-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Gasgenerator
zum Ausblasen einer pneumatischen Schutzeinrichtung oder -bekleidung,
wie einen Airbag für
den Kraftfahrzeugfahrer, eine aufblasbare Jacke für den Motorradfahrer
oder eine aufblasbare Sportbekleidung von der Art, wie sie als Sicherheitsgarantie
für eine
Person, die einem Aufprall infolge Zusammenstoß ausgesetzt ist, verwendet
wird, wenn eine geringe Aufblasezeit gefordert ist.
-
Erfindungsrahmen
-
Gasgenerator
der vorbezeichneten Art sind seit langem bekannt und werden beispielsweise
in DE-GBM Nr. 29905908 U und in der internationalen Patentanmeldung
Nr. WO05/33389 beschrieben.
-
Ein
Gasgenerator entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 wird
in JP-58 106 299A
beschrieben.
-
Das
DE-GBM 299 05 908 U beschreibt eine aufblasbare Schutzjacke für den Motorradfahrer,
die mit einem Gasgenerator versehen ist, der zum Aufblasen der Jacke
automatisch betätigt
wird, wenn der Motorradfahrer dem Aufprall bei einem Zusammenstoß ausgesetzt
ist. Bei einem derartigen Gasgenerator ist eine Blockiereinrichtung
vorgesehen, die eine Stechnadel in einer betriebsbereiten Stellung
gegen die Wirkung einer Druckschraubenfeder hält. Wird die Blockiereinrichtung
frei gegeben, wird die Stechnadel gegen und durch eine die Kappe
einer Gasflasche bildende Dichtungsplatte durch die Wirkung des
von der Druckschraubenfeder ausgeübten Druckes geschoben, wobei
das in der Gasflasche enthaltene Gas herausströmt und in die aufblasbare Jacke
hineinströmt.
Die Blockiereinrichtung des Gasgenerators kann mittels einer kurzen
Betätigungskordel
automatisch frei gegeben werden, die an einem Ende mit dem Gasgenerator
und am anderen Ende mit einem Motorradrahmen verbunden ist. Die
Stechnadel des Gasgenerators läßt sich
erneut in die betriebsbereite Stellung einstellen, um den Gasgenerator
wieder verwenden zu können.
Ein erster Nachteil eines solchen Gasgenerators liegt darin, dass
die Stechnadel des Gasgenerators in dem in der Kappe der Gasflasche
gemachten Loch stecken bleiben kann, trotz des von dem unter Druck
stehenden Gas in der Gasflasche ausgeübten Druckes, und sie kann
deshalb den Gasstrom in die aufblasbare Jacke behindern. Es wurden
wirklich bis heute keine Vorkehrungen getroffen, um zu gewährleisten,
dass die Stechnadel des Gasgenerators aus dem Loch in der Gasflaschenkappe,
wenn die Stechnadel mit einer Druckschraubenfeder betätigt wird,
tatsächlich
herausgezogen wird. Ein zweiter Nachteil eines solchen Gasgenerators
besteht darin, dass bei der Perforation der Dichtungsplatte der
Gasflaschenkappe die Stechnadel in ihrer Rückzugsbewegung durch die Druckschraubenfeder
behindert wird und deshalb den Gasstrom hindert durch eine teilweise
Einschränkung der
Durchgangsweite, durch die das Gas vom Gasgenerator in die aufblasbare
Jacke strömt.
Ein dritter Nachteil eines solchen Gasgenerators besteht darin,
dass, wenn die Dichtungsplatte der Gasflaschenkappe durchstochen
ist, das Gas aus dem Gasgenerator entkommen kann und durch ein Loch
strömt,
in dem der Schaft der Stechnadel angeordnet ist, wenn die Stechnadel
in der betriebsbereiten Stellung gehalten wird gegen die Wirkung
der Druckschraubenfeder. Auf diese Weise könnte kein Gas vom Gasgenerator
in die aufblasbare Jacke strömen,
wie beabsichtigt, und könnte
dagegen aus dem Gasgenerator in die Umgebung entkommen, ohne die
aufblasbare Jacke aufzublasen. Ein vierter Nachteil eines solchen
Gasgenerators besteht darin, dass die zum Betätigen des Gagenerators benötigte Kraft
nicht einstellbar ist, die mehr oder weniger der beabsichtigten
Benutzung entsprechen soll. Demzufolge zeigt ein derartiger Gasgenerator,
wie er in DE-299 05 908 U beschrieben wird, eine Aufblasezeit für die aufblasbare
Jacke, die für
die beabsichtigte Anwendung von zulanger Dauer ist und kein genaues
und sicheres Aufblasen der Schutzjacke garantiert. Im Falle eines
Gasgenerators zum Aufblasen einer pneumatischen Schutzkleidung ist
die Aufblasezeit ein kritischer Parameter für die Beurteilung der Wirksamkeit
des Gasgenerators. Die Aufblasezeit wird hierin als die Summe von
dem zum Einstechen der Gasflasche erforderlichen Zeitraum und von
der vom Gas zum Ausströmen
aus der Gasflasche benötigten
Zeit definiert. Die Perforationszeit wird als der Zeitabstand zwischen
dem Zeitpunkt der Freigabe der Blockiereinrichtung des Gasgenerators
und dem Zeitpunkt, in dem die Stechnadel vom Gasgenerator in die
Kappe der Gasflasche eindringt, definiert. Die Zeit der Ausströmung des
Gases wird als der Zeitabstand zwischen dem Zeitpunkt der Perforation
der Gasflaschenkappe und dem Zeitpunkt, in dem die Gasflasche vollkommen
geleert ist, definiert. Die Ausströmungszeit des Gases ist von
größerer Dauer
als die Perforationszeit, so daß die
Aufblasezeit nahezu der Gasausströmungszeit entspricht. In einem
Gasgenerator nach dem vorgenannten Dokument DE-299 05 908 U ist
die Gasausströmungszeit
von langer Dauer, weil: i) das in der Gasflaschenkappe gemachte
Loch klein ist, und die Gasströmung
deshalb beschränkt
ist; ii) die Durchgangsweite für
das Gas um die Stechnadel des Gasgenerators, wenn sie in der Kappe
der Gasflasche zurückgehalten wird,
eng ist; und iii) die Stechnadel des Gasgenerators die aus der Gasflasche
entweichende Gasströmung hemmt,
selbst wenn sie nicht in der Verschlußkappe der Gasflasche stecken
bleibt. Wegen dieser Mängel
kann das Gas nicht frei strömen
und darüber
hinaus entsteht eine Turbulenz, die die Ausflußgeschwindigkeit stark verlangsamt.
Das Ergebnis davon ist, daß die
Zeit der Gasausströmung
und die Aufblasezeit für
die beabsichtigte Benutzung des Gasgenerators zu lange dauert. Ein
Mittel zur Beseitigung solcher Mängel
wäre, in
der Kappe der Gasflasche ein Loch so groß wie möglich anzubringen, übereinstimmend
mit der Struktur der Gasflaschenkappe, und den Durchgang für das aus
der Gasflasche entweichende Gas vollständig frei zu machen.
-
Die
internationale Patentanmeldung Nr. WO95/33389 beschreibt einen Sicherheitsanzug
insbesonders aber nicht ausschließlich für Kraftradfahrer, Reiter und
andere ungeschützte
Personen, bestehend aus aufblasbaren stoßabsorbierenden Polstern. Das
Aufblasen der Polster erfolgt mit Hilfe einer Gasabgabeeinrichtung,
die eine mittels einer Verschlußplatte
abgedichtete Gasflasche, eine kleine Explosionsladung, Mittel zum
Explodieren dieser Explosionsladung bei einem Unfall und außerdem eine
kugelförmige
Vorrichtung, die durch die Explosionsladung betätigt wird, um die Verschlußplatte
zu durchdringen, umfaßt.
Die Explosionsladung explodiert mittels einer von einer Feder betätigten Stoßnadel.
Es sind Mittel zum Speichern der hierzu erforderlichen Energie in
der Feder als Folge einer Relativbewegung zwischen dem Träger des
Sicherheitsanzugs und einem Kraftrad, einem Pferd oder dgl., hervorgerufen
durch einen Unfall, angeordnet. Ein Nachteil des in diesem Dokument
beschriebenen Sicherheitsanzuges liegt darin, daß der Sicherheitsanzug für den Benutzer
potentiell gefährlich
ist, insofern als er direkt auf eine aufblasbare Schutzjacke angewendet
wird. Darüber
hinaus ist der Sicherheitsanzug ziemlich kompliziert konstruiert.
-
Es
ist also die Erfordernis gegeben, solche Mängel der bekannten Technik
zu beseitigen, indem ein Gasgenerator zum Aufblasen einer Schutzeinrichtung-
oder Bekleidung geschaffen wird, der sich auf keine Explosionsladung
zu seiner Betätigung
verläßt, und
mit Mitteln versehen ist, die der Stechnadel des Gasgenerators ermöglichen,
ein Loch in der Verschlußkappe
der Gasflasche zu machen, das so weit wie möglich ist und sich nach der
Perforation der Verschlußkappe
der Gasflasche zurückzuziehen,
um den Durchgang für
das aus der Gasflasche entweichende Gas vollkommen frei zu machen,
und einen sehr kurzen Zeitraum zum Aufblasen der pneumatischen Schutzeinrichtung
oder -bekleidung garantiert.
-
Beschreibung der Erfindung
-
- 1. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
ein Gasgenerator zum Aufblasen einer Schutzeinrichtung oder -bekleidung
geschaffen wird, bestehend aus:
- – einer
Gasflasche mit einer darauf angebrachten Verschlußkappe,
- – einem
Gasgeneratorgehäuse,
- – einem
im Gasgeneratorgehäuse
enthaltenen Stoßelement,
das sich längelang
bewegen kann und an seinem ersten Ende mit einer vorstehenden Stechnadel
versehen ist, um in der Verschlußkappe der Gasflasche ein Loch
zu machen,
- – einer
Druckschraubenfeder im Gasgeneratorgehäuse, um das Stoßelement
an einem dem ersten Ende mit der Stechnadel gegenüberliegenden
zweiten Ende davon zu drücken,
und um das Stoßelement
gegen die Verschlußkappe
der Gasflasche zu schieben,
- – einer
in einer Wand des Gasgeneratorgehäuses vorgesehener Gasauslaßöffnung,
um das in der Gasflasche enthaltene Gas aus dem Gasgenerator in
die pneumatische Schutzeinrichtung oder -bekleidung einströmen zu lassen,
- – Haltemitteln,
die dem Gasgenerator zugeordnet sind und mit dem Stoßelement
zusammenarbeiten, um ihn lösbar
in einer betriebsbereiten Stellung gegen die Wirkung der Druckschraubenfeder
zu halten,
- – einem
aus einem abnehmbaren Schlüssel
gebildeten, dem Gasgenerator zugeordneten Betätigungsmittel zur Freigabe
der Haltemittel, und
- – einem
dem Betätigungsmittel
zugeordneten Steuermittel zum Betätigen des Gasgenerators, indem
das Betätigungsmittel
die Freigabe der Haltemittel veranlaßt,
worin
die Stechnadel
aus einem eine Spitze bildenden Teil von der Form eines im wesentlichen
schräg
abgeschnittenen kreisförmigen
Zylinders, um die Verschlußkappe
zu durchstechen, und einem eine Basis bildenden im wesentlichen
kegelstumpfförmigen
Teil besteht, um den Rand des in die Verschlußkappe eingebrachten Loches
mittels des eine Spitze bildenden Teils der Stechnadel auszuweiten,
um zu vermeiden, daß die
Stechnadel im Loch der Verschlußkappe
stecken bleibt,
das Haltemittel aus zwei Backen besteht, um
das Stoßelement
in einer betriebsbereiten Stellung gegen die Wirkung der Druckschraubenfeder
festzuhalten,
das Betätigungsmittel
aus einem abnehmbaren Schlüssel
gebildet ist, der zwischen die beiden Backen eingefügt wird,
um die Backen in geschlossener Stellung zu halten und das Stoßelement
festzuhalten und die Überführung der
beiden Backen in eine geöffnete
Stellung zu ermöglichen
zwecks Freigabe des Stoßelements
beim Herausnehmen des Schlüssels,
und
das Steuermittel aus einer mit dem abnehmbaren Schlüssel verbundenen
Kordel gebildet ist.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
Die
Merkmale und die Vorteile dieser Erfindung werden aus der nachstehenden
genaueren Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform offensichtlich,
die lediglich anhand von einem nicht einschränkenden Beispiel in den anliegenden
Zeichnungen dargestellt wird. Es zeigen:
-
1 eine
Ansicht im Längsschnitt
des erfindungsgemäßen Gasgenerators,
dargestellt mit dem Stoßelement
in einer ersten Betriebs- und gebrauchsfertigen Stellung;
-
2 eine
Ansicht im Querschnitt des erfindungsgemäßen Gasgenerators, entlang
der Linie II-II von 2;
-
3 eine
Ansicht im Längsschnitt
des erfindungsgemäßen Gasgenerators,
dargestellt mit dem Stoßelement
in einer zweiten Betriebsstellung, nach seiner Freigabe von dem
Haltemittel und von der Druckschraubenfeder beschleunigt;
-
4 eine
Ansicht im Querschnitt des erfindungsgemäßen Gasgenerators, entlang
der Linie IV-IV von 3;
-
5 eine
Ansicht im Längsschnitt
des erfindungsgemäßen Gasgenerators,
dargestellt mit dem Stoßelement
in einer dritten Betriebsstellung im Augenblick der Perforation
der Gasflaschenkappe, und
-
6 eine
Ansicht im Längsschnitt
des erfindungsgemäßen Gasgenerators,
dargestellt mit dem Stoßelement
in einer vierten Betriebsstellung, nachdem das Stoßelement
aus dem in der Gasflaschenkappe eingebrachten Loch zurückgezogen
wurde.
-
Beste Ausführungsweise
der Erfindung
-
Mit
Bezug auf 1 und 2 der Zeichnungen
wird dort der erfindungsgemäße Gasgenerator,
im gesamten mit 10 bezeichnet, veranschaulicht. Der Gasgenerator
besteht aus einem Gasgeneratorkörper 11 mit
einem internen Gasgeneratorgehäuse 12,
in dem ein Stoßelement 13 derart
enthalten ist, daß es
in Längsrichtung
des Gasgeneratorgehäuses
bewegbar ist. Das Stoßelement 13 hat
einen Kopfteil 14, bestehend aus zwei getrennten Kragen 14A und 14B mit
einer dazwischen angeordneten Dichtung G und einem schaftartigen Teil 15.
Der Kopfteil 14 des Stoßelements 13 ist mit
einer vorstehenden Stechnadel 16 versehen, die zum Durchstechen
einer Kappe 18 von einer dem Gasgenerator 10 zugeordneten
Gasflasche 17 geeignet ist. Die Gasflasche 17 ist
an den Gasgeneratorkörper 11 mittels
eines Verbindungsteils 18 angeschlossen. Der Gasgeneratorkörper 11 ist
außerdem
mit einer im Gasgeneratorgehäuse 12,
nahe der Kappe 19 der Gasflasche 17 angebrachten
Gasauslaßöffnung 20 versehen.
Die Gasauslaßöffnung 20 verbindet
den Gasgenerator 10 mit einem Durchgang (nicht dargestellt),
der das aus der Gasflasche 17 entweichende Gas vom Gasgenerator 10 in
eine, mit dem Gasgenerator 10 in flüssiger Verbindung stehende
aufblasbare Schutzeinrichtung oder -bekleidung zu strömen ermöglicht.
-
Die
Gestalt der Stechnadel 16 eignet sich dazu, die Kappe 19 der
Gasflasche 17 zu lochen und das darin gemachte Loch zu
erweitern. Die Stechnadel 16 hat zu diesem Zweck einen
eine Spitze bildenden Teil 16A von der Form eines schräg abgestumpften
kreisförmigen
Zylinders zum Durchlochen und Einbiegen der Verschlußplatte
der Kappe 19 von der Gasflasche 17, und einen
eine kegelstumpfförmige
Basis bildenden Teil 16B, um den Rand des Loches in der
Kappe 19 der Gasflasche 17 auszuweiten, um das
Loch zu vergrößern und
die Stechnadel 16 nicht darin stecken bleiben kann.
-
Das
Stoßelement 13 wird
von einer Druckschraubenfeder 21 gedrückt, die um den schaftartigen
Teil 15 des Stoßelements 13 angeordnet
ist. Das Stoßelement 13 wird
in der betriebsbereiten Stellung gehalten gegen die Wirkung der
Druckschraubenfeder mittels eines Haltegliedes 22, das
in einem Endverschlußteil 23 des
Gasgenerators enthalten ist, welches mit dem Gasgeneratorkörper 11 gegenüber der
Gasflasche 17 verbunden ist. Das Halteglied 22 ist
aus zwei Drehbacken 24, 25 gebildet, die den schaftartigen
Teil 15 des Stoßelements 13 an
dem zum Kopfteil 14 gegenüberliegenden Ende davon ergreifen,
um es fest in einer betriebsbereiten Stellung zu halten, wie in 1 gezeigt.
Ein abnehmbarer Schlüssel 26 hält die Backen 24, 25 in
geschlossener Stellung gegen die Wirkung einer darauf einwirkenden
Feder 29 und ferner gegen die Wirkung der Druckschraubenfeder 21,
um das Stoßelement 13 festzuhalten.
In 1 ist ersichtlich, daß die Backen 24, 25 in
eine keilförmige
Vertiefung W eingreifen, die auf der Oberfläche des schaftartigen Teils 15 des
Stoßelements
vorgesehen ist, und wirkt darauf gegen die Wirkung der Druckschraubenfeder 21.
Durch die zweckmäßige Formgebung
der geneigten Oberfläche
der keilförmigen
Vertiefung W ist es möglich,
die nötige
Kraft zum Herausnehmen des abnehmbaren Schlüssels 26 in den erfindungsgemäßen Gasgenerator 10 einzustellen. Der
abnehmbare Schlüssel 26 hat
vorzugsweise eine runde oder halbrunde Form und ist mit einem stabartigen Teil 27 versehen,
mit dem eine Betätigungskordel 28 verbunden
ist. Durch Ziehen der Betätigungskordel 28 kann
der Schlüssel 26 aus
Halteglied 22 herausgezogen werden, um so die Backen 24, 25 freizugeben.
Die Backen 24, 25 öffnen auf diese Art durch die
Einwirkung der Feder 29 und auch der Druckschraubenfeder 21, vermittels
der keilförmigen
Vertiefung W, und geben das Stoßelement 13 frei.
Der Einsatz eines wie oben beschriebenen Schlüssels 26 gewährleistet,
daß der
Gasgenerator 10 durch Ziehen der Kordel in mehrfach verschiedene
Richtungen, die im allgemeinen durch die Winkel Alpha und Beta in 1 und 2 dargestellt werden,
betätigt
werden kann.
-
Die
zum Herausnehmen des Schlüssels 26 aus
dem Halteglied 22 nötige
Kraft kann vor der Betätigung des
Gasgenerators 10 mittels einer Stellschraube 30 geregelt
werden, die die Feder 29 mittig vorstößt. Durch Einwirken auf die
Stellschraube 30 läßt sich
die Spannung der Feder 29 und also die auf die Backen 24, 25 übertragene
Kraft regulieren. Dies erlaubt die zum Betätigen des Gasgenerators 10 benötigte Kraft
zu regulieren. Das Endverschlußteil 23 des
Gasgenerators, das das Halteglied 22 enthält, ist
zweckmäßig auf
seiner Außenfläche mit
Einstellkerben (nicht dargestellt) versehen, um sich für jede einfache
Kraftregulierung zum Betätigen
des Gasgenerators darauf zu beziehen.
-
In 1 und 2 wird
der Gasgenerator 10 in einem gebrauchsfertigen Zustand
dargestellt. In diesem Zustand wird die Druckschraubenfeder 21 komprimiert
und die Backen 24, 25 halten das Stoßelement 13 in
betriebsbereiter Stellung. Wie bereits oben erklärt, kann der Gasgenerator 10 durch
Ziehen der Betätigungskordel 28 betätigt werden.
-
Mit
Bezug auf 3–6 der Zeichnungen
wird nun die Betätigung
des erfindungsgemäßen Gasgenerators 10 beschrieben.
-
Beim
Ziehen der Betätigungskordel 28 wird
der Schlüssel 26 herausgezogen
und die Backen 24, 25 öffnen und geben dabei das Stoßelement 13 frei.
In einer ersten Phase beschleunigt das Stoßelement 13 als Folge
des durch die Druckschraubenfeder 21 ausgeübten Druckes
und bewegt sich längs
eines ersten Abschnitts AB seines Laufes zur Kappe 19 der
Gasflasche 17. In einer zweiten Phase, wenn die Druckschraubenfeder 21 ihren
Arbeitslauf beendet hat, ist das Stoßelement 13 frei und
besitzt eine bestimmte, berechnete Menge kinetischer Energie. Das
Stoßelement 13 setzt
seine Bewegung längs
eines zweiten Abschnitts BC seines Laufes zur Kappe 19 der
Gasflasche 17 fort. Während
dieser Phase schließt
das Stoßelement 13 mit
seinem Kopfteil 14 die Gasauslaßöffnung 20 und veranlasst
die Stechnadel 16, die Kappe 19 der Gasflasche 17 zu
lochen, so daß ein
Loch darin entsteht.
-
Der
die Spitze bildende Teil 16A der Stechnadel 16 durchsticht
und biegt die Verschlußplatte
der Kappe 19 nach innen, während der Basis bildende Teil 16B der
Stechnadel den Rand des in der Kappe 19 der Gasflasche 17 gemachten Loches
ausweitet. Der diesem Betätigungsmoment
entsprechende Zustand des Gasgenerators 10 ist in 5 veranschaulicht.
-
Ist
die Kappe 19 der Gasflasche 17 einmal durchstochen,
entweicht das Gas aus der Gasflasche 17 und übt einen
Druck auf den Kopfteil 14 des Stoßelements 13 aus,
so daß dasselbe
zurückgeschoben
wird. Im ersten Abschnitt CB seiner Rückbewegung wird das Stoßelement 13 durch
die Druckschraubenfeder 21 nicht gehemmt und der Kopfteil 14 des
Stoßelements 13 verursacht
die Gasauslaßöffnung 20 zu öffnen und erlaubt
auf diese Weise, dass das Gas aus dem Gasgenerator 10 in
die aufblasbare Schutzeinrichtung oder -kleidung einströmt. Im zweiten
Abschnitt BA seiner Rückbewegung
wird das Stoßelement 13 durch
die Druckschraubenfeder 21 verlangsamt, die derart auf
das Stoßelement
einwirkt, daß der
darauf übertragene
Impuls des aus der Gasflasche 17 ausströmenden Gases abgeschwächt wird.
Dies verhindert den Bruch des Gasgenerators 10 durch das
Stoßelement 13 als
Folge des durch das komprimierte Gas ausgeübten Druckes.
-
Um
ein Steckenbleiben der Stechnadel 16 im Loch der Kappe 19 der
Gasflasche 17 zu vermeiden, wurden drei Vorkehrungen getroffen,
die den Rückzug
der Stechnadel 16 aus dem Loch der Kappe 19 der
Gasflasche 17 gewährleisten
und so einen sicheren und schnellen Rücklauf macht, um den Gasausflußweg vollständig frei
zu geben.
-
Eine
erste Maßnahme
bezieht sich auf die Form der Stechnadel 16. Insbesondere,
wie bereits erklärt, ist
die Stechnadel derart gestaltet, daß sie einen eine Spitze bildenden
ersten Teil 16A in der Form eines schräg abgeschnittenen kreisförmigen Zylinders
aufweist, um die Platte der Kappe 19 von der Gasflasche 17 einzustechen
und nach innen zu biegen, und einen eine Basis bildenden kegelstumpfförmigen zweiten
Teil 16B, um den Rand des in der Kappe 19 der
Gasflasche 17 eingebrachten Loches auszuweiten, um zu garantieren,
daß die
Stechnadel 16 sich aus dem Loch in der Kappe 19 der
Gasflasche 17 zurückziehen
kann als Folge des durch das komprimierte Gas ausgeübten Druckes.
-
Eine
zweite Maßnahme
bezieht sich darauf, daß der
erste Abschnitt CB des Rücklaufes
des Stoßelements 13,
wenn die Stechnadel 16 ein Loch in die Kappe 19 der
Gasflasche 17 eingebracht hat, von der Druckschraubenfeder 21 nicht
gehemmt wird, so daß in
diesem Abschnitt der Lauf des Stoßelements 13 aus einer freien
Rückbewegung
besteht. Die Druckschraubenfeder 21 verlangsamt das Stoßelement 13 nur
im zweiten Abschnitt BA seines Rücklaufs.
Dies ermöglicht
es, das Stoßelement 13 in
das Gasgeneratorgehäuse 12 zurückzuziehen,
ohne dabei in seinem Rücklauf
von der Druckschraubenfeder 21, zumindest nicht im ersten
Abschnitt CB, behindert zu werden.
-
Eine
dritte Maßnahme
besteht darin, daß in
dem Augenblick, in dem die Stechnadel 16 die Kappe 19 der
Gasflasche 17 durchsticht, sich ganz nahe eine unter Druck
stehende Kammer bildet, die vom Kopfteil 14 des Stoßelements 13 und
der Seitenwand des das Stoßelement 13 enthaltende
Gasgeneratorgehäuses 12 begrenzt
wird. Mit Bezug auf 5 ist zu bemerken, daß in den
ersten Augenblicken, nachdem die Kappe 19 der Gasflasche 17 eingestochen
wurde, die Gasauslaßöffnung durch
den Kopfteil 14 des Stoßelements 13 geschlossen
wird, so daß der
Druck des aus der Gasflasche 17 strömenden Gases mit einem sehr
hohen Wert bleibt, im wesentlichen mit demselben Wert wie in der
Gasflasche 17, wenn sie durch die Kappe 19 abgedichtet verschlossen
wird. Das in der Kammer vorhandene Hochdruckgas wirkt auf den Kopfteil 14 vom
Stoßelement 13 ein
und verursacht eine schnelle Rückbewegung
davon, so daß der
Auslaß 20 öffnet und
das Gas ausströmen
kann.
-
Auf
eine Reihe von Untersuchungen, Proben und Versuchen hin war es möglich festzustellen,
daß beim
Ergreifen der oben beschriebenen Maßnahmen, die Stechnadel 16 nicht
in der Kappe 19 der Gasflasche 17 stecken bleibt,
nachdem sie sie durchstochen hat.
-
6 zeigt
den Gasgenerator 10 im Zustand des Betätigungsmoments, wenn das Stoßelement 13 um eine
reichliche Länge
zurückgezogen
wird, damit die Gasauslaßöffnung 20 vollständig öffnet. In
diesem Betätigungsmoment
kann das unter Druck stehende Gas frei aus dem Loch in der Kappe 19 der
Gasflasche 17 strömen,
ohne daß die
Strömung
durch die Stechnadel 16 des Stoßelements 13, das
sich in zurückgezogener Stellung
befindet, über
die Gasauslaßöffnung 20 hinaus,
behindert werde.
-
Wie
in 6 ersichtlich, ist die Gasauslaßöffnung 20 größer als
das in die Kappe 19 durch die Stechnadel 16 des
Stoßelements 13 eingebrachte
Loch. Darüber
hinaus wird die Gasströmung
nur einmal im Gasgeneratorgehäuse 12 in
Richtung der Gasauslaßöffnung 20 abgelenkt
und auf diese Weise strömt
das Gas entlang einem Weg von geringster Länge. Die Gasgeschwindigkeit
ist proportional zu der Durchgangsweite des in der Kappe 19 der
Gasflasche 17 eingebrachten Loches, und da dies die größtmögliche mit
der Struktur der Kappe 19 übereinstimmende Weite ist,
ist auch die Gasgeschwindigkeit die höchstzulässige unter der Gasart bei
derartigen Bedingungen, insbesondere sein Molekulargewicht. Infolgedessen
ist die Zeit minimal, die das in der Gasflasche 17 enthaltene
Gas zum Ausströmen
benötigt.
-
Ist
der Gasgenerator einmal in Betrieb gesetzt, kann er durch die Kompression
der Druckschraubenfeder 21 neu eingestellt werden. Zu diesem
Zweck kann eine Schraube (nicht dargestellt) verwendet werden, die
in ein geeignetes im Endabschlußteil 23 des
Gasgenerators eingebrachtes Durchgangsloch 31 eingesteckt wird
und greift in ein sich im schaftartigen Teil 15 des Stoßelements 13 längs erstreckendes
Gewindeloch 32 ein. Beim Einschrauben solcher Schraube
wird das Stoßelement 13 näher an das
Halteglied 22 herangeführt und
die Druckschraubenfeder 21 komprimiert. Wenn die Schraube
eingeschraubt wird, wird eine Drehung des Stoßelements 13 um seine
Längsachse
durch einen Streifen 33 verhindert, der mit dem Gasgeneratorkörper 11 verbunden
und einem abstehenden flachen Teil 34 versehen ist, der
mit einer flachen oberen Fläche
des schaftartigen Teils 15 des Stoßelements 13 zusammenarbeitet.
Ist die Druckschraubenfeder 21 komprimiert, wird der Schlüssel 26 zwischen
die Backen 24, 25 eingesetzt, so daß diese
den schaftartigen Teil 15 des Stoßelements 13 festhalten
können
und die Schraube wird entfernt. Das Stoßelement 13 wird in
die betriebsbereite Stellung neu eingestellt, dargestellt in 1,
und der Gasgenerator 10 ist zur Wiederverwendung fertig. Natürlich können andere äquivalente
Mittel verwendet werden, um das Stoßelement wieder in die betriebsbereite
Stellung zu versetzen.
-
Aus
dem Vorausgehenden wird verständlich,
daß die
bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator 10 getroffenen
Vorkehrungen das angestrebte Ziel zu erreichen gestatten.
-
Insbesondere
ist die Gasausflußzeit
aus der Gasflasche 17 und deshalb die Aufblasezeit sehr
kurz. Dies gestattet eine Verbesserung in den Anwendungen der Wirksamkeit
des Gasgenerators, wie solche, bei denen eine sehr prompte Reaktion
erfordert ist. Eine Aufblasezeit, vergleichbar mit der eines pyrotechnisch betätigten Gasgenerators
für den
Airbag eines Kraftfahrzeuges läßt sich
damit erreichen, ohne jedoch zu so einem pyrotechnisch betätigten Gasgenerator
greifen zu müssen.
-
Darüber hinaus
garantieren die Form des die Spitze bildenden Teils 16A der
Stechnadel 16, der freie Rücklauf des Stoßelements 13,
die Anordnung des Auslasses 20 zusammen mit dem Gasdruck
in der Gasflasche, dass die Stechnadel 16 nicht im Loch
in der Kappe 19 der Gasflasche 17 stecken bleibt.
Während
der Perforation der Kappe 19 der Gasflasche 17 wird
die Gasauslaßöffnung 20 durch
den Kopfteil 14 des Stoßelements 13 tatsächlich geschlossen
und öffnet
solange nicht, bis das Stoßelement 13 zurückgezogen
wird als eine Folge des Impulses, der auf den Kopfteil 14 des
Stoßelements 13 durch
das in der Gasflasche 17 enthaltende komprimierte Gas übertragen
wird. Der auf das Kopfteil 14 von Stoßelement 13 übertragene
Impuls ist stark, weil er sich dann ereignet, wenn die Gasauslaßöffnung 20 durch
den Kopfteil 14 von Stoßelement 13 verschlossen
ist. Das Stoßelement 13 hat
einen freien Rücklauf,
um in das Gasgeneratorgehäuse 12 zurückgeholt
werden zu können,
ohne daß die
Druckschraubenfeder 21 seinen Rückzug behindert. Das Stoßelement 13 wird
von der Druckschraubenfeder 21 nicht gehemmt und das Gas übt einen
sehr hohen Druck darauf aus. Dadurch wird ein sehr hoher Druck auf
den Kopfteil 14 des Stoßelements 13 ausgeübt, was
dem Stoßelement 13 selbst
ermöglicht,
sehr schnell zurückgezogen
zu werden, wobei der Gasdurchgangsweg vollkommen frei gemacht wird.
Der auf den Kopfteil 14 des Stoßelements 13 übertragene
Impuls ist derart stark, daß,
wenn der Kopfteil 14 des Stoßelements 13 einmal
die Gasauslaßöffnung 20 geöffnet hat,
die Druckschraubenfeder 21 in Wirkung treten muß, um den
Rücklauf
des Stoßelements 13 zu
verlangsamen. Außerdem
ist der Oberflächenbereich
des Kopfteils 14 des Stoßelements 13 so berechnet,
daß, wenn
er durch die Strömung
des komprimierten Gases gedrückt
wird, eine Kraft auf den Kopfteil 14 ausübt, die
weitaus größer ist
als die die Stechnadel 16 in der Kappe 19 der
Gasflasche 17 zurückhaltende
Kraft. Darüber
hinaus sind der Lauf und die Masse des Stoßelements 13, durch
die Wirkung der Druckschraubenfeder 21 beschleunigt, derart
berechnet, um dem Stoßelement 13 eine
größere Menge
kinetischer Energie zu erteilen als die zum Einstechen der Kappe 19 der Gasflasche 17 benötigte. Das
Gas kann aus der Gasflasche 17 durch einen sehr kurzen
und vollständig
freien Durchgang strömen,
ohne dabei durch das Vorhandensein der Stechnadel 16 gestört zu werden.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen Gasgenerator 10 können Löcher in
die Kappe 19 der Gasflasche 17 eingebracht werden,
deren maximale Größe mit der
Struktur der Kappe 19 vereinbar ist.
-
Um
die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Gasgenerators zu beurteilen,
hat die Anmelderin Proben an dem erfindungsgemäßen Gasgenerator durchgeführt. Den
zum Entleeren der Gasflasche notwendige Zeitraum hat man als ein
Element zur Beurteilung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Gasgenerators
gewählt.
Bezeichnende Ergebnisse werden im folgenden wiedergegeben.
-
Der
erfindungsgemäße Gasgenerator
wurde an eine Gasflasche angeschlossen. Die Aufblaseproben sind
unter Verwendung einer auf dem Markt erhältlichen CO2-Gasflasche
durchgeführt
worden.
-
Die
Proben wurden mit einer Kamera mit einer Aufnahmegeschwindigkeit
von 25 Fotos pro Sekunde gedreht und in einem Computer verarbeitet.
Die Proben mit CO2-Gas wurden bei Raumbedingungen
gemacht. Die Proben wurden bei einer von der Raumtemperatur unterschiedlichen
Temperatur wiederholt, und die Unterschiede zwischen den Ergebnissen
der Proben bei dieser unterschiedlichen Temperatur waren bedeutungslos
gegenüber
den bei Raumtemperatur erhaltenen Ergebnissen.
-
In
der folgenden Tabelle sind die Probebedingungen und die annäherungsweise
erforderte Zeit, um ein vollständiges
Aufblasen der aufblasbaren Einrichtung bei Raumbedingungen (Temperatur
20–22°C; relative
Feuchtigkeit 50–60%)
zu erhalten, angegeben. Durch die geeignete Wahl des Volumens und
der Form der aufblasbaren Einrichtung, der Gasart, der Gasmasse
und des Durchmessers der Kappe der Gasflasche ist es möglich, die
Aufblasezeit der aufblasbaren Einrichtung weiter zu reduzieren,
beispielsweise ein Airbag für
den Fahrer eines Kraftfahrzeuges. In der Tabelle wird ebenfalls
angegeben, wie die Aufblasezeit mit der Gasmasse und dem Durchmesser
der Düse
der Gasflasche sich ändert.
Die Proben wurden durchgeführt,
indem die Form und das Volumen der aufblasbaren Einrichtung, die
Gasart und die Umgebungsbedingungen unverändert beibehalten wurden. TABELLE
- * (Es ist daran zu erinnern, daß bei diesen
Proben die Aufnahmegeschwindigkeit gleich 25 Fotos in der Sekunde
entspricht. Dies bedeutet, daß ein
Zeitintervall von 40 ms zwischen dem einen und dem darauffolgenden Foto
vergeht. Die Untersuchung der Aufblasezeit hat man durch Beobachten
der Fotos durchgeführt.
In diesem Fall besteht eine dem Aufnahmesystem zuzuschreibende Ungewißheit infolge
des Aufnahmesystems. Aus den Untersuchungen ging hervor, daß die aufblasbare
Einrichtung gemäß dem bei
40 ms aufgenommenen Foto nicht vollständig aufgeblasen war, dagegen
war sie im Foto bei 80 ms vollständig
aufgeblasen. Dies bedeutet, daß die
aufblasbare Einrichtung in einem Zeitraum von 40 und 80 ms vollständig aufgeblasen
worden war.)
-
Bei
gleichen Probebedingungen ist es möglich, weitere Reduzierungen
bei der Aufblasezeit zu erreichen mit Gasarten, die ein geringeres
Molekulargewicht als Kohlendioxyd haben, z.B. Argon und Helium.
-
Selbstverständlich,
um mit größerer Genauigkeit
eine sehr kurze Aufblasezeit zu messen, ist es zweckmäßig, Aufnahmesysteme
mit einer Geschwindigkeit von über
25 Fotos in der Sekunde, d.h. 250 Fotos in der Sekunde, zu verwenden.
Bei Verwenden von einer Kamera mit der Aufnahmegeschwindigkeit von
250 Fotos in der Sekunde hat man festgestellt, daß die Aufblasezeit
sogar kürzer
ist als die in der vorstehenden Tabelle angegebene.
-
Die
gemachten Proben zeigen, daß es
bei einer angemessenen Auswahl der Musterparameter?- des Gasgenerators
möglich
ist, sogar eine kürzere
Aufblasezeit für
eine aufblasbare Einrichtung zu erhalten.
-
In
diesen Zusammenhang, unter der Berücksichtigung, daß die Aufblasezeit
von Airbags mit pyrotechnischen Gasgeneratoren zwischen 30 und 50
ms liegt, wie von den Herstellern erklärt, läßt sich in der Tabelle beobachten,
daß der
erfindungsgemäße Gasgenerator
Aufblasezeiten für
aufblasbare Einrichtungen, vergleichbar mit solchen der pyrotechnischen
Gasgeneratoren, zu erhalten ermöglicht.
-
Industrielle
Anwendbarkeit
-
Der
erfindungsgemäße Gasgenerator
kann zum Aufblasen von verschiedentlichen aufblasbaren Schutz- oder
Sicherheitseinrichtungen verwendet werden, bei welchen ein schnelles
Aufblasen von einem oder mehreren aufblasbaren Elementen gefordert
wird. Zum Beispiel kann der Gasgenerator zum Aufblasen eines Airbags
für ein
Kraftfahrzeug, einer aufblasbaren Schutzjacke für den Motorradfahrer, einer
aufblasbaren Sportschutzeinrichtung und anderen ähnlichen Sicherheitseinrichtungen,
so wie jene für
den Reitsport gefordert wird, verwendet werden. Darüber hinaus
kann der hier beschriebene Gasgenerator in allen jenen Anwendungen
eingesetzt werden, wo die Verwendung von komprimiertem Gas vorgesehen
ist, anstatt einer explosiven Ladung, zum Betätigen einer Vorrichtung, beispielsweise
bei verschiedenen Waffenarten.
-
Da
der Gasgenerator nicht pyrotechnisch arbeitet, ist er sicher im
Gebrauch und kann in einer aufblasbaren Kleidung angeordnet werden,
die in enger Berührung
mit dem menschlichen Körper
ist, ohne für
den Benutzer gefährlich
zu wirken. Wenngleich die Erfindung in Bezug auf eine bevorzugte
Ausführungsform
davon beschrieben wurde, würde
ein Fachmann sicherlich Änderungen
daran vornehmen, ohne dabei aus den anliegenden Patentansprüchen auszutreten.
Insbesondere, könnte
die Stechnadel, auch wenn sie einen eine Basis bildenden Teil mit
nach und nach zunehmendem Durchmesser hat, eine andere Form als
die in den Zeichnungen dargestellte haben.
