DE102022203155A1

DE102022203155A1 - Valve arrangement for a gas generator and impact protection system

Info

Publication number: DE102022203155A1
Application number: DE102022203155.5A
Authority: DE
Inventors: Matthias Bleeck; Andreas Forster; Andreas Müller; Henry Meißgeier; Stefan Roider
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung (3) für einen Gasgenerator (2) zum Steuern eines Massenstroms eines druckbeaufschlagten Airbaggases aus dem Gasgenerator (2) zum Befüllen eines Airbags eines Kraftfahrzeugs, wobei die Ventilanordnung (3) ein elektrisch ansteuerbares Pilotventil (4) mit einem Pilotventilkolben (5) und einer mit dem Pilotventilkolben (5) verschließbaren Pilotventilzulaufbohrung (6) umfasst, und wobei die Ventilanordnung (3) ferner ein Hauptventil (8) umfasst mit einer fluidisch mit dem Gasgenerator (2) verbindbaren Zulaufbohrung (9), einem Führungsgehäuse (10) mit einer mit der Zulaufbohrung (9) fluidisch stromabwärts verbundenen axialen Durchgangsbohrung (11), einem in der Durchgangsbohrung (11) axial verschiebbar angeordneten Hauptventilkolben (12), der die Durchgangsbohrung (11) in eine fluidisch über die Pilotventilzulaufbohrung (6) mit dem Pilotventil (4) verbundene Steuerkammer (13) und eine fluidisch stromabwärts mit der Zulaufbohrung (9) verbundene Vorkammer (14) teilt, und einem Überströmkanal (15), der die Vorkammer (14) und die Steuerkammer (13) fluidisch miteinander verbindet. Erfindungsgemäß ist in der Zulaufbohrung (9) des Hauptventils (8) eine Zulaufblende (22) zum Steuern oder Einstellen einer Größe eines Airbaggasstroms von dem Gasgenerator (2) zu der Durchgangsbohrung (11) angeordnet. Weiter betrifft die Erfindung ein Aufprallschutzsystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ventilanordnung (3).The invention relates to a valve arrangement (3) for a gas generator (2) for controlling a mass flow of a pressurized airbag gas from the gas generator (2) for filling an airbag of a motor vehicle, wherein the valve arrangement (3) has an electrically controllable pilot valve (4) with a pilot valve piston (5) and a pilot valve inlet bore (6) which can be closed with the pilot valve piston (5), and wherein the valve arrangement (3) further comprises a main valve (8) with an inlet bore (9) which can be fluidly connected to the gas generator (2), a guide housing ( 10) with an axial through hole (11) fluidly connected downstream to the inlet hole (9), a main valve piston (12) arranged axially displaceably in the through hole (11), which connects the through hole (11) into a fluidly via the pilot valve inlet hole (6). the control chamber (13) connected to the pilot valve (4) and an antechamber (14) fluidly connected downstream to the inlet bore (9), and an overflow channel (15) which fluidly connects the antechamber (14) and the control chamber (13) to one another. According to the invention, an inlet orifice (22) for controlling or adjusting the size of an airbag gas flow from the gas generator (2) to the through hole (11) is arranged in the inlet bore (9) of the main valve (8). The invention further relates to an impact protection system (1) for a motor vehicle with such a valve arrangement (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für einen Gasgenerator zum Steuern eines Massenstroms eines druckbeaufschlagten Airbaggases aus dem Gasgenerator zum Befüllen eines Airbags eines Kraftfahrzeugs. Dabei umfasst die Ventilanordnung ein elektrisch ansteuerbares Pilotventil mit einem Pilotventilkolben und eine mit dem Pilotventilkolben verschließbaren Pilotventilzulaufbohrung. Weiter umfasst die Ventilanordnung ein Hauptventil mit einer fluidisch mit dem Gasgenerator verbindbaren Zulaufbohrung, einem Führungsgehäuse mit einer mit der Zulaufbohrung fluidisch stromabwärts verbundenen axialen Durchgangsbohrung, einem in der Durchgangsbohrung axial verschiebbar angeordneten Hauptventilkolben, der die Durchgangsbohrung in eine fluidisch über die Pilotventilzulaufbohrung mit dem Pilotventil verbundene Steuerkammer und eine fluidisch stromabwärts mit der Zulaufbohrung verbundene Vorkammer teilt, und einem Überströmkanal, der die Vorkammer und die Steuerkammer fluidisch miteinander verbindet. Innerhalb des Führungsgehäuses zweigt eine Ablaufbohrung zum Ablassen des Airbaggases in den Airbag von der Durchgangsbohrung ab, wobei der Hauptventilkolben in einer ersten Betriebsstellung die wenigstens eine Ablaufbohrung verschließt und in einer zweiten Betriebsstellung die wenigstens eine Ablaufbohrung freigibt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Aufprallschutzsystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Aufprallschutzsystem einen Airbag, einen Gasgenerator, der dazu ausgebildet ist, ansprechend auf ein Aktivierungssignal druckbeaufschlagtes Airbaggas bereitzustellen, und eine derartige Ventilanordnung zum Steuern eines Massenstrom des Airbaggases zum Befüllen des Airbags umfasst, und wobei die Zulaufbohrung des Hauptventils fluidisch mit einem Airbaggasaustrittskanal des Gasgenerators verbunden ist.The invention relates to a valve arrangement for a gas generator for controlling a mass flow of a pressurized airbag gas from the gas generator for filling an airbag of a motor vehicle. The valve arrangement includes an electrically controllable pilot valve with a pilot valve piston and a pilot valve inlet bore that can be closed with the pilot valve piston. The valve arrangement further comprises a main valve with an inlet bore that can be fluidly connected to the gas generator, a guide housing with an axial through hole fluidically connected downstream to the inlet bore, a main valve piston arranged axially displaceably in the through bore, which transforms the through bore into a fluidly connected to the pilot valve via the pilot valve inlet bore Control chamber and an antechamber fluidly connected downstream to the inlet bore, and an overflow channel that fluidly connects the antechamber and the control chamber to one another. Within the guide housing, a drain hole for draining the airbag gas into the airbag branches off from the through hole, the main valve piston closing the at least one drain hole in a first operating position and releasing the at least one drain hole in a second operating position. The invention further relates to an impact protection system for a motor vehicle, wherein the impact protection system comprises an airbag, a gas generator which is designed to provide pressurized airbag gas in response to an activation signal, and such a valve arrangement for controlling a mass flow of the airbag gas for filling the airbag, and wherein the inlet bore of the main valve is fluidly connected to an airbag gas outlet channel of the gas generator.

Seit vielen Jahren sind in Kraftfahrzeugen Personenschutzmittel wie insbesondere ein als Rückhaltesystem ausgestaltetes Aufprallschutzsystem für den Schutz der Insassen eines Kraftfahrzeugs bei einem Unfall bekannt, wodurch Verletzungen der Insassen möglichst verhindert oder deren Schwere zumindest reduzieret werden sollen. Üblicherweise kommen hierbei Luft- bzw. Gassäcke, gewöhnlich Airbags genannt, zum Einsatz, die den Insassen im Kollisionsfall auffangen und die mit einem Fluid, einem sogenannten Airbaggas, gefüllt werden. Dabei entfaltet sich der Airbag durch das einströmende Airbaggas innerhalb eines kurzen Zeitbereichs zwischen 10 ms und 50 ms zwischen einem Insassen und Teilen eines Innenraumes des Kraftfahrzeuges und bildet ein Kissen, wodurch verhindert wird, dass der Insasse gegen harte Teile des Fahrzeuginnenraums wie beispielsweise ein Lenkrad prallt.Personal protection devices such as, in particular, an impact protection system designed as a restraint system for protecting the occupants of a motor vehicle in the event of an accident have been known in motor vehicles for many years, with the aim of preventing injuries to the occupants as far as possible or at least reducing their severity. Air or gas bags, usually called airbags, are usually used here, which hold the occupant in the event of a collision and which are filled with a fluid, a so-called airbag gas. The airbag deploys due to the inflowing airbag gas within a short time range between 10 ms and 50 ms between an occupant and parts of the interior of the motor vehicle and forms a cushion, thereby preventing the occupant from hitting hard parts of the vehicle interior such as a steering wheel .

Das Airbaggas wird regelmäßig in einem Gasgenerator mit einem Hochdruck von bis zu mehreren hundert bar bis hin zu tausend bar oder über tausend bar bereitgestellt. Bei dem Gasgenerator kann es sich um einen sogenannten Heißgasgenerator handeln, in dem ein solches Airbaggas durch eine pyrotechnische Verbrennungsreaktion erzeugt wird oder auch um einen sogenannten Kaltgasgenerator, in dem bereits ein unter Druck stehendes Airbaggas gespeichert ist. Auch eine kombinierte Ausführung als Hybridgasgenerator ist möglich.The airbag gas is regularly provided in a gas generator with a high pressure of up to several hundred bar up to a thousand bar or over a thousand bar. The gas generator can be a so-called hot gas generator, in which such an airbag gas is generated by a pyrotechnic combustion reaction, or a so-called cold gas generator, in which an airbag gas under pressure is already stored. A combined version as a hybrid gas generator is also possible.

Das Aufprallschutzsystem löst üblicherweise kurz nach dem Aufprallzeitpunkt aus, d. h. erst wenn der Aufprall bereits erfolgt ist. Es sind jedoch auch bereits Aufprallschutzsysteme bekannt, welche durch geeignete Sensoren und Auswertung deren Signale einen Zeitpunkt erkennen, bei dem ein Aufprall unvermeidbar ist. Dieser Zeitpunkt liegt in der sogenannten Pre-Crash-Phase und damit vor dem eigentlichen Aufprallzeitpunkt. Dabei ist vorgesehen, mit dieser Information das Aufprallschutzsystem bereits vor dem Aufprall zu aktivieren, um so die Insassen eines Fahrzeuges noch besser vor Verletzungen schützen zu können.The impact protection system usually triggers shortly after the time of impact, i.e. H. only when the impact has already occurred. However, impact protection systems are already known which use suitable sensors and evaluation of their signals to detect a point in time at which an impact is unavoidable. This point in time is in the so-called pre-crash phase and therefore before the actual time of impact. It is intended to use this information to activate the impact protection system before the impact in order to be able to protect the occupants of a vehicle even better from injuries.

Insbesondere hierfür ist der Einsatz von zwei- oder mehrstufigen Gasgeneratoren geplant. Hier wird mittels einer Ventilanordnung zum Steuern des Massenstroms des druckbeaufschlagten Airbaggases in zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Phasen jeweils ein bestimmter Massenstrom des Airbaggases abgegeben und in den Airbag eingeleitet. Die entsprechenden Öffnungs- und Schließbewegungen der Ventilanordnung müssen dabei innerhalb weniger Millisekunden erfolgen und gegen hohe Airbaggasdrücke arbeiten. Dabei muss der Hauptventilkolben des Hauptventils durch einen Airbaggasdruck an seiner der Vorkammer bzw. Zulaufbohrung zugewandte, stirnseitigen Druckwirkfläche definiert und schnell in die zweite Betriebsstellung bewegt werden können. Hierfür muss der Airbaggasdruck an dieser Druckwirkfläche des Hauptventilkolbens möglichst groß, definiert und gleichmäßig sein.The use of two-stage or multi-stage gas generators is planned for this purpose in particular. Here, by means of a valve arrangement for controlling the mass flow of the pressurized airbag gas, a specific mass flow of the airbag gas is released in two or more successive phases and introduced into the airbag. The corresponding opening and closing movements of the valve arrangement must take place within a few milliseconds and must work against high airbag gas pressures. The main valve piston of the main valve must be defined by an airbag gas pressure on its front pressure effective surface facing the antechamber or inlet bore and must be able to be moved quickly into the second operating position. For this purpose, the airbag gas pressure on this pressure effective surface of the main valve piston must be as large, defined and uniform as possible.

Eine Ventilanordnung und ein Aufprallschutzsystem der eingangs genannten Art sind beispielsweise in der DE 10 2015 209 019 A1 offenbart. Das Aufprallschutzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Gasgenerator zum Speichern eines Airbaggases unter Druck und einen Airbag sowie eine Ventilanordnung zum Steuern eines Massenstroms des druckbeaufschlagten Airbaggases in den Airbag. Die Ventilanordnung umfasst ein Hauptventil mit einer mit dem Gasgenerator verbundenen Zulaufbohrung, ein Führungsgehäuse, in dem eine gestufte Durchgangsöffnung vorhanden ist und einen in der Durchgangsöffnung des Führungsgehäuses axial geführten und entsprechend gestuften Hauptventilkolben. Zudem weist die Ventilanordnung ein elektrisch ansteuerbares Pilotventil mit einem Pilotventilkolben und einer Pilotventilzulaufbohrung auf. Der Hauptventilkolben teilt die Durchgangsöffnung in eine fluidisch über die Pilotventilzulaufbohrung mit dem Pilotventil verbundene Steuerkammer und eine fluidisch mit der Zulaufbohrung verbundene Vorkammer, wobei das Hauptventil einen Überströmkanal aufweist, der die Vorkammer und die Steuerkammer fluidisch miteinander verbindet. Innerhalb des Führungsgehäuses zweigt eine Ablaufbohrung zum Ablassen des Airbaggases in den Airbag von der Durchgangsöffnung ab, wobei mittels des Airbaggases und abhängig von einer Stellung des Pilotventilkolbens der Hauptventilkolben in einer Geschlossenstellung die Ablaufbohrung verschließt und in einer Offenstellung die Ablaufbohrung freigibt. Dabei liegt der Hauptventilkolben in der Geschlossenstellung an einem Ventilsitz in dem Führungsgehäuse dichtend an, so dass in dieser Stellung eine Airbaggasfluss aus der Zulaufbohrung in die Durchgangsbohrung verhindert wird.A valve arrangement and an impact protection system of the type mentioned are, for example, in DE 10 2015 209 019 A1 disclosed. The crash protection system for a motor vehicle includes a gas generator for storing an airbag gas under pressure and an airbag, and a valve assembly for controlling a mass flow of the pressurized airbag gas into the airbag. The valve arrangement comprises a main valve with an inlet bore connected to the gas generator, a guide housing in which a stepped through opening is present and a main valve piston which is axially guided and correspondingly stepped in the through opening of the guide housing. In addition, the valve arrangement has an electric rically controllable pilot valve with a pilot valve piston and a pilot valve inlet bore. The main valve piston divides the through opening into a control chamber fluidly connected to the pilot valve via the pilot valve inlet bore and an antechamber fluidly connected to the inlet bore, the main valve having an overflow channel which fluidly connects the antechamber and the control chamber to one another. Within the guide housing, a drain hole for draining the airbag gas into the airbag branches off from the through opening, with the main valve piston closing the drain hole in a closed position by means of the airbag gas and depending on a position of the pilot valve piston and releasing the drain hole in an open position. In the closed position, the main valve piston lies sealingly against a valve seat in the guide housing, so that in this position a flow of airbag gas from the inlet hole into the through hole is prevented.

Nachteilig gestaltet sich bei einer solchen Ventilanordnung jedoch, dass im Bereich des Ventilsitzes des Hauptventilkolbens, also um Übergangsbereich der Zulaufbohrung zu der Vorkammer, ein undefinierter und ungleichmäßiger Airbaggasdruckverlauf auftritt, woraus ein inkonstanter, schwankender Massenstrom des Airbaggases resultiert. Das Problem ist hier insbesondere, dass je nach Geschwindigkeit des Airbaggases der statische Druck variiert, und dass dadurch die Konstanz des Druckverlaufs über die der Zulaufbohrung zugewandte Druckwirkfläche des Hauptventilkolbens variiert. Dies verhindert ein definiertes, schnelles und gleichmäßiges Schalten des Hauptventilkolbens und damit des Hauptventils, woraus insgesamt ein nicht bedarfsgerechtes Befüllen des Airbags resultieren kann.However, the disadvantage of such a valve arrangement is that an undefined and uneven airbag gas pressure curve occurs in the area of the valve seat of the main valve piston, i.e. around the transition area of the inlet bore to the antechamber, which results in an inconsistent, fluctuating mass flow of the airbag gas. The problem here is in particular that the static pressure varies depending on the speed of the airbag gas, and that as a result the constancy of the pressure curve varies across the pressure effective surface of the main valve piston facing the inlet bore. This prevents a defined, rapid and uniform switching of the main valve piston and thus the main valve, which can result in the airbag not being filled as required.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ausgestaltung für eine Ventilanordnung sowie für ein entsprechendes Aufprallschutzsystem mit einer Ventilanordnung anzugeben, welche ein zuverlässiges und dabei möglichst schnelles und präzises Befüllen des Airbags ermöglicht.The present invention is therefore based on the object of specifying an improved design for a valve arrangement and for a corresponding impact protection system with a valve arrangement, which enables the airbag to be filled reliably and as quickly and precisely as possible.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 11 gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.The above task is solved by the entire teaching of claim 1 and claim 11. Appropriate embodiments and further developments of the invention are set out in the subclaims and the following description.

Demnach umfasst eine Ventilanordnung für einen Gasgenerator zum Steuern eines Massenstroms eines druckbeaufschlagten Airbaggases aus dem Gasgenerator zum Befüllen eines Airbags eines Kraftfahrzeugs ein elektrisch ansteuerbares Pilotventil mit einem Pilotventilkolben und eine mit dem Pilotventilkolben verschließbaren Pilotventilzulaufbohrung. Weiter umfasst die Ventilanordnung ein Hauptventil mit einer fluidisch mit dem Gasgenerator verbindbaren Zulaufbohrung, einem Führungsgehäuse mit einer mit der Zulaufbohrung fluidisch stromabwärts verbundenen axialen Durchgangsbohrung, einen in der Durchgangsbohrung axial verschiebbar angeordneten Hauptventilkolben, der die Durchgangsbohrung in eine fluidisch über die Pilotventilzulaufbohrung mit dem Pilotventil verbundene Steuerkammer und eine fluidisch stromabwärts mit der Zulaufbohrung verbundene Vorkammer teilt, und einem Überströmkanal, der die Vorkammer und die Steuerkammer fluidisch miteinander verbindet. Innerhalb des Führungsgehäuses zweigt eine Ablaufbohrung zum Ablassen des Airbaggases in den Airbag von der Durchgangsbohrung ab, wobei der Hauptventilkolben in einer ersten Betriebsstellung die wenigstens eine Ablaufbohrung verschließt und in einer zweiten Betriebsstellung die wenigstens eine Ablaufbohrung freigibt.Accordingly, a valve arrangement for a gas generator for controlling a mass flow of a pressurized airbag gas from the gas generator for filling an airbag of a motor vehicle comprises an electrically controllable pilot valve with a pilot valve piston and a pilot valve inlet bore that can be closed with the pilot valve piston. The valve arrangement further comprises a main valve with an inlet bore that can be fluidly connected to the gas generator, a guide housing with an axial through hole fluidically connected downstream to the inlet bore, a main valve piston arranged axially displaceably in the through bore, which transforms the through bore into a fluidly connected to the pilot valve via the pilot valve inlet bore Control chamber and an antechamber fluidly connected downstream to the inlet bore, and an overflow channel that fluidly connects the antechamber and the control chamber to one another. Within the guide housing, a drain hole for draining the airbag gas into the airbag branches off from the through hole, the main valve piston closing the at least one drain hole in a first operating position and releasing the at least one drain hole in a second operating position.

Erfindungsgemäß ist in der Zulaufbohrung des Hauptventils eine Zulaufblende zum Steuern oder Einstellen einer Größe eines Airbaggasstroms von dem Gasgenerator zu der Durchgangsbohrung angeordnet. Die Zulaufblende ist dabei also insbesondere stromaufwärts vor der Durchgangsbohrung bzw. der Vorkammer angeordnet.According to the invention, an inlet orifice for controlling or adjusting a size of an airbag gas flow from the gas generator to the through hole is arranged in the inlet bore of the main valve. The inlet panel is therefore arranged in particular upstream of the through hole or the antechamber.

Durch eine derartige Ausgestaltung wird insbesondere der Airbaggasstrom im Bereich der der Zulaufbohrung zugewandten Druckwirkfläche des Hauptventilkolbens gezielt gebündelt, wodurch der Airbaggasstrom beschleunigt wird und mit einer, gegenüber einer Ausgestaltung ohne eine solche Zulaufblende, erhöhten Geschwindigkeit auf die Druckwirkfläche prallt. Es wird insgesamt ein möglichst hoher und dabei definierter und gleichmäßiger Airbaggasdruck an der der Zulaufbohrung zugewandten Druckwirkfläche des Hauptventilkolbens ermöglicht, wodurch ein definiertes, gleichmäßiges und schnelles Schalten des Hauptventilkolbens bzw. des Hauptventils gewährleistet ist.With such a configuration, the airbag gas flow is specifically bundled in the area of the pressure-acting surface of the main valve piston facing the inlet bore, whereby the airbag gas flow is accelerated and impacts the pressure-acting surface at an increased speed compared to a configuration without such an inlet aperture. Overall, the highest possible and defined and uniform airbag gas pressure is made possible on the pressure effective surface of the main valve piston facing the inlet bore, which ensures defined, uniform and rapid switching of the main valve piston or the main valve.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat somit insgesamt den Vorteil, dass dadurch eine verbesserte Ausgestaltung für eine Ventilanordnung bereitgestellt wird, welche ein zuverlässiges und dabei möglichst schnelles und präzises Befüllen des Airbags ermöglicht.The design according to the invention therefore has the overall advantage that an improved design for a valve arrangement is provided, which enables the airbag to be filled reliably and as quickly and precisely as possible.

Im Rahmen der Erfindung sind die Begriffe „stromabwärts“ und „stromaufwärts“ jeweils bezogen auf die Richtung der Airbaggasströmung im Betrieb.In the context of the invention, the terms “downstream” and “upstream” each refer to the direction of the airbag gas flow during operation.

Der Massenstrom des Airbaggases ist definiert durch die Masse des Airbaggases, die pro Zeiteinheit durch einen bestimmten Querschnitt strömt (m/t), insbesondere die pro Zeiteinheit zu dem Airbag hinströmt (m/t).The mass flow of the airbag gas is defined by the mass of the airbag gas that flows through a certain cross section per unit of time (m/t), in particular that flows to the airbag per unit of time (m/t).

Mit der Zulaufblende, insbesondere mit dem Strömungsquerschnitt der Zulaufblende, wird die Größe des Airbaggasstroms bevorzugt auf einen vordefinierten Wert eingestellt oder gesteuert. Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Größe des Airbaggasstroms um einen Massenstrom des Airbaggases, einen Volumenstrom des Airbaggases und/oder einen Druck des Airbaggasstroms.With the inlet panel, in particular with the flow cross section of the inlet panel, the size of the airbag gas flow is preferably set or controlled to a predefined value. Advantageously, the size of the airbag gas flow is a mass flow of the airbag gas, a volume flow of the airbag gas and/or a pressure of the airbag gas flow.

Im Wesentlichen wird über das elektrisch ansteuerbare Pilotventil und insbesondere über eine Stellung des Pilotventilkolbens die Bewegung und damit die Stellung des Hauptventilkolbens des Hauptventils und folglich der Massenstrom in den Airbag gesteuert. Das Pilotventil ist dabei vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet und umfasst eine Spule, die eine Spulenwicklung aus einem elektrischen Leiter aufweist. Wird an die Spule eine elektrische Spannung angelegt bzw. die Spule mit Strom beaufschlagt, baut sich ein Magnetfeld in dem Pilotventil auf und die daraus resultierende Magnetkraft wirkt unmittelbar oder mittelbar auf den Pilotventilkolben.Essentially, the movement and thus the position of the main valve piston of the main valve and consequently the mass flow into the airbag are controlled via the electrically controllable pilot valve and in particular via a position of the pilot valve piston. The pilot valve is preferably designed as a solenoid valve and comprises a coil which has a coil winding made of an electrical conductor. If an electrical voltage is applied to the coil or the coil is subjected to current, a magnetic field builds up in the pilot valve and the resulting magnetic force acts directly or indirectly on the pilot valve piston.

Das Pilotventil kann als ein stromlos geschlossenes Pilotventil oder als ein stromlos offenes Pilotventil ausgebildet sein. Bei einer Ausgestaltung als stromlos geschlossenes Pilotventil verschließt der Pilotventilkolben die Pilotventilzulaufbohrung ohne angelegte elektrische Spannung bzw. ohne Strombeaufschlagung, wobei das Pilotventil dabei vorteilhafterweise eine Druckfeder aufweist, die den Pilotventilkolben in eine Schließposition vorspannt, d.h. in eine Position, in welcher der Pilotventilkolben die Pilotventilzulaufbohrung verschließt. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird der Pilotventilkolben dann zunächst in eine Öffnungsposition bewegt, d.h. in eine Position, in welcher der Pilotventilkolben die Pilotventilzulaufbohrung freigibt. Bei einer Ausgestaltung als stromlos offenes Pilotventil verbleibt der Pilotventilkolben ohne angelegte elektrische Spannung bzw. ohne Strombeaufschlagung grundsätzlich in einer beliebigen Position, wobei das Pilotventil vorzugsweise eine Druckfeder aufweist, die das Pilotventil bzw. den Pilotventilkolben in eine definierte Öffnungsposition vorspannt. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung bzw. durch Bestromung kann der Pilotventilkolben dann in eine Schließposition bewegt werden, d.h. in eine Position, in der der Pilotventilkolben die Pilotventilzulaufbohrung verschließt.The pilot valve can be designed as a normally closed pilot valve or as a normally open pilot valve. In an embodiment as a normally closed pilot valve, the pilot valve piston closes the pilot valve inlet bore without applied electrical voltage or without current, the pilot valve advantageously having a compression spring which biases the pilot valve piston into a closed position, i.e. into a position in which the pilot valve piston closes the pilot valve inlet bore . By applying an electrical voltage, the pilot valve piston is then first moved into an open position, i.e. into a position in which the pilot valve piston releases the pilot valve inlet bore. In an embodiment as a normally open pilot valve, the pilot valve piston basically remains in any position without applied electrical voltage or without current being applied, the pilot valve preferably having a compression spring which biases the pilot valve or the pilot valve piston into a defined opening position. By applying an electrical voltage or by energizing the pilot valve piston can then be moved into a closed position, i.e. into a position in which the pilot valve piston closes the pilot valve inlet bore.

Durch den Überströmkanal des Hauptventils, der die Vorkammer und die Steuerkammer fluidisch miteinander verbindet, kann das Airbaggas von der Ventilkammer in die Steuerkammer strömen, wobei hautsächlich in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen der Ventilkammer und der Steuerkammer ein bestimmter Massenstrom durch den Überströmkanal fließen kann.The airbag gas can flow from the valve chamber into the control chamber through the overflow channel of the main valve, which fluidly connects the antechamber and the control chamber, with a certain mass flow being able to flow through the overflow channel, primarily depending on a pressure difference between the valve chamber and the control chamber.

Wird der Gasgenerator aktiviert und damit unter Druck gespeichertes Airbaggas bereitgestellt, strömt das Airbaggas über die Zulaufbohrung in die Vorkammer der Durchgangsbohrung. Dadurch steigt der Airbaggasdruck in der Vorkammer und über den Überströmkanal kann Airbaggas in die Steuerkammer fließen, wodurch der Airbaggasdruck auch von der Steuerkammer her auf den Hauptventilkolben wirken kann. Aufgrund der Druckverhältnisse in der Steuerkammer und der Ventilkammer und abhängig von der geometrischen Gestaltung des Hauptventilkolbens wirken auf den Hauptventilkolben also entsprechende Kräfte von Seiten der Steuerkammer und der Ventilkammer her, wobei sich der Hauptventilkolben bei einem Kräfteungleichgewicht entsprechend bewegt. Das Pilotventil ist dazu vorgesehen, den Airbaggasdruck in der Steuerkammer zu steuern. Wird über das Pilotventil der Airbaggasdruck in der Steuerkammer beispielsweise gesenkt, sinkt auch die Kraft, die auf den Hauptventilkolben von der Steuerkammer her wirkt.If the gas generator is activated and airbag gas stored under pressure is made available, the airbag gas flows via the inlet hole into the antechamber of the through hole. As a result, the airbag gas pressure in the antechamber increases and airbag gas can flow into the control chamber via the overflow channel, whereby the airbag gas pressure can also act on the main valve piston from the control chamber. Due to the pressure conditions in the control chamber and the valve chamber and depending on the geometric design of the main valve piston, corresponding forces act on the main valve piston from the control chamber and the valve chamber, with the main valve piston moving accordingly in the event of a force imbalance. The pilot valve is intended to control the airbag gas pressure in the control chamber. For example, if the airbag gas pressure in the control chamber is reduced via the pilot valve, the force acting on the main valve piston from the control chamber also decreases.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Zulaufblende durch eine abschnittsweise Querschnittsverengung der Zulaufbohrung gebildet.In an advantageous embodiment, the inlet aperture is formed by a sectional narrowing of the cross-section of the inlet bore.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist dabei die Querschnittsverengung einen der Durchgangsbohrung abgewandten ersten axialen Abschnitt auf, wobei der erste axiale Abschnitt sich in Richtung zur Durchgangsbohrung hin konisch verjüngt. Dadurch nimmt der Strömungsquerschnitt in diesem ersten axialen Abschnitt in Richtung zur Durchgangsbohrung hin stetig ab.In a further advantageous embodiment, the cross-sectional narrowing has a first axial section facing away from the through hole, the first axial section tapering conically towards the through hole. As a result, the flow cross section in this first axial section decreases steadily in the direction of the through hole.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Querschnittsverengung einen der Durchgangsbohrung zugewandten zweiten axialen Abschnitt auf, wobei der zweite axiale Abschnitt sich in Richtung zur Durchgangsbohrung hin konisch erweitert. Dadurch nimmt der Strömungsquerschnitt in diesem zweiten axialen Abschnitt in Richtung zur Durchgangsbohrung hin stetig zu.In a further advantageous embodiment, the cross-sectional narrowing has a second axial section facing the through hole, the second axial section widening conically towards the through hole. As a result, the flow cross section in this second axial section increases steadily in the direction of the through hole.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem ersten axialen Abschnitt und dem zweiten axialen Abschnitt und unmittelbar angrenzend an den ersten axialen Abschnitt und den zweiten axialen Abschnitt ein dritter axialer Abschnitt angeordnet, wobei der dritte axiale Abschnitt als eine zylinderförmige Bohrung ausgebildet ist. Entlang des dritten axialen Abschnitts ist somit der Strömungsquerschnitt konstant.In a further advantageous embodiment, a third axial section is arranged between the first axial section and the second axial section and immediately adjacent to the first axial section and the second axial section, the third axial section being designed as a cylindrical bore. The flow cross section is therefore constant along the third axial section.

In einer alternativen, weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Zulaufblende als eine Lochblende ausgebildet.In an alternative, further advantageous embodiment, the inlet diaphragm is designed as a pinhole diaphragm.

Die Zulaufblende kann als ein eigenständiges, separates Bauteil ausgebildet sein, das in die Zulaufbohrung des Hauptventils montiert ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Zulaufblende aber unmittelbar durch einen Abschnitt der die Zulaufbohrung umgebenden Gehäuseinnenwand des Hauptventils gebildet. Dabei ist die Zulaufblende insbesondere durch eine entsprechende Formgebung des Abschnitts der Gehäuseinnenwand ausgebildet.The inlet panel can be designed as an independent, separate component that is mounted in the inlet bore of the main valve. In a further advantageous embodiment, the inlet panel is formed directly by a section of the inner housing wall of the main valve surrounding the inlet bore. The inlet panel is formed in particular by a corresponding shape of the section of the housing inner wall.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Zulaufblende als eine verstellbare Zulaufblende ausgebildet, wobei die Zulaufblende vorzugsweise durch ein stetig verstellbares Wegeventil gebildet ist oder einen verstellbaren Strömungsquerschnitt aufweist. Auf diese Weise kann die Größe des Airbaggasstroms während des Betriebs gesteuert und insbesondere auf verschiedene Werte der Größe eingestellt werden.In a further advantageous embodiment, the inlet orifice is designed as an adjustable inlet orifice, wherein the inlet orifice is preferably formed by a continuously adjustable directional control valve or has an adjustable flow cross section. In this way, the size of the airbag gas flow can be controlled during operation and, in particular, adjusted to different size values.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Überströmkanal als eine Kolbenbohrung in dem Hauptventilkolben ausgebildet, wobei vorzugweise in der Kolbenbohrung eine Kolbensteuerblende angeordnet ist. Dabei wird durch die in der Zulaufbohrung angeordnete Zulaufblende in der Kolbenbohrung, und bei einer Ausgestaltung mit einer Kolbensteuerblende in der Kolbenbohrung insbesondere in einem Anströmbereich der Kolbensteuerblende, ein konstanter, hoher Airbaggasdruck ermöglicht.In a further advantageous embodiment, the overflow channel is designed as a piston bore in the main valve piston, with a piston control orifice preferably being arranged in the piston bore. A constant, high airbag gas pressure is made possible by the inlet orifice arranged in the inlet bore in the piston bore, and in an embodiment with a piston control orifice in the piston bore, in particular in an inflow area of the piston control orifice.

Der Hauptventilkolben weist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eine der Steuerkammer zugewandte erste Druckwirkfläche und eine der Zulaufbohrung zugewandte zweite Druckwirkfläche auf, wobei die erste Druckwirkfläche größer ist als die zweite Druckwirkfläche. Die derart unterschiedlich großen Druckwirkflächen des Hauptventilkolbens des Hauptventils können beispielsweise durch unterschiedliche Durchmesser des Kolbens im Bereich der Steuerkammer und im Bereich der Vorkammer realisiert werden. Es ergibt sich durch die Flächenverhältnisse dieser Durchmesser des Kolbens ein Kräftegleichgewicht, sofern der Airbaggasdruck in der Steuerkammer entsprechend geringer ist als der Airbaggasdruck in der Vorkammer. Der Kolben kann somit spätestens bei einem gleichen Airbaggasdruck in der Steuerkammer und in der Vorkammer schalten, d.h. aktiviert werden und sich dabei insbesondere in die erste Betriebsstellung bewegen.In a further advantageous embodiment, the main valve piston has a first pressure-acting surface facing the control chamber and a second pressure-acting surface facing the inlet bore, the first pressure-acting surface being larger than the second pressure-acting surface. The pressure effective surfaces of the main valve piston of the main valve of such different sizes can be realized, for example, by different diameters of the piston in the area of the control chamber and in the area of the antechamber. The area ratios of these diameters of the piston result in a balance of forces, provided that the airbag gas pressure in the control chamber is correspondingly lower than the airbag gas pressure in the antechamber. The piston can therefore switch, i.e. be activated, at the latest when the airbag gas pressure in the control chamber and in the antechamber is the same and in particular move into the first operating position.

Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Aufprallschutzsystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Aufprallschutzsystem einen Airbag und einen Gasgenerator, der dazu ausgebildet ist, ansprechend auf ein Aktivierungssignal druckbeaufschlagtes Airbaggas bereitzustellen, umfasst. Ferner umfasst das Aufprallschutzsystem eine erfindungsgemäße Ventilanordnung zum Steuern eines Massenstrom des Airbaggases zum Befüllen des Airbags. Dabei ist die Zulaufbohrung des Hauptventils fluidisch mit einem Airbaggasaustrittskanal des Gasgenerators verbunden.The present invention further includes a crash protection system for a motor vehicle, the crash protection system comprising an airbag and a gas generator configured to provide pressurized airbag gas in response to an activation signal. Furthermore, the impact protection system includes a valve arrangement according to the invention for controlling a mass flow of the airbag gas for filling the airbag. The inlet bore of the main valve is fluidly connected to an airbag gas outlet channel of the gas generator.

Die für die erfindungsgemäße Ventilanordnung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Aufprallschutzsystem.The advantages and preferred embodiments described for the valve arrangement according to the invention also apply accordingly to the impact protection system according to the invention.

Vorteilhafterweise weist das Aufprallschutzsystem weiter wenigstens einen Sensor auf, der bei einem Aufprall und/oder zeitlich vor einem Aufprall crashrelevante Parameter zum Berechnen eines voraussichtlichen Aufprallverlaufes erfasst und an eine Steuergeräteeinheit überträgt, die insbesondere dazu ausgelegt ist, aus den erfassten crashrelevanten Parametern den voraussichtlichen Aufprallverlauf und basierend darauf den zu jedem Zeitpunkt des Aufprallverlaufes benötigten Massenstrom des Airbaggases in den Airbag zu bestimmen.Advantageously, the impact protection system further has at least one sensor which, in the event of an impact and/or time before an impact, detects crash-relevant parameters for calculating an expected course of the impact and transmits them to a control device unit, which is in particular designed to calculate the expected course of the impact from the recorded crash-relevant parameters and Based on this, the mass flow of the airbag gas into the airbag required at each point in the course of the impact is determined.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur in einer schematischen Längsschnittdarstellung ein Aufprallschutzsystem mit einer Ventilanordnung.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. The only figure shows a schematic longitudinal section of an impact protection system with a valve arrangement.

Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Aufprallschutzsystems 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Aufprallschutzsystem 1 umfasst einen Airbag (nicht dargestellt) sowie einen als Kaltgasgenerator ausgebildeten Gasgenerator 2, in dem ein Airbaggas unter Druck gespeichert ist und der dazu ausgebildet ist, ansprechend auf ein Aktivierungssignal druckbeaufschlagtes Airbaggas bereitzustellen. Hierfür weist der Gasgenerator 2 ein als Berstscheibe ausgebildetes Verschlusselement (nicht dargestellt) zum Verschließen eines Airbaggasaustrittskanals des Gasgenerators 2 auf, wobei das Verschlusselement im Falle eines Aufpralls zerstört wird, so dass das unter Druck stehende Airbaggas aus dem Gasgenerator 2 austreten kann. Weiter umfasst das Aufprallschutzsystem 1 eine Ventilanordnung 3 zum Steuern eines Massenstroms des Airbaggases zum Befüllen des Airbags. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ventilanordnung 3 in einem geöffneten Zustand dargestellt.The only figure shows a schematic sectional view of an exemplary embodiment of an impact protection system 1 for a motor vehicle. The impact protection system 1 comprises an airbag (not shown) and a gas generator 2 designed as a cold gas generator, in which an airbag gas is stored under pressure and which is designed to provide pressurized airbag gas in response to an activation signal. For this purpose, the gas generator 2 has a closure element (not shown) designed as a rupture disk for closing an airbag gas outlet channel of the gas generator 2, the closure element being destroyed in the event of an impact, so that the pressurized airbag gas can exit the gas generator 2. The impact protection system 1 further includes a valve arrangement 3 for controlling a mass flow of the airbag gas for filling the airbag. In the illustrated embodiment, the valve arrangement 3 is shown in an open state.

Die Ventilanordnung 3 umfasst ein elektrisch ansteuerbares bzw. schaltbares, als Magnetventil ausgebildetes, Pilotventil 4 mit einem axial verschiebbar angeordneten Pilotventilkolben 5 und einer mit dem Pilotventilkolben 5 verschließbaren Pilotventilzulaufbohrung 6. Der Pilotventilkolben 5 wirkt also mit der Pilotventilzulaufbohrung 6 zusammen und verschließt oder öffnet die Pilotventilzulaufbohrung 6 in Abhängigkeit von seiner Position. Das Pilotventil 4 weist ferner einen Aktuator 7 auf, der mit dem Pilotventilkolben 5 gekoppelt ist, und der eine Bewegung des Pilotventilkolben 5 induziert.The valve arrangement 3 includes an electrically controllable or switchable pilot valve 4 designed as a solenoid valve with an axially displaceable pilot valve piston 5 and a pilot valve inlet bore 6 that can be closed with the pilot valve piston 5. The pilot valve piston 5 therefore interacts with the pilot valve inlet bore 6 and closes or opens the pilot valve inlet bore 6 depending on its position. The pilot valve 4 further has an actuator 7 which is coupled to the pilot valve piston 5 and which induces a movement of the pilot valve piston 5.

Ferner weist die Ventilanordnung 3 ein Hauptventil 8 mit einer fluidisch mit dem Gasgenerator 2 verbundenen Zulaufbohrung 9 auf. Das Hauptventil 8 umfasst ferner ein Führungsgehäuse 10 mit einer mit der Zulaufbohrung 9 fluidisch stromabwärts verbundenen axialen Durchgangsbohrung 11 sowie einen in der Durchgangsbohrung 11 axial verschiebbar angeordneten, zylinderförmigen Hauptventilkolben 12. Der Hauptventilkolben 12 teilt die Durchgangsbohrung 11 in eine fluidisch über die Pilotventilzulaufbohrung 6 mit dem Pilotventil 4 verbundene Steuerkammer 13 und eine fluidisch stromabwärts mit der Zulaufbohrung 9 verbundene Vorkammer 14. Das Hauptventil 8 umfasst weiter einen als Kolbenbohrung im Hauptventilkolben 11 ausgebildeten Überströmkanal 15, der die Vorkammer 14 und die Steuerkammer 13 fluidisch miteinander verbindet und in dem eine Kolbensteuerblende 16 angeordnet ist.Furthermore, the valve arrangement 3 has a main valve 8 with an inlet bore 9 fluidly connected to the gas generator 2. The main valve 8 further comprises a guide housing 10 with an axial through hole 11 which is fluidically connected downstream to the inlet hole 9 and a cylindrical main valve piston 12 which is arranged axially displaceably in the through hole 11. The main valve piston 12 divides the through hole 11 into a fluidly connected via the pilot valve inlet hole 6 Control chamber 13 connected to the pilot valve 4 and an antechamber 14 fluidly connected downstream to the inlet bore 9. The main valve 8 further comprises an overflow channel 15 designed as a piston bore in the main valve piston 11, which fluidly connects the antechamber 14 and the control chamber 13 to one another and in which a piston control orifice 16 is arranged is.

Der Hauptventilkolben 12 weist eine der Steuerkammer 13 zugewandte erste Druckwirkfläche 17 und eine der Vorkammer 14 bzw. der Zulaufbohrung 9 zugewandte zweite Druckwirkfläche 18 auf, wobei die erste Druckwirkfläche 17 größer ist als die zweite Druckwirkfläche 18. Die unterschiedlich großen Druckwirkflächen 17, 18 des Hauptventilkolbens 12 können durch unterschiedliche Durchmesser des Hauptventilkolbens 12 im Bereich der Steuerkammer 13 und im Bereich der Vorkammer 14 realisiert werden. Es ergibt sich durch die Flächenverhältnisse dieser Durchmesser Hauptventilkolbens 12 ein Kräftegleichgewicht, sofern der Airbaggasdruck der Steuerkammer 13 entsprechend geringer ist als der Airbaggasdruck in der Vorkammer 14. Der Hauptventilkolben 12 kann somit spätestens bei einem gleichen Airbaggasdruck in der Steuerkammer 13 und in der Vorkammer 14 schalten, d.h. aktiviert werden und sich in eine erste Betriebsstellung bewegen.The main valve piston 12 has a first pressure-acting surface 17 facing the control chamber 13 and a second pressure-acting surface 18 facing the antechamber 14 or the inlet bore 9, the first pressure-acting surface 17 being larger than the second pressure-acting surface 18. The differently sized pressure-acting surfaces 17, 18 of the main valve piston 12 can be realized by different diameters of the main valve piston 12 in the area of the control chamber 13 and in the area of the antechamber 14. The area ratios of these diameters of the main valve piston 12 result in a balance of forces, provided that the airbag gas pressure in the control chamber 13 is correspondingly lower than the airbag gas pressure in the antechamber 14. The main valve piston 12 can therefore switch at the latest when the airbag gas pressure in the control chamber 13 and in the antechamber 14 is the same , i.e. activated and moving into a first operating position.

Innerhalb des Führungsgehäuses 10 zweigt von der Durchgangsbohrung 11 eine Ablaufbohrung 19 ab zum Ablassen des Airbaggases über einen Sammelringspalt 20 zu einem Auslassstutzen 21 in den Airbag. Der Auslassstutzen 21 ist mit dem Airbag verbunden, so dass Airbaggas aus der Ablaufbohrung 19 in den Airbag gelangen kann. Mittels des Airbaggases bzw. des Airbaggasdrucks und abhängig von einer Stellung des Pilotventilkolbens 5 verschließt der Hauptventilkolben 12 in einer ersten Betriebsstellung die Ablaufbohrung 19 und gibt die Ablaufbohrung 19 in einer zweiten Betriebsstellung frei.Within the guide housing 10, a drain hole 19 branches off from the through hole 11 for draining the airbag gas via a collecting ring gap 20 to an outlet port 21 into the airbag. The outlet port 21 is connected to the airbag so that airbag gas can reach the airbag from the drain hole 19. By means of the airbag gas or the airbag gas pressure and depending on a position of the pilot valve piston 5, the main valve piston 12 closes the drain hole 19 in a first operating position and releases the drain hole 19 in a second operating position.

In der Zulaufbohrung 9 des Hauptventils 8 ist eine Zulaufblende 22 in Form einer Querschnittsverengung des Zulaufbohrung 9 angeordnet zum Steuern oder Einstellen einer Größe eines Airbaggasstroms von dem Gasgenerator 2 zu der Durchgangsbohrung 11. Mit der Zulaufblende 22 und insbesondere über den Strömungsquerschnitt der Zulaufblende 22 wird die Größe des Airbaggasstroms auf einen vordefinierten Wert eingestellt oder gesteuert. Bei der Größe des Airbaggasstroms handelt es sich um einen Massenstrom des Airbaggases, einen Volumenstrom des Airbaggases und/oder einen Druck des Airbaggasstroms.In the inlet bore 9 of the main valve 8, an inlet aperture 22 is arranged in the form of a cross-sectional narrowing of the inlet bore 9 for controlling or adjusting a size of an airbag gas flow from the gas generator 2 to the through hole 11. With the inlet aperture 22 and in particular via the flow cross section of the inlet aperture 22, the Airbag gas flow size set or controlled to a predefined value. The size of the airbag gas flow is a mass flow of the airbag gas, a volume flow of the airbag gas and/or a pressure of the airbag gas flow.

Dabei weist die Querschnittsverengung einen der Durchgangsbohrung 11 abgewandten ersten axialen Abschnitt 23 auf, wobei der erste axiale Abschnitt 23 sich in Richtung zur Durchgangsbohrung 11 hin konisch verjüngt. Dadurch nimmt der Strömungsquerschnitt in diesem ersten axialen Abschnitt 23 in Richtung zur Durchgangsbohrung 11 hin stetig ab. Weiter weist die Querschnittsverengung einen der Durchgangsbohrung 11 zugewandten zweiten axialen Abschnitt 24 auf, wobei der zweite axiale Abschnitt 24 sich in Richtung zur Durchgangsbohrung 11 hin konisch erweitert. Dadurch nimmt der Strömungsquerschnitt in diesem zweiten axialen Abschnitt 24 in Richtung zur Durchgangsbohrung 11 hin stetig zu. Zwischen dem ersten axialen Abschnitt 23 und dem zweiten axialen Abschnitt 24 und unmittelbar angrenzend an den ersten axialen Abschnitt 23 und den zweiten axialen Abschnitt 24 ist zudem ein dritter axialer Abschnitt 25 angeordnet, wobei der dritte axiale Abschnitt 25 als eine zylinderförmige Bohrung ausgebildet ist. Entlang des dritten axialen Abschnitts 25 ist somit der Strömungsquerschnitt konstant.The cross-sectional narrowing has a first axial section 23 facing away from the through hole 11, the first axial section 23 tapering conically towards the through hole 11. As a result, the flow cross section in this first axial section 23 decreases steadily in the direction of the through hole 11. Furthermore, the cross-sectional narrowing has a second axial section 24 facing the through hole 11, the second axial section 24 widening conically in the direction of the through hole 11. As a result, the flow cross section in this second axial section 24 increases steadily in the direction of the through hole 11. A third axial section 25 is also arranged between the first axial section 23 and the second axial section 24 and immediately adjacent to the first axial section 23 and the second axial section 24, the third axial section 25 being designed as a cylindrical bore. The flow cross section is therefore constant along the third axial section 25.

Die Zulaufblende 22 ist dabei unmittelbar durch einen Abschnitt der die Zulaufbohrung 9 umgebenden Gehäuseinnenwand des Hauptventils 8 durch eine entsprechende Formgebung des Abschnitts der Gehäuseinnenwand gebildet.The inlet panel 22 is formed directly by a section of the inner housing wall of the main valve 8 surrounding the inlet bore 9 by a corresponding shape of the section of the inner housing wall.

Durch eine derartige Ausgestaltung wird insbesondere der Airbaggasstrom im Bereich der zweiten Druckwirkfläche 18 des Hauptventilkolbens 12 gezielt gebündelt, wodurch der Airbaggasstrom bescheunigt wird und mit einer, gegenüber einer Ausgestaltung ohne eine solche Zulaufblende 22, erhöhten Geschwindigkeit auf die zweite Druckwirkfläche 18 prallt. Es werden insgesamt ein möglichst hoher und dabei definierter und gleichmäßiger Airbaggasdruck an der zweiten Druckwirkfläche 18 des Hauptventilkolbens 12 und zudem in einem Anströmbereich der Kolbensteuerblende 16 ein konstanter, hoher Airbaggasdruck ermöglicht. Auf diese Weise werden ein definiertes, gleichmäßiges und schnelles Schalten des Hauptventilkolbens 12 bzw. des Hauptventils 8 gewährleistet und folglich ein zuverlässiges und dabei möglichst schnelles und präzises Befüllen des Airbags ermöglicht.Through such a configuration, in particular, the airbag gas flow is specifically bundled in the area of the second pressure-acting surface 18 of the main valve piston 12, whereby the airbag gas flow is accelerated and hits the second pressure-acting surface 18 at an increased speed compared to an embodiment without such an inlet aperture 22. Overall, the highest possible and defined and uniform airbag gas pressure is achieved on the second pressure effective surface 18 of the main valve piston 12 and also in an inflow area of the piston control aperture 16 constant, high airbag gas pressure enables. In this way, a defined, uniform and rapid switching of the main valve piston 12 or the main valve 8 is ensured and consequently the airbag can be filled reliably and as quickly and precisely as possible.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: AufprallschutzsystemImpact protection system
22: GasgeneratorGas generator
33: VentilanordnungValve arrangement
44: PilotventilPilot valve
55: PilotventilkolbenPilot valve piston
66: PilotventilzulaufbohrungPilot valve inlet hole
77: Aktuatoractuator
88th: HauptventilMain valve
99: ZulaufbohrungInlet hole
1010: FührungsgehäuseGuide housing
1111: DurchgangsbohrungThrough hole
1212: HauptventilkolbenMain valve piston
1313: SteuerkammerControl chamber
1414: Vorkammerantechamber
1515: ÜberströmkanalOverflow channel
1616: KolbensteuerblendePiston control orifice
1717: erste Druckwirkflächefirst pressure effective area
1818: zweite Druckwirkflächesecond pressure effective area
1919: Ablaufbohrungdrain hole
2020: Sammelringspaltcollecting ring gap
2121: Auslassstutzenoutlet connection
2222: ZulaufblendeInlet panel
2323: erster axialer Abschnittfirst axial section
2424: zweiter axialer Abschnittsecond axial section
2525: dritter axialer Abschnittthird axial section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015209019 A1 [0006]

Claims

Valve arrangement (3) for a gas generator (2) for controlling a mass flow of a pressurized airbag gas from the gas generator (2) for filling an airbag of a motor vehicle, comprising: - an electrically controllable pilot valve (4) with a pilot valve piston (5) and one with the Pilot valve piston (5) closable pilot valve inlet bore (6), and - a main valve (8) with an inlet bore (9) which can be fluidly connected to the gas generator (2), a guide housing (10) with an axial through bore fluidically connected downstream to the inlet bore (9). (11); divides the antechamber (14) connected to the inlet bore (9), and an overflow channel (15) which fluidly connects the antechamber (14) and the control chamber (13) to one another, with at least one drain bore (19) for draining within the guide housing (10). of the airbag gas branches off into the airbag from the through hole (11), and wherein the main valve piston (12) closes the at least one drain hole (19) in a first operating position and opens the at least one drain hole (19) in a second operating position, characterized in that An inlet orifice (22) for controlling or adjusting a size of an airbag gas flow from the gas generator (2) to the through hole (11) is arranged in the inlet bore (9) of the main valve (8).

Valve arrangement (3). Claim 1 , characterized in that the inlet panel (22) is formed by a sectional narrowing of the cross-section of the inlet bore (9).

Valve arrangement (3). Claim 2 , characterized in that the cross-sectional narrowing has a first axial section a (23) facing away from the through hole (11), and in that the first axial section (23) tapers conically towards the through hole (11).

Valve arrangement (3). Claim 2 or 3 , characterized in that the cross-sectional constriction has a second axial section (24) facing the through hole (11), and in that the second axial section (24) widens conically towards the through hole (11).

Valve arrangement (3). Claim 3 and 4 , characterized in that a third axial section (25) is arranged between the first axial section (23) and the second axial section (24) and immediately adjacent to the first axial section (23) and the second axial section (24), and that the third axial section (25) is designed as a cylindrical bore.

Valve arrangement (3). Claim 1 or 2 , characterized in that the inlet aperture (22) is designed as a perforated aperture.

Valve arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet aperture (22) is formed directly by a section of the inner housing wall of the main valve (8) surrounding the inlet bore (9).

Valve arrangement (3). Claim 1 , characterized in that the inlet panel (22) is designed as an adjustable inlet panel, the inlet panel preferably being formed by a continuously adjustable directional control valve.

Valve arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the overflow channel (15) is designed as a piston bore in the main valve piston (12), and that a piston control orifice (16) is preferably arranged in the piston bore.

Valve arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the main valve piston (12) has a first pressure-acting surface (17) facing the control chamber (13) and a second pressure-acting surface (18) facing the inlet bore (9), the first pressure-acting surface (17) is larger than the second pressure effective surface (18).

Impact protection system (1) for a motor vehicle, comprising an airbag, a gas generator (2) which is designed to provide pressurized airbag gas in response to an activation signal, and a valve arrangement (3) for controlling a mass flow of the airbag gas for filling the airbag according to one of the Claims 1 until 10 , wherein the inlet bore (9) of the main valve (8) is fluidly connected to an airbag gas outlet channel of the gas generator (2).