene weitere Gasmenge freigegeben. Zeitpunkt der Freigabe und Gasmenge sind wählbar, also situationsgemäß anpassbar.
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Wie bei den anderen gezeigten Ausführungsbeispielen befindet sich der Gasaustritt 302 des Druckbehälters 202 zu der Kammer 200 mit den Tabletten an einem Ende – hier dem unteren – des Druckbehälters 202. Der Gasaustritt 302 kann durch den Kolben 702 verschlossen werden. Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel des ventilgesteuerten adaptiven Hybridgenerators 106 wird der Kolben 702 durch die Feder 706 in der Stellung offen gehalten, wenn über die Spaltleckagen die Kraft auf den Kolben 702 ausgeglichen ist. Wird der Raum 704, in dem sich die Feder 706 befindet, durch das Vorventil 206 entlastet, wenn dieses geöffnet ist, schließt der Kolben 702 den Gasaustritt 302. Wenn das Vorventil 206 eine nicht gezeigte Entlüftungsbohrung des Federraums 704 wieder schließt, beispielsweise über einen Kugelsitz, gleicht sich der Druck in der Federkammer 704 über die Spaltleckagen wieder an; der Kolben 702 öffnet den Gasaustritt 302.
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In der Darstellung in 7 ist die Ventilsteuerung des Gasgenerators 106 an einem Arbeitspunkt gezeigt, an dem das Vorventil 206 geschlossen ist. Entsprechend gibt der Kolben 702 den Gasaustritt 302 frei, und es kann ein vorbestimmter Volumenstrom des Kaltgases 504 über die Öffnung 302 aus dem Druckbehälter 202 in die Brennelementkammer 200 und aus dieser in das angekoppelte Personenschutzmittel strömen, wie es ein Pfeil in der Darstellung verdeutlicht. Ist an einem weiteren Arbeitspunkt der Ventilsteuerung das Vorventil 206 offen, schließt der Kolben 702 den Gasaustritt 302, und die Gaszufuhr zum Personenschutzmittel wird unterbunden.
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Die Gasmenge 504 aus dem Druckbehälter 202 kann direkt zu Kollisionsbeginn oder zu einem späteren Zeitpunkt, z. B. 50 ms nach Kollisionsbeginn, in das Personenschutzmittel, beispielsweise den Luftsack eines Airbags, abgegeben werden. Damit sind Zeitpunkt und Gasmenge der Abgabe des Kaltgases 504 definierbar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können über die Ansteuerung des Ventils 206 zu gegebenen Zeitpunkten während einer Kollision jeweils z. B. 10 % oder 20 % des Gesamtvolumens des in dem Druckbehälter 202 bevorrateten Kaltgases 504 in das Personenschutzmittel abgeben werden.
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8 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine beispielhafte Bauform des ventilgesteuerten Hybridgasgenerators 106. Gezeigt ist eine Untenansicht mit dem ersten Kontakt 700 sowie dem zweiten Kontakt 700 für eine Steckeranbindung des Gasgenerators zur Versorgung des Zündelements und des Ventils der Vorrichtung 106 mit elektrischer Spannung. Aus der Darstellung in 8 ist ersichtlich, dass der Aufbau des hier vorgestellten ventilgesteuerten Gasgenerators 106 so gestaltet ist, dass bestehende Gasgeneratorformen wie die Donut-Form oder die Rohrform gewahrt bleiben können.
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9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 900 zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug. Das Verfahren 900 kann in einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug, wie sie anhand der 1 bis 8 vorgestellt wurde, ausgeführt werden. In einem Schritt 902 gibt eine mit der Vorrichtung gekoppelte Steuereinrichtung über eine geeignete Schnittstelle ein Zündsignal an eine Zündeinrichtung der Vorrichtung aus. Ansprechend auf das Zündsignal zündet die Zündeinrichtung eine Mehrzahl von in einer Brennelementkammer der Vorrichtung angeordneten Brennelementen. Eine Verbrennung der Brennelemente erzeugt ein Warmgas zur initialen Aktivierung eines mit der Vorrichtung gekoppelten Personenschutzmittels.
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Nach einer vordefinierten Zeitspanne gibt die Steuereinrichtung in einem Schritt 904 über eine weitere geeignete Schnittstelle ein Ventilsteuersignal an ein Ventil der Vorrichtung aus. Ansprechend auf das Ventilsteuersignal gibt das Ventil eine Öffnung eines Druckbehälters der Vorrichtung zu der Brennelementkammer frei, um zur weitergehenden Aktivierung des Personenschutzmittels eine vorbestimmte Menge Kaltgas aus dem Druckbehälter in die Brennelementkammer zu austreten zu lassen. In einem Schritt 906 schließt das Ventil ansprechend auf ein zweites Ventilsteuersignal der Steuereinrichtung die Öffnung. Nach einer weiteren vorbestimmten Zeitspanne gibt das Ventil in einem Schritt 908 die Öffnung ansprechend auf ein drittes Ventilsteuersignal der Steuereinrichtung erneut frei, um eine weitere vorbestimmte Menge Kaltgas aus dem Druckbehälter in die Brennelementkammer zu entlassen.
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10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens 1000 zum Herstellen einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Personenschutzmittels für ein Fahrzeug, wie sie anhand der 1 bis 8 erläutert wurde. In einem Schritt 1002 werden eine Brennelementkammer zum Erzeugen von Warmgas durch Verbrennung von Brennelementen, eine Mehrzahl von Brennelementen sowie ein Druckbehälter zum Bevorraten von Kaltgas bereitgestellt. In einem Schritt 1004 werden die Brennelemente sowie der Druckbehälter in der Brennelementkammer so angeordnet, dass sowohl die Brennelemente als auch der Druckbehälter vollständig von der Brennelementkammer umschlossen sind. Die Anordnung der einzelnen Komponenten zueinander wird dabei so ausgeführt, dass sich eine Auslassöffnung der Brennelementkammer zum Auslassen des Warmgases in das Personenschutzmittel an einem oberen Ende der Vorrichtung befindet und eine Öffnung des Druckbehälters zum Auslassen des Kaltgases in die Brennelementkammer an einem unteren Ende der Vorrichtung befindet.
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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.
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Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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