DE112005002942T5

DE112005002942T5 - Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem pyrotechnisch ausgelösten Gas-Mikrogenerator

Info

Publication number: DE112005002942T5
Application number: DE112005002942T
Authority: DE
Inventors: Christian Perotto
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-10-31
Also published as: FR2878210B1; FR2878210A1; WO2006056517A1; JP2008521675A; JP5006205B2

Abstract

Sicherheitsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem pyrotechnisch ausgelösten Gas-Microgenerator (2), wobei das Gas durch die Verbrennung einer im Micro-Generator beinhalteten Ladung (6) erzeugt wird und zum insbesondere translatorischen Bewegen eines Bewegungselements (10) der Vorrichtung dient, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
– die Ladung (6) ist durch einen im wesentlichen zylindrischen, monolithischen Block gebildet,
– die Mantelfläche des Blocks (6), das heißt die Oberfläche, die durch ihre Mantellinien definiert ist, ist von der Aufnahme (21), in der er aufgenommen ist, beabstandet und
– die Vorrichtung weist Abstandshaltemittel (7, 83, 9, 214) zum Halten des Blocks zumindest in radialer Richtung auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem pyrotechnisch ausgelösten Gas-Mikrogenerator, wobei das Gas durch die Verbrennung einer in dem Mikro-Generator beinhalteten Ladung erzeugt wird und zum Bewegen eines Elements, insbesondere in eine Translationsbewegung, der vorerwähnten Einrichtung dient.
Beispielsweise kann die Vorrichtung Bestandteil in einem Sicherheitsgurt-Spanner oder in einem Rückzieher zum Zurückziehen eines Sicherheitsgurt-Schlosses sein.
In diesen beiden Anwendungen setzt das erzeugte Gas einen Kolben oder Kugeln in Bewegung, wodurch über dessen/deren Hub ein mit dem Sicherheitsgurt oder mit dem Gurtschloss verbundenes Kabel mitgerissen wird.
Solch ein Mikro-Generator sollte daher von Generatoren, in denen das durch Verbrennung einer pyrotechnischen Ladung erzeugte Gas einen Airbag aufbläst, unterschieden werden.
US-A-5,804,758, US-A-6,145,876 und US-A-5,970,880 zeigen solch einen Typ von Generator für das Aufblasen eines Airbags.
Eine erste Generation von Mikro-Generatoren des oben bezeichneten Typs waren zur Erlangung einer sehr kurzer Schaltzeit, d.h. von 5 Millisekunden (ms) bis 7 ms (gemessene Zeit eines Mikro-Generators in einer als "Bombe" bezeichneten Aufnahme mit einem Inhaltsvolumen von 10 cm³ bei Umbebungstemperatur) mit Pulver oder Granulat einer pyrotechnischen Mischung gefüllt.
Eine erste Verbesserung bestand in der Verwendung von Nitratzellulose zur Steigerung der Verbrennungsgeschwindigkeit und Erlangung größerer Ver brennungsdichte. In der Praxis werden solche Mischungen immer seltener verwendet, insbesondere wegen des hohen Gehalts an abgegebenem Kohlenmonoxid.
Ein anderer Grund für die zunehmende Verbannung von Nitratzellulose resultiert aus dem Umstand, dass die Autohersteller im Hinblick auf die technischen Eigenschaften eines solchen Mikro-Generators strenger werden. Insbesondere die von 90 °C bis 110-120 °C ansteigende Testtemperaturanforderung (d.h. die Temperatur in der die Mikro-Generatoren künstlich zur Simulierung der Alterung ausgesetzt werden), führt dazu, Nitratzellulose zum Gebrauch ungeeignet werden zu lassen.
Der gegenwärtige Trend geht dahin, weniger toxisch zusammengesetzte Treibladungen zu verwenden, die auch besser den Alterungstests widerstehen sowie auch hohe Verbrennungsgeschwindigkeiten haben, zusätzlich den Systembetrieb zu verbessern und stabile Kosten zu sichern.
Der Betrieb gilt insbesondere dann als verbessert, wenn die Sicherungsvorrichtung schnell und umgehend in Position gebracht wird (d.h. sozusagen sofort auslösend) und wenn es eine Verbesserung in der Erhaltung des erzeugten Gasdrucks über die Zeit gibt, um so den Effekt der Sicherungsvorrichtung möglichst zu verlängern.
In den gegenwärtig verfügbaren Vorrichtungen ist die den Hub des Gurtstraffers (oder einer pyrotechnischen Stelleinrichtung oder die Länge eines Gurtes, der zurück in den Aufroller gewickelt wird) zeigende Kurve als eine Funktion der übertragenen Ladung in durchgehenden Linien in der beigefügten 1 dargestellt. Man sieht, dass das Abwärtsgefälle der Kurve regelmäßig und relativ steil ist, was bedeutet, dass der Fluss des Gases nicht ansteigend ist.
Der erwünschte Hub ist in gestrichelten Linien dargestellt. Das bedeutet, dass es erwünscht ist, einen maximalen Fluss des Gases in einer kurzen Zeitspanne zu erreichen; es ist ebenfalls eine spätere Abweichung erwünscht, die über die Zeit stärker ansteigt.
Zur besseren Verdeutlichung werden die beiden gemeinsamen Teile der zwei Kurven übereinander liegend gezeigt.
Die Patentschrift WO-A-02/43990 beschreibt einen Gas-Generator in dem die pyrotechnische Ladung in eine Aufnahme, die ihn umschließt, gegossen und ausgehärtet ist. Dies hat zur Folge, dass die äußere Oberfläche in Kontakt mit der Aufnahme kommt.
Die Ladung wird nur durch eine in den Block geformte längsaxiale Durchlassröhre entzündet.
Solch eine Technik zur Platzierung der Ladung mittels Gießen und Aushärtung ist schwer durchzuführen und ist noch komplizierter aufgrund des kleinen verfügbaren Raums innerhalb eines Mikro-Generators.
Mit einer Vorrichtung dieser Art ist es in der Theorie möglich, die Betriebszeit der Ladung zu verlängern und eine progressivere Drucksteigerung zu erhalten. Ein Kompromiss muss gefunden werden zwischen der an das System zu liefernden Energie (je nach Menge der Treibladung), der Dichte der zu verbrennenden pyrotechnischen Materialien (Betriebszeit) und der Zündung (in einem sehr großen zentralen leeren Raum mit einem dünnwandigen Block).
Die Patentschrift WO-A-99/00275 beschreibt einen Gas-Generator, der einen aufgerollten Streifen aus brennbaren Material als Treibmittel verwendet. Zum Zusammenhalten der Bauteile kann zwischen die unterschiedlich starken Wicklungen ein poröses oder perforiertes Bindematerial eingefügt werden, das in jedem Fall zur Weiterleitung der Zündung an den Zündstreifen fähig sein sollte.
In einer Ausführungsform kann die Ladung aus einer Vielzahl von sich strahlenförmig ausdehnenden Stäben in zylindrischer Form zusammengesetzt sein (wie die Lamellen eines Pilzes), mit dazwischen positionierten anderen Stäben aus porösem oder perforiertem Material.
Es ist klar, dass das poröse und perforierte Material die brennbare Ladung nicht einwandfrei bildet.
Mit einem solchen Aufbau ist die Nutzfläche zum Eintritt in die Verbrennung sehr groß, was zu einer schnellen, gleichmäßigen und regelmäßigen Verbrennung führt.
Jedoch kann man unter keinen Umständen erwarten, dass diese Vorrichtung das Druckverhalten als eine Funktion der Zeit verbessert.
In den drei oben zitierten US Patentschriften sind diese Probleme nicht behoben. Zum Beispiel ist in US-A-6,145,876 die Ladung in Kontakt mit der Aufnahme.
EP-A-1 275 566 betrifft einen Zwei-Stufen-Generator. Sein Aufbau ist so spezifisch, dass er nicht zur Bewegung eines Elements einer Sicherheitsvorrichtung Verwendung finden kann.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es somit, diese Probleme zu beheben, und zwar durch Bereitstellung einer Kraftfahrzeug-Sicherungsvorrichtung, die aus einem pyrotechnisch gezündeten Gas-Mikrogenerator besteht, der eine Verbrennung erzeugt, die schnell und ansteigend ist und dabei auch länger den erzeugten Gasdruck beibehält.
Folglich stellt die hier präsentierte Erfindung eine Kraftfahrzeug-Sicherheitsvorrichtung mit einem pyrotechnisch zündenden Gas-Mikrogenerator zur Verfügung, in dem das Gas durch die Verbrennung einer im Mikro-Generator beinhalteten Ladung erzeugt wird und insbesondere zum translatorischen Be wegen eines Bewegungselements der Vorrichtung dient, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

– die Ladung ist durch einen im Wesentlichen zylindrischen, monolithischen Block gebildet,
– die Mantelfläche des Blocks (6), das heißt die Oberfläche, die durch ihre Mantellinien definiert ist, ist von der Aufnahme (21), in der er aufgenommen ist, beabstandet und
– die Vorrichtung weist Abstandshaltemittel (7, 83, 9, 214) zum Halten des Blocks zumindest in radialer Richtung auf.

Durch die Verwendung dieser Merkmale ist eine maximale Nutzfläche des Blocks der Verbrennung ausgesetzt, mit den Abstandhaltemitteln wird einer evtl. für die Verbrennung schädlichen Bewegung oder Beschädigung des Blocks vorgebeugt, wowei es dafür sorgt, dass die Leistung von Generator zu Gasgenerator reproduzierbar ist.
Entsprechend weiteren vorteilhaften, aber nicht beschränkenden Merkmalen:

– weist die Vorrichtung Abstandshaltemittel zum Halten des Blocks in Längsrichtung auf.
– sind die beiden Abstandshaltemittel das selbe Abstandshaltemittel, das heißt, dass das Abstandshaltemittel gleichzeitig dazu dient, den Block in radialer Richtung und in Längsrichtung zu halten.
– besteht das Abstandshaltemittel aus einem elastisch deformierbaren Element (7) wie beispielsweise einer Feder oder einem Polster aus einem elastischen Material.
– weist das Abstandshaltemittel von einer Wand getragene Widerlager-Elemente zum Halten des Blocks auf.
– ist die Wand eine Stützwand für den Block;
– ist die Wand ein Element der Wand der Aufnahmet, welche an dieser angeordnet oder einstückig mit dieser ist.
– ist zumindest einer der Parameter Masse, Form und chemische Zusammensetzung der Ladung (6) so gewählt, dass der Druck des Gases in der mit dem Element (10) in Verbindung stehenden Kammer sein Maximum in einem Zeitbereich zwischen 8 ms und 14 ms nach Auslösung des Gas-Microgenerators (2) erreicht, wobei dieser Druck zu wenigstens 80% seines Maximalwertes für 15 bis 20 ms nach Auslösung erhalten bleibt.
– besteht der Block (6) aus einer zylindrischen Masse, die von einer Reihe von axial verlaufenden zylindrischen Kanälen (60) perforiert ist, wobei diese Gruppe von Kanälen so organisiert ist, dass der Block (6) am Ende der Verbrennung zu einem Bündel kleiner getrennter Stäbe (T) oder "Verbrennungs-Kernen", die beispielsweise von dreieckigem Querschnitt sind und den Abstandsbereichen zwischen den Kanälen (60) entsprechen, reduziert ist.
– ist die Vorrichtung ein Sicherheitsgurt-Straffer, ein Rückzieher zum Zurückziehen eines Sicherheitsgurt-Schlosses, ein Fußgänger-Sicherheitssystem oder ein pyrotechnisches Verankerungssystem für einen Sicherheitsgurt.

Andere Merkmale und Vorzüge der vorgestellten Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen zu entnehmen, welche zeigen:
2 ist eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Sicherheitsvorrichtung.
3 bis 6 sind Schnitte entlang einer longitudinalen Mittelebene von vier Ausführungsformen eines Gas-Mikrogenerators, der pyrotechnisch zündet und an der oben genannten Vorrichtung angebracht ist.
7 ist ein Diagramm, in dem Kurven dargestellt sind, die den Hub eines Straffers (oder eines pyrotechnischen Antriebselementes, tatsächlich die Länge eines auf einen Retraktor aufgewickelten Gurtbandes) als Funktion einer hierauf übertragenen Ladung dargestellt, wobei die untere, fett dargestellte Kurve dem Stand der Technik und die obere Kurve einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht.
8 stellt die dieser Erfindung entsprechenden Drucksteigerungskurven in zeitlichem Ablauf dar.
9 ist eine Endansicht einer möglichen Ausführungsform eines in die Vorrichtung eingebauten Treibladungsblocks; und
10 ist eine Kurve, die zeigt, wie der Umfang des in 9 beschriebenen Blocks als Funktion der verbrannten Fläche variiert.
2 ist ein Schema, das eine Sicherungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es handelt sich speziell um einen Rückzieher zum Zurückziehen eines Sicherheitsgurt-Schlosses. Das Schloss ist mit B gekennzeichnet.
Das Schloss ist an einem Kabel C befestigt, dessen Hauptstück seiner Länge in eine hermetisch abgeriegelten Hülle 1 in Form eines langen Zylinders eingelegt ist.
In der Hülle ist das Kabel C mit einem kolbenförmigen Teil 10 verbunden, das die Hülle hermetisch in zwei einzelne Kammern trennt, nämlich eine erste Kammer 11 neben dem Schloss B und eine zweite Kammer fern von Schloss B.
In einer ruhenden Position, d.h. außerhalb jeglicher Einwirkung (in 2 gezeigte Situation) hat die Kammer 11 ein sehr viel kleineres Volumen als die Kammer 12.
Mittel, die den Kolben in die in 2 gezeigte Position drängen, können in der Kammer 12 vorhanden sein. Solche Mittel können beispielsweise in Form einer Feder ausgestaltet sein (nicht dargestellt).
Die Kammer 11 der Vorrichtung ist mit dem Gas-Mikrogenerator MG verbunden, der wiederum selbst mit einem Aufschlagdetektor D verbunden ist.
Wenn ein mit einer solchen Ausstattung versehenes Fahrzeug in einen Aufprall verwickelt ist und dadurch eine plötzliche Verzögerung eingeleitet wird, wird die entsprechende Information von dem Detektor D aufgenommen, der dann den Generator MG zur Zündung bringt.
Durch die Verbrennung der darin enthaltenen pyrotechnischen Ladung entsteht Gas, das in die Kammer 11 eingelassen wird, so dass der Druck darin steigt. Dieser Druckanstieg veranlasst den Kolben 10 sich in Pfeilrichtung f zu bewegen und das Kabel C und infolgedessen auch das Schloss B mitzuziehen.
Damit werden in einem Bruchteil einer Sekunde nach dem Aufprall die Sicherheitsgurte gegen die Brust des Passagiers gedrückt, der in dem mit der Ausstattung ausgerüsteten Sitzen verweilt, weil das Schloss zurückgezogen wird, wodurch eine erhöhte Sicherheit der Passagiere gegeben ist.
Das hier gezeigte Beispiel dient nur zur Veranschaulichung. Es soll so verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung auf jede Sicherheitsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs angewendet werden kann, die einen pyrotechnisch zün denden Gas-Mikrogenerator enthält, in dem das bei der Verbrennung einer im Mikro-Generator enthaltenen Ladung entstehende Gas die Bewegung – speziell eine translatorische Bewegung – eines Bewegungselement dieser Vorrichtung bewirkt.
Obwohl eine translatorische Bewegung nützlicher für das zu bewegende Element ist, existieren Anwendungen, in denen das Element entlang einer gekrümmten Bahn bewegt wird.
Die 3 und 6 zeigen vier mögliche Ausführungsformen eines Mikro-Generators, die für die Verbindung mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
Diese vier Varianten teilen sich gemeinsam die dem Generator eigene Struktur.
Unter dieser Voraussetzung, und sofern nicht anders beschrieben, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung der 3 auch auf die 4, 5 und 6.
Der Generator 2 ist im Wesentlichen in zylindrischer Form um die Achse X-X' angeordnet.
Er setzt sich zusammen aus einer Zündhalterung 20, die aus einem auf der Achse X-X' zentrierten hohlen Metallzylinder besteht.
Zwei kleine koaxiale Wände 200 und 201 sind an einer Seite des Halters angefügt.
Die erste Wand 200 ist von geringer Stärke und von beträchtlicher Höhe. Sie liegt dicht an einer axialen Öffnung O, durch die sich die Halterung erstreckt.
Eine zweite Wand 201 umschließt die erste. Sie ist dicker und nicht so hoch.
In der Öffnung O in dem Halter 20 befindet sich neben den oben genannten Wänden ein Initiator 3 eines herkömmlichen Typs. Dieser hat Elektroden 30, die sich durch die Öffnung um einen ringförmigen Teil 4 erstrecken und einen Parallelring bilden.
Ein O-Ring 5 ist zwischen dem Körper des Initiators 3 und der Wand der Öffnung O in den Halter eingefügt, dessen Wand eine Halteroberfläche und einen längs verlaufenden Abstandshalter für die Wand bildet.
Das obere Ende der Wand 200 ist über den Initiator nach innen in Richtung der Achse X-X' gefaltet, so dass dieser in Längsrichtung gehalten wird.
Der Halter 20 ist von einer Aufnahme oder einem Gehäuse 21 abgedeckt.
Das ist ein dünnwandiges Metallteil in zylindrischer Form, das an einem Ende offen und an dem anderen Ende geschlossen ist.
In der Zeichnung ist die longitudinale zylindrische Wand mit 210 bezeichnet, während die transversale, abschließende Wand mit 211 bezeichnet ist.
An der Außenfläche ist zu sehen, dass die Wand 211 einen um die Achse X-X' zentrierten Rücksprung 212 in Form einer runden Delle aufweist, sodass in diesem Bereich die Außenfläche eine Zone geringer Dicke aufweist, was sie zerbrechlich macht.
Die Aufnahme 21 ist am Halter 20 mittels eines Kragens 213 befestigt, der an dem freien Ende der Wand 210 vorhanden ist. Dieser bildet einen ringförmigen Flansch, der in einem Winkel von 90 Grad nach außen gerichtet ist.
Der Kragen ist zwischen den zwei unteren Wänden 200 und 201 des Halters eingelegt, wobei die Wand 201 um die Manschette 213 herumgefaltet ist, um die Aufnahme 21 in Position zu halten.
In Übereinstimmung mit der Erfindung ist in der Aufnahme 21 eine Ladung von pyrotechnischem Material 6, wie ein Treibmittel, untergebracht.
Sie besteht aus einem z.B. gegossenen oder gepressten im Wesentlichen zylindrischen, monolithischen Block.
Die Längsachse des Blocks verläuft parallel zur Achse X-X' und seiner Mantelfläche, das heißt die durch seine Mantellinien definierten Oberfläche ist von der Aufnahme 21, in dem der Block untergebracht ist und insbesondere von der Wand 210, beabstandet.
Das bedeutet, dass ein ringförmiger leerer Raum E um die Mantelfläche des Blocks existiert, in dem Gas und Luft frei fließen können. Wie eingehender beschrieben, ist die Oberfläche dadurch vollkommen oder fast vollkommen zugänglich.
Die hier beschriebenen Generatoren sind relativ herkömmlich. Aber sie können Zuleitungsdraht-Gas-Mikrogeneratoren (LWG) sein, bei denen die elektrische Zündung durch ein Kabel übermittelt wird.
In Übereinstimmung mit der Erfindung verfügt die Vorrichtung über Abstandshaltemittel, um den Block in radialer Richtung zu halten.
In diesem letzten Punkt unterscheiden sich die Ausführungsform in den 3 bis 6.
Wie in 3 zu sehen ist, weisen diese Abstandhaltemittel demnach eine Spiralfeder 7 auf.
Die Feder umgibt einen Teil des Initiators 3 und stößt gegen das obere Ende der unteren Wand 200. Somit ist sie zu der Achse X-X' zentriert.
Der Block 6 ruht auf der Feder, die den Block gegen die transversal verlaufende Endwand 211 drückt.
Die Feder 7 dient zum Halten des Blocks in longitudinaler und radialer Richtung (quer). Durch Druck auf den Block verhindert die Feder seine Längsbewegung durch Inanlagebringen an die Wand 211. Durch die Reibung ist der Block ebenfalls an radialer Bewegung gehindert.
Der Block 6 ist dadurch komplett an einer Bewegung gehindert, wodurch die Mantelfläche voll zugänglich ist. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass die glatte Queroberfläche des Blocks, die in Richtung der Feder 7 zeigt, ebenfalls frei zugänglich ist, zumindest in den Bereichen, die nicht in direktem Kontakt mit der Feder stehen.
In einer anderen, hier nicht gezeigten, Ausführung kann die Feder 7 durch ein anderes elastisch verformbares Element ersetzt werden, wie zum Beispiel durch ein Kissen aus elastischem Material.
In 4 ist zu sehen, dass der Mikro-Generator keine Feder besitzt.
In diesem Fall ist der Block 6 gegen eine Stützwand oder eine Platte 8 gesetzt.
Beispielsweise kann die Wand oder Platte aus gegossenem Kunststoffmaterial oder aus Metall bestehen.
Diese Platte besteht aus einer dünnen ringförmigen Halterungsscheibe 80 mit einer durch das Zentrum führenden und an der Achse X-X' zentrierten Durchgangsöffnung 81.
Der äußere Durchmesser dieser Scheibe ist kleiner als der innere Durchmesser der Aufnahme 21.
Sechs Streifen 82 erstrecken sich vom Rand der Scheibe. Dies sind kleine Zungen, die in gleichen Winkeln verteilt sind und einen stumpfen Winkel zur Unterseite der Scheibe 80 bilden.
Der Abstand zwischen den freien Enden von zwei gegenüberliegenden Zungen 82 ist größer als der Durchmesser der Aufnahme 21.
Die Zungen 82 sind jedoch etwas elastisch, sodass es möglich ist, die Platte 8 in die Aufnahme einzufügen und durch die zwischen den Zungen 82 und der Wand 210 entstehende Reibung in Position zu halten. Das ist die in 4 gezeigte Situation.
Die Scheibe 80 trägt eine zur Achse X-X' axial zentrierte, von den Zungen 82 wegzeigende kleine ringförmige Wand 83. Sie erstreckt sich im Wesentlichen von der Mitte zwischen der Öffnung 81 und dem Rand der Scheibe.
Wie in 4 gezeigt, ist der Block 6 gegen die Scheibe 8 lagernd platziert und durch die Wand 83 an radialer Bewegung gehindert.
Dadurch ist der Block an Bewegung in Längsrichtung (weil er an die Platte 8 und die Wand 211 stößt) und in radialer Richtung (weil er von der Wand 83 festgehalten wird) gehindert.
Wiederum ist fast die ganze Mantelfläche des Blocks frei zugänglich (außer dem Teil, der der unteren Wand gegenübersteht), so auch der größte Teil der quer verlaufenden Wand an der Platte 8.
In einer anderen Anwendungsform könnte die untere Wand unterbrochen sein, d.h. aus einer Mehrzahl von getrennten kreisförmig verteilten Teilen bestehen.
In der Ausführungsform in 5 wird entsprechend der vorherigen Beschreibung eine Trägerplatte 8 verwendet, mit der Ausnahme, dass hier keine untere Wand 83 vorhanden ist.
In diesem Fall wird der Block 6 durch ein ein Widerlager bildendes ringförmiges Teil 9 vor seitlicher Bewegung geschützt, dessen äußere Gestalt so ist, dass es sich zum dichten Anpressen an die transversale Wand 211 der Aufnahme 21 als auch an die Basis der longitudinalen Wand 210 eignet.
Die zentrale Öffnung dieses Rings hat einen Rücksprung 90, der einen Absatz bildet, so dass dieser Ring aus zwei Teilen mit unterschiedlichen Durchmessern besteht, einen im Durchmesser kleineren ersten Teil im Kontakt zur Wand 211 und einen im Durchmesser größeren und im Durchmesser dem des Blocks 6 entsprechenden Teil 91 (nicht das Spiel berücksichtigend).
Es muss beachtet werden, dass der Teil 92 der Öffnung unmittelbar dem dünnen Teil der Wand 211 zugewandt ist.
Durch diese Struktur dienen das ringförmige Teil 9 sowie die Platte 8 dazu, den Block 6 an einer longitudinalen und einer transversalen Bewegung zu hindern.
Und wieder sind sowohl die Mantelfläche als auch ein großer Anteil der Queroberfläche neben der Platte 8 frei zugänglich.
Schließlich wird auch in der Ausführung gemäß 6 die Platte 8 genau so wie in der vorherigen Abbildung verwendet.
In diesem Fall gibt es zusätzliche Materialschichten 214, die sich von der Innenseite der Wand 210 des Aufnahme erstrecken.
Diese zusätzlichen Materialschichten können feine sich in Längsrichtung erstreckende Keilprofile bilden.
Davon kann es drei Stück geben, die in gleichen Winkeln verteilt sind.
Sie haben die zur Aufnahme des Blocks 6 passenden Abmessungen (das Spiel ignorierend).
Somit ist sowohl fast die gesamte Mantelfläche des Blocks frei zugänglich als auch ein großer Anteil der Querfläche neben der Platte 8.
Wenn der Zünder ausgelöst wird, verursacht er das Abbrennen der Ladung.
Wegen des um die Ladung verfügbaren Raums hat die Verbrennung Auswirkungen auf die gesamte oder nahezu die gesamte Mantelfläche. Dadurch steigt der Druck innerhalb der Aufnahme 21. Dieser Druckanstieg führt zum Bruch der Wand 211 in ihrer zerbrechlichen Zone. Das Gas kann dann aus dem Generator ausströmen und in die Kammer 11 ausweichen wie in 2 beschrieben.
Die vier Varianten teilen sich folgende charakteristischen Merkmale:

– die Ladung besteht aus einem im Wesentlichen zylindrischen monolithischen Block;
– die Mantelfläche des Blocks ist von der Aufnahme, in dem der Block untergebracht ist, beabstandest; und
– die Vorrichtung enthält Mittel zum Halten des Blockes in Position, zumindest in radialer Richtung.

Aufgrund dieser Merkmale ist eine größtmögliche verwendbare Fläche des Blocks der Verbrennung ausgesetzt, wobei Abstandshaltmittel jegliche Verlagerung oder Beschädigung des Blocks und damit eine mögliche Beeinträchtigung seiner Verbrennung vermieden, wodurch sichergestellt ist, dass die Leistung von einem auf einen anderen Generator reproduzierbar ist.
Der gegenwärtige Patentanmelder hat auch festgestellt, dass dadurch die Verbrennung, und demnach auch die Positionierung, schnell und fortschreitend erreicht werden können. Ebenfalls wird die Aufrechterhaltung des Drucks des erzeugten Gases über die Zeit verbessert.
Sicherheitsvorrichtungen nach Maßgabe dieser Erfindung wurden getestet und führten zu einer Kurve, die den Hub eines Gurtstraffers (oder einer pyrotechnischen Stelleinrichtung oder die Länge eines Gurtes, der in den Aufroller gewickelt wird) als eine Funktion der hierdurch übertragenen Ladung in dem mit gestrichelten Linien dargestellt Profil zeigt (siehe beigefügte 1).
Eine derartige Kurve kann in 7 gesehen werden (eine dünne durchgehende schwarze Linie), die über der von einem Mikro-Generator nach dem Stand der Technik erzeugten Kurve liegt (dicke schwarze Linie).
Weiterhin zeigen die den Gasdruck als eine Zeitfunktion darstellenden Kurven in 8, dass der Gasdruck sein Maximum in einen Zeitbereich zwischen 5 und 7 ms erreicht und dass der Druck sehr hohe Werte für eine längere Zeit beibehält, die nicht unwesentlich ist. Diese Kurven wurden durch den Gebrauch von Mikro-Generatoren erhalten, wobei jeder von ihnen in einer als „Bombe" bezeichneten Aufnahme mit einem Inhalt von 10 cm³ und bei Umgebungstemperatur untergebracht war.
Diese auf die Vorrichtung wie in 1 übertragenen Ergebnisse führen zu einem Gasdruck innerhalb der Kammer 11, der seinen Höchstwert in einer Zeit von 8-14 ms nach der Zündung des Mikro-Generators erreicht, wobei dieser Druck zu wenigstens 80 % seines Maximalwertes für 15 bis 20 ms nach Auslösung erhalten bleibt.
Es ist somit möglich, zumindest einen der Parameter Masse, Form und chemische Zusammensetzung der Ladung in solcher Weise auszuwählen, dass die oben beschriebenen Zustände erreicht werden können.
Eine Ausführung des Blocks wird in 9 gezeigt. Diese Ausführung ermöglicht es, das Ziel zu erreichen.
Der Block 6 ist aus einer zylindrischen Masse hergestellt, die von einer Reihe axial verlaufender zylindrischer Kanäle 60 perforiert ist.
Diese Gruppe von Kanälen ist so eingeteilt, dass jeder Kanal (es sei denn, es handelt sich dabei um die äußeren Kanäle) von 6 anliegenden Kanälen in gleichen Winkeln umschlossen wird.
Der Umfang des Blocks wird als „PER" bezeichnet.
Die schmalen Linien L stellen die Blockform bei verschiedenen Phasen der Verbrennung dar, während die Verbrennung in parallelen Schichten verläuft.
Die Gruppe der Kanäle 60 ist so organisiert, dass der Block am Ende der Verbrennung seine monolithische Charakteristik verliert und auf ein Bündel kleiner getrennter Stäbe oder Verbrennungs-Kerne T reduziert wird, welche den Abstandsbereichen zwischen den Kanälen 60 entsprechen.
Diese Kerne haben eine annähernd dreieckige Querschnittsform.
Die in 10, neben 9, gezeigte Kurve stellt den Umfang des Blocks als eine Funktion der abgebrannten Dicke dar.
Eine Kurve, die die Fläche des Blocks als Funktion der abgebrannten Dicke darstellt, würde grundsätzlich die gleiche Erscheinungsform haben wie die Kurve, die die Gaserzeugungsrate durch den Block als Zeitfunktion dargestellt.
Diese Kurve zeigt, dass das Profil allmählich zum Höhepunkt ansteigt und dass die Verbrennung dann von einer Spitze der Kurve in einem sich von dort erstreckenden Winkel abfällt. Dies ermöglicht, die Arbeitsspanne um ein paar Millisekunden zu verlängern.
Der Gebrauch eines monolithischen Blocks ermöglicht es:

– ein Einheit eines kalibrierten Objeks zu positionieren statt eine Pulvermasse einzufüllen;
– die Menge der eingefügten Mischung zu kontrollieren,
– die Leistung des Gas-Generators als eine Funktion der Form eines monolithischen Blocks zu kontrollieren; und
– sicherzustellen, dass die Leistung von einem Gas-Generator auf einen anderen reproduziert werden kann.

Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem pyrotechnisch ausgelösten Gas-Microgenerator (2), wobei das Gas durch die Verbrennung einer im Micro-Generator beinhalteten Ladung (6) erzeugt wird und zum insbesondere translatorischen Bewegen eines Bewegungselements (10) der Vorrichtung dient, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: Die Ladung (6) ist durch einen im wesentlichen zylindrischen, monolithischen Block gebildet; die Mantelfläche des Blocks (6), das heißt die Oberfläche, die durch ihre Mantellinien definiert ist, ist von der Aufnahme (21), in der er aufgenommen ist, beabstandet und die Vorrichtung weist Abstandshaltemittel (7, 83, 9, 214) zum Halten des Blocks zumindest in radialer Richtung auf.

Claims

Sicherheitsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem pyrotechnisch ausgelösten Gas-Microgenerator (2), wobei das Gas durch die Verbrennung einer im Micro-Generator beinhalteten Ladung (6) erzeugt wird und zum insbesondere translatorischen Bewegen eines Bewegungselements (10) der Vorrichtung dient, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: – die Ladung (6) ist durch einen im wesentlichen zylindrischen, monolithischen Block gebildet, – die Mantelfläche des Blocks (6), das heißt die Oberfläche, die durch ihre Mantellinien definiert ist, ist von der Aufnahme (21), in der er aufgenommen ist, beabstandet und – die Vorrichtung weist Abstandshaltemittel (7, 83, 9, 214) zum Halten des Blocks zumindest in radialer Richtung auf.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Abstandshaltemittel (7, 8, 83, 9) zum Halten des Blocks in Längsrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abstandshaltemittel (7, 9) das selbe Abstandshaltemittel sind, das heißt, dass das Abstandshaltemittel gleichzeitig dazu dient, den Block in radialer Richtung und in Längsrichtung zu halten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshaltemittel aus einem elastisch deformierbaren Element (7) besteht wie beispielsweise einer Feder oder einem Polster aus einem elastischen Material.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshaltemittel von einer Wand (,211, 219) getragene Widerlager-Elemente (83, 9, 214) zum Halten des Blocks (6) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (8) eine Stützwand für den Block ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (211, 210) ein Element der Wand der Aufnahme (21) ist, welche an dieser angeordnet oder einstückig mit dieser ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Parameter Masse, Form und chemische Zusammensetzung der Ladung (6) so gewählt ist, dass der Druck des Gases in der mit dem Element (10) in Verbindung stehenden Kammer sein Maximum in einem Zeitbereich zwischen 8 ms und 14 ms nach Auslösung des Gas-Microgenerators (2) erreicht, wobei dieser Druck zu wenigstens 80% seines Maximalwertes für 15 bis 20 ms nach Auslösung erhalten bleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (6) aus einer zylindrischen Masse besteht, die von einer Reihe von axial verlaufenden zylindrischen Kanälen (60) perforiert ist, wobei diese Gruppe von Kanälen so organisiert ist, dass der Block (6) am Ende der Verbrennung zu einem Bündel kleiner getrennter Stäbe (T) oder "Verbrennungs-Kernen", die beispielsweise von dreieckigem Querschnitt sind und den Abstandsbereichen zwischen den Kanälen (60) entsprechen, reduziert ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Sicherheitsgurt-Straffer, ein Rückzieher zum Zurückziehen eines Sicherheitsgurt-Schlosses (B), ein Fußgänger-Sicherheitssystem oder ein pyrotechnisches Verankerungssystem für einen Sicherheitsgurt ist.