DE3034257C2

DE3034257C2 - Pyrotechnische Antriebseinrichtung insbesondere für eine Rückstrammvorrichtung eines Sicherheitsgurtsystems

Info

Publication number: DE3034257C2
Application number: DE3034257A
Authority: DE
Inventors: Artur Ing.(grad.) 7060 Schorndorf Föhl
Original assignee: TRW Repa Feinstanzwerk GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 1980-09-11
Filing date: 1980-09-11
Publication date: 1983-07-07
Also published as: JPS5779269A; FR2489898B1; FR2489898A1; DE3034257A1; US4399655A; JPH0131042B2

Description

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Die Erfindung geht ars von ."iner pyrotechnischen Antriebseinrichtung gemä/* dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei herkömmlichen pyrotechnischen Antriebseinrichtungen dieser Art (US-PS 3180082) ist eine, eine Treibstoffladung enthaltende Patrone dicht mit einem Zylinder, z. B. mit einem langgestreckten Zylinderrohr verbunden z. B. verschraubt wobei im Zylinder ein axial entlang dem Zylinder bewegbarer Kolben, bei Verwendung eines gekrümmten Zylinders ein Kugelkolben geführt ist Der die Treibstoffladung aufnehmende Raum ist von dem Zylinderraum getrennt durch einen z. B. einstückig mit der Patrone verbundenen Berstboden z. B. scheibenartiger Querschnittsform, der nach Zündung der Treibstoffladung bei einem vorbestimmten Druck durchsprengt wird, wonach der Druck ungehindert auf den Kolben einwirken kann. Die vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellte Patrone so bewirkt daß beim Durchbrechen des Berstbodens sofort ein großer Druckabfall stattfindet und eine vollständige z. B. chemische Umsetzung der im nichtaktivierten Treibstoff enthaltenen Energie in Beschleunigungsenergie für den Kolben, z. B. eine vollständige Verbrennung eines Festtreibstoffes nicht mehr erfolgt Es bestünde nun die Möglichkeit den Berstboden sehr viel stärker auszugestalten, so daß er erst bei einem viel höheren Druck durchbrochen wird. Allerdings wird hierbei sehr viel Energie verwendet für die Aufreißerbeit, die dann für die eigentliche Antriebsleistung der Pyrotechnischen Antriebseinrichtung nicht mehr zur Verfügung steht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pyrotechnische Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß durch einfache konstruktive Maßnahmen eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale,

Auf diese Weise wird erreicht, daß nach Zündung der Treibstoffladung an dem in normaler Stärke ausgebildeten Berstboden innerhalb der verengten Düsenöffnung noch eine Formänderungsarbeit zu leisten ist, die so groß ist, daß eine vollkommene z.B. chemische Umsetzung des Treibstoffes in Beschleunigunpsenergie erfolgt, d.h. der aufgesprengte Berstboden muß sich durch die verengte Düsenöffnung drängen, so daß der plötzliche Druckabfall wie bei den herkömmlichen Antriebseinrichtungen nicht eintritt und eine derartige Verzögerung auftritt daß eine vollkommene Umsetzung z. B. des chemischen Feststofftreibstoffes erfolgt Auf diese Weise wird der im Zylinder geführte Kolben mit optimaler Beschleunigung angetrieben.

Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Patentanspruch 2 wird durch die trichterartigen, konisch verengte Ausbildung der Düsenöffnung in der Düsenplatte in konstruktiv sehr einfacher und billiger Weise ein hoher pyroiechniseher Wirkungsgrad erreicht Versuche haben gezeigt daß ohne Vorschalten einer derartigen Düsenplatte der Leistungsabfall des pyrotechnischen Antriebssystems bis zu 50% betragen kann.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der pyrotechnischen Antriebseinrichtung mit einer Düsenplatte ist anwendbar für geradlinig verlaufende Zylinder ebenso wie für gekrümmte Zylinder. Im zuletzt genannten Fall ist es vorteilhaft wenn der Antriebskolben als sogenannter Kugs'kolben ausgebildet ist und mit einer topfförmigen Dichtmanschette in Verbindung steht die sicherstellt daß auch beim Durchlaufen der Zylinderkrümmung eine formmäßige Anpassung des Kolbensystems an die veränderte Querschnittsform im gekrümmten Zylinderabschnitt durch die elastisch nachgiebige Dichtmanschette und somit eine größtmögliche Dichtheit des Systems erfolgt

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der Zsichntuig dargestellten und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigt

F i g. 1 die Schniudarstellung einer pyrotechnischen Antriebseinrichtung gemäß dem Stand der Technik,

F i g. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen pyrotechnischen Antriebseinrichtung in Teil-Schnittansicht

Die Antriebseinrichtung gemäß F i g. 1 besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Zylinder 1, in dem ein Kugelkolben 2 dichtend geführt ist Auf das freie Ende des Zylinders 1 aufgeschraubt ist eine mit einer Schraubkappe 3 versehene Patrone 4, das im wesentlichen aus einem zylindrischen, metallischen Teil besteht und eine durch einen Verschlußstopfen 6 verschlossene Bohrung 5 aufweist Im Verschlußstopfen 6 ist ein elektrisch betätigbarer Zünder 7 gelagert, der in die Bohrung 5 hineinragt. Die Patrone 4 ist abdichtend auf das freie Ende des Zylinders 1 aufgeschraubt und besitzt als Trennwand zwischen Bohrung 5 und dem Zylinderraum 8 einen Berstboden 9, der mit seinem Durchmesser a eine Sollbruchstelle der Patrone 4 darstellt, die nach Zündung einer in der Bohrung 5 der Patrone 4 enthaltenen Treibstoffladung ζ. B. einer Festtreibstoffladung 10 durch den Zünder 7 und nach der chemischen Umsetzung der Festtreibstoffladung 10 in Gasform bei einem vorbestimmten Druck zerbricht wonach sofort ein großer Druckabfall stattfindet mit der Wirkung, daß die chemische Umsetzung im Festtreibstoff nicht mehr

vollständig erfolgt, d.h. daß der Festtreibstoff nicht mehr vollständig zur Gasabgabe verbrennen kann. Der durch die Zündung der Treibstoffladung erzeugte Gasdruck wirkt auf den Kugelkolben 2 und bewirkt eine Beschleunigung desselben. Der Kugelkolben 2 wird entlang dem Zylinder t bewegt ynd ist z, B, vorgesehen für die Betätigung einer an sich bekannten Rückstrammvorrichtung eines Sicherheitsgurtsystems, wobei eine Auslösung des Zünders 7 ebenfalls in an sich bekannter Weise bei Auftreten einer erhöhten Beschleunigung am ι ο Kraftfahrzeug, in dem das Sicherheitsgurtsystem eingebaut ist, z. B. im Crash-Falle.

Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist ein Zylinder 1 durch Schraubverbindung dicht verbunden mit einer Patrone 4, die eine Festtreibstoffladung 10 enthält und die vor einer Aktivierung des Systems d. h. vor Zündung des Zünders 7 einen dünnen, geschlossenen Berstboden 9 aufweist, der die Bohrung 5 hermetisch vom Zylinder 1 abtrennt Mit 12 ist eine metallische Düsenplatte bezeichnet die mit einem Flansch 13 auf der Stirawandung des rohrförmigen Zylinders 1 aufliegt und die eine Düsenöffning 14 besitzt Diese Düsenöffnung 14 besitzt einen trichterartigen Querschnitt mit einer Weite an der, am Berstboden 9 anliegenden Eintrittsseite, die etwa dem Durchmesser a des Berstbodens 9 entsprich· und mit einer Weite an der Austrittsseite, die geringer ist als die Weite bzw. der Durchmesser des Berstbodens 9, Die Düsenpistte \% wird durch die Patrone 4 dichtend gegen den Zylinder gedruckt Auch bei diesem Ausfuhrungsbeispiel wird als Kolben ein Kugelkolben 15 verwendet Der Durchmesser dieses Kugelkolbens 15 ist kleiner als die kleinste lichte Weite des — wie nicht dargestellt — gekrümmt verlaufenden Zylinders 1 und besitzt ein ringförmiges, in einer radialen Nut 16 des Kugelkolbens 15 nachgiebig geführtes Dichtelement 17. Der Grund für diese Kolbenausbildung ist der Umstand, daß gekrümmte Zylinder im Krümmungsbereich in der Regel eine von der Kreisform abweichende, z, B. leicht ovale Querschnittsform haben, was aus fertigungstechnischen Gründen meist nicht zu umgehen ist Das Dichtelement 15 liegt dichtend an der Innen wandung des Zylinders an und kann sich einer veränderten Querschnittsform im Krümmungsbereich anpassen. Nach Zündung der Festtreibstoffladung 10 und nach dem Bersten des Berstbodens 9 muß sich der geborstene Berstboden durch die verengte Düsenöffnung 14 zwingen, so daß ein plötzlicher Druckabfall wie beim geschilderten Stand der Technik nicht eintritt d. h. es tritt eine derartige Verzögerung ein, daß eine vollkommene Umsetzung z. B. der chemischen Festtreibstoffladung 10 erfolgt Der Kolben wird somit mit optimaler GasbeaufscbJagung, d. h. mit hohem Wirkungsgrad nach vorne in Pfeilrichtung getrieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

l. Pyrotechnische Antriebseinrichtung insbesondere for eine Rückstramrnvorrichtung eines Sicherheitsgurtsystems, mit einer, eine Treibstoffladung vorzugsweise eine Festtreibstoffladung enthaltenden Patrone, die mit einem, einen Antriebskolben enthaltenden Zylinder verbunden und durch einen Berstboden gegenüber diesem getrennt ist, der nach Zündung der Treibstoffladung durchbricht und den Antriebskolben beschleunigt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Berstboden (9) unmittelbar eine formstabile Düsenplatte (12, 120 nachgeschaltet ist, die eine gegenüber dem Berstboden verengte Düsenöffnung (14) aufweist

Z Pyrotechnische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (14) einen trichterartigen Querschnitt besitzt mit einer Weite an der, am Berstboden (9) anliegenden Eintrittsseite, die etwa der Weite (Durchmesser a)des Berstbodens entspricht und mit einer Weite an der Austrittsseite, weiche die gegenüber dem Berstboden verengte ist

3. Pyrotechnische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise auf dem Zylinder (1) mittelbar oder unmittelbar aufschraubbare Cäsenplatte (12,12⁷) am Außenumfang des Zylinders (1) dichtend aufliegt