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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms eines unter Druck gespeicherten Mediums zum Befüllen bzw. Aktivieren einer Aufprallschutzeinrichtung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einer Vorrichtung zum Befüllen bzw. Aktivieren einer Aufprallschutzeinrichtung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 10.
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Ein Volumenstrom zum Befüllen bzw. Aktivieren eines Airbags eines Fahrzeugs wird üblicherweise mit einem Heißgasgenerator bzw. mittels Pyrotechnik oder mit einem Kaltgasspeicher erzeugt. Bei einem Heißgasgenerator handelt es sich beispielsweise um Zündpillen, die bei einem Unfall durch ein Steuergerät ein Signal zur Fremdzündung bekommen. Durch die Verbrennung der Pillen entstehen heiße Gase, die direkt einen Airbag auffüllen. Bei einem Kaltgasspeicher wird Gas in einem als Druckbehälter ausgeführten Medienspeicher gespeichert. Ein Austrittskanal des als Druckbehälter ausgeführten Medienspeichers kann mittels einer Berstscheibe dicht verschlossen werden. Bei einem Unfall wird die Berstscheibe fremd zerstört. Die Bestscheibe kann im Crashfall beispielsweise durch einen pyrotechnischen Zündsatz zerstört werden. Danach gelangt das mit sehr hohem Druck gespeicherte Gas beispielsweise über eine Steuervorrichtung in den Airbag.
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Die
DE 20 2006 006 965 U1 offenbart eine Druckspeicher-, Ventil- und Verteil-Einheit als tragbares oder fest einbaubares Gerät zur kurzfristigen (schlagartigen) und rückstoßfreien Freisetzung größerer Mengen von Druckluft oder unter Druck gespeichertem Gas für unterschiedliche technische Anwendungen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befüllen einer Aufprallschutzeinrichtung haben demgegenüber den Vorteil, dass das Risiko eine Verunreinigung bzw. Verstopfung einer Durchgangsöffnung im Steuerkolben deutlich reduziert werden kann. Dadurch können die Leistungsfähigkeit und Funktionalität der Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms bzw. der Vorrichtung zum Befüllen einer Aufprallschutzeinrichtung in vorteilhafter Weise verbessert und nachfolgende Abströmungen ausreichend groß dimensioniert werden.
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Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Steuerkolben derart gestaltet werden, dass die Durchgangsöffnung im Geschlossenzustand des Steuerkolbens in eine Ventilkammer ragt. Zudem kann eine Drosselstelle der Durchgangsöffnung im Bereich der Erhöhung angeordnet werden, so dass verunreinigtes Fluid nicht zuerst durch einen Bereich mit einem größeren Querschnitt geführt wird.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms eines unter Druck gespeicherten Mediums zum Befüllen bzw. Aktivieren einer Aufprallschutzeinrichtung mit einem Steuermodul, zur Verfügung, welches einen Ventilkörper mit einer gestuften Durchgangsöffnung und einen in der Durchgangsöffnung des Ventilkörpers axial geführten gestuften Steuerkolben umfasst. Hierbei verbindet die Durchgangsöffnung eine Ventilkammer mit einer Steuerkammer, wobei innerhalb des Ventilkörpers mindestens ein Ablasskanal zum Ablassen des Mediums in die Aufprallschutzeinrichtung von der Durchgangsöffnung abzweigt. Der gestufte Steuerkolben weist eine entlang seiner Haupterstreckungsachse ausgeformte Durchgangsöffnung auf, welche die Ventilkammer fluidisch mit der Steuerkammer verbindet, wobei der gestufte Steuerkolben in einer Geschlossenstellung an einer Anschlagschulter des Ventilkörpers anliegt und den mindestens einen Ablasskanal fluidisch von der Ventilkammer trennt, und wobei der gestufte Steuerkolben in einer Offenstellung von der Anschlagschulter des Ventilkörpers abgehoben ist und eine Fluidverbindung zwischen dem mindestens einen Ablasskanal und der Ventilkammer freigibt. Hierbei weist der gestufte Steuerkolben an einem der Ventilkammer zugewandten Ende eine Erhöhung auf, an deren Ende die Durchgangsöffnung in die Ventilkammer mündet.
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Zudem wird eine Vorrichtung zum Befüllen bzw. Aktivieren einer Aufprallschutzeinrichtung mit einem Medienspeicher zum Speicherns des Mediums unter Druck und einem Berstelement zum Verschließen eines Medienaustrittskanals des Medienspeichers vorgeschlagen, wobei die Berstscheibe im Crashfall zerstört wird, so dass das unter Druck stehende Medium in die Ventilkammer. Die Vorrichtung zum Befüllen einer Aufprallschutzeinrichtung umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms eines unter Druck gespeicherten Mediums zum Befüllen der Aufprallschutzeinrichtung. Die Berstscheibe kann beispielsweise von einem pyrotechnischen Zündsatz zerstört werden.
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Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung dienen dem Zweck der Steuerung des Gasvolumenstroms zum Befüllen bzw. Aktivieren einer Aufprallschutzeinrichtung eines Insassenschutzsystems in einem Kraftfahrzeug. Bei der Aufprallschutzeinrichtung kann es sich um einen Luftsack bzw. Airbag oder dergleichen handeln. Bei dem Medium kann es sich um Kaltgas oder dergleichen handeln. Der Medienspeicher kann auch als Gasgenerator bezeichnet werden und ausgebildet sein, um das zum Befüllen der Aufprallschutzeinrichtung zu verwendende Medium bis zu einem Zeitpunkt der Aktivierung der Aufprallschutzeinrichtung sicher einzuschließen. Als Gasquelle kann auch ein Hybridgasgenerator eingesetzt werden. Für Gasgeneratoren auf rein pyrotechnischer Basis ist zusätzlich ein Pufferbehälter vorgesehen, der bei Zündung das entstehende Gas aufnehmen und zwischenspeichern kann. Zudem kann ein Berstelement vorgesehen werden, um den Medienspeicher in Form eines Deckels zu verschließen und im Crashfall auf einfache und schnelle Weise zerstört zu werden, so dass das Medium aus dem Medienspeicher durch die Vorrichtung hindurch strömen und so die Aufprallschutzeinrichtung erreichen und befüllen bzw. aktivieren kann. Der Steuerkolben und der Ventilkörper können ausgeformt sein, um eine Bewegung des Steuerkolbens in der Durchgangsöffnung des Ventilkörpers zwischen der Geschlossenstellung und der Offenstellung zu ermöglichen. Dabei können der Steuerkolben und die Durchgangsöffnung des Ventilkörpers ausgeformt sein, um eine leckagearme Anlage zumindest eines Teils einer Außenumfangsoberfläche des Steuerkolbens an einer Wand der Durchgangsöffnung zu bewirken.
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Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung können einen Volumenstrom eines unter Druck stehenden Mediums, mit welchem eine Aufprallschutzeinrichtung gefüllt werden soll, in vorteilhafter Weise fallspezifisch formen bzw. steuern. Eine solche Formung des Volumenstroms kann beispielsweise bei einem Kaltgasgenerator für einen Airbag mittels einem Steuermodul erreicht werden, bei welchem insbesondere ein Steuerkolben durch das Medium und mittels eines Steuerventils in vorteilhafter Weise definiert hin und her bewegt werden kann, so dass vorgegebenen Ablasskanäle bzw. Ablassöffnungen freigegeben oder geschlossen sind. Eine solche Formung des Volumenstroms zeichnet sich durch die Möglichkeit des wiederholbaren Absperrens, Einstellens und Öffnens eines hohen Gasvolumenstroms insbesondere für die Füllung eines Airbags in Fahrzeugen aus.
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In vorteilhafter Weise ermöglichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, dass insbesondere abhängig vom Gewicht einer durch die Aufprallschutzeinrichtung zu schützenden Person gezielte Volumenströme realisiert werden können. Zudem ist ein mehrmaliges Öffnen und Schließen der Medienzufuhr zu der Aufprallschutzeinrichtung realisierbar, um beispielsweise bei einem Unfall mit mehreren Fahrzeugstößen den Funktionsvorteil einer Dämpfung durch den Airbag nutzen zu können. Somit ist insbesondere eine Entfaltungsgeschwindigkeit des Airbags für verschiedene Personengewichtsklassen und Größen auslegbar. Somit kann eine Schutzwirkung der Aufprallschutzeinrichtung weitgehend unabhängig von Größe und/oder Gewicht von zu schützenden Personen erzielt werden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Erhöhung so ausgebildet werden kann, dass die Mündung der Durchgangsöffnung in der Geschlossenstellung des Steuerkolbens in die Ventilkammer ragt. Dadurch kann die Fluidströmung in vorteilhafte Weise so umgeleitet, werden, dass im Fluid vorhandene Schmutzpartikel an der Mündungsstelle vorbeigeleitet werden und diese nicht verstopfen können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Drosselstelle der Durchgangsöffnung im Bereich der Erhöhung angeordnet werden. Das bedeutet, dass sich der Querschnitt der Durchgangsöffnung in Strömungsrichtung erste nach der Erhöhung vergrößert. Dadurch kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass Schmutzpartikel nicht zuerst durch einen Bereich mit einem größeren Querschnitt geführt werden und an der Drosselstelle aufgehalten werden.
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Die Erhöhung kann beispielsweise als konkave Spitze ausgeführt werden, deren Flanken jeweils einen vorgegebenen Radius aufweisen können. Alternativ kann die Erhöhung als konischer Kegelstumpf ausgeführt werden, dessen Flanken jeweils einen vorgegebenen Neigungswinkel aufweisen können. Als weitere Alternative kann die Erhöhung als Zylinder mit einem vorgegebenen Durchmesser ausgeführt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine der Ventilkammer zugewandte erste wirksame Fläche des Steuerkolbens kleiner als eine der Steuerkammer zugewandte zweite wirksame Fläche des Steuerkolbens ausgeführt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Steuerventil die Bewegung des Steuerkolbens beeinflussen, wobei der Steuerkolben in der Durchgangsöffnung des Ventilkörpers mittels des Mediums und abhängig von der Stellung des Steuerventils zwischen der Geschlossenstellung und der Offenstellung bewegt werden kann. Vorzugsweise kann das Steuerventil als Magnetventil mit einer Magnetbaugruppe ausgeführt werden, welche im bestromten Zustand einen Anker mit einem Stößel gegen die Kraft einer Rückstellfeder von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegen kann, wobei ein am Stößel angeordnetes Schließelement die Steuerventilöffnung in einer Offenstellung für einen Durchtritt des Mediums freigeben und in einer Geschlossenstellung die Steuerventilöffnung abdichten kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Steuerkolbens für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms aus 1.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Steuerkolbens für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms aus 1.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Steuerkolbens für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines Volumenstroms aus 1.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Befüllen bzw. Aktivieren einer Aufprallschutzeinrichtung einen als Druckbehälter ausgeführten Medienspeicher 30 mit einer Behälterwand 32 zum Speicherns eines Mediums unter Druck und ein nicht näher dargestelltes Berstelement zum Verschließen eines Medienaustrittskanals 36 des Medienspeichers 30 und eine Vorrichtung 2 zum Steuern eines Volumenstroms des unter Druck gespeicherten Mediums zum Befüllen der Aufprallschutzeinrichtung. Die Berstscheibe kann im Crashfall beispielsweise von einem nicht dargestellten pyrotechnischen Zündsatz zerstört werden, so dass das unter Druck stehende Medium in eine Ventilkammer 22.4 der Steuervorrichtung 2 gelangen kann. Die Aufprallschutzeinrichtung kann beispielsweise als Luftsack eines Personenschutzsystems ausgeführt sein. Die Vorrichtung 1 zum Befüllen der Aufprallschutzeinrichtung kann beispielsweise als Kaltgasgenerator ausgeführt werden, welcher zur Formung des Volumenstroms zum Aktivieren bzw. Befüllen des Luftsacks die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 1 aufweist. Das unter Druck gespeicherte Medium ist in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Kaltgas.
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Die Steuervorrichtung 2 ist mit dem Medienspeicher 30 gekoppelt, wobei das Berstelement zwischen einer Austrittsöffnung des Medienspeichers 30 und einer Ventilkammer 22.4 der Steuervorrichtung 2 angeordnet ist. Der Ventilkörper 22 und der Steuerkolben 26 sind zwischen dem Steuerventil 10 und dem Medienspeicher 30 angeordnet. Das Berstelement ist ausgebildet, um in einem intakten Zustand das unter Druck stehende Medium in dem Medienspeicher 30 zu halten und in einem geborstenen Zustand das Medium aus dem Medienspeicher 30 in die Steuervorrichtung 2 und gegebenenfalls in den Luftsack strömen zu lassen.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 2 zum Steuern eines Volumenstroms eines unter Druck gespeicherten Mediums zum Befüllen einer Aufprallschutzeinrichtung ein Steuermodul 20, welches einen Ventilkörper 22 mit einer gestuften Durchgangsöffnung 22.3 und einen in der Durchgangsöffnung 22.3 des Ventilkörpers 22 axial geführten gestuften Steuerkolben 26 umfasst. Die Durchgangsöffnung 22.3 verbindet eine Ventilkammer 22.4 mit einer Steuerkammer 22.5, wobei innerhalb des Ventilkörpers 22 mindestens ein Ablasskanal 22.1 zum Ablassen des Mediums in die Aufprallschutzeinrichtung von der Durchgangsöffnung 22.3 abzweigt. Der gestufte Steuerkolben 26 weist eine entlang seiner Haupterstreckungsachse ausgeformte Durchgangsöffnung 26.3 auf, welche die Ventilkammer 22.4 fluidisch mit der Steuerkammer 22.5 verbindet. In einer Geschlossenstellung liegt der gestufte Steuerkolben 26 in an einer Anschlagschulter 22.6 des Ventilkörpers 22 an und trennt den mindestens einen Ablasskanal 22.1 fluidisch von der Ventilkammer 22.4. In einer Offenstellung ist der gestufte Steuerkolben 26 von der Anschlagschulter 22.6 des Ventilkörpers 22 abgehoben und gibt eine Fluidverbindung zwischen dem mindestens einen Ablasskanal 22.1 und der Ventilkammer 22.4 frei. Erfindungsgemäß weist der gestufte Steuerkolben 26 an einem der Ventilkammer 22.4 zugewandten Ende eine Erhöhung 26.4 auf, an deren Ende die Durchgangsöffnung 26.3 in die Ventilkammer 22.4 mündet.
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Der Ventilkörper 22 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen der Ventilkammer 22.4 und der Steuerkammer 22.5 mehrere Ablasskanäle 22.1 zum Ablassen des Mediums in die Aufprallschutzeinrichtung auf. Zudem weist der Ventilkörper 22 in diesem Bereich am Außenumfang eine Verjüngung auf, so dass im einpressten Zustand zwischen dem Ventilkörper 22 und der Gehäusehülse 3 ein Freiraum entsteht. In diesen Freiraum münden die Ablasskanäle 22.1 des Ventilkörpers 22. Zudem weist die Gehäusehülse 3 im Bereich des Freiraums mehrere erste Ablassöffnungen 5 zum Ablassen des Mediums in die Aufprallschutzeinrichtung auf. Des Weiteren weist der Ventilkörper 22 mindestens einen Entlastungskanal 22.2 auf, welcher die Steuerkammer 22.5 mit dem Freiraum verbindet. Der Entlastungskanal 22.2 entlastet ein Vakuum zwischen dem Ventilkörper 22 und dem Steuerkolben 26. Der Entlastungskanal 22.2 ist im Bereich einer stufenförmigen Anschlagschulter 22.6 der Durchgangsöffnung 22.3 des Ventilkörpers 22 angeordnet. Die stufenförmige Anschlagschulter 22.5 dient als ein Anschlag für den gestuften Steuerkolben 26. Zwischen der stufenförmigen Anschlagschulter 22.6 und der Ventilkammer 22.4 weist die Durchgangsöffnung 22.3 einen ersten Innendurchmesser auf, der kleiner als ein zweiter Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 22.3 im Bereich der Steuerkammer 22.5 ist. Zudem bildet das der Steuerkammer 22.5 zugewandte Ende des Ventilkörpers 22 einen Anschlag für die Ventilsitzscheibe 24 aus.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist die Erhöhung 26.4 im dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass die Mündung der Durchgangsöffnung 26.3 in der dargestellten Geschlossenstellung des Steuerkolbens 26 in die Ventilkammer 22.4 ragt. Zudem ist eine Drosselstelle 26.5 der Durchgangsöffnung 26.3 im Bereich der Erhöhung 26.4 angeordnet.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung 2 ein als ein Magnetventil ausgebildetes Steuerventil 10 bzw. Pilotventil. Das Steuerventil 10 umfasst einen Stößel 14 mit Schließelement 14.1, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel als eingefasste Dichtkugel ausgeführt ist, einen Anker 13, eine Rückstellfeder 15 und eine Magnetbaugruppe 11, welche einen Magnettopf 11.1, eine elektrische Spule mit Spulenwicklung 11.2, Wicklungskörper 11.3 und elektrischer Kontaktierung 11.4 umfasst. Die Magnetbaugruppe 11 bewegt im bestromten Zustand den Anker 13 mit dem Stößel 14 gegen die Kraft der Rückstellfeder 15 von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung. Ein am Stößel 14 angeordnetes Schließelement 14.1 gibt eine in einer Ventilsitzscheibe 24 eingebrachte Steuerventilöffnung 24.2 in einer Offenstellung für einen Durchtritt des Mediums frei und dichtet in einer Geschlossenstellung die Steuerventilöffnung 24.2 in einem Steuerventilsitz 24.1 ab.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil 10 als stromlos geschlossenes Ventil ausgeführt und weist im stromlosen Zustand den in 1 dargestellten Geschlossenzustand auf, in welchem des Schließelement 14.1 im Steuerventilsitz 24.1 abdichtet. Die Rückstellfeder 15 ist ausgebildet, um das Steuerventil 10 in der geschlossenen Stellung zu halten. Wird die Magnetbaugruppe bestromt, dann hebt das Schließelement 14.1 gegen die Kraft der Rückstellfeder 15 vom Steuerventilsitz 24.1 ab und gibt die Steuerventilöffnung 24.2 frei. Alternativ kann das Steuerventil 20 als stromlos geöffnetes Ventil ausgeführt werden.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind das Steuerventil 10 und das Steuermodul 20 in einer gemeinsamen Gehäusehülse 3 angeordnet, wobei die Ventilsitzscheibe 24 in ein erstes Ende einer Durchgangsbohrung der Gehäusehülse 3 eingepresst ist. Der Ventilkörper 22 des Steuermoduls 20 ist bis zum Anschlag an die Ventilsitzscheibe 24 in das erste Ende der gestuften Durchgangsbohrung in die Gehäusehülse 3 eingepresst. Das Steuerventil 10 ist in ein zweites Ende der Gehäusehülse 3 eingeführt und fixiert. Die Gehäusehülse 3 wird am zweiten Ende von einer Verschlusskappe 3.1 abgeschlossen. Am ersten Ende weist die Gehäusehülse 3 einen Befestigungsbereich 3.2 auf, an welchem die Gehäusehülse 3 mit einem Hals 34 des als Druckbehälter ausgeführten Medienspeichers 30 verbunden ist. Hierbei kann beispielsweise ein Innengewinde in den Befestigungsbereich 3.2 eingebracht werden, über welches die Gehäusehülse 3 auf ein Außengewinde aufgeschraubt wird, das auf den Hals 34 aufgebracht ist.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist das als Kugel ausgeführte Schließelement 14.1 an dem der Steuerventilöffnung 24.2 zugewandten Ende des Stößels 14 eingefasst. An einem von der Steuerventilöffnung 24.2 abgewandten Ende des Stößels 14 ist ein Führungsring mit Federauflageschulter 14.2 angeordnet, welche in einer zentralen Durchführung des Magnettopfes 11.1 der Magnetbaugruppe 11 des Steuerventils 10 aufgenommen und axial geführt ist. Die Rückstellfeder 15 ist ebenfalls in der Durchführung des Magnettopfes 11.1 angeordnet und stützt sich an einem Ende an der Federauflageschulter 14.2 des Stößels 14 und am anderen Ende an einer eingepressten Einstellbuchse 16 ab, über welche die Vorspannkraft der Rückstellfeder 15 des Steuerventils 10 justiert werden kann. Der Stößel 14 ist axial beweglich angeordnet, um die Steuerventilöffnung 24.2 zu öffnen und zu verschließen.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist der Anker 13 im dargestellten Ausführungsbeispiel als ebene Scheibe mit einer Zentralbohrung ausgeführt, über welche der Anker 13 auf den Stößel 14 aufgepresst ist. Zudem ist der Stößel 14 durch einen als Führungsbohrung 17 ausgeführten Bereich der gestuften Durchgangsbohrung der Gehäusehülse 3 geführt. Durch den in der Führungsbohrung 17 geführten Stößel 14 wird ein Ankerraum 12 des Steuerventils 10 von einem Innenraum der Gehäusehülse 3 getrennt, welcher mindestens eine zweite Ablassöffnung 7 aufweist.
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Der Steuerkolben 26 ist axial beweglich in der Durchgangsöffnung 22.3 angeordnet. Die erste wirksame Fläche 26.1 des Steuerkolbens 26 ist der Ventilkammer 22.4 zugewandt und eine zweite wirksame Fläche 26.2 des Steuerkolbens 26 ist der Steuerkammer 22.5 zugewandt. Dabei ist die erste wirksame Fläche 26.1 kleiner als die zweite wirksame Fläche 26.2. Der Steuerkolben 26 ist ausgeformt, um zumindest mit einem Teilabschnitt einer Außenumfangsoberfläche gegen eine Wand der Durchgangsöffnung 22.3 fluiddicht anzuliegen. Der Steuerkolben 26 weist einen stufenförmigen Kragenabschnitt auf. Zwischen der ersten wirksamen Fläche 26.1 und dem stufenförmigen Kragenabschnitt weist der Steuerkolben 26 einen ersten Außendurchmesser auf, der kleiner als ein zweiter Außendurchmesser zwischen dem stufenförmigen Kragenabschnitt und der zweiten wirksamen Fläche 26.2 ist. Der Steuerkolben 26 ist in der Durchgangsöffnung 22.3 des Ventilkörpers 22 mittels des Mediums und abhängig von einer Stellung des Steuerventils 10 zwischen der Geschlossenstellung, in der die Ablasskanäle 22.1 durch den Steuerkolben 26 verschlossen sind, und der Offenstellung bewegbar, in der die Ablasskanäle 22.1 für das durchströmende Medium freigegeben sind. In der dargestellten Geschlossenstellung des Steuerkolbens 26 liegt der stufenförmige Kragenabschnitt des Steuerkolbens 26 an der stufenförmigen Anschlagschulter 22.6 der Durchgangsöffnung 22.3 des Ventilkörpers 22 an.
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Nachfolgend wird die Funktion des dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Steuern eines Volumenstroms eines unter Druck gespeicherten Mediums zum Befüllen bzw. Aktivieren einer Aufprallschutzeinrichtung beschrieben. Die Bewegung des Steuerkolbens 26 wird durch das durch die Steuervorrichtung 2 hindurch strömende Medium und die Stellung des Steuerventils 10 bewirkt. Das Medium strömt aus dem Medienbehälter 30, wenn das Berstelement im Crashfall, beispielsweise mittels Zündpillen zerstört wird. Ist die Steuerventilöffnung 24.2 im Gegensatz zur Darstellung in 1 durch das Steuerventil 10 geöffnet, dann wird der Steuerkolben 26 von dem aus dem Medienspeicher strömenden Medium aus der dargestellten Geschlossenstellung in eine nicht dargestellte Offenstellung bewegt. Bei dieser Bewegung wirkt das aus dem Medienspeicher 30 ausströmende Medium auf die erste wirksame Fläche 26.1 und schiebt den Steuerkolben 26 in Richtung des Steuerventils 10. Das mit hohem Druck gespeicherte Medium strömt durch die geöffneten Ablasskanäle 22.1 und die ersten Ablassöffnungen 5 in die Aufprallschutzeinrichtung und füllt beispielsweise den Luftsack auf. Dabei strömt das Medium auch durch die Durchgangsöffnung 26.3 des Steuerkolbens 26. Solange das Steuerventil 10 offen ist, kann kein Druck auf die zweite wirksame Fläche 26.2 des Steuerkolbens 26 aufgebaut werden, welcher eine Rückbewegung des Steuerkolbens 26 in die Geschlossenstellung auslöst, und es wirkt ein niedrigerer Druck auf die zweite wirksame Fläche 26.2 als auf die erste wirksame Fläche 26.1. Daher bleibt der Steuerkolben 26 in der Offenstellung, in der die Ablasskanäle 22.1 geöffnet sind. Der Entlastungskanal 22.2 dient zur Entlastung eines entstehenden Vakuums zwischen der Durchgangsöffnung 22.3 und dem Steuerkolben 26.
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Wird die Steuerventilöffnung 24.2 durch das Steuerventil 10 verschlossen, dann baut sich in der Steuerkammer 22.5 ein auf die zweite wirksame Fläche 26.2 wirkender Druck auf, welcher die Rückbewegung des Steuerkolbens 26 in die Geschlossenstellung auslöst. Dadurch, dass die zweite wirksame Fläche 26.2 größer als die erste wirksame Fläche 26.1 ist, ist auch die aufgebaute Kraft auf die zweite wirksame Fläche 26.2 größer. Dies führt dazu, dass der Steuerkolben 26 durch das Medium zurück in die Geschlossenstellung geschoben wird. Der Steuerkolben 26 wird bis zum Anschlag 22.6 angeschoben und schließt die Ablasskanäle 22.1. Eine Abdichtung erfolgt entweder radial durch eine Kolbenführung oder axial durch Flachsitz bzw. Kegelsitz.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist die Erhöhung 26.4 bei einem ersten Ausführungsbeispiel des Steuerkolbens 26 als konkave Spitze ausgeführt ist, deren Flanken jeweils einen vorgegebenen Radius aufweisen. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist die als konkave Spitze ausgeführte Erhöhung 26.4 so ausgebildet, dass die Mündung der Durchgangsöffnung 26.3 in der dargestellten Geschlossenstellung des Steuerkolbens 26 in die Ventilkammer 22.4 ragt. Zudem ist die Drosselstelle 26.5 der Durchgangsöffnung 26.3 im Bereich der als konkave Spitze ausgeführten Erhöhung 26.4 angeordnet.
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Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, ist die Erhöhung 26.4A bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des Steuerkolbens 26A als konischer Kegelstumpf ausgeführt, dessen Flanken jeweils einen vorgegebenen Neigungswinkel aufweisen. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, ist die als konischer Kegelstumpf ausgeführte Erhöhung 26.4A so ausgebildet, dass die Mündung der Durchgangsöffnung 26.3 in der dargestellten Geschlossenstellung des Steuerkolbens 26A in die Ventilkammer 22.4 ragt. Zudem ist die Drosselstelle 26.5 der Durchgangsöffnung 26.3 im Bereich der als konischer Kegelstumpf ausgeführten Erhöhung 26.4A angeordnet.
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Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, ist die Erhöhung 26.4B bei einem dritten Ausführungsbeispiel des Steuerkolbens 26B als Zylinder mit einem vorgegebenen Durchmesser ausgeführt. Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, ist die als Zylinder ausgeführte Erhöhung 26.4B so ausgebildet, dass die Mündung der Durchgangsöffnung 26.3 in der dargestellten Geschlossenstellung des Steuerkolbens 26B in die Ventilkammer 22.4 ragt. Zudem ist die Drosselstelle 26.5 der Durchgangsöffnung 26.3 im Bereich der als Zylinder ausgeführten Erhöhung 26.4B angeordnet.
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Zudem kann die Erhöhung auch eine andere strömungsoptimierte Form aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006006965 U1 [0003]
