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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Rechte der US Provisional Anmeldungen
mit den Aktenzeichen 60/561,352, eingereicht am 12. April 2004,
und 60/561,353, eingereicht am 12. April 2004.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Gasgeneratoren, die zum Aufblasen
eines Airbags in einem Fahrzeuginsassenschutzsystem verwendet werden, und
insbesondere einen Mechanismus zur Freisetzung eines unter Druck
stehenden Aufblasfluids aus einem Speicherbehälter zur Verwendung beim Aufblasen
eines Airbags.
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Aufblassysteme
zur Entfaltung eines Airbags in einem Kraftfahrzeug nutzen allgemein
einen Gaserzeuger, der in strömender
Kommunikation mit einem nicht entfalteten Airbag steht. Der Gaserzeuger
wird durch eine Zündschaltung
ausgelöst,
wenn ein Sensor feststellt, dass die Fahrzeugbeschleunigung einen
vorbestimmten Grenzwert überschritten hat
(zum Beispiel durch die Verwendung eines auf die Beschleunigung
ansprechenden internen Schalters.).
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Airbagaufblassysteme
nutzen häufig
einen Speichergaserzeuger (oder Hybridgaserzeuger), der beispielsweise
innerhalb der B-Säule
eines Autos untergebracht ist. Speichergaserzeuger enthalten unter Druck
stehendes Gas, welches freigesetzt wird, um den Airbag, nach Erhalt
eines vorbestimmten Signals vom Sensor, aufzublasen. Eine anhaltende
Herausforderung ist es, die Zeit zu reduzieren, die erforderlich
ist, um das Speichergas nach einem Crash-Ereignis freizusetzen.
Darüber
hinaus sind verbesserte Sicherheit und reduzierte Herstellungskosten
auch anhaltende Anliegen. Verbesserungen in irgendeinem dieser Bereiche
würde einen
Vorteil gegenüber Gasfreisetzungssystemen
des Standes der Technik bereitstellen.
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Andere
Speichergas-Freisetzungssysteme sind bekannt. Beispielsweise beschreibt
das US-Patent Nr. 6 206 420, das hierin als Referenz einbezogen
wird, eine Vorrichtung für
das Einführen
eines unter Druck stehenden Gases in einen Airbag.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
wird ein Mechanismus zur Freisetzung eines unter Druck stehenden
Fluids aus einem Speicherbehälter
zur Verfügung
gestellt. Der Mechanismus schließt ein Gehäuse ein, um darin ein zweites
unter Druck stehendes Fluid, zum Beispiel aus einer pyrotechnischen
Quelle, aufzunehmen. Ein Aktuator ist zur Auslösung der Freisetzung des ersten
unter Druck stehenden Fluids durch eine Gleitbewegung des Aktuators
verschiebbar in Strömungskommunikation
mit einem Innenbereich des Gehäuses befestigt.
Der Aktuator ist verschiebbar in Reaktion auf eine Kraft, die auf
ihn durch das zweite unter Druck stehende Fluid in dem Gehäuse ausgeübt wird.
Mittel für
die Begrenzung der Gleitbewegung des Aktuators werden ebenfalls
bereitgestellt.
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Auch
offenbart wird ein Gasgenerator zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassenschutzsystem.
Der Gasgenerator schließt
einen Behälter
einen, um darin ein erstes unter Druck stehendes Fluid zu speichern.
Ein Verschluss wird zum Verschließen des Behälters bereitgestellt, um das
erste unter Druck stehende Fluid innerhalb des Behälters zurückzuhalten.
Mittel zum Öffnen
des Verschlusses werden auch bereitgestellt, um das erste unter
Druck stehende Fluid aus dem Behälter
freizusetzen. Die Öffnungsmittel
schließen
ein Gehäuse,
um darin ein zweites, unter Druck stehendes Fluid aufzunehmen, und
einen verschiebbar angeordneten Aktuator ein, der in Strömungskommunikation
mit einem Innenbereich des Gehäuses
ist, um den Verschluss durch Gleitbewegung des Aktuators zu öffnen. Der
Aktuator ist verschiebbar als Reaktion auf eine Kraft, die durch das
zweite unter Druck stehende Fluid in dem Gehäuse ausgeübt wird. Es werden auch Mittel
an das Gehäuse
gekoppelt zur Begrenzung der Gleitbewegung des Aktuators. Ein Diffusor
zur Aufnahme von unter Druck stehendem Fluid aus dem Behälter nach Öffnen des
Verschlusses wird bereitgestellt. Der Diffusor schließt Gasaustrittsöffnungen
ein, die an diesem entlang ausgebildet sind, um die Verteilung des unter
Druck stehenden Fluids zu ermöglichen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen:
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ist 1 eine
Querschnittsansicht eines Gasgenerators, der einen Mechanismus zur
Freisetzung eines unter Druck stehenden Fluids aus einem Speicherbehälter, in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, einschließt;
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ist 1A eine
Endansicht eines Teils des in 1 gezeigten
Gasgenerators;
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ist 2 eine
Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des in 1 gezeigten
Mechanismuses;
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ist 3 eine
Querschnitts-Seitenansicht eines Zylinders, der in dem Mechanismus
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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ist 3A eine
Endansicht des in 3 gezeigten Zylinders;
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ist 4 eine
Querschnittsansicht eines Aktuators, der in dem Mechanismus der
vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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ist 5 eine
Querschnittsansicht eines Stützelements,
das in dem Mechanismus der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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ist 6 eine
Querschnittsansicht eines anderen alternativen Ausführungsbeispiels
des in 1 gezeigten Mechanismus; und
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ist 7 eine
schematische Ansicht eines Airbagsystems und eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems,
welches einen Gasgenerator einschließt, der den erfindungsgemäßen Aufbewahrungsmechanismus
für unter
Druck stehendes Fluid verwendet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Gaserzeugungssystems, welches einen Mechanismus 10 zur
Freisetzung eines unter Druck stehenden Aufblasfluids aus einem
Speicherbehälter 12,
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, einschließt. In den in den
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1-7 gezeigten
Ausführungsbeispielen
liegt das Gaserzeugungssystem in Form eines Gaserzeugers oder Gasgenerators
vor, eingeschlossen in einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem. Jedoch kann
das hierin beschriebene Gaserzeugungssystem in jegliche von einer
Auswahl alternativer Vorrichtungen eingeschlossen sein, die ein
Gaserzeugungssystem erfordern.
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Unter
Bezugnahme auf die 1-3 wird ein
Mechanismus 10 gezeigt, der an einem Speicherbehälter 12 (in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine
Gasflasche oder ein Tank) gesichert ist, in welchem ein unter Druck
stehendes Fluid (in diesem Fall ein Aufblasgas) gespeichert ist.
Speicherbehälter 12 hat
eine ringförmige
Wand 14, die eine Öffnung 16 definiert.
Mechanismus 10 schließt
eine Umhüllung 18 ein,
die ein erstes Ende 20, ein zweites Ende 22 und
eine Wand 24 besitzt, welche einen Durchgang 25 definiert,
für ein
unter Druck stehenden Aufblasfluid, das nach Aktivieren des Gasgenerators
dort hindurchtritt. Eine Längsachse
L erstreckt sich longitudinal und zentral durch Umhüllung 18.
Eine Öffnung 26 ist
in Wand 24, zwischen dem ersten Ende 20 und dem
zweiten Ende 22 ausgebildet, um darin einen Teil eines
Gehäuses 39 aufzunehmen
(was später detaillierte
beschrieben wird.). In dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
definiert Wand 24 auch eine Öffnung 28, die dem
Speicherbehälter 12 zugewandt
ist, mit einer ringförmigen
Schulter 30, die sich bevorzugt von der Wand erstreckt.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel enthält Umhüllung 18 auch
bevorzugt einen hohlen Diffusor-Teil 34,
der benachbart zum zweiten Ende 22 der Umhüllung ausgebildet
ist. Der Diffusor-Teil 34 kann integral mit Umhüllung 18 ausgebildet
sind. Alternativ kann der Diffusor-Teil 34 gefräst oder
anderweitig aus Stahl oder anderen geeigneten Materialien gebildet
werden, und dann geschweißt oder
anderweitig an das zweite Ende 22 der Umhüllung fixiert
werden. Diffusor 34 bewirkt die Verteilung von Gas, das
vom ersten Ende 20 durch Durchgang 25 und aus
dem zweiten Ende 22 der Umhüllung heraus strömt. Eine
Vielzahl von Gasausblasdüsen 36 ist
bevorzugt auf dem Äußeren des
Diffusors verteilt. Das in 1 gezeigte
Ausführungsbeispiel
schließt vier
Gasausblasdüsen 36 ein,
die im Wesentlichen gleichmäßig um den
Umfang des Diffusors verteilt sind. Der Diffusor kann einen Filter 38 einschließen, um
vor der Verteilung des Gases Verbrennungsprodukte aus dem Aufblasfluid
zu filtern. Jeder geeignete metallische Netzfilter oder jedes Drahtgewebe können verwendet
werden, wobei viele Beispiele von diesen bekannt sind und erhältlich sind
aus kommerziell zugänglichen
Quellen (zum Beispiel Wayne Wire Cloth Products, Inc. of Bloomfield
Hills, Michigan.)
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Umhüllung 18 kann
gegossen, gefräst
oder anderweitig aus Stahl oder anderen geeigneten Metallen oder
Metalllegierungen gebildet werden. Alternativ kann Umhüllung 18 aus
einem geeigneten Polymermaterial geformt werden. Zusätzlich kann
Umhüllung 18 hergestellt
werden aus Einzelteilen, welche individuell gebildet werden und
dann in geeigneter Weise aneinander gesichert werden, beispielsweise
durch Schweißen.
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Wieder
Bezug nehmend auf 1 wird ein Gehäuse 39 bereitgestellt,
um darin ein Gas oder ein unter Druck stehendes Fluid aufzunehmen
und zu speichern, das aus einem Gaserzeuger oder einer Quelle unter
Druck stehenden Fluids ausströmt,
und auch um darin einen Aktuators 66 (der unten detaillierter
beschrieben wird) gleitenden aufzunehmen, welcher zur Auslösung der
Freisetzung des unter Druck stehenden Fluids in Behälter 12 durch
eine Gleitbewegung des Aktuators 66 verwendet wird. In dem
in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird Gehäuse 39 definiert
durch einen allgemein rohrförmigen
Mantel 40 und einen Zylinder 56, der an Mantel 40 derart
gekoppelt ist, dass ein Innenbereich des Mantels 40 in
Strömungskommunikation
mit einem Innenbereich des Zylinders 56 steht. In dem Ausführungsbeispiel
von 1 ist Zylinder 56 innerhalb einer Ringöffnung oder Öffnung 42 positioniert
und gesichert, die in Mantel 40 durch Schweißen, Pressfitting
oder anderen geeigneten Mitteln ausgebildet ist. Alternativ kann
Zylinder 56 physikalisch abgetrennt sein von Mantel 40,
so lange der Innenbereich von Mantel 40 in Strömungskommunikation
mit dem Innenbereich von Zylinder 56 steht.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist Mantel 40 bevorzugt
im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse
L der Umhüllung
orientiert, erstreckt sich innerhalb der Umhüllung 18 und ist verschweißt oder
anderweitig geeignet vor Ort gesichert. Auch ist in dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel Öffnung 42 bevorzugt
innerhalb des Mantels derart ausgebildet, dass eine Achse S, die sich
lotrecht auf die Öffnung
und zentral dort hindurch erstreckt, parallel oder co-linear zu
Achse L ist, die sich longitudinal und zentral durch Umhüllung 18 erstreckt. Öffnung 42 ist
so orientiert, dass sie dem ersten Ende 20 der Umhüllung gegenüber liegt.
Mantel 40 kann tiefgezogen oder anderweitig aus einem geeigneten
Metall oder einer Metalllegierung gebildet werden. Ein Flansch oder
Kragen 41 ist angeschweißt oder anderweitig an der äußeren Wand 43 von
Umhüllung 18 fixiert,
wodurch der Mantel 40 innerhalb der Umhüllung 18 gesichert
wird.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel, das
in 2 gezeigt wird, schließen Umhüllung 18 und Mantel 40 komplementäre Positionierungsmerkmale
ein, um die korrekte Positionierung und Sicherung von Mantel 40 innerhalb
von Umhüllung 18 zu erleichtern.
In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
umfassen die Positionierungsmerkmale einen Nippel 44, der
an einem Ende von Mantel 40 ausgebildet ist, und ein komplementäres Loch 46, das
in der Umhüllungswand 24 ausgebildet
ist, um Nippel 44 darin aufzunehmen. Nach der Platzierung innerhalb
von Loch 46 kann Nippel 44 abgeflacht oder anderweitig
gegen den äußeren Teil
der Wand von Umhüllung 18 geflanscht
werden, wodurch Mantel 40 an dem Platz fixiert wird, anstatt
dass dieser angeschweißt
wird. Im Wesentlichen wird ein Befestigungselement, ähnlich einer
Niete, während
des Stanzens oder des Bearbeitungsprozesses ausgebildet, um die
exakte Positionierung von Mantel 40 in Bezug auf Umhüllung 18,
und die Bequemlichkeit des Zusammenbaus zu unterstützen. Alternativ
können Nippel 44 und
Loch 46 so bemessen sein, dass eine Presspassung ausgebildet
wird, wenn der Nippel in das Loch eingeführt wird.
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Bezugnehmend
auf die 1 und 3 wird ein
Zylinder 56 bereitgestellt zur Positionierung und Führung eines
verschiebbaren Aktuators 66 (unten detaillierter beschrieben),
dessen Bewegung das Aufblasfluid aus Speicherbehälter 12 nach Aktivierung
des Gasgenerators freisetzt. Zylinder 56 schließt ein Manschettenelement 58,
das eine ringförmige
Düse 60 definiert,
und einen Flansch 62 ein, der sich radial von dem Manschettenelement
erstreckt. Manschettenelement 58 ist bevorzugt fixiert innerhalb
von (und im Wesentlichen koaxial zu) Mantelöff nung 42, wodurch
ermöglicht
wird, dass Düse 60 Strömungskommunikation
zwischen dem Innenbereich von Mantel 40 und einem Innenbereich
von Manschettenelement 58 bereitstellt. Flansch 62 ist mit
Manschettenelement 58 durch einen abgeschrägten Bereich 64 verbunden.
Flansch 62 ist bevorzugt bearbeitet oder gestanzt, um einen äußeren rechteckigen
oder quadratischen Umfang zu bilden, der eine Vielzahl von Ecken 63 (1A)
besitzt. Alternativ kann ein mehrseitiger Umfang (nicht gezeigt) ausgebildet
werden, der so viele äußere Ecken
besitzt, wie gewünscht
wird.
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Wie
man in den 1, 1A, 2 und 3 sieht,
wird, wenn Mantel 40 in Umhüllung 18 gesichert
wird, ein Hohlraum 48 ausgebildet zwischen Speicherbehälter 12 und
Mantel 40. Flansch 62 (3) ist innerhalb
von Hohlraum 48 positioniert und gegen die Schulter 30 der
Umhüllung
an den Ecken 63 gelagert, wodurch vier separate Öffnungen 49 zwischen
den äußeren Ecken
von Flansch 62 und Wand 24 der Umhüllung 18 bereitgestellt
werden (1A), wodurch die Strömungskommunikation zwischen
entgegengesetzten Seiten des Flansches nach der Aktivierung des
Gasgenerators erleichtert wird.
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Zylinder 56 kann
aus einem geeigneten Metall oder einer Metalllegierung extrudiert
und fertig bearbeitet werden. Alternativ kann Flansch 62 separat von
Manschettenelement 58 gebildet werden und kann an dem Manschettenelement
unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens, wie Schweißen, befestigt
werden.
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Eine
Gasquelle 50 aus einer pyrotechnischen oder unter Druck
stehenden Fluid-Quelle ist an Gehäuse 39 gekoppelt,
um dem Innenbereich des Gehäuses,
nach Aktivierung des Gasgenerators, ein unter Druck stehendes Fluid
zur Verfügung
zu stellen. In einem Ausführungsbeispiel,
in den 1 und 2 gezeigt, umfasst die unter
Druck stehende Fluid-Quelle bevorzugt einen Mikrogaserzeuger 50,
gekoppelt an Gehäuse 39,
um somit in Strömungskommunika tion
mit einem Innenbereich des Gehäuses
zu stehen. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist Gaserzeuger 50 innerhalb von Gehäuse 39 gesichert.
Gaserzeuger 50 ist bevorzugt angecrimpt oder anderweitig
geeignet innerhalb von Gehäuse 39 gesichert,
so dass, nach Aktivierung des Gaserzeugers 50, der Gaserzeuger
in Strömungskommunikation
mit dem Innenbereich von Gehäuse 40 ist.
Die strukturellen Elemente des Mikrogaserzeugers 50 werden
durch im Stand der Technik bekannte Mittel hergestellt. Die US-Patente
der Nummern 5 397 075 und 5 899 399, die hierin als Referenz einbezogen werden,
sind instruktiv und offenbaren Beispiele typischer Konstruktionen
von Mikrogaserzeugern. Alternativ können andere Quellen, die entweder
innerhalb oder außerhalb
von Gehäuse 39 positioniert
sind, verwendet werden, um dem Gehäuse unter Druck stehendes Fluid
bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine Leitung (nicht gezeigt)
verwendet werden, um Gehäuse 39 unter
Druck stehendes Fluid aus einer entfernt gelegenen Quelle zuzuführen.
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Ein
Zünder 52 befindet
sich bevorzugt innerhalb des Gaserzeugers 50 und steht
in Zündkommunikation
mit einem Gaserzeugungsmittel (nicht gezeigt), das sich auch innerhalb
von Gaserzeuger 50 befindet. In dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist Zünder 52 innerhalb
einer ringförmigen
Bohrung von Mantel 40 positioniert. Zünder 52 kann gebildet
werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Eine beispielhafte
Zünderkonstruktion
ist in dem US-Patent Nr. 6 009 809 beschrieben, das hierin als Referenz
einbezogen wird.
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Das
Gaserzeugungsmittel in Gaserzeuger 50 kann jede Gaserzeugungszusammensetzung
umfassen, die für
ihre Verwendbarkeit in Fahrzeuginsassenschutzsystemen bekannt ist.
Die US-Patente der Anmelderin mit den Nummern 5 035 757, 5 756 929, 5
872 329, 6 077 371, 6 074 502 und 6 210 505 werden hierin als Referenz
einbezogen und veraschaulichen, begrenzen jedoch nicht, Gaserzeugungszusammenset zungen,
die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
umfasst das Gaserzeugungsmittel eine Mischung aus ungefähr 10-25
Gewichts-% Silikon als Brennstoff und ungefähr 75-90 Gewichts-% eines Oxidationsmittels,
wie Ammonium- oder Kaliumperchlorat. Silikon fungiert nicht nur
als Brennstoff, sondern fungiert auch als Bindemittel, wodurch die
Bildung von biegsamem, zylindrischem extrudiertem Gaserzeugungsmittel
erleichtert wird. In einem speziellen Ausführungsbeispiel umfasst das
Gaserzeugungsmittel ungefähr 10-25
Gewichts-% Silikon als Brennstoff; ein Perchlorat-Oxidationsmittel
wie Ammonium-, Lithium- oder Kaliumperchlorat, und ein Strontiumsalz
wie Strontiumnitrat oder Strontiumcarbonat als Kühlmittel, worin das Oxidationsmittel
und das Kühlmittel
ungefähr 75-90
% Gewichts-% des Gaserzeugungsmittels umfassen. Das Silikon kann
beispielsweise von General Electric oder anderen wohlbekannten Lieferanten
bezogen werden. Die Gaserzeugungsmittel-Bestandteile können bereitgestellt
werden von Lieferanten oder durch Herstellungsverfahren, die im
Stand der Technik wohlbekannt sind.
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Die
Gaserzeugungszusammensetzung umfasst, in Gewichts-%, sogar noch
bevorzugter, 10-25 % Silikon, 75-90
% Oxidationsmittel, 1-30 % Kühlmittel
und 1-20 schlackebildenden Bestandteil. Das Oxidationsmittel kann
zum Beispiel ausgewählt
sein aus anorganischen Perchloraten und Nitraten, wie Natriumperchlorat,
Kaliumperchlorat, Ammoniumperchlorat, Kaliumnitrat, Ammoniumnitrat
und phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat. Das Kühlmittel kann beispielsweise
ausgewählt
sein aus Metallhydroxiden wie Aluminiumhydroxid; Metallcarbonaten
wie Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Strontiumcarbonat und Natriumcarbonat;
und anorganischen Oxalaten wie Calciumoxalat, Strontiumoxalat und
Ammoniumoxalat. Der schlackebildende Bestandteil kann zum Beispiel
ausgewählt
sein aus Metalloxiden wie Aluminiumoxid und Eisenoxid. Es ist gefunden
worden, dass Gaserzeugungszusammensetzungen, die Silikon und ein
Perchlorat-Oxidationsmittel enthalten, bei relativ niedrigeren Temperaturen
verbrennen, wenn ein Kühlmittel,
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, zu der Mischung hinzugefügt wird.
Demzufolge können
die Erfordernisse zur Kühlung
von Gas, das innerhalb des Gasfreisetzungsmechanismus 10 erzeugt
wird, wesentlich minimiert werden.
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Bezugnehmend
auf die 1, 2 und 4 wird
ein beweglicher Aktuator 66 bereitgestellt für die Auslösung der
Freisetzung des Aufblasfluids, das in Flasche 12 gespeichert
ist, nach Aktivierung des Gasgenerators. In dem in den 1, 2 und 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel
schließt
einen Aktuator 66, einen longitudinalen Wellenteil 68,
eine Schulter 70, die sich radial äußerlich vom Wellenteil 68 erstreckt,
und einen Penetratorteil 72 ein, der sich longitudinal
von Schulter 70 erstreckt. Wellenteil 68 ist bevorzugt
verschiebbar aufgenommen innerhalb von Zylinder-Manschettenelement 58.
Schulter 70 ist bevorzugt mit dem Wellenteil 68 des
Aktuators durch eine abgeschrägte
Ausrundung 76 verbunden, die allgemein übereinstimmt mit der Kontur
des abgeschrägten
Bereichs 64 des Zylinders. Der Penetratorteil 72 ist
bevorzugt allgemein konisch und schließt ab in einem spitz zulaufenden
Ende 74, das Flasche 18 zugewandt ist wenn der
Aktuator in Mantelelement 58 befestigt ist.
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Vor
der Aktivierung des Gasgenerators grenzt die Aktuator-Schulter 70 bevorzugt
an Zylinder-Flansch 62 an, wie in den 1 und 2 gezeigt
wird. Schulter 70 ist auch bevorzugt so dimensioniert,
dass sie an einen Teil des Zylinders 56 angrenzt, wenn
sich der Aktuator in einer Richtung bewegt, die durch Pfeil "A" angezeigt wird, wodurch sich ein Stopteil
bildet, um die Gleitbewegung des Aktuators in Richtung "A" zu begrenzen. Zusätzlich, wenn Aktuator-Wellenteil 68 verschiebbar
in Zylinder- Mantelelement 58 aufgenommen
ist, steht ein Ende 69 des Wellenteils in Strömungskommunikation
mit dem Innenbereich von Gehäuse 39.
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Bezugnehmend
auf die 1, 2 und 5 ist
ein Stützelement 78 bevorzugt
an einem ersten Ende 20 der Umhüllung 18 fixiert,
um einen Teil des Verschlusses 86 (was später unten
detaillierter beschrieben wird) gegen den Druck zu stützen, der
durch die Entfaltung von Fluid ausgeübt wird, das in Flasche 12 gelagert
wird. Stützelement 78 enthält eine Öffnung 80 in
koaxialem Bezug zu der ringförmigen
Düse 60 des
Mantelelements 60, um Strömungskommunikation zwischen
dem Innenbereich der Flasche 12 und dem Innenbereich der
Umhüllung 18, nach
Aktivierung des Gasgenerators, zu ermöglichen. Öffnung 80 ist bevorzugt
so bemessen, um einen Teil des Penetratorteils 72 des Aktuators
(4) darin aufzunehmen, wenn Aktuator 66 innerhalb
des Mantelelements 58 in die Richtung gleitet, die durch Pfeil "B" angezeigt wird. Öffnung 80 ist auch
bevorzugt so bemessen, dass eine Ecke der Öffnung 80 an die Aktuator-Schulter 70 angrenzt,
wenn sich der Aktuator eine vorbestimmte Distanz in Richtung "B" bewegt hat, wodurch die Gleitbewegung
von Aktuator 66 in Richtung "B" begrenzt
wird. Eine Endfläche 82 des
Stützelements 78 schließt einen
ringförmigen Vorsprung 84 ein,
um darin Verschluss 86 auf eine Weise aufzunehmen, die
unten detaillierter beschreiben wird.
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Wie
man in den 1, 2 und 3 sehen
kann, ist Zylinderflansch 62 positioniert zwischen der
Schulter 30 der Umhüllung
und Stützelement 78, wenn
Zylinder 56 und Stützelement 78 an
der Umhüllung
befestigt sind. Während
der Aktivierung des Gasgenerators gleitet der Aktuator 66 innerhalb
von Mantelelement 58 in die Richtungen "A" und "B", innerhalb der Bewegungsgrenzen, die
durch das Angrenzen der Schulter 70 des Aktuators (4)
an Zylinderflansch 62 und das Angrenzen der Schulter 70 des
Aktu ators an die Kante der Öffnung 80 des
Stützelements
bereitgestellt werden.
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Wieder
bezugnehmend auf die 1 und 2 wird ein
zerbrechbarer Verschluss 86 (zum Beispiel eine Berstscheibe)
in Strömungskommunikation
mit einem Innenbereich von Flasche 12 gesichert. Verschluss 86 bildet
eine Fluid-dichte Barriere, welche verhindert, dass unter Druck
stehendes Gas durch oder um den Verschluss herum strömt. In dem in
den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel,
sitzt Verschluss 86 bevorzugt entlang dem Vorsprung 84 des
Stützelements
und ist daran angeschweißt
oder anderweitig gesichert, um den Fluss von unter Druck stehendem
Gas während
des normaler Fahrzeugbetriebs zu verhindern. In einem alternativen
Ausführungsbeispiel
(nicht gezeigt) sitzt Verschluss 86 entlang einem ringförmigen Vorsprung,
der entlang Öffnung 16 der
Flasche 12 ausgebildet ist, und ist an diesem gesichert.
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Verschluss 86 ist
so gestaltet, dass er den Fluss des unter Druck stehenden Fluids
verhindert, wenn er extern durch Stützelement 78 gegen
Druck gestützt
wird, der durch das Fluid ausgeübt
wird. Verschluss 86 ist auch gestaltet, um durch Penetratorteil 72 von
Aktuator 66 zerstörbar
zu sein, welcher mit dem Verschluss nach der Aktivierung des Gasgenerators
in Kontakt kommt, auf eine Weise, die auch unten detailliert beschreiben
wird. Wenn Stützelement 78 sich
geben Verschluss 86 stützt,
unterstützt
das Stützelement
den Verschluss 86 gegen Druck, der durch unter Druck stehendes
Gas in Flasche 12 ausgeübt
wird, wodurch verhindert wird, dass unter Druck stehendes Fluid
in Flasche 12 den Verschluss 86 während des
normalen Fahrzeugbetriebs zerreißt.
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Verschluss 86 kann
gestanzt oder aus jedweden einer Auswahl von Gas- oder Fluid-undurchlässigen Materialien
geformt werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Beispielhafte
Materialien schließen
Aluminium, Stahl, Zinn und Nichtmetall-Verschlüsse ein. Die Materialien und Struktur
des Verschlusses werden von dem Druck des Fluids abhängen, das
in Flasche 12 eingeschlossen wird, und von den gewünschten
Leistungscharakteristika des Gasgenerators 8. Beispielsweise
können
Verschlüsse
verwendet werden, die aus Materialien hergestellt werden und/oder
Strukturen haben, welche relativ mehr oder weniger einfach zerrissen
werden können.
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Wenn
nichts anderes angegeben wird, werden die verschiedenen strukturellen
Bestandteile, die oben beschrieben werden, durch Verfahren gebildet, die
im Stand der Technik bekannt sind. Zum Beispiel können Umhüllung 18,
Gehäuse 40,
Aktuator 66, Zylinder 56, Stützelement 78 und Speicherbehälter 12 alle
durch Stanzen, Spritzguss oder andere Umformtechniken hergestellt
werden. Verschiedene Metalle, wie Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium
und verschiedene Metalllegierungen werden alle als geeignet betrachtet,
wenn diese Teile gebildet werden.
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Es
wird nun die Funktion von Mechanismus 10 diskutiert.
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In
den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen
wird die Freisetzung des Aufblasfluids, das in Flasche 12 gespeichert
ist, durch Gleitbewegung von Aktuator 66 ausgelöst, was
in der Durchdringung von Verschluss 86 durch Penetratorteil 72 resultiert.
Nach einem Crash-Ereignis empfängt
Zünder 52 ein
Signal von beispielsweise einem Crash-Sensor oder Beschleunigungsmesser
(nicht gezeigt), wodurch die Zündung
des Gaserzeugungsmittels im Mikrogaserzeuger 50 bewirkt
wird. Wärme und
Verbrennungsgase, die durch die Zündung des Gaserzeugungsmittels
erzeugt werden, expandieren in Gehäuse 39 und treffen
auf das Ende 69 des Aktuators auf, wodurch der Aktuator 66 gezwungen
wird, innerhalb des Mantelelements 58 in Richtung B zu gleiten.
Wenn der Aktuator 66 in Richtung B voranschreitet, schreitet
Penetratorteil 72 durch Öffnung 80 des Stützelements
voran, um Verschluss 86 zu durchstechen, wodurch Fluid
aus Flasche 12 freige setzt wird. Da die Schulter 70 des
Aktuators so bemessen ist, dass sie den Durchtritt der Schulter
durch die Öffnung 80 des
Stützelements
verhindert, begrenzt der Kontakt zwischen Schulter 70 und
der Kante der Öffnung 80 die
Bewegung des Aktuators in Richtung B. Der resultierende Strom von
unter Druck stehendem Fluid, der aus Behälter 12 ausströmt, treibt
den Aktuator 66 zurück
von der Öffnung 80 des Stützelements,
wodurch der Durchtritt des Aufblasfluids ermöglicht wird durch Öffnung 80,
durch die Öffnungen 49,
die zwischen Zylinderflansch 62 and Umhüllung 18 (1A)
ausgebildet sind, entlang dem Innenbereich der Umhüllung zum
zweiten Ende 22 der Umhüllung
und heraus durch die Diffusor-Austrittsöffnungen 36, um einen
Airbag (nicht gezeigt) aufzublasen. Es sollte gewürdigt werden,
dass der Gasgenerator, auf den oben Bezug genommen wird, in jeder
Schutzvorrichtung genutzt werden kann, wie einem Airbagsystem, das
gegenwärtig
bekannt ist oder in der Zukunft in Betracht gezogen wird. Oder die
Vorrichtung kann alternativ charakterisiert werden als Gaserzeugungsvorrichtung,
die dort nützlich
ist, wo auch immer eine Gasquelle benötigt wird.
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6 zeigt
ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel
des Speichergas-Freisetzungsmechanismus. Gehäuse 90 hat eine longitudinale Öffnung 92,
die sich an diesem entlang erstreckt, mit einem offenen Ende 93,
das dem Stützelement 78 gegenüber steht.
Eine Lippe 94 ist ausgebildet entlang einer Kante des Endes 93 der Öffnung.
Ein Durchgang 105 wird bereitgestellt, um Strömungskommunikation zwischen
einem Innenbereich von Gehäuse 90 und einem
Gaserzeuger 50, nach Aktivierung des Gasgenerators, zu
ermöglichen.
Ein Aktuator 100 ist verschiebbar in Öffnung 92 aufgenommen.
Aktuator 100 hat einen Penetratorteil 102 an einem
Ende des Aktuators, welches dem Stützelement 78 gegenüber steht,
und ein Vorsprungteil 104 ist an einem entgegengesetzten
Ende des Aktuators ausgebildet. Ein Flansch 106 erstreckt
sich radial äußerlich
eines Umfangs der Öffnung 92,
um an die Wand 22 der Umhüllung, entlang im Wesentlichen
einer gesamten äußeren Kante 108 des
Flansches, anzugrenzen. Eine Vielzahl von Gasdurchflussöffnungen 110 ist
in Flansch 106 ausgebildet, um Strömungskommunikation zwischen
einer Seite von Flansch 106, an welcher Behälter 12 positioniert
ist, und einer Seite des Flansches zu ermöglichen, an welcher der Gaserzeuger 50 positioniert
ist.
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Der
Betrieb des in 6 gezeigten Ausführungsbeispiels
ist grundsätzlich
der gleiche wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen. Wenn
unter Druck stehendes Fluid in Gehäuse 90 eintritt, wird
Aktuator 100 in Richtung B gezwungen. Wenn der Aktuator
das Ende 93 der Öffnung
erreicht, durchsticht Penetratorteil 102 den Verschluss 86, während Vorsprung 104 in
Kontakt kommt mit Lippe 94 der Öffnung, wodurch die weitere
Bewegung von Aktuator 100 in Richtung B verhindert wird.
Das Ausströmen
des unter Druck stehenden Aufblasfluids aus Behälter 12 schreitet
im Wesentlichen so voran, wie es vorher beschrieben wurde, durch
Gasdurchflussöffnungen 110,
entlang dem Innenbereich der Umhüllung
zum zweiten Ende 22 der Umhüllung und heraus durch Diffusor-Austrittsöffnungen 36,
um einen Airbag (nicht gezeigt) aufzublasen.
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Bezugnehmend
auf 7 kann jedes Ausführungsbeispiel des hierin beschriebenen
Gasgenerators in ein Gaserzeugungssytem eingeschlossen sein, wie
es durch ein Airbagsystem 200 veranschaulicht wird. Airbagsystem 200 schließt wenigstens
einen Airbag 202 und einen Gasgenerator 8 ein,
der an Airbag 202 gekoppelt ist, um Strömungskommunikation mit einem
Innenbereich des Airbags zu ermöglichen.
Airbagsystem 200 kann sich auch in Kommunikation befinden
mit irgendeinem bekannten Crash-Ereignis-Sensor 210, der in operativer
Kommunikation mit einem bekannten Crash-Sensor-Algorithmus steht,
der die Auslösung
von Airbagsystem 200 beispielsweise über die Aktivierung von Zünder 52 des
Gaserzeugers (nicht in 7 gezeigt) im Fall einer Kollision
signalisiert.
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Wieder
Bezug nehmend auf 7 kann ein Ausführungsbeispiel
des Gasgenerators oder ein Airbagsystem, welches ein Ausführungsbeispiel
des Gasgenerators einschließt,
in ein ausgedehnteres, umfassenderes Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 180 einbezogen
sein, das zusätzliche
Elemente, wie eine Sicherheitsgurtanordnung, einschließen kann, was
man in 7 sehen kann. Die Sicherheitsgurtanordnung 150 schließt eine
Sicherheitsgurtgehäuse 152 und
einen Sicherheitsgurt 160, in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ein, der sich aus Gehäuse 152 erstreckt.
Ein Sicherheitsgurtaufrollmechanismus 154 (zum Beispiel
ein federbelasteter Mechanismus) kann an einen Endteil des Gurtes gekoppelt
sein. Zusätzlich
kann ein Sicherheitsgurtstraffer 156 an den Gurtaufrollmechanismus 154 gekoppelt
sein, um den Aufrollmechanismus im Fall einer Kollision auszulösen. Übliche Sicherheitsgurtaufrollmechanismen,
die in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Sicherheitsgurt-Ausführungsbeispielen
verwendet werden können,
werden in den US-Patenten der Nummern 5 743 480, 5 553 803, 5 667
161, 5 451 008, 4 558 832 und 4 597 546 beschrieben, die hierin
als Referenz einbezogen werden. Veranschaulichende Beispiele typischer
Gurtstraffer, mit welchen die erfindungsgemäßen Gurtstraffer-Ausführungsbeispiele
kombiniert werden können,
werden in den US-Patenen
der Nummern 6 505 790 und 6 419 177 beschrieben, die hierin als Referenz
einbezogen werden.
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Ein
anderes Gaserzeugungssystem wird veranschaulicht durch das Sicherheitsgurtsystem 150,
das üblicherweise
in Kommunikation mit einem bekannten Crash-Ereignis-Sensor 158 (zum
Beispiel einem Trägheitssensor
oder einem Beschleunigungsmesser) in operativer Kommunikation mit
einem bekannten Crash-Sensor-Algorithmus steht, der das Auslösen des
Gurtstraffers 156 signalisiert, beispielsweise über Aktivierung
eines pyrotechnischen Zünders (nicht
gezeigt), der in dem Gurtstraffer eingeschlossen ist. Die US-Patente
der Nummern 6 505 790 und 6 419 177, die vorher hierin als Referenz
einbezogen wurden, stellen veranschaulichende Beispiele von Gurtstraffern
bereit, die auf diese Weise ausgelöst werden.
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Es
wird verständlich
sein, dass die vorangehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung
nur dem Zweck der Veranschaulichung dient, und dass verschiedene
strukturelle und operative Merkmale, die hierin offenbart werden,
für eine
Anzahl von Modifikationen zugänglich
sind, von denen keine vom Gedanken und Geltungsbereich der vorliegenden
Erfindung abweicht. Die vorangehende Beschreibung ist deshalb nicht
als Begrenzung des Geltungsbereichs der Erfindung gedacht. Der Geltungsbereich der
Erfindung ist hingegen nur mittels der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente
zu bestimmen.
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Zusammenfassung
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Gaserzeugungssystem,
das einen Mechanismus (10) einschließt, zur Freisetzung eines unter Druck
stehenden Fluids aus einem Speicherbehälter (12). Der Mechanismus
(10) schließt
ein Gehäuse (40)
ein, um darin ein Gas aus einer Gasquelle aufzunehmen. Ein Aktuator
(66) ist verschiebbar befestigt in Strömungskommunikation mit einem
Innenbereich des Gehäuses
(40), um die Freisetzung des Fluids durch Gleitbewegung
des Aktuator (66) auszulösen. Der Aktuator (66)
ist verschiebbar als Reaktion auf eine Kraft, die durch ein Gas
aus einer in dem Gehäuse
(40) stehenden Gasquelle ausgeübt wird. Ein Stopteil ist an
das Gehäuse
(40) gekoppelt, zur Begrenzung der Gleitbewegung des Aktuators
(66). Ein Verschluss (86) wird bereitgestellt
zum Verschließen des
Behälters
(12). Ein Penetratorteil ist an dem Aktuator (66)
ausgebildet, um den Verschluss (86) zu öffnen, um das Fluid aus dem
Behälter
freizusetzen (12). Ein Diffusor (34) wird bereitgestellt
zur Aufnahme von unter Druck stehendem Fluid aus dem Behälter (12)
nach Öffnen
des Verschlusses (86). Der Diffusor (34) schließt Gasaustrittsöffnungen
(36) ein, die an ihm entlang ausgebildet sind, um die Verteilung des
unter Druck stehenden Fluids zu ermöglichen.