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QUERVERWEIS ZU VERANDTEN
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Rechte der Provisional Anmeldung mit dem
Aktenzeichen 60/625,351, eingereicht am 5. November 2004.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gaserzeugungssysteme und
insbesondere Gaserzeuger, die in Fahrzeuginsassenschutzsystemen
und verwandten Komponenten wie Sicherheitsgurtstraffern verwendet
werden.
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Gaserzeuger,
die in Sicherheitsgurtstraffern verwendet werden, sind aufgrund
der relativ kleinen Größe des Gaserzeugers
als Mikrogaserzeuger bekannt. Beispielhafte Straffer, bei welchen
solche Mikrogaserzeuger verwendet werden, schließen jene ein, die in den US-Patenten
der Nummern 6 460 794, 6 505 790, 6 520 443 und 6 419 177 beschrieben werden,
die hierin als Referenz einbezogen werden. Mikrogaserzeuger schließen allgemein
einen Initiator ein, der eine Initiatorladung, eine Initiatorhalterung und
eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung einschließt, welche
als Reaktion auf die Zündung
des Initiators zündet
und brennt, um Gase zum Auslösen des
Sicherheitsgurtstraffers zu erzeugen.
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Bei
einigen Mikrogaserzeugern wird das Gaserzeugungsmittel in Tablettenform
bereitgestellt, worin die Aggregatverbrennungsoberfläche wesentlich
größer ist
als in Gaserzeugungsmitteln, die beispielsweise in monolithischen
Gaserzeugungsmittel-Gussformen oder -Einsätzen bereitgestellt werden.
Die Gesamtoberfläche
des Gaserzeugungsmittels in jedwedem Gaserzeuger wird häufig basierend auf
der Brennrate der entsprechenden Gaserzeugungsmittelzu sammensetzung
optimiert. Historisch gesehen, sind viele Azid-basierte Zusammensetzungen
zufriedenstellend in Tablettenform bereitgestellt worden, angesichts
der relativ geringen Brennrate vieler Azid-basierter Zusammensetzungen.
Mit der Einführung
von Nicht-Azid-Zusammensetzungen erfordern jedoch relativ höhere Brennraten
häufig
eine relativ geringere Aggregat-Gaserzeugungsmitteloberfläche. Monolithische
Gussformen oder Einsätze können gebildet
werden, die effektiv die Gesamtgaserzeugungsmitteloberfläche reduzieren,
welche der Verbrennung ausgesetzt wird.
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In
Fällen,
bei denen der Gaserzeugungsmitteleinsatz während der Aktivierung des Initiators
in direkter Kommunikation mit dem Initiator steht, können Flamm-
und Zündprodukte
vom Initiator den Gaserzeugungsmittel-Einsatz zerbrechen. Die resultierenden
Gaserzeugungsmittelfragmente werden allgemein eine größere Aggregat-Oberfläche besitzen,
als die intakte Gaserzeugungsmittel-Gussform. Zusätzlich ist
die Größe der resultierenden
Gaserzeugungsmittel-Gussformfragmente nicht vorhersehbar. Diese Faktoren
tragen zu ballistischer Varibialität bei, was es schwer macht,
die Aufblaseigenschaften des Gaserzeugers zu steuern und vorherzusagen.
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Vorrichtungen
wie Sicherheitsgurtstraffer erfordern eine niedrige anfängliche
Druckbeaufschlagung und eine langsam beginnende Gaserzeugung. Die
Stärke
der anfänglichen
Druckbeaufschlagung, die durch Aktivierung des Initiators hervorgerufen wird,
ist direkt verbunden mit der Masse der Initiatorladung und der Oberfläche des
Gaserzeugungsmittels, die der Initiatordetonation ausgesetzt ist.
Dementsprechend ist ein Mittel, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren,
dass der Gaserzeugungsmittel-Einsatz zerbricht, die Masse der Initiatorladung
zu reduzieren. Es kann jedoch teuer und/oder unbequem sein, die
Masse der Initiatorladung zu reduzieren, um die Wahrscheinlichkeit
des Zerbrechens der Gaserzeugungsmittel-Gussform zu reduzieren.
Dementsprechend ist es bevorzugt zu versuchen, das Ausmaß der anfänglichen
Druckbeaufschlagung zu steuern, indem die Gaserzeugungsmitteloberfläche kontrolliert
wird, die der Detonation ausgesetzt ist. Um das zu tun muss die
Geometrie des Gaserzeugungsmittel-Einsatzes während der Aktivierung des Initiator
erhalten bleiben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Gaserzeuger wird bereitgestellt, der einen Initiator umfasst, welcher
eine Initiatorladung, eine vom Initiator beabstandete Gaserzeugungsmittelzusammensetzung
und ein fluidundurchlässiges Detonations-Richtgerät einschließt, das
zwischen dem Initiator und der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung
eingefügt
ist. Das Detonations-Richtgerät
stellt eine Sperre zwischen der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung
und einer Detonation bereit, welche aus der Zündung der Initiatorladung resultiert, wenn
die Initiatorladung gezündet
wird. Das Detonations-Richtgerät
reduziert, wenn es mit speziellen Gaserzeugungsmittelkonfigurationen
verwendet wird, die Effekte der Initiator-Detonation und reduziert die Menge an
Gaserzeugungsmittel, das der Detonation ausgesetzt wird, wodurch
ermöglicht
wird, dass die strukturelle Integrität des vorgeformten Gaserzeugungsmittel-Einsatzes
erhalten bleibt. Das hierin offenbarte Detonations-Richtgerät ist eine
einfache, kostengünstige
Lösung
der Aufgabe Detonationsschaden an dem geformten Gaserzeugungsmittel-Einsatz
zu verhindern. Eine spezielle (aber nicht beschränkende) Anwendung des hierin
offenbarten Gaserzeugers ist die in einem Mikrogasgenerator (MGG),
worin das Gaserzeugungsmittel ein einzelnes, zylindrisches Stück ist,
das in einem Gehäuse untergebracht
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsseitenansicht eines Initiator-Detonations-Richtgerätes in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Initiator-Unteranordnung, welche
das in 1 gezeigte Detonations-Richtgerät einschließt;
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3 ist
eine Querschnittsseitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Gaserzeugers
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Querschnittsseitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Gaserzeugers in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine schematische Aufrißansicht
eines Sicherheitsgurtstraffers, welcher ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gaserzeugers
einschließt;
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6 ist
eine schematische Aufrißansicht des
Straffers von 5, welche die Aktivierung des Straffers
veranschaulicht;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht einer Straffer-Nabe, die eine Vielzahl von umlaufenden Vorsprüngen besitzt,
die daran fest eingebaut sind;
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8 ist
eine Aufrißansicht
eines perforierten Bandes, das eine Vielzahl von Perforationen besitzt;
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9 ist
eine Aufrißansicht
des Straffers von 5, im Zusammenspiel mit einem
Sicherheitsgurtaufroller des Standes der Technik; und
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10 ist
eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeuginsassenrückhaltesystems,
das einen Mikrogaserzeuger einschließt, der ein Detonations-Richtgerät in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung einschließt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die 1–3 zeigen
einen Gaserzeuger, der ein Initiator-Detonations-Richtgerät in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung einschließt. Gaserzeuger 10 schließt eine
Initiator-Halter 12 ein, um darin einen Initiator 48 aufzunehmen
und zu sichern. Halter 12 schließt einen Körper 14 und eine ringförmige Wand 16 ein,
die sich vom Körper 14 erstreckt,
um einen zylindrischen Hohlraum 18 zu definieren. Eine
ringförmige
Schulter 20 ist im Inneren des Hohlraums 18 ausgebildet.
Eine Vielzahl von ersten Crimp-Tabs ist entlang eines Randes 24 von Wand 16 ausgebildet.
Eine Vielzahl zweiter Crimp-Tabs 26 erstreckt
sich entlang einem äußeren Rand 28 von
Körper 14.
Eine ringförmige
Auskehlung 30 ist ausgebildet in Körper 14 entlang einer
Basis von Wand 16, zwischen Wand 16 und den zweiten Crimp-Tabs 26.
Halter 12 hat auch ein Paar sich axial erstreckender Löcher 32, 34,
durch welche sich Initiator-Elektroden erstrecken. Ein hinterer
Teil von Halter 12 ist so konfiguriert, dass eine Grenzfläche bereitgestellt
wird, welche verbindbar ist mit einem komplementären Anschluss eines Kabelbaums
oder eines anderen geeigneten Initiator-Aktivierungsübertragungsmediums.
Halter 12 ist gebildet aus einem Metall oder einer Metalllegierung
unter Verwendung eines geeigneten Herstellungsverfahrens, wie Druckgießen oder
Fräsen.
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Wieder
Bezug nehmend auf die 1–3 schließt der erfindungsgemäße Gaserzeuger
ein fluidundurchlässiges
Detonations-Richtgerät 42 ein,
um die durch die Aktivierung eines Initiators hervorgerufene Detonation
zu kanalisieren. Detonations-Richtgerät 42 hat einen röhrenförmigen Körper 44 und
einen gebördelten
Endteil 46, der sich äußerlich
in einem Winkel vom Körper
erstreckt. Das Innere des Detonations-Richtgerätkörpers 44 ist so dimensioniert,
dass darin eine Spielpassung bereitgestellt wird, um einen Ladungsnapfteil 50 eines
Initiators darin unter zubringen, wie unten beschrieben wird. In
einem Ausführungsbeispiel
ist der gebördelte Endteil 46 so
konfiguriert, dass er an Initiator 48 auf eine Weise angrenzt,
wie unten detailliert beschrieben wird. Dadurch kann der Winkel,
in welchem sich der gebördelte
Endteil 46 äußerlich
von Körper 44 erstreckt, übereinstimmen
mit einer gewinkelten Oberfläche,
die an Initiator 48 ausgebildet ist. Detonations-Richtgerät 42 ist
aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet unter Verwendung
eines geeigneten Herstellungsverfahrens, wie Rollbiegen oder Extrusion.
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Bezugnehmend
auf 2 ist ein konventioneller Initiator 48,
der eine Initiatorladung einschließt, in Halter 12 gesichert,
um eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung zu zünden, die in dem Gaserzeuger
enthalten ist. Eine beispielhafte Zünder-Konstruktion ist im US-Patent
Nr. 6 009 809 beschrieben, das hierin als Referenz einbezogen wird.
Initiator 48 ist innerhalb des Halterhohlraums 18 positioniert
und an Halter 12 gesichert. Speziell ist Initiator 48 axial
in Hohlraum 18 eingeführt,
worin ein Teil des Initiators an Hohlraumschulter 20 angrenzt,
wodurch der Initiator innerhalb des Hohlraums gelagert wird. Detonations-Richtgerät 42 wird
dann über
Initiator 48 positioniert, wobei der gebördelten
Endteil 46 des Detonations-Richtgeräts 42 an einen komplementär gewinkelten
Teil von Initiator 48 angrenzt. Wie gezeigt, kann ein Teil
eines Initiatorladungsnapfes 50 in das Innere des Detonations-Richtgerätkörpers 44 ragen. Erste
Crimp-Tabs 22 werden dann radial nach innen deformiert,
um über
Teile vom gebördelten
Endteil 46 des Detonations-Richtgeräts gefaltet zu werden, wodurch
Detonations-Richtgerät 42 an
Initiator-Halter 12 gesichert wird.
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Bezug
nehmend auf 3 wird Gaserzeuger 10 auch
mit einem gaserzeugenden Treibmittel in Form eines zylindri schen
Einsatzes 52 bereitgestellt, der so dimensioniert ist,
dass er von Initiator 48 beabstandet ist. Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 kann aus
jeder Gaserzeugungsmittelzusammensetzung hergestellt sein, die geeignet
ist, in die gewünschte zylindrische
Gestalt geformt zu werden, während
sie die Erfordernisse der Verbrennung einer gewünschten Anwendung erfüllt. Einsatz 52 ist
auch derart dimensioniert, dass eine radiale Spielpassung mit Detonations-Richtgerätkörper 44 bereitgestellt
wird.
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Allgemein
ist die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung eine schnell brennende,
relativ leicht entzündliche
Zusammensetzung. In einem Ausführungsbeispiel
umfasst das Gaserzeugungsmittel Silikon als einen Brennstoff in
ungefähr
10–25 Gewichts-%;
ein Perchlorat-Oxidationsmittel wie Ammonium-, Lithium- oder Kaliumperchlorat;
und ein Strontiumsalz wie Strontiumnitrat oder Strontiumcarbonat
als Kühlmittel.
Das Oxidationsmittel und das Kühlmittel
machen üblicherweise
ungefähr
75–90 Gewichts-%
des Gaserzeugungsmittels aus. Das Silikon kann zum Beispiel bezogen
werden von "General
Electric" oder anderen
wohlbekannten Anbietern. Silikon hat den zusätzlichen Vorteil, dass es als
Bindemittel wirkt, wodurch die Bildung der hierin beschriebenen
zylindrischen Form erleichtert wird. Die anderen Gaserzeugungsmittel-Bestandteile
können von
Lieferanten oder durch Herstellungsverfahren bereitgestellt werden,
die im Stand der Technik wohlbekannt sind. Beispielhafte, geeignete
Zusammensetzungen werden in der US-Patentanmeldung Nr. 6 805 377
offenbart, die hierin als Referenz einbezogen wird.
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Wieder
Bezug nehmend auf 3 wird ein Gehäuse 54 bereitgestellt,
zur Aufnahme von Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 und um darin die
Zündprodukte
einzudämmen,
die durch die Aktivierung von Initiator 48 erzeugt werden.
Gehäuse 54 hat
einen Körperteil,
der eine ringförmige Wand 56 einschließt, und
eine umlaufende, sich äußerlich
erstreckende Lippe 58, die entlang dem Rand der Wand ausgebildet
ist. Gehäuse 54 ist
gebildet aus einem Metall oder einer Metalllegierung unter Verwendung eines
geeigneten Herstellungsverfahrens, wie Tiefziehen. Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 ist
angrenzend an die innere Oberfläche
von Gehäuse 54 positioniert,
wie in 3 gezeigt wird. Nachdem Detonations-Richtgerät 42 an
Halter 12 gecrimpt wurde, werden Gehäuse 54 und Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52,
die darin enthalten sind, über
Detonations-Richtgerät 42 positioniert.
Die zweiten Crimp-Tabs 26 an Halter 12 werden
dann radial nach innen deformiert, um sich über Gehäuselippe 58 zu falten,
wodurch das Gehäuse
an Halter 12 gesichert wird. Alternative Mittel zur Sicherung
des Detonations-Richtgeräts
an Halter 12 und/oder zur Sicherung von Gehäuse 54 an dem
Halter (zum Beispiel Klebemittelanwendung, Befestigungselemente
etc.) können
auch verwendet werden.
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Es
wird nun der Betrieb des Gaserzeugers diskutiert. Nach einem Crash-Ereignis
wird ein Signal von einem Crash-Sensor
(nicht gezeigt) an Initiator 48 übermittelt, wodurch der Initiator
aktiviert wird und Flamm- und Zündprodukte
erzeugt. Die Flamm- und Zündprodukte
breiten sich außerhalb
von Initiator 48 aus, um auf Gaserzeugungsmittelzusammensetzung 52 aufzutreffen,
wodurch Gaserzeugungsmittel 52 gezündet wird, welches verbrennt,
um Gase zum Auslösen
des Straffers zu bilden. Gasdruck, der aus der Zündung von Gaserzeugungsmittelzusammensetzung 52 resultiert,
bewirkt, dass Gehäuse 54 zerbricht,
wodurch die Gase freigesetzt werden, welche dann in den Straffermechanismus
kanalisiert werden.
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Bei
konventionellem Betrieb (ohne installiertes Detonations-Richtgerät 42),
expandieren Flamm- und Zündprodukte
von Initiator 48 nach außen, sowohl axial entlang Achse
L als auch radial. Radiale Ausbreitung der Flamm- und Zündprodukte
kann bewirken, dass Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 in Stücke zerbricht.
Die Gaserzeugungsmittel-Stücke
haben eine größere Aggregat-Oberfläche als
der intakte Gaserzeugungsmittel-Einsatz. Zusätzlich ist die Größe der resultierenden
Gaserzeugungsmittel-Stücke
nicht vorhersehbar. Diese Faktoren tragen zu ballistischer Varibialität bei, was
es schwer macht, die Aufblaseigenschaften des Gaserzeugers zu steuern und
vorherzusagen. Detonations-Richtgerät 42 ist eingefügt zwischen
Initiator 48 und Gaserzeugungsmittelzusammensetzung 52,
um eine Sperre zwischen der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung und
der Detonation bereitzustellen, die aus der Zündung der Initiatorladung resultiert.
Das hilft dabei zu verhindern, dass die Initiator-Detonation und
die resultierenden, sich radial ausbreitenden Flamm- und Zündprodukte
Gaserzeugungsmittel-Einsatzes 52 zerbrechen, indem die
Flamme in eine axiale Richtung, allgemein entlang Achse L, kanalisiert
wird. Das erhöht
die Wahrscheinlichkeit, dass der Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 während der
Zünd- und Brennprozesse
intakt bleibt.
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Die
Länge von
Detonations-Richtgerät 42 kann
variiert werden, um das Ausmaß zu
steuern, in welchem der Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 den Flamm-
und Zündprodukten
ausgesetzt ist, die radial aus Detonations-Richtgerät 42 ausströmen. Zum Beispiel
ist bei einem relativ kürzeren
Detonations-Richtgerät,
das in 3 gezeigt ist, ein Endteil von Detonations-Richtgerät 42 longitudinal
beabstandet von einem Endteil von Gaserzeugungsmittelzusammensetzung 52,
so dass ein Endteil von Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 sich
direkt radial nach außen
ausbreitenden Zündprodukten
ausgesetzt sein wird, die aus dem Ende von Detonations-Richtgerät 42 ausströmen.
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4 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
das ein relativ längeres
Detonations-Richtgerät einschließt. In diesem
Ausführungsbeispiel
ist ein Endteil von Detonations-Richtgerät 42 longitudinal beabstandet
von einem Endteil von Gaserzeugungsmittelzusammensetzung 52,
so dass Zündprodukte, die
aus Detonations-Richtgerät 42 ausströmen, weggelenkt
werden von Gehäuse 54,
bevor sie auf Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 auftreffen,
wodurch der Beginn der Gaserzeugungsmittel-Verbrennung leicht verzögert wird
und weiterhin dabei geholfen wird sicherzustellen, dass Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 nicht
durch die direkte Exposition mit den Flamm- und Zündprodukten
zerbrochen wird, die anfänglich
von Initiator 48 erzeugt werden. Die Länge von Detonations-Richtgerät 42 kann
auch variiert werden, um mit jeder Länge von Gaserzeugungsmittel-Einsatz 52 zu
korrespondieren, die erforderlich für eine spezielle Anwendung
ist, damit irgendeiner der oben beschriebenen Effekte erreicht wird.
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Bezug
nehmend auf die 5–9 ist in einer
besonderen Anwendung ein Mikrogaserzeuger 10, wie er hierin
beschrieben wird, in einen Sicherheitsgurtstraffer 110 für ein Fahrzeuginsassenschutzsystem
eingeschlossen. Gaserzeuger 10 ist angepasst, um einen
Sicherheitsgurt 112 eines konventionellen Sicherheitsgurtaufroller 114 zu
straffen. Beispielhafte Sicherheitsgurtaufroller, worin der erfindungsgemäße Straffer
potenziell angewendet werden kann, werden beschrieben in den US-Patenten der
Nummern 4 558 832 und 4 597 546, die hierin als Referenz einbezogen
werden. Allgemein kann ein Straffer 110 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, falls es gewünscht wird, viele Straffer
ersetzen kann, die momentan im Stand der Technik eingesetzt werden.
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Ein
Gehäuse 118 enthält den Gaserzeuger 10.
Nach der Straffer-Aktivierung befindet sich der Gaserzeuger 10 in Fluid-Kommunikation
mit einem Kolben 120. Der Kolben 120 ist hergestellt
aus Stahl, Messing, Aluminium, Kunststoff oder anderem ausreichend
steifem Material. Elektrische Kontakte am Initiator 48 kommunizieren
mit irgendeinem bekannten Crash-Ereignis-Sensor (nicht gezeigt),
der das Auslösen
des Straffers 10 signalisiert. Wenn der Initiator 48 dann
ein Signal empfängt,
zum Beispiel von einem Beschleunigungsmesser, zündet der Initiator 48 das
pyrotechnische Gaserzeugungsmittel 52 (nicht in den 5–9 gezeigt).
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Gas,
das durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugt wird,
treibt den Kolben 120 in einen flachen Teil 130 eines
Bandes 134. Eine Vielzahl von Öffnungen oder Perforationen 136 (8) sind
gleichmäßig oder
anderweitig entlang der Länge des
Bandes 134 beabstandet. Das Band 134 ist locker
um einen Teil des Umfangs einer Nabe 138 angeordnet. Nabe 138 ist
mittels Press-Sitz oder anderweitig an eine Aufrollerachse 140 fixiert
und kommuniziert deshalb rotierbar mit der Aufrollachse 140. Wie
in 5 gezeigt rotiert Nabe 138 frei mit der
Aufrollerachse 140 vor der Straffer-Aktivierung. Nabe 138 enthält eine
Vielzahl von Noppen oder Vorsprüngen 142 (7),
die gleichmäßig oder
anderweitig um den Umfang der Nabe 138 beabstandet sind,
wobei jede der Vielzahl von Noppen 142 bevorzugt mit mindestens
einer der Vielzahl von Öffnungen 136 korrespondiert.
Der Abstand von einer entsprechenden Perforation zu einer anderen
entsprechenden Perforation in dem Band 134 ist annähernd äquivalent
mit dem bogenförmigen
Abstand von einem entsprechenden Vorsprung zu einem anderen an der Nabe 138.
Wie in 8 gezeigt, ist der Durchmesser der Perforationen 136 so
bemessen, dass er wenigstens etwas größer ist als der Durchmesser
der Vorsprünge 142.
Alternativ können
die Perforationen 36 elliptisch oder anderweitig geformt,
um die kleiner bemessenen Vorsprünge 142 aufzunehmen.
Im Wesentlichen sind die Perforationen 136 so bemessen, dass
sie schnelle Kupplung und Eingriff mit den Vorsprüngen 142 erleichtern,
wenn der Straffer 110 aktiviert wird.
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Ein
erster zylindrischer Kanal 144 enthält die Nabe 118. Ein
zweiter rechteckiger Kanal 146 hat ein erstes Ende 148 und
ein zweites Ende 150 und ist in lotrechter Orientierung
und in volumetrischer Überschneidung
mit dem ersten Kanal 144 ausgebildet. Der Auslöser 120 ist
vor der Zündung
des Gaserzeugungsmittels und der Aktivierung des Straffers 110 in dem
ersten Ende 148 aufgenommen. Eine Feder 152 kann
verwendet werden, um den Auslöser 120 gegen den
flachen Teil 130 des Bandes 134 vorzuspannen, der
den Kanal 146 kreuzt. Störungen aufgrund von Vibration
werden dadurch gehemmt. Band 134 hat ein freies erstes
Ende 156, das sich von einem zweiten flachen Teil 158 des
Bandes 134 erstreckt, das um den Umfang der Nabe 138 ausgerichtet
ist. Ein zweites Ende 154 des Bandes 134 ist an
dem Gehäuse 118 an
einem Punkt gesichert, der dem Kolben 120 benachbart ist.
Wenn er auf diese Weise angeordnet ist, stellt das Band 134 einen
Verstärkereffekt bereit,
der dem ähnlich
ist, welcher durch die Verwendung von Bewegungsverstärkern vom
Getriebetyp geleistet wird.
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Durch
Aktivierung des Straffers 110 und Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 52 wird
der Kolben 120 in das Band 134 getrieben, wobei
das Band 134 dann um die Nabe 138 greift und gespannt
wird. Oder es wird die Vielzahl von Noppen 142, bei Verbrennung
des Gaserzeugungsmittels und bei Rotation der Nabe 138,
gewaltsam in entsprechenden Öffnungen
innerhalb der Vielzahl von Öffnungen 136 gelagert.
Die lineare Vorwärtsbewegung
des Kolbens 120 resultiert dementsprechend in einer Rotationsbewegung
der Nabe 138 und der Aufrollachse 140, wodurch
der Gurt 112 angezogen wird.
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Um
eine Aufroll-Antwort, basierend auf dem Straffer-Betrieb zu veranschaulichen, siehe das US-Patent
Nr. 5 899 399 von Brown et al., das hierin als Referenz einbezogen
wird. "Straffen" ist allgemein definiert
mit der Bedeutung, dass der Sicherheitsgurt gespannt wird. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung treibt das Gas, das durch das Gaserzeugungsmittel
erzeugt wird, den Kolben 120 in das Band 134 und
beeinflusst dadurch die Rotationsbewegung der Nabe 138,
wodurch das Spiel in dem Sicherheitsgurt 112 angezogen
wird.
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Bezug
nehmend auf 10 ist in einer speziellen Anwendung
ein Mikrogaserzeuger 10, wie er hierin beschrieben wird,
in einen Sicherheitsgurtstraffer 156 eingeschlossen, der
in einer Sicherheitsgurtanordnung 150 eingesetzt wird,
die in einem Fahrzeuginsassenschutzsystem 180 verwendet
wird. Sicherheitsgurtanordnung 150 schließt ein Sicherheitsgurtgehäuse 152 und
einen Sicherheitsgurt 100 ein, der sich aus Gehäuse 152 erstreckt.
Ein Sicherheitsgurtaufrollmechanismus 154 (zum Beispiel
ein federbelasteter Mechanismus) kann an einen Endteil des Sicherheitsgurtes
gekoppelt sein. Sicherheitsgurtstraffer 156 kann an den
Sicherheitsgurtaufrollmechanismus 154 gekoppelt sein, um
den Aufrollmechanismus im Fall einer Kollision auszulösen. Mikrogaserzeuger 10 ist
angepasst, um den Sicherheitsgurtaufrollmechanismus 154 auszulösen, damit
der Sicherheitsgurt 160 gestrafft wird. Übliche Sicherheitsgurtaufrollmechanismen,
die in Verbindung mit Sicherheitsgurt 160 verwendet werden
können,
sind 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.
Sicherheitsgurtanordnung 150 kann in Kommunikation mit
einem bekannten Crash-Ereignis-Sensor 158 (zum
Beispiel einem Trägheitssensor
oder einem Beschleunigungsmesser) stehen, der in operativer Kommunikation
mit einem bekannten Crash-Sensor- Algorithmus
(nicht gezeigt) steht, welcher das Auslösen von Gurtstraffer 156 zum
Beispiel über
die Aktivierung von Initiator 48 (nicht in 10 gezeigt) im
Mikrogaserzeuger 10 signalisiert. Die US-Patente der Nummern
6 505 790 und 6 419 177 stellen veranschaulichende Beispiele von
Straffern bereit, die auf solche Weise ausgelöst werden.
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Wieder
Bezug nehmend auf 10 kann Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 180 auch
zusätzliche
Elemente wie ein Airbag-System 200 einschließen. Airbag-System 200 schließt mindestens
einen Airbag 202 und einen Gasgenerator 300 ein,
der an Airbag 202 gekoppelt ist, um Fluidkommunikation
mit einem Innenbereich des Airbags zu ermöglichen. Airbag-System 200 kann
auch einen Crash-Ereignis-Sensor 210 einschließen (oder
mit diesem in Kommunikation stehen). Crash-Ereignis-Sensor 210 schließt einen
bekannten Crash-Sensor-Algorithmus ein, der das Auslösen von
Airbag-System 200 zum Beispiel über die Aktivierung von Airbag-Gasgenerator 300 im
Fall einer Kollision signalisiert.
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Es
sollte begreiflich sein, dass Sicherheitsgurtanordnung 150,
Airbag-System 200 und umfassender Fahrzeuginsassenschutzsystem 180 Gaserzeugungssysteme
veranschaulichen, die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden, diese
jedoch nicht begrenzen.
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Ausführungsbeispiele
des hierin beschriebenen Mikrogaserzeugers können auch in anderen Bauteilen
Anwendung finden, die üblicherweise
in Fahrzeuginsassenschutzsystemen eingesetzt werden. Ein Fahrzeuginsassenschutzsystem
kann definiert werden, dass es mindestens eines der Folgenden enthält – eine Vorrichtung
wie einen Airbelt, einen Gurtschlossspanner und/oder einen pyrotechnischen
Auslöser.
Insbesondere können
Ausführungsbeispiele
des hierin be schriebenen Mikrogaserzeugers auch verwendet werden
mit einem Airbelt (wie im US-Patent Nr. 6685220 veranschaulicht,
das hierin als Referenz einbezogen wird), mit einem Gurtschlossspanner
(wie im veröffentlichten
US-Patent Nr. 6460935 veranschaulicht, das hierin als Referenz einbezogen
wird), mit Kolben-basierten pyrotechnischen Auslösern (wie im US-Patent Nr.
6568184 veranschaulicht, das hierin als Referenz einbezogen wird),
oder mit irgendeiner anderen Vorrichtung, die einen erfindungsgemäßen Mikrogaserzeuger
innerhalb eines Fahrzeuginsassenschutzsystems einschließt. Darüber hinaus
kann das Fahrzeuginsassenschutzsystem auch, zusätzlich zu der Vorrichtung beziehungsweise
den Vorrichtungen, die den Mikrogaserzeuger enthält beziehungsweise enthalten, eine
andere Vorrichtung beziehungsweise andere Vorrichtungen enthalten,
die üblicherweise
in Fahrzeuginsassenschutzsystemen eingesetzt wird beziehungsweise
eingesetzt werden, wie ein Airbag-Aufblassystem 200, wie
oben beschrieben.
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Wieder
Bezug nehmend auf die 2–4 ist ein
zusätzlicher
Vorteil des erfindungsgemäßen Detonations-Richtgerätes die
Einschränkung
der Expansion von Sektionen oder "Blumenblättern", die von Initiatorladungsnapf 50 bei Zündung der
Initiatorladung gebildet werden. Bei einigen konventionellen Mikrogaserzeuger-Designs sind
in eine Oberfläche
von Ladungsnapf 50, die sich entlang Achse L befindet,
Blumenblatt-förmige
Bereiche eingekerbt, welche bei Zündung der Initiatorladung abteilen
und radial nach außen
expandieren (siehe zum Beispiel US-Patent Nr. 6168202, das hierin
als Referenz einbezogen wird). Beim Expandieren können die
Blumenblätter
auf ein radialpositioniertes Gaserzeugungsmittel einwirken (wie
in den 2–4 gezeigt),
wobei möglicherweise
das Gaserzeugungsmittel zerbrochen wird oder anderweitig unerwünschterweise
dessen Geometrie geändert
wird. Unkontrollierte Modifikation der Gaserzeugungsmittel-Geometrie
kann uner wünschte
ballistische Varibialität
in dem Gaserzeugersystem bei der System-Aktivierung hervorrufen.
Das erfindungsgemäße Detonations-Richtgerät hilft
dabei dieses zu verhindern, indem die radiale Expansion der Blumenblätter über die
Seitenwände
des Ladungsnapfes hinaus begrenzt oder verhindert wird.
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Radiale Überexpansion
der Blumenblätter kann
auch die Crimps beschädigen,
welche Initiator 48 innerhalb von Halter 14 sichern,
wodurch Initiator 48 innerhalb von Halter 14 gelockert
wird und möglicherweise
ein Leckageweg für
erzeugte Gase durch den Halter hindurch bereitgestellt wird. Detonations-Richtgerät 42 hilft
dabei, diesen Effekt zu verhindern, indem die radiale Bewegung der
Blumenblätter begrenzt
wird.
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Wenn
es nicht anders angegeben wird, können die Bauteile des Straffers
unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt
werden. Zusätzlich
kann ein Gaserzeuger, wie er hierin beschrieben wird, eingeschlossen
sein in eine große
Auswahl alternativer Straffer-Designs.
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Es
wird verständlich
sein, das die Ausführungsbeispiele
des hierin beschriebenen Gaserzeugers und Detonations-Richtgeräts nicht
auf die Verwendung in Sicherheitsgurtstraffern begrenzt sind, sondern
auch bei anderen Anwendungen verwendet werden können, bei welchen es wichtig
ist, die strukturelle Integrität
eines Gaserzeugungsmittel-Einsatzes oder anderer Objekte zu bewahren,
die Detonationseffekten ausgesetzt sind. Es wird verständlich sein,
dass die vorangehende Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele nur dem Zweck
der Veranschaulichung dient. Als solches sind die verschiedenen
strukturellen und operationellen Merkmale, die hierin offenbart
werden, für
eine Anzahl von Modifikationen zugänglich, entsprechend der Fähigkeiten
eines Durchschnittsfachmanns, von denen keine vom Geltungsbereich
der vorliegenden Erfindung abweicht, wie sie in den angefügten Ansprüchen definiert
wird.
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Zusammenfassung
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Ein
Gaserzeuger (10) wird bereitgestellt, umfassend einen Initiator
(48), der eine Initiatorladung, einen Gaserzeugungsmittel-Einsatz
(52), der vom Initiator (48) beabstandet ist,
und ein fluidundurchlässiges
Detonations-Richtgerät
(42) einschließt,
das zwischen dem Initiator (48) und dem Gaserzeugungsmittel-Einsatz
(52) eingefügt
ist. Das Detonations-Richtgerät
(42) stellt eine Sperre zwischen dem Gaserzeugungsmittel-Einsatz
(52) und einer Detonation bereit, die aus der Zündung der
Initiatorladung resultiert, wenn die Initiatorladung gezündet wird. Das
Detonations-Richtgerät
(42), wenn es mit bestimmten Gaserzeugungsmittel-Konfigurationen
verwendet wird, reduziert die Effekte der Initiator-Detonation und
reduziert die Menge an Gaserzeugungsmittel, das der Detonation ausgesetzt
wird, wodurch ermöglicht
wird, dass die strukturelle Integrität des Gaserzeugungsmittels
(52) erhalten bleibt.