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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Gaserzeugungssysteme
und insbesondere Gasgeneratoren, die in Fahrzeuginsassenschutzsystemen
und verwandten Systemen, wie Gurtstraffern, verwendet werden.
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Gaserzeuger,
die in Gurtstraffern verwendet werden, sind wegen ihrer relativ
kleinen Größe des Gaserzeugers
als Mikrogaserzeuger bekannt. Beispielhafte Gurtstraffer, welche
derartige Mikrogaserzeuger verwenden, schließen solche ein, die beschrieben
sind in den US-Patenten mit den Nummern 6,460,794, 6,505,790, 6,520,443
und 6,419,177, welche hierin durch Bezugnahme einbezogen sind. Mikrogaserzeuger
enthalten im Allgemeinen einen Initiator einschließlich einer
Initiatorladung, einen Kopf oder Initiatorhalter, in welchem der
Initiator aufgenommen und darin gesichert ist, und eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung,
welche zündet
und verbrennt in Antwort auf die Zündung des Initiators, um Gas
für das
Auslösen
des Gurtstraffers zu produzieren.
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Die
Gaserzeugungsmittelzusammensetzung muss derart positioniert sein,
um deren Zündung durch
den Initiator zu ermöglichen,
nachdem der Mikrogaserzeuger aktiviert wurde. In typischen Mikrogaserzeugerdesigns
ist ein Gehäuse,
welches die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung enthält, hermetisch
an den Initiatorhalter angebracht, mit der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung
in direkter Fluidkom munikation mit dem Gehäuse, das die Initiatorladung
enthält.
Nach der Aktivierung des Initiators zerbrechen oder durchdringen
in anderer Weise Nebenprodukte der Verbrennung das Gehäuse der Initiatorladung
und entzünden
das Gaserzeugungsmittel. Jedoch erschwert das Bedürfnis, das
Gaserzeugungsmittelgehäuse
an den Initiatorhalter hermetisch anzuschließen, das Design des Halters.
Beispielsweise erhöhen
Crimpränder
oder Flansche, die im Halter ausgebildet sind, um Halterungen für die Gehäusebefestigung
zur Verfügung
zu stellen, und auch Rillen und Oberflächen, die entlang des Halters ausgebildet
sind, um nachgiebige Dichtungen zum hermetischen Verkapseln des
Gaserzeugungsmittels bereitzustellen, die Komplexität und die
Herstellungskosten des Initiatorhalters. Weiterhin erhöht das Vorsehen
von Dichtelementen (beispielsweise O-Ringe oder andere Dichtungen) die Zahl
der zusammenzufügenden
Teile und die Kosten und die damit verbundene Zeit bei der Herstellung
der Anordnung.
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Ein
weiteres Anliegen betrifft die Qualität des Ausflussgases aus Gaserzeugern,
die mit Gurtstraffern assoziiert sind. Oftmals produzieren typische Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen,
wie Nitrocellulose, relativ größere Mengen
von Kohlenmonoxid als beispielsweise zum Vergleich mit kostspieligeren
Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen. Eine weitere Besorgnis betrifft
die Abflammung nach der Auslösung
des Gurtstraffers und das Äußere des Gurtstraffers.
Es würde
daher eine Verbesserung des Standes der Technik bedeuten, die relativ
preiswerten Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen beizubehalten und
dabei die Bildung von Kohlenmonoxid zu verringern und das Aufflammen
nach der Auslösung
außerhalb
des Gurtstraffers zu verringern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Gaserzeugungssystem wird zur Verfügung gestellt, das einen Gaserzeugungsbehälter und einen
Initiator einschließt.
Der Initiator ist außerhalb des
Gaserzeugungsmittelbehälters
angeordnet, um eine Fluidkommunikation mit dem Behälter nach
Aktivierung des Initiators zu ermöglichen. Eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung
ist hermetisch im Inneren des Behälters eingeschlossen. Der Gaserzeugungsmittelbehälter hat
genügend
Steifigkeit, um eine vorherbestimmte Form vor der Positionierung des
darin enthaltenen Gaserzeugungsmittels zu erhalten und er ist durch
die Verbrennungsprodukte durchdringbar, welche aus der Aktivierung
des Initiators resultieren.
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Ein
Gaserzeugungssystem der vorliegenden Erfindung enthält einen
Flammhemmer, der wenigstens ein Metalloxid enthält und getrennt oder vom Gasgenerator
beabstandet, aber innerhalb derselben Anordnung, wie beispielsweise
einem Sitzgurtstraffer, angeordnet ist. Durch das Anordnen des Oxids außerhalb
des Gaserzeugers, aber innerhalb des Systemgehäuses, kann Kohlenmonoxid zu
Kohlendioxid umgewandelt werden, ohne die ballistische Leistung
der Anordnung, beispielsweise eines Gurtstraffers, negativ zu beeinflussen.
Es wurde ebenso gefunden, dass die Verwendung von wenigstens einem Metalloxid
innerhalb des Systemgehäuses,
aber außerhalb
des Gasgenerators zu geringem bis keinem Abflammen nach der Entfaltung
führt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsseitenansicht eines Gurtstraffers, der ein Gaserzeuger
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten
Gurtstraffers;
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3 ist
eine Querschnittsseitenansicht eines Gaserzeugers in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Querschnittsaufsicht auf den Gurtstraffer der 1,
darstellend die Anordnung des Gurtes vor der Aktivierung des Gurtstraffers;
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5 ist
der Blick der 4, darstellend die Ausdehnung
des Gurtes nach der Aktivierung des Gurtstraffers und
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6 ist
eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeuginsassenrückhaltesystems,
umfassend einen Mikrogaserzeuger, der ein Detonations-Richtgerät in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung enthält.
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7 ist
eine graphische Darstellung des Drucks über die Zeit bei der Verwendung
eines Oxids in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine graphische Darstellung des Drucks über die Zeit mit der Verwendung
eines Oxids in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 wird ein
pyrotechnischer Gurtstraffer 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der Erfindung verwendet, um einen Sitzgurt 12, der um eine
Rolle 13 eines herkömmlichen
Sitzgurtaufrollers 14 gewickelt ist. „Straffen" ist im Allgemeinen definiert als das Aufnehmen
des Durchhanges in Sitzgurten im Fall einer plötzlichen Verzögerung oder
Kollision. Eine Gurtbandaufrollerachse 16 erstreckt sich
aus dem Gurtaufroller 14 in den Gurtstraffer 10 und
wirkt dadurch mit dem Gurtstraffer 10 zusammen, um den Sitzgurt 12 im
Falle eines Unfalles festzuziehen. Der Gurtstraffer der vorliegenden
Erfindung hat seine allgemeine Anwendung beispielsweise nur in solchen Sitzgurtanordnungen,
die Gurtaufroller haben, die in den US-Patenten mit den Nummern
4,558,832 und 4,597,546 beschrieben sind, welche hiermit durch Bezugnahme
einbezogen sind.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 enthält der Gurtstraffer 10 ein
Gehäuse 17,
welches eine erste Platte 18 und eine zweite Platte 20 umfasst,
die von der ersten Platte beabstandet ist. Der Bereich zwischen
den Platten 18 und 20 definiert das Innere des
Gehäuses.
In einer Ausführungsform
ist eine Reihe von Abstandshaltern 22 zwischen der ersten
Platte 18 und der zweiten Platte 20 gesichert,
um die Platten in einer relativen Position zueinander zu sichern,
wodurch eine Beabstandung zwischen den Platten zur Verfügung gestellt
und erhalten wird. Die Trennung zwischen den Platten 18 und 20 ist
ebenso (oder alternativ) durch die äußere Wand 21 bereitgestellt,
die sich zwischen den Platten und im Wesentlichen entlang den äußeren Kanten
der Platten erstreckt, um die Komponenten des weiter unten beschriebenen
Gurtstraffers zu umhüllen.
Platten 18 und 20 haben gegenüberliegende entsprechende innere
Flächen 18a und 20a.
Flächen 18a und 20a sind im
Wesentlichen eben.
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Abstandshalter 22 haben
jeweils ein Paar von gegenüberliegenden
Endteilen, mit welchen sie an den entsprechenden Endteilen der ersten
Platte 18 oder der zweiten Platte 20 befestigt
sind, unter Verwendung einer Vielzahl von bekannten Verfahren, wie
Schweißen,
Befestigern, Klebstoffen, etc. Abstandshalter 22 sind innerhalb
des Gehäuses 17 angeordnet,
um als Führungen
zu dienen, um welche herum der Gurt 36 (unten beschrieben)
gewickelt ist. Ebenso haben in einer Ausführungsform die Abstandshalter
im Wesentlichen die gleichen Längen, um
einen im Wesentlichen gleichen Abstand zwischen den Platten 18 und 20 entlang
der Ausstreckung der inneren Flächen 18a und 20a zur
Verfügung
zu stellen. Platten 18, 20 und Abstandshalter 22 werden
aus Stahl, Aluminium, Metalllegierungen, Kunststoff und/oder anderen
bekannten Materialien, die für
die hierin beschriebenen Anwendungen geeignet sind, gebildet.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist ein Gaserzeugungssystem 24 in
dem Inneren des Gehäuses zur
Erzeugung von Aufblasgas zur Aktivierung des Gurtstraffers 10 angeordnet.
Gaserzeugungssystem 24 schließt eine Initiatoranordnung 26 ein,
die einen Kopf oder Initiatorhalter 30 enthält, und
einen Initiator 28, der im Kopf 30 gesichert ist.
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Ein
Beispiel für
einen für
die vorliegende Erfindung geeigneten Initiator ist im US-Patent
Nr. 6009809 beschrieben, welches hiermit durch Bezugnahme einbezogen
ist. Initiator 28 kann im Kopf 30 gesichert werden,
und zwar unter Verwendung irgendeiner bekannten Methode, wie Crimpen, Schweißen, Klemmsitz,
Löten oder
die Anwendung von Klebstoffen oder Befestigern. Alternativ kann
der Initiator innerhalb eines Teils der Gurtstrafferanordnung gesichert
sein, ohne die Verwendung eines Halters, unter Verwendung eines
oder mehrerer der oben genannte Verfahren.
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Kopf 30 ist
ebenso entweder an der ersten Platte 18 oder der zweiten
Platte 20 gesichert, unter Verwendung von einem von verschiedenen
bekannten Verfahren, wie Crimpen, Schweißen, Klemmsitz oder die Anwendung
von Klebstoffen oder Befestigern. Kopf 30 kann aus einem
Metall, einer Metalllegierung oder einem polymeren Material gebildet
sein.
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Eine
Gaserzeugungsmittelzusammensetzung 32 ist innerhalb des
Gehäuses 17,
zwischen der ersten Platte 18 und der zweiten Platte 20,
an einem Ort angeordnet, der Fluidkom munikation mit dem Initiator 28 nach
Aktivierung des Initiators ermöglicht. Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen,
die für die
Verwendung in dem Gaserzeuger der vorliegenden Erfindung geeignet
sind, schließen
ein Mikrocellulose, Verbindungen, die eine Mischung von Nitroguanidin,
Kaliumperchlorat und Celluloseacetatbutyrat, Verbindungen, enthaltend
eine Mischung von Epoxy und Kaliumperchlorat, und Verbindungen,
enthaltend eine Mischung von Epoxy, Silikon und Kaliumperchlorat.
Diese Zusammensetzungen verdeutlichen beispielhaft, aber nicht begrenzend,
die Verwendung von Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen.
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In
der in 3 gezeigten Ausführungsform ist ein Behälter 34 vorgesehen,
um eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung im Verhältnis zum
Initiator 28 einzuschließen und zu positionieren. In
einer Ausführungsform
hat der Behälter 34 die
Form eines Napfes, der aus Aluminium, einer Metalllegierung, einem
Polymermaterial oder jedem anderen Material, das in die erforderliche
Form eines Napfes formbar ist, gebildet und zerbrechbar, schmelzbar
oder in anderer Weise durchdringbar ist, wenn dieses einem Druck
und/oder Hitze und/oder anderen Nebenprodukten der Verbrennung der
Zündladung
ausgesetzt sind. Napf 34 ist hermetisch verschlossen und
bezüglich
Initiator 28 so positioniert und gesichert, dass eine Fluidkommunikation
zwischen dem Napf und den Produkten der Initiatorzünderverbrennung
nach Aktivierung des Initiators ermöglicht ist. In der in den 1 bis 5 gezeigten
Ausführungsformen
ist Napf 34 verschweißt
oder in anderer Weise an die Platten 18, 20 angebracht,
und zwar gegenüber
dem angrenzenden Initiator 28 derart, dass dieser durch den
Initiator 28 zerbrechbar ist, um das Gaserzeugungsmittel 32 zur
Zündung
der Produkte auszusetzen, wobei das Gaserzeugungsmittel gezündet wird. Alternativ
kann Napf 34 vom Initiator beabstandet sein und an irgendeiner
Komponente der Gurtstrafferanordnung gesichert sein.
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Napf 34 kann
durch Anordnung der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung darin und
Befestigung von Teilen des Napfes am Gehäuse oder anderen Teilen der
Gurtstrafferanordnung hermetisch abgedichtet sein. Alternativ kann
das Gaserzeugungsmittel innerhalb des Napfes angeordnet sein und
der Napf hermetisch abgeschlossen sein, um eine separate Unteranordnung
vor der Anbringung an der Gurtstrafferanordnung zu bilden. Die Aufbewahrung
des Gaserzeugungsmittels in einem hermetisch abgeschlossenen Napf,
der zwar getrennt, aber in der Nähe
zur Initiatoranordnung angeordnet ist, vermeidet das Bedürfnis, das
Gaserzeugungsmittel an der Initiatoranordnung selbst anzubringen
und hermetisch abzuschließen,
wodurch sich das Design der Initiatoranordnung vereinfacht.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung hermetisch innerhalb
einer separaten Packung (beispielsweise eines Polymerbeutels) eingeschlossen,
welche innerhalb des zerbrechbaren Napfes 34 angeordnet ist.
Napf 34 wird dann an die Gurtstrafferanordnung angebracht,
so dass eine Fluidkommunikation zwischen dem Napf und den Zündladungsverbrennungsprodukten
nach Aktivierung des Initiators ermöglicht wird. Dies ermöglicht es,
eine vorbestimmte Menge von Gaserzeugungsmittel einfach zu positionieren
und in einer festen Anordnung in Bezug auf den Initiator zu sichern,
wobei das Bedürfnis
der hermetischen Abdichtung des Napfes 34 während des Zusammenbaus
vermieden wird.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf die 1 und 2 hat
ein Band 36 gegenüberliegende
Endteile um eine Kupplungsanordnung 40 (beschrieben weiter
unten) gewickelt und gesichert, einen Bandkörper 30a, der sich
zwischen den Endteilen erstreckt, und ein Paar von gegenüberliegenden
lateralen Kanten 36b und 36c. Bandkörper 36a hat
eine Brei te W zwischen den lateralen Enden 36b und 36c, die
derart dimensioniert ist, um eine Spielanpassung mit der ersten
Platte 18 und der zweiten Platte 20 zu gewährleisten,
und zwar entlang der lateralen Kanten 36b und 36c des
Bandes. Körper 36a erstreckt
sich von der Kupplungsanordnung 40 und wickelt sich um die
Abstandshalter 22 und den Mikrogaserzeuger 24 herum,
wobei eine Umhüllung
definiert wird, die im Allgemeinen mit 37 (4)
bezeichnet wird, und die durch die erste und zweite Endplatte 18, 20 und durch
den Bandkörper 36a begrenzt
wird. Band 36 ist vorzugsweise aus Stahl oder anderen harten
und duktilen Metallen oder Legierungen gebildet. Band 36 kann
beispielsweise aus einem Stahlblech geschnitten sein. In einer unten
beschriebenen Weise wirkt Band 36 als ein Medium, um Kräfte zu übertragen,
die durch die Ausdehnung des Aufblasgases auf die Kupplungsanordnung
(weiter unten beschrieben) erzeugt wird, wobei der Gurtstraffer
betätigt
wird.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 1 ist eine Dichtung 38 vorgesehen,
um das Aufblasgas innerhalb der Kammer 37 während der
Ausdehnung des Bandes 36 und der daraus resultierenden
Ausdehnung der Kammer zu halten. In einer Ausführungsform ist Dichtung 38 eine
nachgebende Foliendichtung, ein Beispiel dieser wird von Mohawk
Innovative Technology, Inc., aus Albany, N.Y, hergestellt. Die nachgebende
Foliendichtung umfasst eine weiche, nachgebende Folie 38a,
die durch ein elastisches Band 38b gestützt wird, das derart ausgebildet ist,
um eine räumlich
variable Steifigkeit und Dämpfungsstütze für die Folie 38a zur
Verfügung
zu stellen. Die Folie und das Stützband
sind an der Innenseite 18a der ersten Platte 18 und
an der Innenseite 20a der zweiten Platte 20 befestigt.
Grundzüge
der Konstruktion von Foliendichtungen, die in Gurtstraffern der
vorliegenden Erfindung verwendbar sind, werden in den US-Patenten
mit den Nummern 6,505,837, 5,833,369 und 5,902,049 beschrieben, welche
hiermit durch Bezugnahme einbezogen sind. Andere Ausführungsformen
der Foliendichtungen und alternative Typen von Dichtungen, die grundsätzlich geeignet
sind, um Aufblasgas innerhalb der Kammer 37 zu halten,
werden für
die Verwendung in dem hierin beschriebenen Gurtstraffer ebenfalls
als geeignet angesehen.
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Eine
Kupplungsanordnung, im Allgemeinen bezeichnet mit 40, ist
vorgesehen, um das Band 36 an die Strafferachse 16 nach
Aktivierung des Gurtstraffers und der Ausdehnung des Bandes 36 zu
koppeln. Wie hierin verwendet, meint der Begriff „Kupplungsanordnung" die Anwendung im
Wesentlichen jeder Kupplungskomponente oder Kombination von Komponenten,
die nützlich
in der Gurtaufroller- und Gurtstraffertechnik sind. Anders gesagt,
ist jede „Kupplungsanordnung" jede Komponente
oder jede Kombination von Komponenten, welche eine Drehkraft auf
eine Aufrollwelle 16 bewirken und dadurch eine Straffung
oder Festigung des Gurtes 12 durch Drehung der damit verbundenen
Gurtrolle 13 bewirken. Im Allgemeinen hat ein Teil der
Kupplungsanordnung 40 Enden des Bandes 36 daran
gesichert und ist federbeladen, so dass Durchhang im Wesentlichen
aus dem Band vor der Aktivierung des Straffers entfernt ist. Viele
solcher Anordnungen sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise
US-Patente mit den Nummern 5743480, 6419177 und 5222994, welche
hiermit durch Bezugnahme einbezogen sind, beschreiben wenige der
bekannten Kupplungsanordnungen, die für die Verwendung mit dem Gurtstraffer der
vorliegenden Erfindung geeignet sind.
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Komponenten
der Kupplungsanordnung 40 können aus Aluminium, Stahl oder
deren geeigneten Legierungen druckgegossen sein. Alternativ können die
Komponenten spritzgegossen sein, sofern Plastikmaterial verwendet
wird. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Komponenten der Kupp lungsanordnung aus einem harten, belastbaren
Kunststoff gebildet, wodurch das Gewicht des Gurtstraffers 10 verringert
wird.
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In
weiterer Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist ein Flammhemmer/Kohlenmonoxidreduzierer 33 innerhalb
des Gehäuses 17 vorgesehen.
Wie in den Figuren gezeigt, ist der Flammhemmer 33 innerhalb
des Gehäuses,
außerhalb
des Gaserzeugers 24 angeordnet und reagiert mit den Verbrennungsgasen,
die das Gaserzeugungssystem 24 verlassen. Als ein Ergebnis
wird angenommen, dass Kohlenmonoxid in Kohlendioxid umgewandelt wird
und dass die Flammenbildung bei der Entfaltung des Gaserzeugers
verhindert wird. Der Flammhemmer 33 kann, wo immer möglich, innerhalb
des Gehäuses 17 positioniert
sein und entsprechend, wo erforderlich, wird der Flammhemmer 33 nicht
Designveränderungen
beschränken,
die beispielsweise für die
Anordnung des Initiators 28 in Betracht gezogen werden.
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Der
Flammhemmer 33 ist im Allgemeinen ausgewählt aus
wenigstens einer oder mehrer Verbindungen, ausgewählt aus
Mangandioxid, Eisenoxid, Kupferoxid, Aluminiumoxid, Lithiumoxid
und deren Mischungen. Jedes dieser Oxide kann in einer einzigen
Oxidationsstufe oder in gemischten Oxidationsstufen im Hinblick
auf das jeweilige Metall vorliegen. Der Flammhemmer 33 ist
typischerweise in einer Menge oder molaren Menge vorhanden, die
ausreichend ist, um eine vorherbestimmte Menge von Kohlenmonoxid
in dem Verbrennungsgas zu oxidieren. Hierbei kann die Gesamtmenge
von Flammhemmungsmittel 33 beispielsweise durch die Bestimmung
mittels analytischer Messung der mittleren Menge von Kohlenmonoxid
im Verbrennungsgas des vorgegebenen Gurtstraffers ermittelt werden,
um dann ein Oxid zu verwenden (das ist eine Verbindung, die oxidischen
Charakter hat, wie ein Dioxid oder Oxid) oder eine Mischung von
Oxiden, welche in ihren molaren Äquivalenten
eine ausreichende Menge an Oxid darstellen, um die erwartete Menge
von Kohlenmonoxid im Verbrennungsgas zu oxidieren. Dies kann auf
einer iterativen Basis bestimmt werden, die abhängig ist von der Menge und
von der Art des verwendeten Gaserzeugungsmittels (beispielsweise
Nitrocellulose) und vom Typ des Gaserzeugungssystems 24 oder
der Anordnung die im System 24 angewendet wird. Der Flammhemmer 33 kann
innerhalb des Gehäuses
vorgesehen sein, indem wenigstens eines der beschriebenen Oxide
verwendet wird und dann durch Positionierung des Flammhemmers 33 in
operativer Nähe
zum Initiator 28 und zu dem Gaserzeugungsbehälter 34.
Es ist einsichtig, dass durch die Veränderung der Position des Flammhemmers 33 die
Kohlenmonoxidreduktion und Flammhemmung optimiert werden kann. In
einer anderen Ausführungsform
werden wenigstens ein oder mehrer Oxide gemischt und in einen Flammhemmer überführt, der
maßgeschneidert
ist, um das typischerweise in der entsprechenden Anordnung erzeugte
Kohlenmonoxid zu reduzieren. Der Flammhemmer 33 kann beispielsweise
von Molecular Products Limited, Mill End, Thaxted, Exxex, Vereinigtes Königreich,
als HopcaliteTM bezogen werden. Hopcalite
enthält
typischerweise eine Mischung von zwei oder mehreren der folgenden
Materialien: Mangandioxid, Kupferoxid, Aluminiumoxid und Lithiumoxid.
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Wie
in 7 gezeigt, kann die Verwendung von Hopcalite den
Druck über
die Zeit negativ beeinflussen, wenn das Gaserzeugungsmittel verbrannt wird,
sofern Hopcalite innerhalb des Gaserzeugungsmittelbehälters 34 enthalten
ist. Wird Hopcalite jedoch außerhalb
des Gaserzeugungsmittelbehälters 34 verwendet,
ist der Druck in wünschenswerter
Weise auf hohen Werten erhalten. Das relative Anwachsen der Menge
von Hopcalite, die im äußeren Bereich
des Gaserzeugungsmittelbehälters 34 vorgesehen
sind, trägt
zu geringeren Mengen von Kohlenmonoxid und zu einer größeren Flammenhemmung
bei, ohne die ballistischen Ef fekte negativ zu beeinflussen. Wie
in 8 gezeigt, wird Hopcalite mit 200 mg innerhalb
des Gaserzeugers 34 verwendet und verglichen mit Hopcalite,
welches mit 750 mg außerhalb des
Gasgenerators 34 verwendet wird. Die Gaserzeugungsmittelladung
im Verhältnis
zu jeder Kurve ist im Wesentlichen gleich, wie auch in den anderen Kurven
in den 7 und 8, oder jede Kurve in den Figuren
wurde durch die Funktion eines äquivalenten
Gasgenerators erzeugt, die eine im Wesentlichen äquivalente Gaserzeugungsmittelladung
hatten. Es wird anerkannt werden, dass, obwohl im vorliegenden Zusammenhang
ein Bandstraffer beschrieben wird, auch andere Anwendungen einschließlich beispielsweise
eines Seil-Schlossstraffers, Kugelstraffers und Zahnstangenstraffers
verwendet werden können.
Daher kann, wann immer Kohlenmonoxid und Flammen in gewünschter
Weise innerhalb eines Fahrzeuginsassenschutzsystem kontrolliert
werden sollen, die gleiche Strategie der Verwendung des Flammhemmers 33 angewendet werden.
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Vor
der Aktivierung und wie in den 4 und 5 gezeigt,
ist der Gurtstraffer 10 operativ von der Aufrollwelle 16 entkoppelt,
so dass er mit dem normalen Betrieb des Aufrollers nicht interferiert
(das heißt,
das Aufwickeln und Abwickeln des Sitzgurtes). In Funktion kommunizieren
elektrische Kontakte am Initiator 28 mit einem Sensor,
der die Betätigung
des Straffers 10 signalisiert. Während der Betätigung des Gaserzeugungssystems 24,
wenn Initiator 28 ein Signal erhält, beispielsweise von einem
Beschleunigungsmesser, zündet
die im Initiator 28 enthaltene Initiatorladung, wobei die
Wand des Napfes 34 zerbrochen oder teilweise durchdrungen
wird, welches die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung 32 enthält, und
somit das Gaserzeugungsmittel zündet.
Der Gasdruck aus der Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 32 erzeugt
eine Spannungskraft, die entlang des Bandes 36 wirkt, und
führt zu
einer entsprechenden Ausdehnung des Bandes und resultiert in einer Ausdehnung
der Kammer 37 in den Richtungen, die mit den Pfeilen B
gekennzeichnet sind. Wenn sich Kammer 37 ausdehnt, bewirkt
die Spannung auf dem Band 36, dass auf das Endteil des
Bandes 36, das an der Kupplungsanordnung 40 befestigt
ist, ein Zug auf die Kupplungsanordnung entsteht, der zu einer plötzlichen
Drehung des Teiles der Anordnung, welche an dem Band 36 befestigt
ist, führt
und zwar in Richtung, die mit dem Pfeil A gekennzeichnet ist. Die
plötzliche Rotation
aktiviert die Kupplungsanordnung und bewirkt, dass diese in die
Aufrollerwelle 16 eingreift und die Aufrollwelle in Rotation
versetzt und zwar in die Richtung, die mit dem Pfeil A gekennzeichnet
ist, wodurch die Straffung des Sicherheitsgurtes erfolgt. In einer
Ausführungsform
der nachgebenden Foliendichtung, die vorher beschrieben wurde, wird
während
der Expansion des Aufblasgases und der resultierenden Ausdehnung
des Bandes 36 ein dünner Hochdruckgasfilm
zwischen den lateralen Kanten 36b und 36c des
Bandes und der Folienoberfläche 38 erzeugt,
welche sich entlang der entsprechenden gegenüberliegenden Innenflächen der
Platten 18 und 20 befinden. Dieser dünne Gasfilm
trennt die Folienoberfläche
von den lateralen Kanten des Bandes 36 und bewirkt dadurch
eine kontaktlose Bewegung des Bandes 36 entlang der inneren
Oberflächen 18a und 20a der
Platten und verhindert ein Entweichen des Aufblasgases zwischen
der Folie 38a und dem Band 36. Die relativen Positionen
der Abstandshalter entlang der inneren Oberflächen 18a und 20b können wie
benötigt
bestimmt werden, um die Ausdehnung des Bandes in die gewünschten
Positionen im Gehäuseinneren
zu kanalisieren oder zu leiten (beispielsweise in Fällen, in
denen die vom Gehäuse 17 belegte
Umhüllung
auf eine bestimmte Größe oder Konfiguration
beschränkt
ist).
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist in einer besonderen Anwendung
ein Mikrogaserzeuger 24, wie hierin beschrieben, in einen
Sicherheitsgurtstraffer 10 inkorporiert, der in einer Sicherheitsgurtanordnung 150 enthalten
ist, die in einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 180 verwendet
wird. Sicherheitsgurtanordnung 150 umfasst ein Sicherheitsgurtgehäuse 152 und
einen Sicherheitsgurt 100, der sich aus dem Gehäuse 152 heraus
erstreckt. Ein Sicherheitsgurtaufrollmechanismus 154 (beispielsweise
ein federbelasteter Mechanismus) kann an ein Endteil des Gurtes
gekoppelt sein. Sicherheitsgurtstraffer 10 kann an den
Gurtaufrollmechanismus 154 gekoppelt sein, um den Aufrollmechanismus
im Falle einer Kollision zu betätigen.
Mikrogaserzeuger 24 ist derart angepasst, um den Sicherheitsgurtaufrollmechanismus 154 zu
betätigen
und den Sicherheitsgurt 156 zu spannen. Typische Sicherheitsgurtaufrollmechanismen,
welche in Verbindung mit dem Sicherheitsgurt 160 verwendet
werden können,
sind in den US-Patenten mit den Nummern 5,743,480, 5,553,803, 5,667,161,
5,451,008, 4,558,832 und 4,597,546 beschrieben, welche hierin durch
Bezugnahme einbezogen sind. Sicherheitsgurtanordnung 150 kann
in Kommunikation mit einem bekannten Crasheventsensor 158 (beispielsweise
einem Trägheitssensor oder
Beschleunigungssensor) stehen, welcher in operativer Kommunikation
mit einem bekannten Crashsensoralgorithmus (nicht dargestellt) steht, welcher
die Betätigung
des Gurtstraffers 10 über
beispielsweise die Aktivierung des Initiators 28 (nicht
in 5 gezeigt) im Mikrogaserzeuger 24 signalisiert. US-Patente
mit den Nummern 6,505,790 und 6,419,177 stellen illustrative Beispiele
für Straffer
zur Verfügung,
die in solcher Weise betätigt
werden.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 5 können Fahrzeuginsassenrückhaltesysteme 180 ebenso zusätzliche
Elemente wie ein Airbagsystem 200 einschließen. Anders
gesagt, das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 180 kann
eine oder mehrere Gaserzeugungsvorrichtungen enthalten, welche einen Flammhemmer 33 und/oder
einen Initiator 28 enthalten, der in funktionaler Nähe zu einem
Gaserzeugungsmittelbehälter steht.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform
umfasst das Airbagsystem wenigstens einen Airbag 202 und
einen Gasgenerator 300, der an den Airbag 202 gekoppelt
ist, um eine Fluidkommunikation mit dem Inneren des Airbags zu ermöglichen.
Airbagsystem 200 kann ebenso einen Crasheventsensor 210 einschließen (oder
in Kommunikation damit sein). Crasheventsensor 210 umfasst
bekannte Crashsensoralgorithmen, welche die Betätigung des Airbagsystems 200,
beispielsweise die Aktivierung eines Airbaggasgenerators 300 im Falle
einer Kollision, signalisieren.
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Es
sollte anerkannt werden, dass die Sicherheitsgurtanordnung 150 das
Airbagsystem 200 und, noch breiter gefasst, das Fahrzeuginsassenschutzsystem 180 beispielhaft
erläutert,
aber nicht auf derartige Gaserzeugungssystems beschränkt ist,
die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben sind.
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Ausführungsformen
des Mikrogaserzeugers, die hierin beschrieben sind, können ebenso
Anwendungen mit anderen Elementen finden, die typischerweise in
Fahrzeuginsassenschutzsystemen verwendet werden. Ein Fahrzeuginsassenschutzsystem kann
so definiert werden, dass es wenigstens eine der folgenden Elemente
umfasst: eine Vorrichtung, wie einen Airbelt, einen Schlossstraffer
und/oder einen pyrotechnischen Auslöser. Ausführungsformen des hierin beschriebenen
Mikrogaserzeugers können beispielsweise
ebenso verwendet werden mit einem Airbelt (wie beispielhaft im US-Patent
Nr. 6685220 angegeben, welches hiermit durch Bezugnahme einbezogen
ist); mit einem Schlossstraffer (wie beispielhaft in dem US-Patent
Nr. 6460935 angegeben, welches hierin durch Bezugnahme einbezogen
ist); und einem pyrotechnischen Kolbenauslöser (wie beispielsweise in
dem US-Patent Nr. 6568184 angegeben, welches hierin durch Bezugnahme
einbezogen ist) oder mit jeder anderen Vorrichtung, welche einen Mikrogaserzeuger
der vorliegenden Erfindung innerhalb eines Fahrzeuginsassenschutzsystems
inkorporiert. Zusätzlich
kann das Fahrzeuginsassenschutzsystem zu den Vorrichtungen, die
einen Mikrogaserzeuger enthalten, andere typische Vorrichtungen
in Fahrzeuginsassenschutzsystemen verwenden, wie ein oben beschriebenes
Airbagsystem 200.
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Wo
nicht anders vermerkt, können
Elemente des Gaserzeugers und Gurtstraffers, die hierin beschrieben
sind, nach im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt
werden. Zusätzlich
kann ein hierin beschriebener Gaserzeuger in einer großen Varietät von alternativen
Strafferdesigns inkorporiert sein. Zusätzlich können die Ausführungsformen
des hierin beschriebenen Gaserzeugers nicht auf die Verwendung in
Sicherheitsgurtstraffern begrenzt sein, sondern können auch
in anderen Anwendungen verwendet werden. Es wird ebenso verständlich sein, dass
die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindungen nur illustrativen Zwecken dient. Daher unterliegen die
verschiedenen hierin offenbarten strukturellen und operationellen
Merkmale einer Reihe von Modifikationen, die in den Fähigkeiten
des Fachmanns liegen und von denen keine vom Umfang der vorliegenden
Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist, abweichen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Gaserzeugungssystem (24) wird innerhalb eines Gaserzeugungsmittelbehälters (39)
und eines Initiators (28) verwendet. Der Initiator (28)
ist außerhalb
des Gaserzeugungsmittelbehälters
(34) angeordnet, so dass eine Fluidkommunikation mit dem
Behälter
(34) nach Aktivierung des Initiators (28) ermöglicht ist.
Eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung (32) ist innerhalb
des Behälters
(34) angeordnet. In einer Ausführungsform hat der Gaserzeugungsmittelbehälter (34)
eine ausreichende Steifigkeit, um eine vorherbestimmte Form vor
der Positionierung des Gaserzeugungsmittels (32) darin
zu behalten und er ist durchdringbar durch Verbrennungsprodukte,
die durch die Aktivierung des Initiators (28) resultieren.
Ein Flammhemmer (33) ist innerhalb des Gehäuses (38)
außerhalb
des Gaserzeugungsmittelbehälters
(34) angeordnet, aber in operativer Nähe hierzu. Eine Sicherheitsgurtvorrichtung
(150) und ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem (180),
welche ein Gaserzeugungssystem wie hierin beschrieben enthält, werden
ebenso offenbart.