DE112015002159T5

DE112015002159T5 - Abstimmbare Mehrzweckdruckkammer für pyrotechnischen Antrieb

Info

Publication number: DE112015002159T5
Application number: DE112015002159.0T
Authority: DE
Inventors: Larry M. Wilmot; Rachid Hammoud; Joshua D. Van Hooser; Dennis K. Scheer
Original assignee: TK Holdings Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Acquisition LLC
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2017-02-09
Also published as: JP2017515080A; CN106460884A; US20150322977A1; WO2015172120A1; JP6637488B2; US10788059B2; US10260535B2; US20190234434A1

Abstract

Ein druckgasbetriebener Antrieb (10) beinhaltet ein Gehäuse (12) und einen Kolben (30), der beweglich im Gehäuse (12) angeordnet ist. Der Kolben (30) weist eine darin gebildete Antriebstasche (30e) auf. Ein Gasgenerator (14) ist außerhalb des Kolbens (30) und in Fluidverbindung mit der Antriebstasche (30e) angeordnet.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/990,157, eingereicht am 8. Mai 2014, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die hier beschriebenen Ausführungsformen betreffen Linearantriebe und insbesondere Antriebe, die einen Kolben aufweisen, der von einem Druckfluid betrieben wird.
Um bei druckgasbetriebenen Antrieben unterschiedliche Antriebskraftanforderungen zu erfüllen, die für unterschiedliche Anwendungen notwendig sind, ist es häufig nötig, verschiedene oder eine Auswahl von Antrieben herzustellen oder auf Lager zu halten, die jeweils dazu ausgelegt sind, eine bestimmte Kraftanforderung zu erfüllen. Alternativ ist es bei Antrieben, die mit Druckgas von einem Gasgenerator betrieben werden, häufig notwendig, den Gasgenerator in einem jeweiligen Antrieb auszutauschen, um einen Gasgenerator zu erlangen, der darauf zugeschnitten ist, den Druck bereitzustellen, der notwendig ist, um die Antriebskräfte zu erzeugen, die für eine jeweilige Anwendung benötigt werden. Beide diese Alternativen sind unwirtschaftlich. Daher besteht ein anhaltendes Problem in Bezug auf die wirtschaftliche Bereitstellung eines einzelnen Antriebs, der eine Antriebskraft bereitstellen kann, die zum Erfüllen diverser unterschiedlicher Anforderungen notwendig ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der hier beschriebenen Ausführungsformen wird ein druckgasbetriebener Antrieb bereitgestellt. Der Antrieb beinhaltet ein Gehäuse und einen Kolben, der beweglich im Gehäuse angeordnet ist. Der Kolben weist eine darin gebildete Antriebstasche auf. Ein Gasgenerator ist außerhalb des Kolbens und in Fluidverbindung mit der Antriebstasche angeordnet.
In einem weiteren Aspekt der hier beschriebenen Ausführungsformen wird ein druckgasbetriebener Antrieb bereitgestellt. Der Antrieb beinhaltet ein Gehäuse und eine Kolbenstange, die beweglich im Gehäuse angeordnet ist. Ein Expansionshohlraum erstreckt sich in die Kolbenstange. Ein Gasgenerator ist außerhalb der Kolbenstange und in Fluidverbindung mit dem Expansionshohlraum angeordnet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine seitliche Querschnittansicht eines druckgasbetriebenen Antriebs in einem Zustand vor der Aktivierung.
2 zeigt eine seitliche Querschnittansicht des Antriebs aus 1 an einem ersten Zeitpunkt nach der Aktivierung.
3 zeigt eine seitliche Querschnittansicht des Antriebs aus 1 nach der Aktivierung an einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt.
4 ist eine Teilquerschnittansicht eines Antriebs und zugehörigem Kolben und Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform.
5 ist eine Endansicht einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform, die eine Ausgestaltung einer Antriebstasche zeigt, die in einem Ende des Kolbens gebildet ist.
6 ist eine Teilquerschnittansicht der Kombination aus Kolben/Kolbenstange aus 5.
6A ist eine seitliche Querschnittansicht eines druckgasbetriebenen Antriebs gemäß einer weiteren beschriebenen Ausführungsform in einem Zustand vor der Aktivierung.
7 ist eine seitliche Querschnittansicht eines druckgasbetriebenen Antriebs gemäß einer weiteren beschriebenen Ausführungsform in einem Zustand vor der Aktivierung.
8 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines Fußgängerschutzsystems, das in einem Fahrzeug installiert ist und eine Haubenhebevorrichtung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform aufweist.
9A ist eine schematische seitliche Querschnittansicht eines Abschnitts einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform, die in einem Antriebsgehäuse angeordnet ist.
9B ist eine schematische seitliche Querschnittansicht eines Abschnitts einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform, die in einem Antriebsgehäuse angeordnet ist.
9C ist eine schematische seitliche Querschnittansicht eines Abschnitts einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform, die in einem Antriebsgehäuse angeordnet ist.
10A ist eine schematische seitliche Querschnittansicht einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform.
10B ist eine schematische seitliche Querschnittansicht einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform.
10C ist eine schematische seitliche Querschnittansicht einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform.
10D ist eine schematische seitliche Querschnittansicht einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform.
11 ist eine schematische seitliche Querschnittansicht einer Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform.
12 ist eine schematische seitliche Querschnittansicht einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Soweit nicht anders angegeben, bezeichnen gleiche Bezugszeichen in der Beschreibung von mehreren Ansichten der Zeichnungen gleiche Teile. Obwohl zudem Sollwerte für die Abmessungen der verschiedenen hier beschriebenen Merkmale genannt werden, versteht es sich, dass diese Werte aufgrund von Faktoren wie etwa Herstellungstoleranzen geringfügig variieren können und dass diese Variationen innerhalb des vorgesehenen Umfangs der hier beschriebenen Ausführungsformen liegen.
1–3 zeigen seitliche Querschnittansichten eines druckgasbetriebenen Antriebs in einem Zustand vor der Aktivierung (1) und in verschiedenen Phasen nach der Aktivierung (2 und 3). Der Antrieb 10 kann an einer beliebigen Vorrichtung oder einem beliebigen Mechanismus angebracht sein und kann in Wirkbeziehung (über die Kolbenstange 50, die im Folgenden ausführlicher beschrieben wird) an die Vorrichtung oder den Mechanismus gekoppelt sein, um eine Kraft an die Vorrichtung oder den Mechanismus zu übertragen. Die Antriebskraft wird in Reaktion auf das Einbringen eines Druckgases in ein Gehäuse des Antriebs in einer im Folgenden beschriebenen Weise erzeugt. Das Druckgas kann in dem Gehäuse erzeugt werden (beispielsweise durch einen Gasgenerator, der in das Gehäuse integriert ist), oder das Gas kann von einer externen Gasquelle in Fluidverbindung mit dem Gehäuseinneren in das Gehäuse eingebracht werden. Eine mögliche Anwendung für einen Antrieb, wie er hier beschrieben ist, ist das Anheben eines Abschnitts einer Kühlerhaube eines Automobils.
In der Ausführungsform aus 1–3 weist ein Antrieb 10 ein Gehäuse 12, einen Kolben 30, der beweglich in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine Kolbenstange 50 auf, die an dem Kolben angebracht ist, um sich zusammen mit dem Kolben zu bewegen. Das Gehäuse 12 weist eine äußerste Gehäusewand 12d auf, die ein erstes Ende 12a, ein zweites Ende 12b, eine zentrale Längsachse L1 des Gehäuses 12 und einen Körper 12c definiert, der das erste und zweite Ende verbindet. Die Wand 12d definiert auch ein hohles Inneres 12e des Gehäuses. In der Ausführungsform aus 1–3 ist das erste Ende 12a des Gehäuses radial nach außen aufgeweitet, um einen geeigneten Gasgenerator 14 (beispielsweise einen bekannten Mikrogasgenerator) aufzunehmen, der darin eingeführt und durch Crimpen, Klebehaftung oder ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren darin gehalten wird. Alternativ kann der Gasgenerator 14 am ersten Gehäuseende mithilfe eines beliebigen geeigneten Verfahrens angebracht sein. Ein Gasabgabeabschnitt 14a des Gasgenerators 14 ist derart in dem Gehäuse angeordnet, dass nach der Aktivierung des Gasgenerators die erzeugten Gase in das Gehäuseinnere strömen. Bei Bedarf kann eine geeignete Dichtung (etwa eine Epoxiddichtung, O-Ringdichtung oder ein anderes Dichtungsmittel; nicht dargestellt) bereitgestellt werden, um ein Austreten von erzeugtem Gas zwischen dem Gasgenerator 14 und dem Gehäuse 12 auf die Außenseite des Gehäuses zu verhindern oder zu minimieren. In hier beschriebenen Ausführungsformen ist der Gasgenerator 14 außerhalb des Kolbens oder der Kombination aus Kolben/Kolbenstange angeordnet (d. h. kein Teil des Gasgenerators 14 befindet sich im Kolben (beispielsweise in einem im Kolben gebildeten Hohlraum)). Außerdem ist der Kolben oder die Kombination aus Kolben/Kolbenstange in hier beschriebenen Ausführungsformen vom Gasgenerator 14 beabstandet.
In der Ausführungsform aus 1–3 weist das zweite Gehäuseende 12b eine Öffnung 12f auf, die dazu strukturiert ist, die Kolbenstange 50 durch sie hindurch aufzunehmen, die an dem Kolben 30 angebracht ist, der beweglich im Gehäuseinneren angeordnet ist. Die Öffnung 12f kann derart bemessen oder anderweitig strukturiert sein, um die Kolbenstange 50 seitlich einzuschränken oder abzustützen, während sich Abschnitte der Stange durch die Öffnung 12f in das Gehäuse hinein und daraus heraus bewegen. In der bestimmten Ausführungsform aus 1–3 wird von einem Abschnitt des Gehäuses 12 eine Endwand 12g gebildet, und die Öffnung 12f ist durch Bohren oder anderweitig in der Wand 12g gebildet.
Der Kolben 30 weist eine Basis 30a mit einer Außenwand 30b auf. Eine Nut 30c ist in der Wand 30b gebildet und ist dazu strukturiert, einen O-Ring 40 oder eine andere geeignete elastische gasdichte Dichtung darin aufzunehmen. Der O-Ring 40 tritt in bekannter Weise elastisch in Kontakt mit den Innenflächen der Gehäusewand 12d, wodurch er eine im Wesentlichen gasdichte Abdichtung zwischen dem Kolben 30 und der Wand 12d bereitstellt. Wenn der Kolben 30 im Gehäuse 12 angeordnet ist und der O-Ring 40 in Kontakt mit den Gehäusewandinnenflächen steht, definiert die Kontaktregion zwischen dem O-Ring und der Gehäusewand eine Grenze zwischen einer Seite mit verhältnismäßig höherem Druck P1 des Kolbens und einer Seite mit verhältnismäßig niedrigerem Druck P2 des Kolbens.
In der Ausführungsform aus 1–3 erstreckt sich ein Vorsprung 30d von der Basis 30a. Der Vorsprung 30d ist für den Eingriff mit (oder für eine geeignete Anbringung an) einer zugehörigen Kolbenstange 50 in einer Presspassung oder zum anderweitigen Ermöglichen oder Unterstützen der Anbringung der Kolbensstange 50 am Kolben 30 strukturiert.
In der Ausführungsform aus 1–3 ist in der Kolbenbasis 30a eine Antriebstasche 30e gebildet. Die Antriebstasche 30e bietet eine Aufnahme, in die ein Antriebswerkzeug eingeführt werden kann, um zum Montieren des Antriebs verwendet zu werden. Die Antriebstasche 30e weist eine Tiefe d1 auf, die von einer Fläche 30s des Kolbens, die dem Gasgenerator 14 am nächsten liegt, entlang einer Achse parallel zur Mittelachse L1 gemessen wird. In einer bestimmten Ausführungsform sind Wände, die die Antriebstasche 30e definieren, in einer hexagonalen Konfiguration angeordnet (wie beispielsweise in 5 gezeigt), um mit einem komplementären sechskantförmigen Antriebswerkzeug in Eingriff zu treten, das in den Hohlraum eingeführt wird, um beim Montieren des Antriebs verwendet zu werden.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Form, die die Wände bilden, welche die Antriebstasche 30e, 250a in einer jeweiligen Ausgestaltung der Antriebstasche oder der Antriebstasche/des Expansionshohlraums definieren, derart strukturiert, dass sie dieser bestimmten Ausgestaltung der Antriebstasche oder der Antriebstasche/des Expansionshohlraums entspricht (und/oder dafür einzigartig sind). Beispielsweise kann eine Kombination aus Kolben/Kolbenstange mit einem Expansionshohlraum, der wie in 4 gezeigt strukturiert ist, eine erste Form (beispielsweise sechseckig) aufweisen, die durch die Wände gebildet wird, die die Antriebstasche definieren, während eine Kombination aus Kolben/Kolbenstange mit einem Expansionshohlraum, der wie in 6 gezeigt strukturiert ist, eine zweite Form (beispielsweise quadratisch) aufweisen kann, die durch die Wände gebildet wird, die die Antriebstasche definieren, wobei die zweite Form anders als die erste Form ist. Außerdem kann eine Kombination aus Kolben/Kolbenstange mit einem Expansionshohlraum, der wie in 7 gezeigt strukturiert ist, eine dritte Form (beispielsweise achteckig) aufweisen, die durch die Wände gebildet wird, die die Antriebstasche definieren, wobei die dritte Form anders als die zweite Form ist. So lässt sich die Ausgestaltung der Antriebstasche oder der Antriebstasche/des Expansionshohlraums allein anhand der Außenform der Antriebstasche identifizieren.
In den hier beschriebenen Ausführungsformen werden die Abmessungen (einschließlich der Tiefe d1) der Antriebstasche und der Form, die von den Taschenaußenwänden definiert wird, durch Faktoren wie etwa die Notwendigkeit, einen Eingriff mit einem komplementär geformten Antriebswerkzeug bereitzustellen, der ausreicht, um die Montage des Antriebs zu ermöglichen, die gewünschte Dicke des Kolbens benachbart zur Antriebstasche und andere relevante Faktoren bestimmt. Wenn gewünscht oder erforderlich können diese Antriebstaschenabmessungen für verschiedene Kolbengrößen und -ausgestaltungen standardisiert oder konstant gemacht werden, so dass ein einzelnes Antriebswerkzeug zum Montieren von beliebigen von verschiedenen ähnlichen Antriebsausführungsformen verwendet werden kann. Die Funktions- und/oder räumlichen Anforderungen der Antriebstasche können das Ausmaß (sofern vorhanden) dessen beschränken, wie weit die Antriebstaschenabmessungen gemäß anderen Gestaltungsfaktoren variiert werden können. Soweit machbar, können Ausgestaltung und Abmessungen der Antriebstasche jedoch variiert werden, um das Volumen der verschiedenen Leerräume (wie etwa des hier beschriebenen Leerraums 100) zu variieren, und um die Reaktions- oder Leistungscharakteristiken des Antriebs entsprechend zu variieren.
In der Ausführungsform aus 1–3 erstreckt sich ein einstellbarer oder abstimmbarer Expansionshohlraum 30x, der im Kolben 30 gebildet ist, über eine Strecke d2 von einem Ende der Antriebstasche 30e und entlang einer Achse parallel zur Mittelachse L1. In den hier beschriebenen Ausführungsformen erstreckt sich der Expansionshohlraum von einem Ende der Antriebstasche gegenüber dem Ende, das nah an dem Gasgenerator 14 oder in Fluidverbindung mit diesem angeordnet ist. Der Expansionshohlraum ist von der Antriebstasche 30e getrennt und steht in Fluidverbindung mit der Antriebstasche. In der Ausführungsform aus 1–3 ist der Expansionshohlraum 30x eine Blindbohrung, die mit der Antriebstasche 30e konzentrisch ist und an einer Wand 30w endet, die nah beim Ende des Vorsprungs 30d gebildet ist. Der Hohlraum 30x und die Wand 30w können beispielsweise durch Bohren einer Blindbohrung in Richtung V in das Ende des Kolbens 30 gebildet werden. Somit erstreckt sich der Expansionshohlraum 30x über eine Gesamttiefe dT aus d1 + d2 von der Kolbenfläche 30s.
In der Ausführungsform aus in 1–3 ist der Expansionshohlraum 30x in Längsrichtung zylindrisch geformt und weist einen konstanten Radius auf. Allerdings kann ein hier beschriebener Expansionshohlraum eine beliebige Querschnitts- und/oder Längsform aufweisen, die für eine jeweilige Anwendung verwendbar ist. Obwohl ferner hier beschriebene Ausführungsformen des Expansionshohlraums mit einer zugehörigen Antriebstasche oder mit einer zugehörigen Kolbenstange oder Kombination aus Kolben/Kolbenstange konzentrisch sind, kann ein Expansionshohlraum vorgesehen sein, der nicht mit einem oder mehreren dieser Merkmale konzentrisch ist.
In beliebigen der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Durchmesser oder die andere(n) maximale(n) äußerste(n) Abmessung(en) des Expansionshohlraums entweder gleich wie, größer oder kleiner als die größte(n) äußerste(n) Abmessung(en) der Antriebstasche sein, zu der dieser benachbart ist. In der bestimmten Ausführungsform aus 1–3 ist der Durchmesser des Expansionshohlraums 30x kleiner als die größte äußerste Abmessung der Antriebstasche. Dieser Zustand ist auch in 5 gezeigt, wo beispielsweise zu erkennen ist, dass der Durchmesser des Expansionshohlraums 250b kleiner als die größte äußerste Abmessung der Antriebstasche ist (d. h. der Abstand M zwischen diametral gegenüberliegenden Ecken, die durch sich schneidende Flächen einer sechseckigen Antriebstasche definiert werden).
In den hier beschriebenen Ausführungsformen definieren die Antriebstasche, der Expansionshohlraum und die Abschnitte des Gehäuseinneren, die den Gasgenerator umgeben und vor der Aktivierung des Gasgenerators zwischen dem Gasgenerator 14 und dem Kolben angeordnet sind, außerdem in Kombination eine Kammer oder einen Leerraum, die bzw. der dazu strukturiert ist, die Expansion von Gasgeneratorverbrennungsprodukten aufzunehmen, die sich aus der Aktivierung des Gasgenerators 14 ergeben. In der bestimmten Ausführungsform aus 1–3 beispielsweise definieren die Antriebstasche 30e, der Expansionshohlraum 30x und die Abschnitte 12z des Gehäuseinneren, die den Gasgenerator umgeben und vor der Aktivierung des Gasgenerators zwischen dem Gasgenerator 14 und dem Kolben 30 angeordnet sind, in Kombination eine Kammer oder einen Leerraum (allgemein mit 100 bezeichnet), die bzw. der dazu strukturiert ist, die Expansion von Gasgeneratorverbrennungsprodukten aufzunehmen, die sich aus der Aktivierung des Gasgenerators 14 ergeben. Der Expansionshohlraum 30x dient außerdem dazu, die Expansion der erzeugten Gase einzuschränken und zu kanalisieren. Gase, die in den Hohlraum 30x expandieren, üben Druck auf die Wand 30w aus und erzwingen eine Bewegung des Kolbens in Richtung V (2).
Obwohl in den hier beschriebenen Ausführungsformen die Form und die Abmessungen der Antriebstasche durch die Notwendigkeit beschränkt sein können, in Eingriff mit einem geeigneten Antriebswerkzeug zu treten, lassen sich die Form und/oder die Abmessungen des Expansionshohlraums unabhängig von den Abmessungen der Antriebstasche steuern und können so festgelegt werden, dass das Volumen des Leerraums angepasst wird, oder um ein gewünschtes Leerraumvolumen bereitzustellen, das notwendig ist, um die Antriebsreaktionscharakteristiken in der hier beschriebenen Weise entsprechend anzupassen. Obwohl beispielsweise in der Ausführungsform aus 1–3 die Form und die Abmessungen der Antriebstasche 30e durch die Notwendigkeit beschränkt sein können, in Eingriff mit einem geeigneten Antriebswerkzeug zu treten, lassen sich die Form und/oder die Abmessungen des Expansionshohlraums 30x unabhängig von den Abmessungen der Antriebstasche steuern und können so festgelegt werden, dass das Volumen des Leerraums 100 angepasst wird, oder um ein gewünschtes Leerraumvolumen bereitzustellen, das notwendig ist, um die Antriebsreaktionscharakteristiken in der hier beschriebenen Weise entsprechend anzupassen. Insbesondere können durch Steuern des Volumens des Expansionshohlraums unabhängig von anderen Auslegungsparameter, wie etwa dem Abstand zwischen dem Kolben und dem Gasgenerator 14 (und ohne die Notwendigkeit, sie zu variieren), die bekannte Größe, um die der Leerraum aufgrund der Bewegung des Kolbens über seine Hubstrecke zunimmt, die Ausgangsleistung des Gasgenerators und/oder die Gesamtlänge des Kolbens und/oder der Kolbenstange oder des Antriebs, der Druck, der auf den Kolben oder die Kombination aus Kolben/Kolbenstange einwirkt (und damit die resultiernde vom Antrieb ausgeübte Kraft) entsprechend gesteuert werden. Wenn beispielsweise das Volumen des Expansionshohlraums verhältnismäßig kleiner ist, ist der Raum, der für die Expansion der erzeugten Gase verfügbar ist, verhältnismäßig geringer, und der auf den Kolben einwirkende Druck ist verhältnismäßig größer. Wenn umgekehrt das Volumen des Expansionshohlraums verhältnismäßig größer ist, ist der Raum, der für die Expansion der erzeugten Gase verfügbar ist, verhältnismäßig größer, und der auf den Kolben einwirkende Druck ist verhältnismäßig geringer. Außerdem ermöglicht die Fähigkeit, die Antriebskraft oder -reaktion abzustimmen oder einzustellen, indem das Volumen des Expansionshohlraums und/oder der Antriebstasche variiert wird, das Steuern der Reaktion, ohne dass die Gasgeneratorausgangsleistung variiert werden muss. Daher kann eine breite Spanne von Antriebsreaktionen mithilfe eines Gasgenerators mit einzelnem Gasausgang bereitgestellt werden.
Während der Herstellung des Kolbens 30 kann die Tiefe d2 des Expansionshohlraums 30x auf einen beliebigen von verschiedenen gewünschten Werten eingestellt werden, um entsprechend das Volumen des Expansionshohlraums 30x und damit das Gesamtvolumen des Leerraums 100 vor Aktivierung des Antriebs zu vergrößern oder zu verkleinern. Die Tiefe d2 kann von Faktoren wie der Gesamtlänge des Kolbens, der Abmessung der Tiefe d1 und der gewünschten Wanddicke des Kolbens am Ende des Vorsprungs 30d eingeschränkt sein. Somit kann das Gesamtvolumen des Leerraums 100 vor der Aktivierung, das zum Aufnehmen der Verbrennungsprodukte verfügbar ist, durch unabhängiges Steuern der Gesamtabmessungen (einschließlich Tiefe d2) des Expansionshohlraums 30x gesteuert werden.
Das notwendige Leerkammervolumen, das erforderlich ist, um einen gewünschten Kolbenbetätigungsdruckbereich für eine jeweilige Gasgeneratorausgangsleistung bereitzustellen, kann analytisch und/oder iterativ durch Versuche anhand bekannter Verfahren bestimmt werden.
In einer bestimmten Ausführungsform beträgt die Mindestdicke der Kolbenaußenwand 30b 2 Millimeter.
In einer bestimmten Ausführungsform beträgt die Mindestdicke der Kolbenwand 30w 1 Millimeter.
Die Kolbenstange 50 ist der Mechanismus, durch den die Antriebskraft auf ein Element (beispielsweise einen Abschnitt einer Kühlerhaube eines Fahrzeugs (nicht dargestellt)), das an der Kolbenstange ausgerichtet ist, übertragen wird. Die Kolbenstange 50 weist ein erstes Ende 50a auf, das am Kolben angebracht ist, um sich mit dem Kolben zu bewegen. Ein zweites Ende 50b gegenüber dem ersten Ende kann zur Anbringung an (oder zur Ermöglichung von Kontakt mit) einem Element oder Mechanismus konfiguriert sein, auf das bzw. den die Antriebskraft übertragen werden soll. In der Ausführungsform aus 1–3 ist die Kolbenstange 50 hohl. Alternativ kann die Kolbenstange (oder ein Abschnitt ihrer Länge) massiv sein, wie in 4 und 7. Die Kolbenstange kann auch eine beliebige bestimmte Länge, Durchmesser, Form und/oder andere Eigenschaft(en) aufweisen, die für eine bestimmte Anwendung geeignet oder nötig sind.
In den hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Kolbenstange aus einem Metallmaterial, einem Polymermaterial oder einem oder mehreren beliebigen anderen geeigneten Materialien gebildet sein.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Kolbenstange aus einem hohlen Mantel oder Rohr gebildet. Der Mantel kann aus einem Metallmaterial oder beliebigen anderen geeigneten Material gebildet sein. Die verschiedenen Abschnitte eines Expansionshohlraums werden dann im Inneren des Mantels gebildet, indem ein geeignetes fließfähiges Füllmaterial (ein Polymer beispielsweise) in das Mantelinnere gespritzt wird (beispielsweise durch in den Mantelwänden gebildete Öffnungen), wenn der Mantel in einem geeigneten Formwerkzeug oder einer Halterung angeordnet ist, und Kerne oder Einsätze (nicht dargestellt), die den gewünschte Expansionshohlraum definieren, im Mantelinneren angeordnet werden. Nach dem Einspritzen des Füllmaterials werden die Kerne entfernt, so dass der Expansionshohlraum zurückbleibt. Diese Vorgehensweise ermöglicht ein höheres Maß an Kontrolle über das Volumen des Expansionshohlraums.
Wie beispielsweise in 11, 9A und 9C gezeigt, beinhaltet die Kolbenstange 751 einen hohlen Mantel oder ein hohles Rohr 752. Der Mantel 752 kann aus einem Metallmaterial oder beliebigen anderen geeigneten Material gebildet sein. Die verschiedenen Abschnitte des Expansionshohlraums 750b (beispielsweise die Abschnitte 750b-1 und 750b-2 aus 11) werden dann im Inneren des Mantels 752 gebildet, indem ein geeignetes fließfähiges Füllmaterial 600 (ein Polymer beispielsweise) eingespritzt wird, nachdem Kerne oder Einsätze (nicht dargestellt), die einen oder mehrere Ringräume 602 bilden und (nach ihrem Entfernen) den gewünschten Expansionshohlraum definieren, im Mantelinneren angeordnet worden sind. Nach dem Einspritzen des Füllmaterials 600 zum Füllen des Raums oder der Räume werden die Kerne entfernt und lassen eine ringförmige Hülse im Rohr zurück, wobei die Hülse eine Kammer beinhaltet, die den Expansionshohlraum 750b bildet. Diese Vorgehensweise ermöglicht ein höheres Maß an Kontrolle über das Volumen des Expansionshohlraums.
Das fließfähige Füllmaterial kann beispielsweise eine Polymerschmelze, ein ungehärtetes und härtbares Polymermaterial oder ein beliebiges anderes geeignetes Material umfassen. Ein Beispiel eines geeigneten Materials ist ein ABS-Material, das ein bekanntes Copolymer von Acrylnitril, Butadien und Styrol ist. ABS-Material kann von beliebigen verschiedener bekannter Quellen bezogen werden, beispielsweise von Premier Plastic Resins, Inc. aus Lake Orion, Michigan. Eigenschaften dieser Materialien werden beispielsweise unter http://www.absmaterial.com/ erörtert. Andere geeignete Materialien sind verschiedene Rezepturen oder Güteklassen von Flüssigkristallpolymer(LCP)-Materialien, die beispielsweise von RTP Company aus Winona, MN bezogen werden können. Eigenschaften dieser Materialien werden beispielsweise unter http://www.rtpcompany.com/contact/ erörtert. Das jeweils verwendete Material kann gemäß den Empfehlungen des Herstellers oder Händlers verarbeitet und abgekühlt oder gehärtet werden.
In einem anderen Aspekt der Ausführungsformen aus 11, 9A und 9C kann ein Produkt durch ein Verfahren zum Bilden eines Antriebs hergestellt werden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines hohlen Rohrs; Einführen wenigstens eines Kerns in das Rohr, um einen Ringraum zwischen dem Rohr und dem Kern zu definieren; Anordnen eines Füllmaterials in dem Ringraum, wodurch eine ringförmige Hülse gebildet wird, die aus dem Füllmaterial gebildet wird, und eine Kammer darin definiert; und Entfernen des Kerns aus der Kammer.
Nach dem Füllen des Rohrs mit dem Füllmaterial kann eine Antriebstasche in Fluidverbindung mit der Kammer angeordnet werden, die den Expansionshohlraum bildet. Die Antriebstasche kann beispielsweise in einer Antriebstaschenhalterung gebildet sein, die an dem Rohr oder dem Füllmaterial anbringbar ist.
Der Schritt des Anordnens des Füllmaterials kann folgende Schritte beinhalten: Bereitstellen eines Füllmaterials, das eine Polymerschmelze umfasst; Einbringen der Polymerschmelze in den Ringraum; und Abkühlen der Polymerschmelze, um eine Polymerhülse zu bilden, um die Kammer in der Polymerhülse zu bilden.
Alternativ kann der Schritt des Anordnens des Füllmaterials folgende Schritte beinhalten: Bereitstellen eines Füllmaterials, das ein ungehärtetes Polymermaterial umfasst; Einbringen des ungehärteten Polymermaterials in den Ringraum; und Härten des Polymermaterial, um eine Polymerhülse zu bilden, um die Kammer in der Polymerhülse zu definieren.
Das Verfahren kann folgende zusätzliche Schritte beinhalten: Bereitstellen eines Antriebsgehäuses; Anordnen der Kolbenstange in dem Gehäuse; und Befestigen eines Gasgenerators in dem Gehäuse, um eine gasdichte Dichtung zwischen dem Gasgenerator und dem Gehäuse zu bilden, und derart, dass der Gasgenerator in Fluidverbindung mit der Kammer steht.
In den hier beschriebenen Ausführungsformen können die Werte bestimmter Auslegungsparameter wie etwa die Größe des Gasgenerators, der Abstand zwischen dem Kolben und dem Gasgenerator 14 und die Gesamtlänge des Kolbens 30 oder des Antriebs 10 von Faktoren wie der gewünschten Kolbenstangenhublänge, der zulässigen Hüllgröße des Antriebs und anderen relevanten Faktoren bestimmt oder eingeschränkt werden. Diese Faktoren können das Ausmaß (falls vorhanden) beschränken, in dem der Abstand zwischen dem Kolben und dem Gasgenerator und die Gesamtlänge des Kolbens/der Kolbenstange oder des Antriebs variiert werden können. Soweit machbar, kann der Abstand zwischen dem Kolben und dem Gasgenerator variiert werden, um das Volumen der verschiedenen Leerräume (wie etwa des hier beschriebenen Leerraums 100) zu variieren, und um die Reaktions- oder Leistungscharakteristiken des Antriebs entsprechend zu variieren, wie zuvor beschrieben.
Bezug nehmend auf 4 sind in bestimmten Ausführungsformen (etwa Ausführungsform 110 und auch in den in 6, 6A und 7 gezeigten Ausführungsformen) des Antrieb und des Kolbens ein Kolben 130 und eine Kolbenstange 52, wie zuvor beschrieben, einteilig zu einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange 150 gebildet. Der Kolben/die Kolbenstange 150 weist eine Antriebstasche 150a und einen Expansionshohlraum 150b auf, der sich von einem Ende des Antriebshohlraums erstreckt und in einer Wand 150c endet, ähnlich wie die Antriebstasche 30e, der Expansionshohlraum 30x und die Wand 30w in der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Der Expansionshohlraum erstreckt sich von einem Ende der Antriebstasche gegenüber dem Ende, das nah an dem Gasgenerator 14 angeordnet ist. Die Wand 150c kann beispielsweise durch Bohren einer Blindbohrung in Richtung V in das Ende des Kolbens 150 definiert werden. Gase, die in den Expansionshohlraum 150b expandieren, üben Druck auf die Wand 150c aus, um eine Bewegung des Kolbens 150 in Richtung V zu erzwingen (2).
Der Kolben/die Kolbenstange 150 ist verschiebbar im Gehäuseinneren 12e angeordnet. Der Kolben 130 weist eine Basis 130a mit einer Außenwand 130b auf. Eine Nut 130c ist in der Wand 130b gebildet und ist dazu strukturiert, einen O-Ring 40 oder eine andere geeignete elastische gasdichte Dichtung darin aufzunehmen. Der O-Ring 40 tritt in bekannter Weise elastisch in Kontakt mit den Innenflächen der Gehäusewand 12d, wodurch er eine im Wesentlichen gasdichte Abdichtung zwischen dem Kolben 130 und der Wand 12d bereitstellt. Wenn der Kolben 130 im Gehäuse 12 angeordnet ist und der O-Ring 40 in Kontakt mit den Gehäusewandinnenflächen steht, definiert die Kontaktregion zwischen dem O-Ring und der Gehäusewand eine Grenze zwischen einer Seite mit höherem Druck P1 des Kolbens und einer Seite mit niedrigerem Druck P2 des Kolbens, wie zuvor beschrieben.
Die Antriebstasche 150a weist eine Tiefe dd1 auf, die von einer Fläche 150s des Kolbens/der Kolbenstange 150, die dem Gasgenerator 14 am nächsten liegt, entlang einer Achse parallel zur Mittelachse L1 gemessen wird. Der Expansionshohlraum 150b weist eine Tiefe dd2 auf, gemessen von einem Ende der Antriebstasche 150a, ebenfalls entlang einer Achse parallel zur Mittelachse L1. Der Expansionshohlraum 150b erstreckt sich auch in eine Gesamttiefe von dd1 + dd2 = ddT von der Endfläche 150s.
Die Antriebstasche 150a, der Expansionshohlraum 150b und die Abschnitte 112z des Gehäuseinneren, die den Gasgenerator umgeben und zwischen dem Gasgenerator 14 und dem Kolben 30 angeordnet sind, definieren in Kombination eine Kammer oder einen Leerraum (allgemein mit 200 bezeichnet), die bzw. der die Expansion von Gasgeneratorverbrennungsprodukten aufnimmt, die sich aus der Aktivierung des Gasgenerators 14 ergeben. Der Expansionshohlraum 150b dient außerdem dazu, die Expansion der erzeugten Gase einzuschränken und zu kanalisieren. Gase, die in den Hohlraum 150b expandieren, üben Druck auf die Wand 150c aus und erzwingen eine Bewegung des Kolbens in Richtung V (2).
Wie in Bezug auf die zuvor beschriebene Ausführungsform angemerkt, können während der Herstellung des Kolbens/der Kolbenstange 150 die Abmessungen (einschließlich der Tiefe dd2) des Expansionshohlraums 150b unabhängig von anderen Auslegungsparametern eingestellt werden, die das Leerraumvolumen beeinflussen. Die Abmessungen des Expansionshohlraums können auf einen beliebigen von verschiedenen gewünschten Werten variiert werden, um entsprechend das Volumen des Expansionshohlraums 150b und damit das Gesamtvolumen des Leerraums 200 vor Aktivierung des Antriebs zu vergrößern oder zu verkleinern. Die Tiefe dd2 kann beispielsweise von Faktoren wie der Gesamtlänge des Kolbens und der Tiefenabmessung dd1 beschränkt werden.
Auf diese Weise kann, wie zuvor beschrieben, das Gesamtvolumen des Leerraums 200 aus 4 vor der Aktivierung, das zum Aufnehmen der Expansion der Verbrennungsprodukte verfügbar ist (und damit der auf den Kolben einwirkende Druck) durch Steuern der Gesamtabmessungen (einschließlich der Tiefe dd2) des Expansionshohlraums 150b unabhängig von anderen Parameter gesteuert werden, die das Leerraumvolumen beeinflussen. Soweit machbar, und wie zuvor beschrieben, können andere Bestandteile des Leerraums (etwa die Gesamtabmessungen (einschließlich der Tiefe dd1) der Antriebstasche 150a und/oder der Anfangsabstand zwischen Kolben/Kolbenstange 150 und dem Gasgenerator 14 variiert werden, um das Einstellen des Gesamtvolumens des gasaufnehmenden Leerraums zu unterstützen.
In einer bestimmten Ausführungsform beträgt die Mindestwanddicke des Kolbens/der Kolbenstange 150, die die Antriebstasche 150a oder den Expansionshohlraum 150b einschließt, 2 Millimeter.
Bezug nehmend auf 5, 6 und 6A sind in einer bestimmten Ausführungsform und wie zuvor beschrieben ein Kolben 230 und eine Kolbenstange 252 wie zuvor beschrieben einstückig als eine Kombination aus Kolben/Kolbenstange 250 gebildet. Der Kolben/die Kolbenstange 250 weist eine Antriebstasche 250a mit Wänden 251 und einer Tiefe dd1 und einen Expansionshohlraum 250b auf, der sich von einem Ende der Antriebstasche erstreckt. Der Expansionshohlraum 250b erstreckt von einem Ende der Antriebstasche gegenüber dem Ende der Antriebstasche, das nah an dem Gasgenerator 14 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der Kolben/die Kolbenstange 250 vom Ende der Antriebstasche aus über die gesamte Strecke bis zu einem Ende der Kolbenstange gegenüber dem Antriebstaschenende hohl. Der Expansionshohlraum 250b erstreckt sich von dem Ende der Antriebstasche an einer Längenerstreckung der Kolbenstange 252 in die Nähe eines Endes 252e der Kolbenstange gegenüber dem Ende, das mit dem Kolben 230 verbunden ist. Ein Stopfen oder eine Kappe 300 ist im Kolbenstangenende 252e befestigt, um eine im Wesentlichen gasdichte Dichtung zwischen dem Stopfen und der Kolbenstange zu bilden, wodurch expandierende Gase, die durch Aktivierung des Gasgenerators gebildet werden, eingeschlossen werden, und eine Begrenzung des Expansionshohlraums definiert wird. Gase, die in den Expansionshohlraum 250b expandieren, üben Druck auf den Stopfen 300 aus und erzwingen eine Bewegung des Kolbens/der Kolbenstange 250 in Richtung V (2).
In der bestimmten Ausführungsform aus 6 und 6A ist der Expansionshohlraum 250b durch einen fortlaufenden Hohlraum gebildet, der sich zwischen einem ersten und zweiten Ende der Kolbenstange erstreckt. Der Expansionshohlraum 250b weist einen ersten Abschnitt 250b-1 und einen zweiten Abschnitt 250b-2 benachbart zu und in Fluidverbindung mit dem Abschnitt 250b-1 auf. Die verschiedenen Expansionshohlraumabschnitte können beispielsweise durch Ausbohren von Abschnitten eines Stücks Stabstahl in bekannter Weise oder durch ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren gebildet werden. Der erste Hohlraumabschnitt 250b-1 erstreckt sich über eine erste Strecke v1 von einem Ende der Antriebstasche, wie zuvor beschrieben, zum mit Stopfen verschlossenen Ende der Kolbenstange. Wenn der Stopfen 300 in der Kolbenstange befestigt ist, erstreckt sich der zweite Hohlraumabschnitt 250b-2 über eine zweite Strecke v2 vom Ende des ersten Hohlraumabschnitts 250b-1 bis zu der Stelle, wo der Stopfen 300 mit der Kolbenstange eine Dichtung bildet. Damit beträgt die Gesamtlänge des Expansionshohlraums 250b v1 + v2 = vT. Die Gesamtlänge des Leerraums, die sich in dem Kolben und der Kolbenstange befindet, beträgt dann vT + d_Antrieb (die Länge der Antriebstasche 250a) = vTT.
In der Ausführungsform aus 6 und 6A sind der Durchmesser oder äußerste Abmessung(en) von einem der Expansionshohlraumabschnitte 250b-1 und 250b-2 größer oder kleiner als der Durchmesser oder die äußerste(n) Abmessung(en) des anderen der Expansionshohlraumabschnitte 250b-1 und 250b-2. In der bestimmten Ausführungsform aus 6 und 6A ist der Durchmesser des ersten Expansionshohlraumabschnitts 250b-1 kleiner als der Durchmesser des zweiten Expansionshohlraumabschnitts 250b-2. Sowohl die Längen als auch die Durchmesser (oder äußersten Abmessungen) der Hohlraumabschnitte 250b-1 und 250b-2 können jedoch unabhängig von anderen Auslegungsparametern eingestellt werden, wie zuvor beschrieben, um ein Leerraumgesamtvolumen gemäß den Anforderungen einer jeweiligen Anwendung bereitzustellen.
In einer anderen bestimmten Ausführungsform ähnlich der Ausführungsform aus 6 und 6A ist der Expansionshohlraum mithilfe eines fortlaufenden Hohlraums mit einem konstanten Durchmesser oder konstanten äußersten Abmessung(en) gebildet, der sich von einem Ende der Antriebstasche über den ganzen Weg bis zum zweiten Ende der Kolbenstange erstreckt. In dieser Ausführungsform ist der Kolben/die Kolbenstange 250 vom Ende der Antriebstasche aus über die gesamte Strecke bis zu einem Ende der Kolbenstange gegenüber dem Antriebstaschenende hohl.
In einer anderen bestimmten Ausführungsform ähnlich der Ausführungsform aus 6 und 6A verjüngt sich wenigstens einer der Expansionshohlraumabschnitte 250b-1 und 250b-2 wenigstens entlang einem Abschnitt einer Axiallänge des Hohlraumabschnitts. Diese Ausgestaltung stellt zusätzliche Flexibilität bei der Kontrolle über das Expansionshohlraumvolumen innerhalb einer vorgegebenen Länge des Expansionshohlraumabschnitts bereit. 10A–10D zeigen verschiedene Ausgestaltungen eines verjüngten Expansionshohlraumabschnitts. Diese Ausführungsformen ähneln allgemein den Ausführungsformen aus 4 und 6A und wie anderweitig hier beschrieben. Weitere Ausgestaltungen sind ebenfalls vorgesehen.
In 10A weist die Kombination aus Kolben/Kolbenstange 350 eine Antriebstasche 350a und einen Expansionshohlraum 350b auf, wie zuvor beschrieben. Der Expansionshohlraum 350b weist auch einen verjüngten Abschnitt 350t auf, der an einem Ende davon gebildet ist.
In der Ausführungsform aus 10B, die ähnlich wie die in 10A gezeigte Ausführungsform ist, weist die Kombination aus Kolben/Kolbenstange 350 eine Antriebstasche 350a und einen ersten Expansionshohlraumabschnitt 350b auf. Der Expansionshohlraum weist ebenfalls einen verjüngten Abschnitt 350c auf, der an einem Ende des Expansionshohlraumabschnitts 350b gebildet ist, und einen weiteren Expansionshohlraumabschnitt 350f, der sich von dem verjüngten Abschnitt 350c erstreckt und bis zu einem Ende der Kolbenstange fortläuft.
In der Ausführungsform aus 10C weist die Kombination aus Kolben/Kolbenstange 350 eine Antriebstasche 350a und einen ersten Expansionshohlraumabschnitt 350b auf. Der Expansionshohlraum weist ebenfalls einen verjüngten Abschnitt 350c auf, der an einem Ende des Expansionshohlraumabschnitts 350b gebildet ist, und einen weiteren verjüngten Abschnitt 350t, der sich von dem verjüngten Abschnitt 350c erstreckt. Ein weiterer Expansionshohlraumabschnitt 350f erstreckt sich von dem zweiten verjüngten Abschnitt 350t und läuft bis zu einem Ende der Kolbenstange fort.
In der Ausführungsform aus 10D weist die Kombination aus Kolben/Kolbenstange 350 eine Antriebstasche 350a und einen ersten Expansionshohlraumabschnitt 350b auf. Der Expansionshohlraum weist ebenfalls einen verjüngten Abschnitt 350r auf, der sich von dem ersten Abschnitt 350b erstreckt und bis zu einem Ende der Kolbenstange fortläuft.
Soweit machbar, und wie zuvor beschrieben, können andere Bestandteile des Leerraums (etwa die Gesamtabmessungen (einschließlich der Tiefe dd1 der Antriebstasche 250a) und/oder der Anfangsabstand zwischen Kolben/Kolbenstange 250 und Gasgenerator 14 variiert werden, um das Einstellen des Gesamtvolumens des gasaufnehmenden Leerraums zu unterstützen.
In der Ausführungsform aus 7 beinhaltet die Kombination aus Kolben/Kolbenstange nur eine Antriebstasche 250a, und der separate Expansionshohlraum entfällt. Die Kolbenstange 252 weist einen massiven Abschnitt 260a benachbart zur Antriebstasche 250a und einen hohlen Abschnitt 260b (beispielsweise zur Gewichtsreduzierung vorgesehen) auf, der sich von einem Ende des hohlen Abschnitts zu einem Ende der Kolbenstange einem Ende 252e der Kolbenstange gegenüber dem Ende erstreckt, das mit dem Kolben 230 verbunden ist. In dieser Ausführungsform wird das Volumen der Antriebstasche eingestellt, um die Antriebsreaktion zu steuern (d. h. die Antriebstasche allein dient als der Expansionshohlraum). Die Fähigkeit, bei Bedarf kleine Einstellungen am Antriebstaschevolumen vorzunehmen, ermöglicht entsprechend kleine Einstellungen an der Antriebsreaktion, ohne dass eine hohle Kolbenwelle bereitgestellt werden muss.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Antriebstasche in eine Antriebstaschenhalterung integriert, die separat von dem Kolben und der Kolbenstange gebildet ist. Die Antriebstaschenhalterung ist an dem Kolben oder der Kolbenstange mittels Schweißen, Ankleben, einer Gewindeverbindung oder einem beliebigen anderen geeigneten Verfahren angebracht.
In der bestimmten Ausführungsform aus 9B beispielsweise ist die Antriebstasche 730e in einer Antriebstaschenhalterung 730 gebildet, die separat von der Kolbenstange 750 gebildet und mittels Schweißen, Ankleben oder einem beliebigen anderen geeigneten Verfahren an der Kolbenstange angebracht ist. In dieser Ausführungsform dient die Antriebstaschenhalterung 730 im Wesentlichen als der Kolben, und der Abschnitt der Kolbenstange 750, an dem die Halterung 730 befestigt ist, ist massiv.
In der bestimmten Ausführungsform aus 9A ist die Antriebstasche 731e in einer Antriebstaschenhalterung 731 gebildet, die separat von der Kolbenstange 751 gebildet und mittels Schweißen, Ankleben oder einem beliebigen anderen geeigneten Verfahren an der Kolbenstange angebracht ist. In dieser Ausführungsform dient die Antriebstaschenhalterung 731 im Wesentlichen als der Kolben. Die Halterung 731 beinhaltet einen Vorsprung 731p, der sich in einen hohlen Abschnitt 750b der Kolbenstange erstreckt, der einen Abschnitt des Expansionshohlraums definiert, um das Anordnen und Befestigen der Halterung 731 an der Kolbenstange zu unterstützen.
In der bestimmten Ausführungsform aus 9C ist die Antriebstasche 731e in einer Antriebstaschenhalterung 731 ähnlich derjenigen aus 9A gebildet. In dieser Ausführungsform ist der Abschnitt 750b des Expansionshohlraums, die an der Antriebstasche anliegt, durch ein Füllmaterial 600 definiert (wie an anderer Stelle beschrieben), das auf bekannte Weise (beispielsweise durch in Wänden des Mantels gebildete Öffnungen) in einen hohlen Abschnitt der Kolbenstange 751 eingebracht wurde.
Das Integrieren des Antriebshohlraums in ein separat von Kolben und Kolbenstange gebildetes Teil ermöglicht es, dass der Abschnitt des Expansionshohlraums benachbart zu der Antriebstasche mit einem Durchmesser oder einer äußersten Abmessung gebildet werden kann, der größer als der Durchmesser der äußersten Abmessung der Antriebstasche ist.
12 ist eine schematische seitliche Querschnittansicht einer Kombination aus Kolben/Kolbenstange gemäß einer weiteren hier beschriebenen Ausführungsform. In dieser Ausführungsform erstreckt sich eine Bohrung oder ein Durchlass 349 durch eine Längenerstreckung der Kolbenstange und/oder durch einen Abschnitt des Kolbens 330. Die Expansionskammer 350b wird durch Einsetzen und Befestigen eines Stopfens 990 an einer gewünschten Stelle an der Bohrung 349 gebildet, um ein entsprechendes gewünschtes Volumen der Expansionskammer bereitzustellen. Der Stopfen 990 ist derart konfiguriert und/oder an der Kolbenstange befestigt, dass eine im Wesentlichen gasdichte Dichtung zwischen dem Stopfen und den Bohrungswänden gebildet wird. Der Stopfen kann eine Presspassung mit den Bohrungswänden bilden, oder der Stopfen kann durch ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren an seiner Position befestigt werden. Der Stopfen 990 ist in 12 an einer Stelle p1 in Bezug auf ein Ende der Kombination aus Kolben/Kolbenstange eingeführt, um eine Begrenzung des Expansionshohlraums zu definieren und einen Expansionshohlraum mit einem ersten vorgegebenen Volumen bereitzustellen. Wenn gewünscht kann der Stopfen jedoch alternativ in eine Bohrung 349 an einer Position p2 eingeführt werden, um einen Expansionshohlraum mit einem ersten vorgegebenen Volumen bereitzustellen, das anders als das erste Volumen ist. Der Stopfen 990 kann aus jedem beliebigen geeigneten Material gebildet sein. Die Fähigkeit, den Stopfen 990 an jeder gewünschten Position an der Längserstreckung der Bohrung 349 anzuordnen, bietet ein hohes Maß an Kontrolle über das Expansionskammervolumen.
8 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines Fußgängerschutzsystems 900, das in einem Fahrzeug 880 installiert ist und eine Haubenhebevorrichtung aufweist, die einen Antrieb 10 mit einem einstellbaren Expansionshohlraum gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform benutzt oder umfasst. In dieser Ausführungsform des Fußgängerschutzsystems 900 erkennt ein am Fahrzeug montierter Sensor 810 Kontakt zwischen dem Fahrzeug und einem Fußgänger (nicht dargestellt). In Reaktion auf diesen erkannten Kontakt wird ein Aktivierungssignal an den Haubenhebemechanismus 10 gesendet, das zur Aktivierung des Gasgenerators oder anderweitig zur Freisetzung von Druckgasen in das Innere des Gehäuses 12 führt, um das Ausfahren der Kolbenstange 50 aus dem Gehäuse zu bewirken, wie zuvor beschrieben. Die ausfahrende Kolbenstange 50 hebt dann einen Abschnitt einer Fahrzeughaube 902 an. Das Haubenheberaktivierungssignal kann von dem Sensor 810 oder von einer geeignet konfigurierten Steuereinrichtung (nicht dargestellt) gesendet werden, die das Fahrzeug-Fußgänger-Kontaktsignal von dem Sensor 810 empfängt und in Reaktion darauf das Aktivierungssignal erzeugt.
Anhand der so beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sollte deutlich werden, dass diese in vielfältiger Weise variiert werden können. Solche Abwandlungen gelten nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung, und alle derartigen Modifikationen sollen in den Umfang der nachfolgenden Ansprüche eingeschlossen sein, wie ein einschlägiger Fachmann verstehen wird.

Claims

Druckgasbetriebener Antrieb, umfassend: ein Gehäuse; einen Kolben, der beweglich im Gehäuse angeordnet ist, wobei der Kolben eine darin gebildete Antriebstasche aufweist; und einen Gasgenerator, der außerhalb des Kolbens und in Fluidverbindung mit der Antriebstasche angeordnet ist.
Antrieb nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Expansionshohlraum, der sich von einem Ende der Antriebstasche erstreckt.
Antrieb nach Anspruch 2, wobei der Expansionshohlraum einen Durchmesser aufweist, der kleiner als eine größte radial äußerste Abmessung der Antriebstasche ist.
Antrieb nach Anspruch 2, wobei der Expansionshohlraum eine Blindbohrung umfasst.
Antrieb nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Kolbenstange, die an den Kolben gekoppelt ist, um sich mit dem Kolben zu bewegen, und wobei sich der Expansionshohlraum vom Ende der Antriebstasche in die Kolbenstange erstreckt.
Antrieb nach Anspruch 11, wobei die Kolbenstange einen fortlaufenden Durchlass aufweist, der sich von einem ersten Ende der Stange zu einem zweiten Ende der Stange gegenüber dem ersten Ende dadurch erstreckt.
Antrieb nach Anspruch 6, wobei der fortlaufende Durchlass einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser aufweist, der anders als der erste Durchmesser ist.
Antrieb nach Anspruch 11, wobei der Expansionshohlraum einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser aufweist, der anders als der erste Durchmesser ist.
Antrieb nach Anspruch 11, wobei der fortlaufende Durchlass an einer gesamten Längserstreckung des Durchlasses einen konstanten Durchmesser aufweist.
Antrieb nach Anspruch 2, wobei Wände, die die Antriebstasche definieren, eine Form bilden, die einer Antriebstaschen-/Expansionshohlraumausgestaltung des Antriebs entspricht.
Druckgasbetriebener Antrieb, umfassend: ein Gehäuse; eine Kolbenstange, die beweglich in dem Gehäuse angeordnet ist; einen Expansionshohlraum, der sich in die Kolbenstange erstreckt; und einen Gasgenerator, der außerhalb der Kolbenstange und in Fluidverbindung mit dem Expansionshohlraum angeordnet ist.
Antrieb nach Anspruch 11, wobei der Expansionshohlraum an wenigstens einem Abschnitt einer Axiallänge des Hohlraums verjüngt ist.
Antrieb nach Anspruch 2, wobei der Expansionshohlraum an wenigstens einem Abschnitt einer Axiallänge des Hohlraums verjüngt ist.
Antrieb nach Anspruch 5, wobei die Antriebstasche, aber nicht der Expansionshohlraum in eine Antriebstaschenhalterung integriert ist, die als ein vom Kolben separates Teil gebildet ist und an dem Kolben oder der Kolbenstange anbringbar ist.
Antrieb nach Anspruch 2, wobei eine äußerste Abmessung des Expansionshohlraums größer als eine äußerste Abmessung der Antriebstasche ist.
Antrieb nach Anspruch 2, wobei die Antriebstasche in eine Antriebstaschenhalterung integriert ist, die als ein vom Expansionshohlraum separates Teil gebildet ist.
Antrieb nach Anspruch 5, wobei die Antriebstasche in eine Antriebstaschenhalterung integriert ist, die als ein von der Kolbenstange separates Teil gebildet ist und an der Kolbenstange anbringbar ist.
Antrieb nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Antriebstasche, die zwischen dem Gasgenerator und dem Expansionshohlraum angeordnet ist.
Antrieb nach Anspruch 5, wobei die Kolbenstange einen Außenmantel aus Metall und wenigstens einen Polymerabschnitt umfasst, der in einem Inneren des Außenmantels angeordnet ist.
Antrieb nach Anspruch 11, wobei die Kolbenstange einen Außenmantel aus Metall und wenigstens einen Polymerabschnitt umfasst, der in einem Inneren des Außenmantels angeordnet ist.
Antrieb nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Stopfen, der an einer vorgegebenen Stelle in der Kolbenstange angeordnet werden kann, um eine Begrenzung des Expansionshohlraums zu definieren.
Produkt, das durch ein Verfahren zum Bilden eines Antriebs gebildet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines hohlen Rohrs; Einführen wenigstens eines Kerns in dem Rohr, um einen Ringraum zwischen dem Rohr und dem Kern zu definieren; Anordnen eines Füllmaterials in dem Ringraum, um dadurch eine Hülse aus Füllmaterial zu bilden, die eine Kammer darin definiert; und Entfernen des Kerns aus der Kammer.
Produkt nach Anspruch 22, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Bereitstellens einer Antriebstasche an einem ersten Ende des Rohrs umfasst, die in Fluidverbindung mit der Kammer steht.
Produkt nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Anordnens die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Füllmaterials, das eine Polymerschmelze umfasst; Einbringen der Polymerschmelze in den Ringraum; und Abkühlen der Polymerschmelze, um eine Polymerhülse zu bilden, um die Kammer in der Polymerhülse zu definieren.
Produkt nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Anordnens die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Füllmaterials, umfassend ein ungehärtetes Polymermaterial; Einbringen des ungehärteten Polymermaterials in den Ringraum; und Härten des Polymermaterials, um eine Polymerhülse zu bilden, um die Kammer in der Polymerhülse zu definieren.
Produkt nach Anspruch 22, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: Bereitstellen eines Antriebsgehäuses; Anordnen der Kolbenstange in dem Gehäuse; und Befestigen eines Gasgenerators in dem Gehäuse, um eine gasdichte Dichtung zwischen dem Gasgenerator und dem Gehäuse zu bilden, und derart, dass der Gasgenerator in Fluidverbindung mit der Kammer steht.