DE112018004051T5

DE112018004051T5 - Gasgenerator mit drosselelement

Info

Publication number: DE112018004051T5
Application number: DE112018004051.8T
Authority: DE
Inventors: Sergio Rea
Original assignee: Joyson Safety Systems Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2020-04-23
Also published as: US11338761B2; US20210221325A1; WO2019030693A1; CN111194284A; IT201700091561A1

Abstract

Gasgenerator mit Mitteln zur Bereitstellung eines unter Druck stehenden Gases, einem Gasaustrittsabschnitt und einem in dem Gasaustrittsabschnitt angeordneten Drosselelement, das eine oder mehrere Öffnungen für den Durchtritt des Gases aufweist und durch ein durch die Drossel strömendes Gas verformbar ist, wenn der Druck des Gases über einem vorbestimmten Druck liegt, um einen Gasstrom zu verhindern oder zu reduzieren.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator mit einem Drosselventil. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Gasgenerator mit einem Drosselventil, der ein Aufblasgerät (Inflator) für einen Airbag ist, der in sehr kurzer Zeit einen Gasfluss unter hohem Druck erzeugen kann und bei dem der Gasfluss z.B. während der ersten 15-40 Millisekunden der Erzeugung reduziert werden muss. Beispiele für Gasgeneratoren sind Aufblasvorrichtungen in Kfz-Rückhaltesystemen, wie z.B. in Airbags, insbesondere Vorhang-Airbags, und z.B. Aufblasvorrichtungen für aufblasbare Sicherheitsgurte.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Airbag-Aufblasvorrichtungen müssen in sehr kurzer Zeit (oft nur wenige Millisekunden) große Gasmengen freisetzen, um einen Airbag aufzublasen, nachdem ein Fahrzeugaufprall wahrgenommen wurde. Airbag-Aufblasvorrichtungen werden häufig als Kaltgasaufblasvorrichtungen und Hybridaufblasvorrichtungen bezeichnet. Ein Kaltgasaufblasgerät enthält komprimiertes Gas, das durch eine pyrotechnische Vorrichtung aus einem Vorratsbehälter freigesetzt wird. Die Hybridaufblasvorrichtungen (oder Hybridgasaufblasapparat) enthält auch komprimiertes Gas in einem Vorratsbehälter und zusätzlich eine Menge Treibstoff, die das komprimierte Gas beim Verlassen des Vorratsbehälters erhitzt. Der Druck des von der Aufblasvorrichtung erzeugten Gases, insbesondere bei Druckgasaufblasvorrichtungen und Hybridaufblasvorrichtungen, ist empfindlich gegenüber den Umgebungsbedingungen und insbesondere gegenüber der Temperatur.
Druckprofilkurven und Gasdurchflusskurven ändern sich mit der Temperatur, so dass Druckprofile und Gasdurchflussraten bei kalten Temperaturen (d.h. bei ca. -35°C) und bis zur Umgebungstemperatur, d.h. bis ca. 23 °C, von Profilen und Raten bei höheren Temperaturen, d.h. bis zu 90 °C, abweichen. Infolgedessen kann ein Airbag schneller aufgeblasen werden, wenn die Aufblasvorrichtung bei hoher Temperatur gelagert wurde, als wenn eine Aufblasvorrichtung bei niedriger Temperatur gelagert wird.
Es gab mehrere Vorschläge zur Lösung des Problems der Veränderungen der Leistung einer Airbag- Aufblasvorrichtung bei unterschiedlichen Temperaturen des Gases in der Aufblasvorrichtung. Es wurde vorgeschlagen, Ventile zu verwenden, um einen Teil des Gases in die Atmosphäre zu entlüften, Drehventile oder Schieber zu verwenden, wie z.B. in US5489117 oder US5743558 . Andere Lösungen beinhalteten ein Element aus einer Formgedächtnislegierung ( US6655712 ), das bei hohen Temperaturen den Flüssigkeitsströmungsbereich reduziert, und ein variables Drosselelement für den Gasstrom aus der Aufblasvorrichtung.
Die letztere Lösung wird in US2007/0138775 offengelegt; sie sieht ein Drosselelement vor, das mindestens eine Lasche aufweist, die zur Aufblasvorrichtung hin geneigt ist, um einen Gasstrom von der Aufblasvorrichtung zum Airbag durch einen ersten Strömungsbereich zu ermöglichen. Wenn der Gasdruck einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Lasche in den verbleibenden Teil der Drossel gebogen, um den in der Drossel verfügbaren Durchgang für den Gasstrom aus der Aufblasvorrichtung zu verringern. Die Verwendung einer Drossel mit variablem Durchlassbereich für den Gasstrom aus der Aufblasvorrichtung führt zu einem Druckprofil der heißen gespeicherten Gase, das dem Druckprofil der Umgebungstemperatur näher kommt.
Das Problem mit den oben diskutierten Lösungen ist, dass sie spezielle Materialien verwenden und/oder eine komplexe Struktur erfordern. Dies kann wiederum zu nicht immer wiederholbaren Leistungen und zu einer möglichen Fehlfunktion der mit der Aufblasvorrichtung verwendeten Drosseln oder Ventile führen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme zu lösen und eine Aufblasvorrichtung mit einer variablen Gasflussdrossel zu schaffen, die als Ventil zur Steuerung der Druckprofile von Gas bei verschiedenen Temperaturen in einem Bereich von z.B. -35°C bis +90°C dient. Das Drosselventil sollte leicht herzustellen, wirtschaftlich und strukturell einfach sein und sehr zuverlässig im Betrieb sein.
Das Drosselventil klappe sollte ebenfalls frei von Laschen sein. Wie oben mit Bezug auf US2007/0138775 diskutiert, müssen Laschen oder ähnliche Elemente während des Betriebs bei hohen Temperaturen gebogen werden, um den Durchflussbereich für das Gas zu reduzieren, während der verbleibende Teil des Drosselelements seine ursprüngliche flache Form beibehält. Bei der vorliegenden Erfindung wird die gesamte Drossel bis zu einem gewissen Grad verformt, wobei die Verformung im mittleren Teil des Drosselelements in der Regel größer ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das obige Ziel wird durch die vorliegende Erfindung erreicht, die sich auf einen Gasgenerator gemäß Anspruch 1 bezieht. Im Einzelnen sieht die Erfindung einen Gasgenerator mit einem Drosselventil vor, wobei das Drosselventil in einer Ausgangsleitung des Gasgenerators angeordnet ist, wobei das Drosselventil ein Drosselelement und ein Gehäuse für einen Teil des Drosselelements umfasst, wobei das Drosselelement mindestens eine Öffnung aufweist, die vorzugsweise eine zentrale Öffnung ist. Im Allgemeinen ist das Drosselelement ein Blech aus einem Metallmaterial. Das Drosselelement ist durch die Wirkung des unter Druck stehenden Gasstroms verformbar. Je nach dem Druck des Gasstroms kann das Drosselelement aus einer ersten Position, in der Gas durch die (zentrale) Öffnung des Elements strömen kann, und einer zweiten Position, in der zumindest ein Teil der (zentralen) Öffnung durch eine benachbarte Aufblasstruktur blockiert und der Gasstrom durch die Öffnung verhindert oder zumindest reduziert wird, verformt werden. Wie oben erwähnt, ist der Druck des Gases empfindlich gegenüber den Umgebungsbedingungen und insbesondere gegenüber der Temperatur.
Die Erfindung sieht also einen Gasgenerator vor, der ein neues verformbares Drosselelement umfasst, das mindestens eine Öffnung aufweist und das durch den Druck des durch die Auslassleitung der Aufblasvorrichtung strömenden Gases in eine Position verformt werden kann, in der ein Teil der einen oder mehreren Öffnungen zumindest teilweise blockiert ist, um die Durchflussrate des Gases durch das verformte Drosselelement zu reduzieren, um den Druck stromabwärts der Drossel (in Bezug auf die Richtung des Gasflusses) zu steuern. Die Drossel kann z.B. zumindest teilweise durch ein angrenzendes Anschlagelement blockiert werden. In einer Ausführungsform ist das Drosselelement plastisch verformbar, in einer anderen Ausführungsform ist das Drosselelement flexibel. In einer Ausführungsform kann das Drosselelement eine mittlere Öffnung und weitere Öffnungen in der Nähe des Randes des Drosselelementes haben. Da sich das verformbare Drosselelement biegen kann, kann die Menge des durch das Drosselelement hindurchtretenden Gasstroms reduziert werden, da eine oder mehrere der Öffnungen, vorzugsweise die Randöffnungen, entweder direkt oder indirekt, teilweise oder ganz blockiert werden, z.B. durch ihre Verformung und/oder durch mindestens ein angrenzendes Anschlagelement der Gasgeneratorstru ktu r.
In einer Ausführungsform ist der Gasgenerator ein Aufblasgerät, insbesondere für einen Airbag; in der folgenden Beschreibung wird auf einen Gasgenerator Bezug genommen, der ein Aufblasgerät für einen Airbag ist, dies soll jedoch nicht als eine Einschränkung der Vorrichtung, die ein Drosselorgan, wie dargestellt, enthält, auf ein Aufblasgerät für einen Airbag verstanden werden. Das Drosselelement kann Teil eines Drosselventils sein.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Drosselelement der Erfindung bietet mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Tatsächlich ermöglicht das Drosselelement der Erfindung die Reduzierung der Gasdruckrampe im Kissen eines Airbags bei „heißer“ Temperaturentfaltung und die Minimierung des Unterschieds gegenüber der Rampensteilheit bei Umgebungs- oder kalten Temperaturen. Damit soll die Belastung des Kissens und der anderen an der Entfaltung beteiligten Teile des Airbag-Moduls verringert werden, um eine robustere und kostengünstigere Produktgestaltung zu ermöglichen. Der gleiche Nutzen wäre für andere Komponenten des Fahrzeugs, die durch die Modulauslösung beeinflusst werden, wie Verkleidungsteile und Haltegriffe für den Vorhang-Airbag, anwendbar. Darüber hinaus kann das Drosselelement je nach Konstruktionskonzept problemlos mit Kaltgasaufblasvorrichtungen und Hybridaufblasvorrichtungen verwendet werden, und es wäre auch möglich, es mit speziell für diese Anwendung entwickelten Pyrovorrichtungen zu verwenden.
Das Gasflussdrosselelement oder -ventil mit variablem Gasfluss umfasst mindestens eine Öffnung, vorzugsweise mehr als zwei Öffnungen, d.h. Durchgänge für einen vom Gasgenerator kommenden Gasstrom. In einer Ausführungsform hat das Drosselelement eine zentral angeordnete Öffnung und zwei oder mehr seitlich, d.h. peripher angeordnete zusätzliche Öffnungen, In der vorliegenden Erfindung ist das Drosselelement aus einem Material hergestellt, das sich unter dem Druck P des aus dem Gasgenerator austretenden Gases verformen kann, wenn der Druck P höher als ein bestimmter Wert ist. Im Allgemeinen wird das Drosselelement nicht verformt, wenn der Druck des Gases der Gasdruck in der Aufblasvorrichtung bei kalter Temperatur ist, und kann leicht verformt werden, wenn der Druck des Gases der Druck ist, wenn die Aufblasvorrichtung bei Raumtemperatur ist; diese Verformung ändert die Leistungen der Aufblasvorrichtung nicht.
Wenn das Gas unter einem Druck steht, der höher ist als der Gasdruck in der Aufblasvorrichtung bei Kälte oder Umgebungstemperatur, und die Aufblasvorrichtung aktiviert wird, strömt unter Druck stehendes Gas mit einem Druck P oder höherem Druck P aus dem Druckbehälter der Aufblasvorrichtung und verformt das Drosselelement unter der Antriebskraft des unter Druck stehenden Gases. Wenn der Druck ausreichend hoch ist, wird das Drosselelement so weit verformt, dass es mit einem Anschlagelement der angrenzenden Aufblasvorrichtung in Kontakt kommt und der Gasstrom durch mindestens eine der Öffnungen des Drosselelements reduziert oder gestoppt, d.h. verhindert wird.
In einer Ausführungsform gibt es eine zentrale Öffnung, die immer offen ist, und mindestens eine weitere Öffnung, bei der es sich um eine Vielzahl von peripheren, d.h. direkt oder indirekt geschlossenen Seitenöffnungen handeln kann. Die Anzahl der peripheren Öffnungen beträgt vorzugsweise zwei, aber noch bevorzugter sind vier seitliche Öffnungen im Drosselelement vorgesehen. Zumindest einige der peripheren Öffnungen werden blockiert oder versperrt, wenn das Drosselelement in seine zweite Position verformt wird, so dass der Gasstrom durch diese Öffnungen gestoppt oder reduziert wird. Bei einer anderen A Ausführungsform wird die zentrale Öffnung ganz oder teilweise blockiert, während die peripheren Öffnungen frei bleiben und die erforderlichen Durchgänge für den unter Druck stehenden Gasstrom bieten. In einer weiteren Ausführungsform gibt es kein Anschlagelement; die mindestens eine Öffnung wird zusammen mit dem Drosselelement verformt, um die Einlassbereich und damit den Gasfluss durch die Öffnung oder die Öffnungen zu reduzieren.
Die Form der Öffnungen des Drosselelements ist nicht begrenzt und dasselbe Drosselelement kann unterschiedlich geformte Öffnungen haben. Als Beispiel können diese Öffnungen geometrische Formen umfassen, die aus gekrümmten (Kreisbögen) und geraden Liniensegmenten bestehen. Insbesondere folgende geometrische Formen werden hier veranschaulicht: Kreis, Oval, Rechteck, Ellipse, Halbmond, Stadion, usw. Diese geometrischen Formen können sowohl reguläre als auch unregelmäßige Formen umfassen, wobei kreisförmige Formen bevorzugt werden. Unabhängig von der Form der peripheren Öffnungen ist bei einem Drosselelement der Gesamtbereich der Durchgänge, der frei ist, um einen Gasfluss zu ermöglichen, vorzugsweise größer als der Gesamtbereich der Durchgänge, durch die der Gasfluss gestoppt oder blockiert wird. So ist das Verhältnis zwischen dem Öffnungsbereich, der auch bei Verformung des Drosselelements offen bleibt (z.B. der Bereich der zentralen Öffnung), und dem Gesamtbereich der Öffnungen, die bei Verformung des Drosselelements blockiert werden (z.B. die peripheren oder seitlichen Öffnungen), 1,0 oder höher; vorzugsweise liegt dieses Verhältnis im Bereich von 35/65 bis 45/55, vorzugsweise 40/60 bis 45/55.
Das Drosselelement für den variablen Gasstrom kann die Form einer Scheibe mit beliebiger geometrischer Form, vorzugsweise einer Kreisscheibe, haben. Es kann aus einer Platte aus einem Material hergestellt werden, das gegen die hohen Temperaturen (z.B. schmilzt es nicht) des Gases aus der Aufblasvorrichtung beständig ist und sich unter dem Gasstrom bei einem Druck über einem vorbestimmten Wert verformen kann; wie erwähnt, kann die Verformung mit dem Anstieg des Drucks des Aufblasgases zunehmen. Nach Ausführungsformen der Erfindung verformt sich die Drossel plastisch und bleibt nach Abschluss des Einsatzes in diesem Zustand. Beispiele für ein solches Material sind: ein Metallwerkstoff, wie eine Stahllegierung, z.B. FePO2, Edelstahl, Nickellegierungen, wie Nickel-Chrom-Legierungen, z.B. solche, die mit dem Markennamen INCONEL ® verkauft werden, und Nickel-Kupfer-Legierungen, z.B. solche, die mit dem Markennamen MONEL® verkauft werden.
Das Drosselelement der Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann je nach dem verwendeten Material und dem maximalen Gasdruck eine Dicke zwischen 0,5 und 4 mm haben. Insbesondere hängt die Dicke des Drosselelements von dem im Druckbehälter der Aufblasvorrichtung verwendeten Innendruck und von den mechanischen Eigenschaften des für die Vorbereitung des Drosselelements verwendeten Materials ab. Die Dicke für die oben genannten Metallwerkstoffe liegt vorzugsweise im Bereich von 1,5 bis 3,0 mm, am meisten bevorzugt 1,85 bis 2,5 mm.
Der Austrittsabschnitt der Aufblasvorrichtung der Erfindung kann eine Leitung enthalten; der Austrittsabschnitt oder der Leitungsabschnitt umfasst ein Widerlagerteil zur Wechselwirkung mit dem verformten Drosselteil und ein Gehäuse (z.B. eine Schulter oder eine Stufe der Wand des Austrittsabschnitts), um darin das Drosselteil so aufzunehmen, dass zumindest die Umfangskante der stromabwärtigen Fläche des Drosselteils mit variabler Gasströmung in dem Gehäuse (z.B. eine Schulter) abgestützt ist, während die stromabwärtige Fläche des Drosselteils von dem Widerlagerteil des Austrittsleitungsabschnitts beabstandet ist. Wie bereits erwähnt, ist das Drosselelement in einer Ausführungsform normalerweise (vor der Verformung) flach, z.B. ist es ein aus einem Metallblech hergestelltes Teil; der Rand oder die Peripherie der Drossel wird von einem Gehäuse getragen, das im Ausgangsleitung der Aufblasvorrichtung, d.h. in der Struktur der Aufblasvorrichtung, vorgesehen ist; ein geeignetes Gehäuse ist eine Schulter oder eine Stufe, die in der Wand des Ausgangsleitungsabschnitts, d.h. an der Innenfläche der Wand der Ausgangsleitung, vorgesehen ist. Das Drosselelement ist in der Lage, sich aus einer ersten Position, in der das Drosselelement flach ist und Gas aus der Aufblasvorrichtung durch die zentralen und peripheren Öffnungen des Drosselelements strömen kann, in eine zweite Position, in die die Drossel durch das Gas verformt wurde, zu verformen, normalerweise plastisch. In der zweiten Position befindet sich die stromabwärtige Fläche der Drossel (d.h. die Fläche stromabwärts in Bezug auf den Gasfluss) in Kontakt mit einem Anschlagelement oder sehr nahe daran; in diesem Zustand ist zumindest ein Teil der zentralen oder der seitlichen Öffnungen im Wesentlichen blockiert, direkt oder indirekt, und der Gasfluss durch sie wird verhindert, d.h. gestoppt oder reduziert. Die Verformung des Drosselelements kann je nach dem Druck P des Gasstroms, der von der Temperatur abhängt, in unterschiedlichem Ausmaß auftreten. So können bei unterschiedlichen Temperaturen des Gases unterschiedliche Verformungen des Drosselelements auftreten, wobei die Verformung umso größer ist, je höher die Temperatur ist. Eine Verformung kann bei oder knapp über der Umgebungstemperatur beginnen.
Das Anschlagelement befindet sich stromabwärts des Drosselelements, es kann z.B. eine Stufe oder ein ähnlicher Abschnitt sein, der aus der Struktur des Austrittsabschnitts der Aufblasvorrichtung herausragt oder an dieser vorgesehen ist; ein weiteres geeignetes Anschlagelement kann eine Scheibe sein, die mit weiten Öffnungen versehen ist, d.h. Öffnungen, die den ungehinderten Durchgang des von der Aufblasvorrichtung zugeführten Gases zum Kissen des Airbags ermöglichen. Die Körperteile der Anschlagscheibe, d.h. die „vollen“ Teile, bieten einen Anschlag für eine oder mehrere Öffnungen der Drossel, in der Regel für die zentral angeordnete Öffnung. Insbesondere verformt sich das Drosselelement unter der Antriebskraft des unter Druck stehenden Gases, das aus dem Druckbehälter der Aufblasvorrichtung austritt, in Richtung der Anschlagschulter der Austrittsleitung der Aufblasvorrichtung, wobei ein Umfangsbereich der stromabwärtigen Oberfläche des Drosselelements nahe an die Anschlagschulter oder in Kontakt mit dieser kommt, so dass der Gasstrom durch die seitlichen Öffnungen behindert oder blockiert wird. Wenn das Anschlagelement die oben diskutierte Scheibe ist und das Drosselelement durch das unter Druck stehende Gas verformt wird, kommt die stromabwärtige Oberfläche des Drosselelements nahe oder in Kontakt mit dem Scheibenkörper; insbesondere kann der Scheibenkörper die zentrale Öffnung des Drosselelements blockieren.
In der ersten Position, d.h. einer nicht verformten Position, ist die stromabwärtige Fläche des Drosselelements von der stromaufwärtigen Fläche des Anschlagelements der Austrittsleitung um einen vorbestimmten Abstand entfernt. Der beispielhafte Abstand liegt im Bereich von 0,8 bis 3,8 mm, vorzugsweise 1,0 bis 3,0 mm; dieser Abstand gilt sowohl für den Schulteranschlag als auch für den Scheibenanschlag. Vorzugsweise haben die zentrale Öffnung und andere Öffnungen des Drosselelements einen vorbestimmten Durchmesser in Abhängigkeit von diesem Abstand.
Im Falle eines Einsatzes bei hohen Temperaturen, wie z.B. 80-90°C, ist der Gasdruck im Druckbehälter der Aufblasvorrichtung so hoch, dass er in der Lage ist, eine Verformung des Drosselelements in der Weise zu erzeugen, dass das Drosselelement die untere Schulter berührt und dadurch den Gasfluss durch die Seitenöffnungen minimiert oder blockiert. Daher kann in diesem Fall das unter Druck stehende Gas während der Entfaltung eines Airbags nur durch die zentrale Öffnung des Drosselelements strömen, wobei eine solche Verengung zu einer Verringerung der gesamten Gasstrommasse führt, die aus dem Druckbehälter des Gasgenerators austritt und in den Airbag eintritt. Wie aus den folgenden Zeichnungen ersichtlich ist, verbleibt ein Teil des Drosselelements, in der Regel sein äußerer Rand oder Umfang, im Wesentlichen in seinem Gehäuse angeordnet. Der verbleibende Teil des verformten Drosselelements, d.h. der Teil des Drosselelements, der sich nicht im Gehäuse (oder der Schulter) der Austrittsleitung befindet, wird in Richtung des Anschlagelements oder eines anderen Teils der Struktur der Aufblasvorrichtung bewegt, um die peripheren oder zentralen Öffnungen zu blockieren, indem ein Teil des verformten Teils des Drosselelements mit der Schulter des Anschlagelements oder einem anderen Anschlagelement der Struktur der Aufblasvorrichtung in Kontakt gebracht wird.
In einer Ausführungsform der in den 1-3b dargestellten Erfindung ist das Anschlagelement ein Teil der Struktur der Aufblasvorrichtung, nämlich eine Schulter oder Stufe, die von dem Teil des Drosselelements berührt (oder im Wesentlichen berührt) wird, der im verformten Zustand des Drosselelements frei von Öffnungen (d.h. Gasdurchlässen) ist. In dieser Ausführungsform, siehe 3a und 3b, werden die peripheren Öffnungen nicht direkt blockiert, sondern der Gasstrom durch sie wird eingeschränkt und gestoppt, um einen Verschluss der Öffnungen zu erreichen, die sich am Umfang des Drosselelements befinden.
In einer anderen möglichen Ausführungsform ist das Anschlagelement, wie bereits erwähnt, eine Scheibe, die sich quer in der Austrittsleitung stromabwärts des Drosselelements in Bezug auf den Gasfluss in der Aufblasvorrichtung befindet. Diese Scheibe wird vorzugsweise aus einem harten oder halbharten Material hergestellt, d.h. einem Material, das sich unter den Arbeitsbedingungen der Aufblasvorrichtung nicht verformt und den Gasströmungsdurchgang aus der Aufblasvorrichtung teilweise versperrt. Die Scheibe nach dieser Ausführungsform hat einen Querschnitt mit Hohlräumen (Öffnungen) um einen geschlossenen/gefüllten zentralen Bereich, dessen Mittelachse der der zentralen Öffnung des Drosselelements entspricht.
Das Anschlagscheibenelement kann eine dreidimensionale Form haben, wobei der geschlossene oder gefüllte Mittelbereich aus der Ebene des Anschlagelements vorstehen kann, vorausgesetzt, dass die Form des Mittelbereichs des Anschlagelements in der Lage ist, den Gasstrom durch die Mittelöffnung des Drosselelements zumindest teilweise zu blockieren oder zu behindern, während der Gasstrom durch die Seitenöffnungen des Drosselelements ermöglicht wird. Einige veranschaulichende, aber nicht einschränkende Beispiele für die dreidimensionale Form des Widerlagers gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den 7(a)-7(i) dargestellt. Dementsprechend hat das Anschlagelement eine dreidimensionale Form und umfasst Hohlräume (Öffnungen) auf seiner Oberfläche sowie einen geschlossenen oder gefüllten zentralen Bereich, der in Richtung der zentralen Öffnung des Drosselelements vorsteht. Die Form eines solchen Anschlagelements kann konisch, gekrümmt (oder gewölbt) oder deren Kombinationen mit unterschiedlich geformten, vorstehenden zentralen Bereichen sein, wie in den 7(a)-7(i) dargestellt.
Im Betrieb, wenn die Aufblasvorrichtung aktiviert ist, verformt sich das Drosselelement unter der Antriebskraft des unter Druck stehenden Gases; normalerweise hat das verformte Drosselelement eine in Bezug auf die Gasströmungsrichtung konkave Form, d.h. auf der stromaufwärtigen Seite des Drosselelements ist eine Konkavität vorhanden. Die Verformung des Drosselelements kann je nach dem Druck P des Gasstroms, der wiederum auch von der Temperatur abhängt, in unterschiedlichem Ausmaß (z.B. eine zunehmende Konkavität) auftreten. So können bei unterschiedlichen Temperaturen des Gases unterschiedliche Verformungen auftreten, wobei die Verformung umso größer ist, je höher die Temperatur ist. In einem vollständig verformten Zustand berührt der zentrale Bereich des Drosselelements, der eine zentrale Öffnung aufweist, den zentralen Bereich des Anschlagelements, der sich in der Austrittsleitung der Aufblasvorrichtung stromabwärts des genannten Drosselelementes befindet, und bewirkt dadurch die Verringerung oder das Blockieren des Gasstroms durch die zentrale Öffnung des Drosselelements. Folglich kann das Gas aus dem Druckbehälter der Aufblasvorrichtung nur durch die Hohlräume (Öffnungen) des Anschlagelements und die seitlichen Öffnungen des Drosselelements strömen, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des unter Druck stehenden Gases, das aus der Aufblasvorrichtung austritt, reduziert wird, wenn der Druck des Gases innerhalb des Behälters hoch genug ist, um das Drosselelement verformen zu können.
Der Begriff „hartes oder halbhartes Material“ im Zusammenhang mit dieser Erfindung bezeichnet ein Material, das unter dem auf seine Oberfläche wirkenden Gasdruck und der Gasströmung im Wesentlichen nicht verformbar ist, während der Begriff „geschlossen oder gefüllt“ sich auf einen Bereich ohne Hohlräume oder Öffnungen bezieht.
Die Erfindung bietet auch den Vorteil, dass folgende Parameter des Drosselelements und des Anlageelements der Aufblasvorrichtung konstruiert und angepasst werden können, um die Feinabstimmung der Leistung des Drosselventils zu erreichen: Material des Drosselelements, Dicke des Drosselelements, Durchmesser der zentralen Öffnung des Drosselelements, Anzahl und Durchmesser der seitlichen Öffnungen des Drosselelements, Abstand des Drosselelements zur unteren Schulter oder zur Anschlagscheibe sowie Durchmesser und Form der Schulter oder der Scheibe.
Eine Auswahl dieser variablen Parameter in Abhängigkeit von der gewünschten Wirkung ermöglicht die Bestimmung der Drucksteigung im Airbag-Kissen und die Minimierung der unterschiedlichen Leistungen bei heißer Temperatur gegenüber der Umgebungstemperatur des unter Druck stehenden Gases. Darüber hinaus ermöglichen diese variablen Parameter, den richtigen Kompromiss für das Drosselventil zu finden, um seinen Einfluss bei kalten Temperaturen und bei Umgebungstemperaturen zu minimieren und gleichzeitig eine gleichmäßige Verzögerung des Gasstroms bei heißen Temperaturen aus dem Druckbehälter der Aufblasvorrichtung zu ermöglichen.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun in einer nicht einschränkenden Weise mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Druckgas-Aufblasvorrichtung (Inflator).
2 ist eine Querschnittsansicht einiger möglicher Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Drosselelements.
Die 3A und 3B sind vergrößerte fragmentarische Längsschnitte vor und nach der Verformung eines Drosselelements in einem Abschnitt der Ausgangsleitung der Aufblasvorrichtung entsprechend einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 4A und 4B zeigen Diagramme von Heiß-, Kalt- und Umgebungsdruck-Zeit-Kurven, die mit einer Aufblasvorrichtung mit einer Standardgasflussdrossel nach dem Stand der Technik registriert wurden, im Vergleich zu der gleichen Aufblasvorrichtung mit einem Drosselelement der vorliegenden Erfindung;
5A zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Aufblasvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
5B zeigt eine schematische Draufsicht auf das Drosselelement von 5A; und
6 ist eine schematische Darstellung der Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung als Teil eines Kfz-Rückhaltesystems in Kombination mit einem Vorhang-Airbag;
Die 7A, 7B und 7C sind vergrößerte, fragmentarische Längsschnitte eines Abschnitts der Austrittsleitung einer Aufblasvorrichtung entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Die 8A, 8B und 8C sind vergrößerte fragmentarische Längsschnitte eines Abschnitts der Austrittsleitung einer Aufblasvorrichtung entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Die 9A, 9B und 9C sind vergrößerte fragmentarische Längsschnitte eines Abschnitts der Austrittsleitung einer Aufblasvorrichtung entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Die und sind schematische, fragmentarische Längsschnittaufnahmen eines Abschnitts der Austrittsleitung einer Aufblasvorrichtung entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Die 11A und 11B sind schematische, fragmentarische Längsschnitte eines Abschnitts der Austrittsleitung der Aufblasvorrichtung entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein Aufblasgerät 1 nach der vorliegenden Erfindung zum Aufblasen eines Airbags. Unter Bezugnahme auf 1 und 3A, 3B umfasst die Aufblasvorrichtung 1 ein Mittel zur Bereitstellung eines unter Druck stehenden Gases, das in dieser Ausführungsform ein Gefäß 2 zur Speicherung von unter Druck stehendem Gas ist; die Aufblasvorrichtung umfasst außerdem einen Austrittsleitung 3, ein kreisförmiges Drosselelement 4 mit einer zentralen Öffnung 17 und vier peripheren oder seitlichen Öffnungen 18, ein Sperrelement 5 zum Sperren des Austritts des unter Druck stehenden Gases aus dem Gefäß 2, einen Aufblaskopf 6 und einen Auslösemechanismus 7. Das Drosselelement 4 befindet sich in Bezug auf den Gasfluss G vor dem Sperrelement 5 und sein Umfangsrand 4a wird in einem Gehäuse 8 gelagert, das in der Wand der Austrittsleitung 3, d.h. auf der Innenfläche der Wand 3a, wie in 3 dargestellt, vorgesehen ist. Ein bevorzugtes Gehäuse für den Rand 4a des Drosselelements 4 ist im Allgemeinen eine Schulter (oder Stufe) 3b, die an der Innenseite der Wand 3a vorgesehen ist.
Wenn die Aufblasvorrichtung durch ein von einem Aufprallsensor 25 an den Auslösemechanismus 7 gesendetes Signal betätigt wird, verschiebt der Auslösemechanismus 7 das Sperrelement 5 oder bricht es auf, wodurch das Innere des Behälters 2 geöffnet wird, damit das unter Druck stehende Gas aus dem Behälter 2 in den Airbag 22 austreten kann. Eine Aufblasvorrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung ist in 6 als Teil eines Fahrzeug-Rückhaltesystems dargestellt, wobei die Aufblasvorrichtung 1 mit einem Vorhang-Airbag 22 verbunden ist, der mit Hilfe einer Klemme 23 am Fahrzeug befestigt ist. Insbesondere ist die Gasaustrittsleitung 3 der Aufblasvorrichtung 1 mit dem Vorhang-Airbag 22, d.h. mit einem aufblasbaren Volumen des Vorhang-Airbags 22, durch ein Füllrohr 24 verbunden.
2 zeigt einige mögliche Ausführungsformen für die Formen, die Lage und die Verteilung der Öffnungen in dem Drosselelement 4 der variablen Gasströmungsdrossel. Dementsprechend können die Öffnungen unterschiedliche Abmessungen sowie regelmäßige und unregelmäßige geometrische Formen haben, darunter Kreis-, Lang-, Ellipsen-, Stadion- und Halbmondformen. Unabhängig von der Form der peripheren und zentralen Öffnungen liegt das Verhältnis zwischen dem Öffnungsbereich, der auch bei einer Verformung der Drossel offen bleibt (z.B. der Bereich der zentralen Öffnung), und dem Gesamtbereich der Öffnungen, die blockiert sind, d.h. durch die der Gasstrom bei Verformung der Drossel (z.B. die peripheren - seitlichen Öffnungen) gestoppt wird, im Bereich von 35/65 bis 45/55, vorzugsweise 40/60 bis 45/55.
Nach der in 3 gezeigten Ausführungsform wird die Durchflussmenge des aus dem Behälter 2 durch die Öffnungen des Drosselelements 4 austretenden komprimierten Gases durch die plastische Verformung dieses Drosselelements 4 gesteuert, d.h. durch Schließen oder teilweises Blockieren der Strömung durch die seitlichen Öffnungen, indem die Drossel 4 mit der Oberfläche der unteren Schulter 9, die als Anlageelement in der der Austrittsleitung 3 dient, in Berührung gebracht wird, wie in 3B dargestellt.
Die Verformung des Drosselelements 4 ist eine Funktion des Drucks des aus dem Behälter 2 kommenden Gases. Um eine geeignete Verformung des Drosselelements 4 in der der Austrittsleitung 3 zum Kontakt mit der unteren Schulterfläche 9 (d.h. dem Anlageelement) zu erreichen, ist es daher vorteilhaft, das Material und die Dicke des Drosselelements 4 im Verhältnis zum Abstand zwischen der oberen Fläche des Drosselelements 4 und der Fläche der unteren Schulter 9 richtig auszuwählen. Das Drosselelement der Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Dicke zwischen 0,5 und 4 mm haben. Insbesondere hängt die Dicke des Drosselelements 4 vom Innendruck im Druckbehälter 2 der Aufblasvorrichtung 1 und von den mechanischen Eigenschaften des Materials ab, das für die Vorbereitung des Drosselelements 4 verwendet wird. Beispiele für einen solchen Werkstoff sind: ein Metallwerkstoff, wie eine Stahllegierung, z.B. FePO2, Edelstahl, Nickellegierung, Nickel-Chrom-Legierungen, wie sie mit dem Markennamen INCONEL® verkauft werden, und Nickel-Kupfer-Legierungen, wie sie mit dem Markennamen MONEL® verkauft werden. Die Dicke für die oben genannten Metallwerkstoffe liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 4,0 mm, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 mm, am meisten bevorzugt 1,85 bis 2,0 mm. Für diese Materialien und Dicken liegt ein geeigneter Abstand zwischen der Oberseite 10 des Drosselelements 4 und der Schulter 9 im Bereich von 1,0 bis 4,0 mm.
Mit Bezug auf die 3A und 3B und ihren vergrößerten Querschnitt der der Austrittsleitung 3 der Aufblasvorrichtung 1 ist das Drosselelement 4 in einem Gehäuse 8 der der Austrittsleitung 3 vorgesehen, das Gehäuse des Drosselelements ist eine Schulter 3b, die sich an der Innenfläche der Wand 3a vor der Anschlagschulter 9 und dem Sperrelement 5 befindet. Die obere, d.h. stromabwärts gelegene Fläche 4b des Drosselelements 4 ist von der stromaufwärts gelegenen (in Bezug auf die Gasströmungsrichtung G) Fläche der unteren Schulter 9 in einem solchen Abstand H angeordnet, dass die Verformung des Drosselelements 4 in Richtung der Fläche der Schulter 9 möglich ist. Dieser Abstand H sollte so groß sein, dass die Oberfläche 4b des Drosselelements 4 während der Verformung des Drosselelements 4 die Oberfläche der unteren Schulter 9 berührt, wenn der Gasdruck einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Auf diese Weise wird der Durchfluss durch die seitlichen Öffnungen 18 des Drosselelements zumindest teilweise blockiert oder reduziert, was dazu führt, dass eine geringere Menge an unter Druck stehendem Gas aus dem Druckbehälter 2 der Aufblasvorrichtung 1 austritt. Mit anderen Worten, der Gasstrom durch die Durchgangsbereiche 17, 18 wird durch Verformung des Drosselelements 4 reduziert. Dieser Effekt der Erzeugung eines reduzierten Gasstroms durch die Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist bedeutender im Falle von Gas, das bei hohen Temperaturen gelagert wird, wie z.B. bei einer Temperatur im Bereich von 60°C bis 90°C, wo der Druck des Gases höher ist, als der eines bei Umgebungstemperatur gelagerten Gases oder eines kalten Gases und folglich ist die Verformung des Drosselelements bedeutender.
Eine weitere mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 5A und 5B dargestellt, wobei eine Scheibe 19 mit einer flachen Form als Anschlagelement in der der Austrittsleitung 3 der Aufblasvorrichtung 1 verwendet wird. Die Scheibe 19 ist fest und quer in der der Austrittsleitung 3 der Aufblasvorrichtung 1 stromabwärts vom Drosselelement 4 in einem Abstand L angeordnet, damit ein zentraler Bereich des Drosselelements 4 die Scheibe 19 berührt, wenn das Drosselelement 4 durch die Antriebskraft des unter Druck stehenden Gases, das aus der Aufblasvorrichtung 1 austritt, vollständig verformt wird. Der Abstand L zwischen der stromaufwärtigen Fläche der Scheibe 19 und der stromabwärtigen Fläche des Drosselelements 4 kann, bezogen auf die Strömung des aus der Aufblasvorrichtung austretenden unter Druck stehenden Gases, zwischen 1,0 und 4,0 mm betragen. Die Scheibe 19 ist aus einem harten oder halbharten Material hergestellt, und die Fläche der Öffnungen 20 ist so beschaffen, dass das Gas durch sie hindurchströmen kann, ohne dass die Durchflussmenge im Vergleich zum Durchfluss durch das Drosselelement 4 wesentlich verringert wird.
Eine ebene Ansicht der Scheibe 19 ist in 5B dargestellt; die Scheibe 19 ist flach und hat eine Kreuzform mit vier großen Hohlräumen (Öffnungen) 20, die im wesentlichen gleiche Bereiche um einen geschlossenen/gefüllten zentralen Bereich 21 und innerhalb eines kreisförmigen Umfangselements 27 aufweisen. Der geschlossene/gefüllte zentrale Bereich 21 der Scheibe 19 hat eine Mittelachse, die der Achse der zentralen Öffnung 17 des Drosselelements 4 entspricht. Die Scheibe 19 befindet sich (siehe in einem solchen Abstand L vom Drosselelement 4, dass der zentrale Bereich des Drosselelements 4 mit dem geschlossenen/gefüllten zentralen Bereich 21 der Scheibe 19 in Kontakt kommt, wenn das Drosselelement 4 durch die Antriebskraft des unter Druck stehenden Gases, das aus der genannten Aufblasvorrichtung austritt, vollständig verformt wird. Wenn die Aufblasvorrichtung 1 aktiviert wird und ein ausgewählter Druck erreicht wird, verformt sich das Drosselelement 4 unter der Antriebskraft des unter Druck stehenden Gases. Bei der Verformung kann der zentrale Bereich des Drosselelements, der eine zentrale Öffnung 17 aufweist, mit dem geschlossenen zentralen Bereich 21 der Scheibe 19 in Kontakt kommen, die sich in der der Austrittsleitung 3 der Aufblasvorrichtung 1 stromabwärts des Drosselelements 4 befindet, wodurch der Gasstrom durch die zentrale Öffnung 17 des Drosselelements 4 blockiert wird, während der Gasstrom durch die seitlichen Öffnungen 18 des Drosselelements 4 erlaubt wird.
Aufgrund des Vorhandenseins von vier Hohlräumen (Öffnungen) 20 in der Scheibe 19 und der Tatsache, dass die seitlichen Öffnungen 18 des Drosselelements 4 nicht versperrt sind, gibt es einen freien Durchgang durch die Öffnungen 20 der Scheibe 19 für das aus dem Behälter 2 der Aufblasvorrichtung austretende unter Druck stehende Gas. Die Scheibe 19 bietet eine zumindest teilweise Versperrung der zentralen Öffnung 18 des Drosselelements 4.
Als weitere Variation der Form des Anschlagelements, d.h. der Scheibe 19, die in den 5A und 5B dargestellt ist, kann das Anschlagelement auch eine dreidimensionale Form haben. Insbesondere dieses dreidimensionale Anschlagelement 29 ist in den 7-9 dargestellt.
Das in den 7A, 7B und 7C gezeigte Anschlagelement hat eine im Wesentlichen konvexe oder konische Form mit einem Scheitelpunkt stromaufwärts in Bezug auf den Gasfluss. Das Anschlagelement 29 kann mit dem Drosselelement 4 zusammenarbeiten, das sich unter der Antriebskraft des aus der Aufblasvorrichtung 1 austretenden Gases verformt. 7A zeigt das Anschlagelement 29 und das Drosselelement 4 in einem nicht betriebsbereiten Zustand der Aufblasvorrichtung 1, wobei der Scheitelpunkt 29a des konisch geformten Anschlagelements 29 von dem flachen Drosselelement 4 beabstandet ist. Das Anschlagelement 29 hat einen geschlossenen/gefüllten zentralen Bereich und seitliche Öffnungen 26.
Die 7B und 7C zeigen die Wirkung der Antriebskraft des aus der Aufblasvorrichtung 1 austretenden Gases, d.h. eine Verformung des Drosselelements 4 in Richtung des Anschlagelements 29. Wie bereits erwähnt, kann die Verformung des Drosselelements und die Bildung einer Konkavität im Drosselelement in Abhängigkeit vom Druck P des Gasstroms, der von der Temperatur abhängt, in unterschiedlichem Ausmaß auftreten. In 7B ist die Verformung dargestellt, die auftritt, wenn der Druck so groß ist, dass das Drosselelement 4 nur teilweise verformt wird; in dieser zweiten Position ist die Drossel in eine konkave Form, bezogen auf die Richtung des Gases, so verformt, dass die zentrale Öffnung 17 des Drosselelementes 4 durch die Verjüngung um den Scheitelpunkt des konisch geformten Anschlagelementes 29 geschlossen oder versperrt wird, während das unter Druck stehende Gas durch die seitlichen Öffnungen 18 des Drosselelementes 4 und die seitlichen Öffnungen 26 des Anschlagelementes 29 strömen kann.
Das in den 8A, 8B und 8C gezeigte Anschlagelement 29 hat eine gekrümmte oder gewölbte Form und besteht aus einem geschlossenen/gefüllten Mittelbereich und seitlichen Öffnungen 26; die gleichen Teile der Vorrichtung sind durch identische Referenznummern gekennzeichnet. Die Funktionsweise der Vorrichtung ist identisch mit der Funktionsweise der Vorrichtung der 7A-7C.
Das in den 9A, 9B und 9C dargestellte Anschlagelement 29 hat eine konische Form, die mit einem vorstehenden und abgerundeten Scheitelpunkt 29a versehen ist, der geschlossen oder gefüllt ist. Dieser vorstehende Scheitel ist so geformt, dass er in die zentrale Öffnung 17 des Drosselelementes 4 eingreifen und möglicherweise in diese eindringen kann, wenn das Drosselelement 4 unter der Antriebskraft des aus der Aufblasvorrichtung 1 austretenden Gases verformt wird, wie in 9B und 9C dargestellt. Diese besondere dreidimensionale Form des Anschlagelements 29 ermöglicht ein teilweises oder im wesentlichen vollständiges Schließen der zentralen Öffnung 17 des Drosselelements 4, während der Durchgang des unter Druck stehenden Gasstroms durch die seitlichen Öffnungen 18 des Drosselelements 4 und die seitlichen Öffnungen 26 des Anschlagelements 29 des Drosselventils ermöglicht wird. Die seitlichen Öffnungen 18 des Drosselelements 4 werden nicht durch das Anschlagelement 29 versperrt oder verschlossen. Die Funktion der Vorrichtung ist im Wesentlichen identisch mit der Funktion der Vorrichtung der 7A-7C.
Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den 10A und 10B dargestellt ist, hat das Drosselelement 4 nur eine Öffnung 17, die zentral angeordnet ist und einen Anfangsdurchmesser „a“ hat. 10A zeigt das Drosselelement 4 vor der Aktivierung der Aufblasvorrichtung, während 10B das verformte und konkave Drosselelement 4 nach der Aktivierung der Aufblasvorrichtung zeigt, mit einem Gasdruck, der hoch genug ist, um das Drosselelement gegen die Anschlagschulter 9 vollständig zu verformen. Der Gaseintrittsbereich der Öffnung 17 ändert sich mit der Verformung des Drosselelements in eine Öffnung mit dem Durchmesser „b“, der kleiner als der anfängliche Durchmesser „a“ ist. Die Durchflussmenge des Gases durch „b“ ist geringer als durch „a“, wodurch der Effekt der Druckregelung hinter dem Drosselventil der Erfindung erreicht wird. Wie in den zuvor offengelegten Ausführungsformen kann der Grad der Verformung des Drosselelements vom Druck P des Gases abhängen.
Das in den 11A und 11B gezeigte Drosselelement unterscheidet sich von demjenigen in den 10A und 10B dadurch, dass die Seite des Drosselelements 4, die in die dem Gasstrom G aus dem Druckbehälter entgegengesetzte Richtung weist, einen verstärkten Bereich 40 um seine Mittelöffnung 17 herum aufweist, wobei das Material des Drosselelements 4 eine größere Dicke in Bezug auf die Dicke der angrenzenden Bereiche des Drosselelements aufweist. Der genannte verstärkte Bereich 40 bildet einen Vorsprung um die genannte zentrale Öffnung 17. 11A zeigt das Drosselorgan 4 vor der Aktivierung der Aufblasvorrichtung, während 11 B das verformte Drosselelement nach der Aktivierung der Aufblasvorrichtung zeigt.
In beiden in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsformen arbeitet das Drosselventil auf die gleiche Weise. Insbesondere die 10A und 11A zeigen das Drosselelement in einem unbelasteten Zustand, wenn sich die Aufblasvorrichtung 1 in einem nicht betriebsbereiten Zustand befindet, so dass keine Kraft auf die Oberfläche des Drosselelements ausgeübt wird. Wenn die Aufblasvorrichtung aktiviert wird, drückt der unter Druck stehende Gasstrom G das flexible oder verformbare Drosselelement 4 in Richtung eines Anschlagelements 39, wodurch sich das Drosselelement 4 verformt und das Anschlagelement 39 bricht, wodurch der Austritt des Gases G aus der Aufblasvorrichtung 1 ermöglicht wird, wie in den 10B und 11B dargestellt. Während der Verformung des Drosselelements 4 unter der Antriebskraft des Gases G verformt sich auch die zentrale Öffnung 17 so, dass eine teilweise Verkleinerung der zentralen Öffnung auf den Durchmesser „b“ erreicht wird, d.h. der Durchmesser „b“ der zentralen Öffnung 17 ist nach der Verformung kleiner als der Durchmesser „a“ vor der Aktivierung der Aufblasvorrichtung, d.h. b<a. Die Verformung der zentralen Öffnung ist viel deutlicher, wenn um die zentrale Öffnung 17 im Drosselelement ein verstärkter Bereich 40, d.h. ein Bereich mit erhöhter Dicke, vorhanden ist, wie in 11A und 11B dargestellt. In beiden in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsformen bewirkt die Verformung der zentralen Öffnung 17 des verformten Drosselelements 4 eine Verringerung des Gasstroms durch diese Öffnung, wobei diese Verringerung die Funktion der Dicke des Materials des Drosselelements oder der Dicke des verstärkten Bereichs um die Öffnung des Drosselelements herum ist.
Die in 4 gezeigten Diagramme sind das Ergebnis von Vergleichsversuchen, die mit einem Aufblasgerät nach dem bekannten Stand der Technik im Vergleich zu demselben Aufblasgerät, aber mit einem Drosselelement nach der vorliegenden Erfindung, durchgeführt wurden. Die Aufblasvorrichtung nach dem Stand der Technik hat eine Leitung 3 ohne Drossel, die erfindungsgemäße Aufblasvorrichtung hat eine Drossel, die in nicht verformtem Zustand den gleichen Strömungswiderstand wie die Leitung 3 der Aufblasvorrichtung nach dem Stand der Technik bietet. Die gesamte freie Fläche in der Drossel, die für den Gasdurchgang zur Verfügung steht, ist in beiden Kanälen gleich. Das Anschlagelement der Aufblasvorrichtung 1 war eine Schulter 9, die in der der Austrittsleitung 3 entsprechend der in den 3A-3B gezeigten Ausführungsform vorgesehen war. Das in den Vergleichstests verwendete Drosselelement war Stahl C30 HV10 130-135 und wurde aus einem Stahlblech mit einer Dicke von 1,85 mm geschnitten; die Drossel hatte eine zentrale Öffnung und vier periphere Öffnungen mit einem Verhältnis Bereich der zentralen Öffnung / Bereich der peripheren Öffnungen von 39/61. Der Abstand (h) zwischen der stromabwärtigen Fläche des Drosselelements 10 und der Schulter 9 betrug 1,2 mm. Die durch die Vergleichsversuche erhaltenen Druckprofile sind in den Diagrammen der 4a und 4b dargestellt.
Die Diagramme der 4A und 4B zeigen den Verlauf des Gasdrucks in der der Austrittsleitung hinter der Drossel, als Funktion der Zeit im Falle der Entfaltung eines Airbags mit Hilfe von unter Druck stehendem Gas, das bei heißer Temperatur, d.h. bei 85 °C, Umgebungstemperatur, d.h. 25 °C, und bei kalter Temperatur, d.h. bei -35 °C, gespeichert wird. Der Gasdruck im Behälter betrug bei 85°C 737 bar, bei 25°C 613 bar und bei -35°C 495 bar.
Die gestrichelten Linien 11, 12, 13 beziehen sich auf die Drücke, die in verschiedenen Zeitintervallen unter Verwendung des bekannten Standard-Aufblasgeräts bei heißer Temperatur, Linie 11, bei Raumtemperatur, Linie 12 und bei kalter Temperatur, Linie 13, gemessen wurden. Die durchgezogenen Linien 14, 15, 16 beziehen sich auf die Drücke, die in verschiedenen Zeitintervallen mit einer Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei heißer Temperatur (85°C), Linie 14, bei Raumtemperatur (Linie 15, 25°C) und bei kalter Temperatur (Linie 16, -35°C) gemessen wurden. Die durchgehenden Linien 14, 15, 16 des Diagrammes von 4a zeigen den Druck an, der in verschiedenen Zeitintervallen unter Verwendung der oben offengelegten Aufblasvorrichtung der Erfindung gemessen wurde, wobei das Drosselelement 4 eine zentrale Öffnung 17 mit einem Durchmesser von 3,5 mm und einem Abstand H von 1,2 mm zwischen der stromabwärtigen Oberfläche 4b des Drosselelementes und der Oberfläche der Anschlagschulter 9 in der der Austrittsleitung 3 aufweist. Das Verhältnis Bereich der zentralen Öffnung/Bereich der peripheren Öffnungen betrug 39/61. Die durchgehende Linie 14, die den Trend des Gasdrucks als Funktion der Zeit bei heißer Temperatur (+85°C) zeigt, zeigt deutlich eine bessere Leistung der Aufblasvorrichtung, d.h. einen deutlich niedrigeren Ausgangsdruck, im Vergleich zu der bekannten Standardaufblasvorrichtung, die durch die gepunktete Linie 11 dargestellt wird, bei der das Gas aus der Aufblasvorrichtung mit einem höheren Druck in den Airbag austritt.
Bemerkenswert ist, dass die Leistung der Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei 85°C im Wesentlichen der anfänglichen Leistung (in den ersten 10-20 msec) derselben Aufblasvorrichtung bei 25°C entspricht, sowie der der bekannten Standard-Aufblasvorrichtung bei 25°C, d.h. bei Raumtemperatur. Folglich minimiert die Aufblasvorrichtung dieser Erfindung den Unterschied der Rampensteigung bei hoher Temperatur gegenüber der Rampensteigung bei Umgebungstemperatur, d.h. bei 25°C. Dies bedeutet, dass in der Anfangsphase der Airbag-Auslösung, d.h. bis etwa 20 ms nach der Aktivierung der Aufblasvorrichtung, das heiße Gas mit einer ähnlichen Strömungsgeschwindigkeit in den Airbag eintritt, wie sie durch das unter Druck stehende Gas bei Umgebungsdruck erreicht werden kann. Die Druck-Zeit-Kurven dieses Diagramms zeigen die verbesserte Leistung der Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu der bekannten Standard-Aufblasvorrichtung im Falle von Gas, das bei heißer Temperatur im Behälter der Aufblasvorrichtung gelagert wird.
Das Diagramm der Tabelle in 4b wurde unter den gleichen Bedingungen erstellt, die bei dem in 4a gezeigten Vergleichsversuch verwendet wurden, mit dem Unterschied, dass die Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Drosselelement hatte, bei dem die zentrale Öffnung 17 einen Durchmesser von 3,6 mm und einen Abstand H von 1,0 mm zwischen der stromabwärtigen Oberfläche des Drosselelements 10 und der Oberfläche der unteren Schulter in der der Austrittsleitung 3 hatte. Das Verhältnis Bereich der zentralen Öffnung/Bereich der peripheren Öffnungen betrug 45/55. In diesem Vergleichstest wurde mit der Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine bessere Leistung im Vergleich zu der bekannten Standardaufblasvorrichtung erzielt. Die durchgehende Linie 14, die den Trend des Gasdrucks bei heißer Temperatur (85°C) zeigt, zeigt an, dass die Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung in dieser Konfiguration einen Heißgas-Anfangsdruck erreichen kann, der viel niedriger ist als der mit der bekannten Standard-Aufblasvorrichtung erreichbare, wie durch die gepunktete Linie 11 registriert wird.
Da die Anfangsphase der Entfaltung des Airbags, die bis zu etwa 20 Millisekunden nach der Aktivierung der Aufblasvorrichtung erfolgt, sehr entscheidend für die mögliche Beschädigung des Airbags oder der Verkleidungsteile des Fahrzeugs während des Einsatzes ist, wird die Heißentfaltung mit einer Rampe mit reduziertem Druck durchgeführt, wie durch die durchgehende Linie 14 in in Bezug auf die Heißentfaltung mit der bekannten Standard-Aufblasvorrichtung, wie durch die gestrichelte Linie 11 dargestellt, belegt wird.
Die durch die Tabellendiagramme in 4a und 4b dargestellten vergleichenden Prüfergebnisse zeigen, dass die Aufblasvorrichtung der vorliegenden Erfindung im Vergleich zur bekannten Standard-Aufblasvorrichtung eine deutlich bessere Leistung im Falle von bei heißer Temperatur, d.h. bei hohem Druck, gelagertem Gas hat, während sie bei Raumtemperatur und bei kalter Temperatur immer noch eine gute Leistung aufweist.
Mit der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wird der Fachmann erkennen, dass Änderungen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Es ist daher nicht beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung auf die spezifischen, illustrierten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5489117 [0004]
US 5743558 [0004]
US 6655712 [0004]
US 2007/0138775 [0005, 0008]

Claims

Gasgenerator (1) mit einer Einrichtung (2) zum Bereitstellen eines unter Druck stehenden Gases, einem Gasaustrittsabschnitt mit einer Leitung (3), einem in dem Gasaustrittsabschnitt angeordneten Drosselelement (4), wobei das Drosselelement (4) eine oder mehrere Öffnungen (17, 18) für den Durchtritt des Gases aufweist und aus einem Material hergestellt ist, das durch ein durch die Drossel (4) strömendes Gas verformbar ist, wenn der Druck des Gases über einem vorbestimmten Druck liegt, wobei das Drosselelement (4) von einer ersten Position, in der Gas durch die eine oder mehrere Öffnungen (17, 18) des Ventildrosselelements (4) fließen kann, in mindestens eine zweite Position verformbar ist, in der ein Gasstrom (G) durch mindestens einen Teil der einen oder mehreren Öffnungen (17, 18) verhindert oder reduziert wird, wobei in einer der ersten und zweiten Positionen mindestens ein Teil des Drosselelements (4) eine konkave Form hat.
Gasgenerator nach Anspruch 1, wobei der Gasaustrittsabschnitt eine Leitung (3) mit einem Gehäuse (8) für das Drosselelement (4) umfasst, wobei das Gehäuse das Drosselelement entlang seiner Umfangskante (4a) trägt.
Gasgenerator nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (8) eine Schulter oder Stufe (3b) ist, die an der Innenseite der Wand (3a) der Gasaustrittsleitung (3) vorgesehen ist.
Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Drosselelement (4) eine Vielzahl von Öffnungen (17, 18) aufweist, wobei mindestens eine der Öffnungen (17) zentral zu dem Drosselelement (18) angeordnet ist; vorzugsweise hat die zentrale Öffnung (17) einen kreisförmigen Querschnitt.
Gasgenerator nach Anspruch 4, der ferner einen Anschlagabschnitt für das verformte Drosselelement (4) aufweist, wobei der Anschlagabschnitt in dem Ausgangsabschnitt (3) des Gasgenerators (1) stromabwärts des Drosselelements (4) in Bezug auf die Richtung des Gasstroms (G) angeordnet ist und wobei ein Gasstrom (G) durch einen Teil der Öffnungen (17, 18) durch den Anschlagabschnitt (9) verhindert oder reduziert wird, wenn das Drosselelement (4) verformt worden ist.
Gasgenerator nach Anspruch 5, wobei der Anschlagabschnitt ausgewählt ist aus einer Schulter (9), die in der Wand (3a) der Leitung vorgesehen ist, und einer Scheibe (19, 29), die mit Gasdurchlässen (20, 26) versehen ist, wobei die Scheibe in Bezug auf die Richtung des Gasflusses (G) stromabwärts von dem Drosselelement (4) angeordnet ist und von dem Drosselelement (4) in einem Abstand (H; L) derart beabstandet ist, dass sie von dem Drosselelement (4) berührt werden kann, wenn die Drossel verformt wird.
Gasgenerator nach Anspruch 6, wobei das Drosselelement (4) eine Vielzahl von Öffnungen (17, 18) aufweist und wobei in einem verformten Zustand der Drossel Abschnitte des verformten Drosselelements (4) das Anschlagelement (21; 29a) berühren, mindestens eine der Öffnungen (17) mindestens teilweise durch das Anschlagelement (21; 29a) blockiert ist und Gas durch mindestens eine weitere Öffnung strömt.
Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Drosselelement (4) eine Öffnung (17) aufweist, wobei die Öffnung durch Gasdruck aus einer ersten Position in eine zweite Position verformbar ist, in der der Einlassbereich der verformten Öffnung kleiner ist als der Einlassbereich der Öffnung in der ersten Position, wodurch der Gasstrom durch die verformte Öffnung reduziert wird.
Gasgenerator nach Anspruch 8, wobei ein Bereich (40) um die Öffnung (17) herum eine Dicke aufweist, die größer ist als die angrenzenden Bereiche des Drosselelements (4).
Aufblasvorrichtung für einen Airbag, umfassend einen Gasgenerator mit einem Drosselelement (4) nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch.
Aufblasvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Aufblasvorrichtung aus einer Kaltaufblasvorrichtung und einer Hybridaufblasvorrichtung ausgewählt ist.
Airbag-Anordnung mit einer Aufblasvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11.
Airbag-Anordnung nach Anspruch 12, wobei der Airbag ein Vorhang-Airbag ist.
Verfahren zum Steuern des Gasstroms von einem Gasgenerator (1), wobei der Gasstrom (G) durch ein Drosselelement (4) mit mindestens einer Öffnung (17, 18) geleitet wird, wobei das Drosselelement (4) aus einer ersten Position, in der Gas durch die mindestens eine Öffnung des Drosselelements strömen kann, und einer zweiten Position, in der ein Gasstrom durch mindestens einen Teil der einen oder mehreren Öffnungen verhindert oder reduziert wird, verformbar ist, wobei die Verformung des Drosselelements auftritt, wenn der Druck des Gases aus der Aufblasvorrichtung oder dem Gasgenerator über einem vorbestimmten Wert liegt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Betrag der Verformung des Drosselelements (4) von dem Druck des Gases abhängt.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Gasgenerator Teil einer Airbag-Aufblasvorrichtung ist und wobei der vorbestimmte Druckwert der Druck des Gases in dem Gasgenerator ist, wenn der Gasgenerator auf einer Temperatur von 20 °C oder mehr gehalten wird, wodurch das Drosselelement (4) verformt wird, um einen aus dem Gasgenerator kommenden Gasfluss (G) zu begrenzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Gasgenerator Teil einer Airbag-Aufblasvorrichtung ist und das Drosselelement (4) entsprechend dem Druck des Gases verformt wird, um die Strömungsrate des Gases durch das Drosselelement zu reduzieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Gasgenerator mindestens ein zusätzliches Merkmal nach einem der Ansprüche 2 bis 13 aufweist.