DE69213311T2

DE69213311T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung mit Gas

Info

Publication number: DE69213311T2
Application number: DE69213311T
Authority: DE
Inventors: Ronald J Butt; Brian K Hamilton; Brent A Parks
Original assignee: Oea Inc
Current assignee: Oea Inc
Priority date: 1991-05-09
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2012-05-01
Also published as: JP3215495B2; DE69213311D1; EP0512747B1; JPH05154372A; US5230531A; EP0512747A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gaszuführung und findet insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Anwendung in aufblasbaren Sicherheitssystemen für Kraftfahrzeuge.
Für aufbiasbare Sicherheitssysteme für Kraftfahrzeuge sind in den letzten Jahren teilweise aufgrund eines gesteigerten Bewußtseins hinsichtlich ihrer Wirksamkeit beträchtliche Entwicklungsanstrengungen aufgebracht worden. Diese aufblasbaren Sicherheitssysteme werden typischerweise aufgrund des Empfangens eines Signals von einem geeigneten Detektor oder Sensor aktiviert, der anzeigt, daß das Aufblasen eines Behälters erforderlich ist. Von diesen Systemen werden verschiedene Aufblasvorrichtungen verwendet, um den Behälter in einer Weise aufzublasen, die bestimmte Vorteile bietet. Viele Systeme leiten das Aufblasen durch "Entfernen" einer Isolierung zwischen dem Behälter und der Aufblasvorrichtung ein. Anschließend wird dem Behälter ein Aufblasmedium zugeführt, das entweder Druckgase, Gase, die durch Verbrennen eines Treibmittels entstehen, eine Mischung dieser Gase oder andere geeignete Fluide enthalten kann.
Ein Teil der Entwicklungsanstrengungen für aufblasbare Sicherheitssysteme haben sich wenigstens teilweise auf die Steuerung der Strömung von der Aufblasvorrichtung zum Behälter nach dem Einleiten des Aufblasens konzentriert. Um ein zuverlässiges aufblasbares Sicherheitssystem zu schaffen, muß nicht nur eine in zeitlicher Hinsicht ausreichende Strömung des Aufblasmediums in den Behälter vorliegen, sondern es muß auch der Behälter selbst während des Vorgangs strukturell unversehrt bleiben. Eine vorgeschlagene Alternative zum Lösen dieser zwei fundamentalen Aufgaben konzentriert sich auf die Materialauswahl für verschiedene Bauteile der Aufblasvorrichtung.
Das US-Patent Nr. 3,567,245 an Ekstrom, erteilt am 2. März 1971, offenbart die Verwendung bestimmter Materialien für die Barriere, die die anfängliche Isolierung zwischen der Aufblasvorrichtung und dem Behälter bildet. In einer Ausführungsfcrm ist die Isolierungsbarriere ein bröseliges oder zerbrechliches Material, daß durch die Aktivierung einer explosiven Vorrichtung, die dazwischen angeordnet ist, zerlegt oder zerstückelt wird, um das Aufblasen einzuleiten. Die entstehenden Materialien, die offensichtlich ausreichend kleine Abmessungen aufweisen, werden anschließend durch das austretende, unter Druck stehende Fluid, daß zum Aufblasen verwendet wird, durch verschiedene Durchgangswege gedrückt und dringen somit wahrscheinlich in den Behälter ein. Die Verwendung eines Elastomermaterials, insbesondere eines RTV-Gummis, bei diesem Typ einer Konfiguration wird ebenfalls vorgeschlagen, da die entstehenden Materialien aufgrund ihrer Elastizität den Behälter angeblich nicht beschädigen. Eine weitere Ausführungsform enthält eine Isolierungsbarriere, die im voraus darauf ausgebildete Rillen besitzt, so daß dann, wenn die explosive Vorrichtung aktiviert wird, die Barriere in Teilstücke zerbricht, die durch diese Rillen definiert sind. Diese entstehenden Teilstücke können durch die Durchgangswege hindurchgelangen, so daß sie die Strömung des Fluids zum Behälter nicht versperren, und dringen somit wahrscheinlich ebenfalls in den Behälter ein.
Das US-Patent Nr. 3,900,211 an Russell u. a., erteilt am 19. August 1975, offenbart die Auswahl eines geeigneten Materials für das Bauteil, das zum Entlasten eines Ventils verwendet wird, um das Aufblasen einzuleiten. Im allgemeinen ist in einer Ausgangsleitung, die mit einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid verbunden ist, ein Ventil angeordnet, um anfangs eine Strömung aus dieser zu verhindern. Ein Unterstützungsrohr trägt dazu bei, das Ventil in dieser geschlossenen Position zu halten und trennt ferner das Ventil von einer pyrotechnischen Ladung. Nach dem Empfangen eines Signals, das anzeigt, daß ein Aufblasen erforderlich ist, wird die pyrotechnische Ladung aktiviert, um das Unterstützungsrohr zu zertrümmern. Der vom gespeicherten Fluid auf die Stirnfläche des Ventils ausgeübte Druck bewegt anschließend das Ventil, um eine Ausgangsöffnung freizugeben und die Strömung einzuleiten. Die Offenbarung zeigt, daß durch das Anordnen des Unterstützungsrohrs zwischen dem Ventil und der pyrotechnischen Ladung und durch das Wandern des Ventils in Richtung zur Ladung nach deren Aktivierung kein Ausstoßen des Unterstützungsrohrs oder pyrotechnischer Reste in die Fluidströmung stattfindet.
Nachdem erkannt wurde, daß Bruchstücke oder andere Fremdmaterialien, die durch die Aktivierung der Aufblasvorrichtung erzeugt werden, in die Strömung eintreten und die Gesamtleistung des aufblasbaren Sicherheitssystems nachteilig beeinflussen können, indem sie z. B. die Strömungsrate durch Blockieren von Durchgangswegen zum Behälter herabsetzen oder indem sie den Behälter beschädigen, wenn sie gegen die inneren Oberflächen desselben geschleudert werden, wurden Filtervorrichtungen eingebaut, um diese Bruchstücke und anderen Fremdmaterialien zu entfernen. Die US-Patente Nr. 3,681,980 an Leising u. a., erteilt am 9. November 1971; 3,822,895 an Ochiai, erteilt am 9. Juli 1974 und 4,114,924 an Kasagi u. a., erteilt am 19. September 1978, sind repräsentativ für diese Anstrengungen. Leising u. a. offenbaren in einer Ausführungsform das Anordnen einer Schaufelstruktur zwischen einer Treibmittelkammer und einem aufblasbaren Beutel. Wenn eine Kollision erfaßt wird und das Treibmittel in der Treibmittelkammer gezündet wird, strömen die Nebenprodukte desselben durch die Schaufelstruktur. Schwerere Partikel werden von den Schaufeln nach außen gestoßen und in eine Falle gelenkt, wo sie zurückgehalten werden, bis sie in ein Gas umgesetzt sind oder bis der Beutel aufgeblasen ist. Jedoch strömen die Gase, die durch das Verbrennen des Treibmittels erzeugt werden, zum Behälter. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Blendenstruktur verwendet, um zu verhindern, daß geschmolzene flüssige Masse des Treibmittels in den aufblasbaren Beutel eindringt, während den Gasen ermöglicht wird, durch andere Durchgangswege zu strömen.
Ochiai offenbart eine Filtervorrichtung, die im Ausgangsbereich eines Behälters angeordnet ist, der eine Quelle für ein Aufblasgas enthält. Eine tassenförmige Barriere mit einer konvexen Seite, die dem gespeicherten Gas zugewandt ist, und einer konkaven Seite, die eine Rißerzeugungsvorrichtung enthält, schließt das Gas anfangs im Behälter ein. Wenn die tassenförmige Barriere aufgerissen wird, strömt das Gas durch den Filter zum Gasbeutel. Die Bruchstücke der tassenförmigen Barriere werden jedoch vom Filter daran gehindert, in den Gasbeutel einzudringen.
Kasagi u. a. offenbaren das Anordnen einer Sammelkammer zwischen einer Aufblasvorrichtung und einem aufblasbaren Sicherheitsbeutel, um Bruchstücke oder Teile aufzufangen, die durch das Entfernen der ursprünglichen Isolierungsstruktur zwischen der Aufblasvorrichtung und dem aufblasbaren Beutel erzeugt werden. Genauer ist die Sammelkammer neben einem gebogenen Abschnitt (dargestellt als eine 90º-Biegung) der Leitung angeordnet, die die Aufblasvorrichtung mit dem Beutel verbindet, und im wesentlichen auf die Leitung vor der Biegung ausgerichtet. Wenn somit das Gas und irgendwelche Bruchstücke, die durch das Entfernen der Isolierungsbarriere erzeugt werden, die Sammelkammer erreichen, werden die schwereren Bruchstücke durch ihre eigenen Trägheitskräfte in die ausgerichtete Sammelkammer befördert, wo sie festgehalten werden, während die Gase um die Biegung in der Leitung strömen und in den aufblasbaren Beutel geleitet werden. Verschiedene andere Ausführungsformen sind auf strukturelle Abwandlungen der Sammelkammer und/oder der Leitung sowie auf das Anordnen bestimmter Sammelmaterialien innerhalb der Sammelkammer gerichtet.
Die obenbeschriebenen Filtervörrichtungen zum Steuern der Strömung von der Aufblasvorrichtung zum Behälter leiden unter mehreren Nachteilen. Zum Beispiel können Filteroder Sammelvorrichtungen nicht alle Partikel zurückhalten, die bei der Aktivierung der Aufblasvorrichtung erzeugt werden. Folglich können einige die Filtervorrichtung durchdringen und sich in einem Durchgangsweg ablagern, um die Strömung in den Behälter zu behindern, oder es können einige Partikel in den Behälter eindringen, wobei beides die Leistung des aufblasbaren Sicherheitssystems nachteilig beeinflussen kann. Selbst wenn die Filtervorrichtung richtig funktioniert und alle erzeugten Partikel zurückhält, kann dies an und für sich zu einer weiteren Einschränkung der Strömung zum Behälter führen, indem ein gesamter Durchgangsweg oder ein Teil desselben blockiert wird. Ferner erhöhen diese Filtervorrichtungen die Materialkosten und die Wartungsfolgekosten der Aufblasvorrichtung.
Als Folge der obenerwähnten Mängel der Systeme, die durch Konzentrieren auf die Nebenprodukte, die durch das Entfernen der Isolierung zwischen der Aufblasvorrichtung und dem Behälter erzeugt werden, die Steuerung der Strömung betreffen, verwenden die neueren Bemühungen Verfahren zum Einleiten des Aufblasens, die die Menge der Aktivierungs nebenprodukte verringern. Eine mögliche Alternative ist die Verwendung eines Projektils zum "Entfernen" des Isolierungselements.
Repräsentative Erfindungen mit Aufschlagprojektilen umfassen die US-Patente Nr. 3,788,667 an Vancil, erteilt am 29. Januar 1974, und 3,869,143 an Merrell, erteilt am 4. März 1975, die allgemein die Verwendung eines aufschlagenden, kolbenähnlichen Elements offenbaren, um eine Barriere zu entfernen, die die Aufblasvorrichtung vom Behälter isoliert, nachdem ein geeignetes Signal von der entsprechenden Aktivierungsvorrichtung empfangen worden ist. Diese Barrieren besitzen Rillen, die auf derselben ausgebildet sind, um vorgegebene Bruchlinien zu schaffen, so daß dann, wenn das Aufschlagelement auf die Barriere auf schlägt, die Barriere vollständig von ihrer Unterstützungsstruktur getrennt wird, um das Aufblasen einzuleiten.
Das französische Patent Nr. 2,557,251, erteilt am 28. Juni 1985, offenbart das Freisetzen eines unter Druck stehenden Fluids unter Verwendung eines Projektils. Genauer werden mehrere Metallpartikel (z. B. Bleischrot) gegen eine tassenförmige Membran geschleudert und "zertrümmern" diese, um das unter Druck stehende Fluid freizusetzen. Es scheint nicht nur keine Vorrichtung zum Auffangen des Bleischrots nach dem Abfeuern vorhanden zu sein (d. h. das Bleischrot kann die Strömung behindern, indem es sich in einem Durchgangsweg ansammelt, und/oder kann in den Behälter eindringen, der mit der Quelle verbunden ist), sondern es scheint auch, daß das in der Offenbarung erwähnte "Zertrümmern" der Scheibe kein Bemühen anzeigt, die Menge der bei der Aktivierung erzeugten Nebenprodukte zu verringern.
Das US-Patent Nr. 3,836,170 an Grosch u. a., erteilt am 17. September 1974, offenbart allgemein verschiedene Projektile zum Einleiten des Aufblasens. In einer Ausführungsform wird ein kolbenähnliches Aufschlagelement verwendet, um die Isolierungsbarriere zu entfernen, die darauf ausgebildete Rißlinien besitzt und daher jener ähnlich ist, die von Vancil und Merrell offenbart wurde, wie oben beschrieben worden ist. In einer weiteren Ausführungsform wird durch die Aktivierung einer pyrotechnischen Ladung ein zylinderförmiges Projektil, das in einer rohrförmigen Führung angeordnet ist, gegen die Isolierungsbarriere geschleudert. Eine Auffangvorrichtung, die hinter der Barriere angeordnet ist, nimmt das Projektil, die Nebenprodukte der Aktivierung der pyrotechnischen Ladung und wahrscheinlich entstehende Teile der Isolierungsbarriere auf, die angeblich alle nicht die Strömung des Gases durch die mehreren Ausgangswege behindern. Eine weitere Ausführungsform verwendet ein Projektil mit stumpfer Spitze (z. B. ein Projektil, das sich bis zu einem gewissen Grad, jedoch nicht bis zu einem Punkt verjüngt) sowie eine Isolierungsbarriere, die, nach den Zeichnungen zu urteilen, auf der Ausgangsseite des Projektils, das einem Teil der Quelle für komprimiertes Gas ausgesetzt ist, nach außen gekrümmt ist. Wenn das Projektil mit stumpfer Spitze auf der im wesentlichen flachen Seite der nach außen gekrümmten Barriere aufschlägt, wird die Barriere angeblich sternförmig aufgerissen, wobei das Projektil und andere Nebenprodukte der Aktivierung werden in einer Auffangvorrichtung aufgefangen werden, so daß die Gasströmung nicht behindert wird. Obwohl die Ausführungsform mit dem Projektil mit stumpfer Spitze angeblich einen stemförmigen Riß in der Isolierungsbarriere erzeugt, sollte diese spezielle Auslegung kein reproduzierbares Rißmuster auf der Barriere erzeugen. Es scheint, daß anfangs ein Teil der Barriere, der im wesentlichen mit der Fläche der stumpfen Stirn des Projektils übereinstimmt, durch den Aufschlag des Projektils "herausgestanzt" wird und vollkommen von anderen Abschnitten der Barriere abgetrennt wird. Unter der Annahme jedoch, daß kein herausgestanzter Abschnitt erzeugt wird, besteht immer noch die Möglichkeit, daß Teile der Barriere abbrechen und in die Strömung eintreten. Obwohl nicht explizit offenbart ist, welcher Oberflächentyp vom verjüngten Abschnitt des Projektils gebildet wird, scheint den Zeichnungen nach diese Oberfläche glatt zu sein. Folglich wird diese Oberfläche, wenn sie die Barriere durchdringt, diese nicht aufschneiden oder andersartig in einer vorgegebenen Weise auftrennen, sondern statt dessen würde die Barriere entlang der Linien aufreißen, die, zumindest teilweise, durch die Spannungen in der Barriere bestimmt sind.
Als eine allgemeine Regel von Herstellungsverfahren bestimmt die Dicke eines Stücks aus Metallmaterial zum Teil den Radius einer Biegung, die ausgebildet werden kann, ohne das Material im Bereich der Biegung zu brechen oder abzuscheren. Wenn der Radius einer Biegung in einem Stück eines Materials kleiner wird als die ursprüngliche Dicke desselben, nimmt die Wahrscheinlichkeit für die Entwicklung von Rissen in der Biegung oder für das Abscheren des Materials in diesem Bereich zu. Wenn es somit erwünscht ist, in diesem Bereich eine Schneidwirkung zu erzielen, kann das Material in einem Radius "gebogen" werden, der kleiner ist als die Dicke desselben, vorzugsweise in einem Radius, der deutlich kleiner ist als die Dicke, um sicherzustellen, daß das Abscheren oder Schneiden in diesem Bereich stattfindet.
Unter der Annahme, daß die Konfiguration des Projektils mit stumpfer Spitze von Grosch u. a. keinen Abschnitt der Isolierungsbarriere komplett herausstanzt, wird die glatte Oberfläche auf dem verjüngten Abschnitt des Projektils auf der Grundlage der obigen Ausführungen die Barriere biegen statt schneiden, wenn es diese durchdringt, da keine "Kante" beschrieben ist, die ein kontrolliertes Schneiden oder Scheren bewirken würde (d. h. der Radius der verjüngten Oberfläche ist den Zeichnungen nach nicht kleiner als die Dicke der Isolierungsbarriere) Das resultierende Biegen der Barriere durch das durchdringende Projektil würde daher bewirken, daß die Barriere längs der Linien "aufreißt" die zum Teil von den bestehenden Spannungen in der Barriere abhängen. Daher erfolgt das Auftrennen der Barriere durch das Projektil mit stumpfer Spitze nach Grosch u. a. nicht kontrolliert (d. h. das Muster des Aufreißens wird sich typischerweise in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren verändern), wodurch die Möglichkeit besteht, daß die Barriere in einer Weise aufgetrennt wird, die dazu führt, daß Abschnitte derselben abbrechen und in die Strömung eintreten.
Die französischen Patente Nr. 1,147,005, erteilt am 18. November 1957, und 2,543,658, erteilt am 5. Oktober 1984, offenbaren jeweils allgemein ein Projektil zum Freisetzen eines unter Druck stehenden Fluids aus einem Behälter. Die offenbarten Projektile verjüngen sich zu einem Punkt und scheinen über die gesamte sich verjüngende Oberfläche durchgehend glatt zu sein. Die scheinbare Glattheit der verjüngten Abschnitte des Projektils würde ebenfalls aufgrund des resultierenden Biegens der Barriere (auf der Grundlage des Radius des verjüngten Abschnitts) und des anschließenden unkontrollierten "Aufreißens" der Barriere längs der Linien, die zum Teil von den darin auftretenden Spannungen abhängen, nicht reproduzierbare und unkontrollierte Ergebnisse beim "Entfernen" oder Auftrennen einer Barriere erzeugen, wie oben beschrieben worden ist. In der Tat offenbart das französische Patent Nr. 2,543,658, daß das darin verwendete Projektil die Isolierung zertrümmert, zahlreiche Partikel erzeugt und in das System abgibt, und erkennt somit ebenfalls nicht die Notwendigkeit einer Kontrolle der Menge der durch die Auftrennung der Barriere erzeugten Nebenprodukte.
Das kanadische Patent Nr. 967,192, erteilt am 6. Mai 1975, offenbart einen weiteren Projektilkopfentwurf zum Freisetzen eines komprimierten Gases. Ein federbelasteter Plungerkolben erstreckt sich durch eine Flasche mit komprimiertem Gas. Wenn eine Kollision erfaßt wird, wird der Plungerkolben durch die Membran getrieben, die das komprimierte Gas vom aufblasbaren Element isoliert, um das Gas freizusetzen. Das Ende des Plungerkolbens scheint eine Serie unzusammenhängender (d. h. einander nicht schneidender) geneigter ebener Flächen zu besitzen, die, obwohl verjüngt, sich scheinbar nicht zu einem Punkt verjüngen. Das resultierende Projektil besitzt somit die Konfiguration mit stumpfer Spitze, die von Grosch u. a. verwendet wird und unter den obenerwähnten Mängeln leidet. Außerdem wird aus den Zeichnungen und der Offenbarung nicht deutlich, ob diese Projektilkopfkonfiguration ein Isolierungselement in einer reproduzierbaren Weise aufschneidet, um die Bruchstückbildung zu verringern. Da die geneigten Flächen des Projektils einander nicht schneiden, werden die Kanten, die von den geneigten Flächen gebildet werden, aufgrund des Radius der Kanten bezüglich der Membran die Barriere eher biegen statt scheiden, was zu einem nicht reproduzierbaren und unkontrollierten "Aufreißen" der Membran führt, wie oben beschrieben ist.
Die Quelle der Strömung beeinflußt die Steuerung der erzeugten Strömung zum Behälter. Einige aufblasbare Sicherheitssysteme verwenden nur einen einzigen Quellentyp. Zum Beispiel offenbaren sowohl Ekstrom als auch das US-Patent Nr. 3,966,228 an Neuman, erteilt am 29. Juni 1976, die Verwendung ausschließlich eines unter Druck stehenden gespeicherten Gases, um den Behälter aufzublasen, während das US-Patent Nr. 4,380,346 an Davis u. a., erteilt am 19. April 1983, die Verwendung von Gasen, die durch die Verwendung eines Treibmittels erzeugt werden, als alleinige Quelle offenbart.
Eine große Anzahl anderer Typen aufblasbarer Sicherheitssysteme verwenden zwei Typen von Quellen, typischerweise ein komprimiertes Gas, das bei Umgebungstemperatur gespeichert ist (d. h. ein kaltes Gas), und Gase, die durch die Verbrennung eines Treibmittels erzeugt werden (d. h. heiße Gase).
Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt ein typisches aufblasbares Sicherheitssystem 22. Die Hauptbestandteile eines solchen aufblasbaren Sicherheitssystems 22 umfassen einen Detektor 26, eine Aufblasvorrichtung 30 sowie einen aufblasbaren Behälter 158. Wenn der Detektor 126 einen Zustand erfaßt, der ein Aufblasen des Behälters 158 erfordert, wird ein Signal an die Aufblasvorrichtung 30 gesendet, um Gase oder andere geeignete Fluide aus der Aufblasvorrichtung 30 über die Leitung 154 in den Behälter 158 abzugeben. Obwohl hier ein bestimmter Typ einer Aufblasvorrichtung 30 beschrieben wird, wird angenommen, daß sehr verschiedene Aufblasvorrichtungen 30 verwendet werden können, einschließlich derjenigen, die nur eine Quelle mit unter Druck stehendem Gas oder einem anderen Fluid enthalten, derjenigen, die eine Quelle mit unter Druck stehendem Gas in Kombination mit einem Treibmittel verwenden, das zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Aufblasens gezündet wird, um die Strömung zu verstärken, und derjenigen Systeme, die nur das Zünden und die anschließende Verbrennung eines Treibmittels verwenden, um den Behälter 158 aufzublasen.
Zum Beispiel verwendet das US-Patent Nr. 4,050,483 an Bishop, erteilt am 27. September 1977, zwei zeitverzögerte elektrische Signale, eines zum Entfernen einer Isolierung zwischen dem komprimierten Gas und dem Behälter und ein zweites zum Zünden des Treibmittels nach der vorgegebenen Verzögerung. Das US-Patent Nr. 3,731,843 an Anderson Jr., erteilt am 18. Mai 1973, und das US-Patent Nr. 3,948,540 an Meacham, erteilt am 6. April 1976 (Ausführungsform Fig. 8), offenbaren jeweils allgemein das Entfernen einer Isolierung zwischen dem komprimierten Gas und dem Behälter, um die Strömung einzuleiten, und die Verwendung eines Druckunterschieds, der sich nach diesem anfänglichen Freisetzen des komprimierten Gases entwickelt, um einen Treibstift wirksam gegen die Kraft einer Vorspannf eder bis zum Eingriff mit einer Zündkapsel vorzutreiben, um ein Treibmittel zu zünden.
Insbesondere die Ausführungsform der Fig. 8 der US-A-3, 948,540 offenbart eine zweistufige Gasausdehnungsprozedur, bei der die Gasausdehnung in zwei zeitlich unterteilten Hauptstufen durchgeführt wird. Dabei wird durch elektrisches Zünden eines ersten Treibmittels eine Scherscheibe, die eine erste Menge eines gespeicherten Stickstoffgases in einer ersten Kammer einschließt, aufgerissen, um die erste Gasmenge freizusetzen. Ein Ventil, das zwischen der ersten Kammer und einer zweiten Kammer sitzt, ist mit einem Kapselzünder verbunden, der bei einem gegebenen Differenzdruck zwischen den beiden Kammern ein zweites Treibmittel zündet, um eine zweite Gasmenge freizusetzen.
Das US-Patent Nr. 5,060,974 an Hamilton u. a., erteilt am 24. Oktober 1991, offenbart das Freisetzen eines gespeicherten Gases durch Entfernen einer Isolierung und anschließendes Aktivieren einer Gaserzeugungsvorrichtung. Genauer wird eine Membran mit einem daran angebrachten Schlagbolzen durchgedrückt, um einen Kapselzünder anzuschlagen und ein Treibmittel in der Gaserzeugungsvorrichtung zu zünden, wenn die Membran mit einem bestimmten Druckunterschied beaufschlagt wird. Hierbei ist eine Seite der Membran einem Referenzdruck ausgesetzt, während die gegenüberliegende Seite der Membran mit dem daran angebrachten Schlagbolzen, die dem Kapselzünder zugewandt ist, in bezug auf das Fluid über mehrere Auslässe mit dem Behälter mit dem darin gespeicherten Gas verbunden ist. Wenn somit das auf der Schlagbolzenseite der Membran gespeicherte Gas nach dem Entfernen der Isolierung beginnt, durch die Auslässe zü strömen, baut sich eine Druckdifferenz auf, die die Membran in der erforderlichen Weise durchdrückt.
Eine weitere Alternative für ein Zwei-Quellen-System wird allgemein von Vancil, Merrell, Meacham (Ausführungsform Fig. 1), US-Patent Nr. 3,773,353 an Trowbridge u. a., erteilt am 20. November 1973, US-Patent Nr. 3,895,821 an Schotthoefer u. a., erteilt am 22. Juli 1975 und US- Patent Nr. 4,018,457 an Marlow, erteilt am 19. April 1977, offenbart. Alle offenbaren allgemein die Aktivierung einer Aufblasvorrichtung durch Zünden eines Treibmittels nach dem Empfangen eines geeigneten elektrischen Signals. Die durch die Verbrennung des Treibmittels erzeugten Gase werden anschließend direkt oder indirekt verwendet, um eine Isolierung zwischen dem Behälter und dem komprimierten Gas zu entfernen, um somit sowohl das komprimierte Gas als auch die Treibgase in den Behälter abzugeben.
Es ist vorteilhaft, die Gase oder anderen Fluide in einer Weise freizusetzen, die nicht zu einer beträchtlichen Menge von Fremdmaterialien führt, die aus der Quelle solcher Gase oder Fluide in die Strömung eintreten. Es ist somit vorteilhaft, ein Gehäuse mit einer Quelle eines Gases oder eines anderen geeigneten Fluids, eine Barriere zum anfänglichen Einschließen des Gases im Gehäuse sowie ein Projektil vorzusehen, das auf einer Seite der Barriere angeordnet ist. Wenn das Freisetzen des Gases gewünscht wird, wird das Projektil in Richtung zur Barriere vorgetrieben, um die Barriere auf eine kontrollierte Weise zu durchschlagen und aufzutrennen, wodurch für die Gasströmung ein Weg aus dem Gehäuse geschaffen wird. Aufgrund der kontrollierten Auftrennung der Barriere bleibt die Barriere im wesentlichen intakt, nachdem sie vom Projektil durchschlagen worden ist, wodurch die Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung von Bruchstücken oder anderen Fremdmaterialien verringert wird. Folglich wird die Wahrscheinlichkeit einer Behinderung der Strömung aufgrund des Ansammelns von Trümmern in den Durchgangswegen, die die Gasquelle und den Gegenstand zum Aufnehmen des Gases verbinden, sowie die Wahrscheinlichkeit dafür, daß solche Trümmer in den Behälter eindringen, deutlich verringert.
Das Projektil kann mehrere geneigte, einander schneidende Flächen besitzen, die im wesentlichen in einen Punkt an der Spitze des Projektils konvergieren. Die Punktspitze eines solchen mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektus durchdringt wirksam die Barriere, wobei die Schnittlinien der benachbarten Flächen mehrere Kanten bilden, die die Barriere längs der Linien, die durch diese Kanten definiert sind, aufschneiden, wenn das Projektil die Barriere durchdringt. Um die Ausbildung dieser Kanten weiter zu verbessern und eine effektivere Schneidwirkung zu erreichen, die die kontrollierte Auftrennung der Barriere weiter verbessert, können die Stirnflächen des Projektus konkav geformt sein, so daß sich die Kanten in einem schärferen Winkel erheben.
Das Ergebnis der obenbeschriebenen Konfiguration des mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektils ist, daß die Barriere in eine Anzahl von im wesentlichen dreieckigen Streifen aufgetrennt wird, die mit der Anzahl der Stirnflächen und Kanten übereinstimmt, die das Projektil besitzt. Diese einzelnen Streifen bleiben jeweils mit dem Umfang der Barriere verbunden und weisen in die Richtung der Strömung. Folglich wird die Barriere durch die beschriebene Schneidwirkung des Projektils in einer kontrollierten Weise aufgetrennt, so daß die Barriere eine Endkonfiguration erreicht, die die Wahrscheinlichkeit verringert, daß Teile derselben abbrechen und in die Strömung eintreten. Ein mit abgeschrägten Flächen versehenes Projektil ist in der EP-A-0 502 630, veröffentlicht am 9. September 1992, offenbart.
Die Konfiguration der Barriere selbst beeinflußt ebenfalls die Leistung und kann eine haubenförmige Scheibe mit einer konkaven und einer konvexen Seite sein. Vorzugsweise ist die konkave Seite dem unter Druck stehenden Gas ausgesetzt, das daher auf diese Druck ausübt, während die konvexe Seite dem Projektil zugewandt ist. Diese Konfiguration hat den Vorteil, daß dann, wenn das Projektil anfangs den konvexen Abschnitt der Scheibe in deren Zentralbereich berührt, die Scheibe eingedrückt wird, was die Spannungen in der Scheibe erhöht. Wenn somit das Projektil die Scheibe durchdringt und die obenbeschriebenen Kanten des Projektils durch die obenbeschriebene Schneidwirkung das Auftrennen der darauf angeordneten Linien einleiten, unterstützen die Scheibenspannungen, die durch das Eindrücken erzeugt werden, sowie die Kräfte, die durch das unter Druck stehende Gas auf die konkave Seite der Scheibe ausgeübt werden, das Auftrennen der Scheibe längs der Linien, die durch die Kanten des Projektils definiert sind.
Auf der Grundlage des Vorangehenden kann angenommen werden, daß ein mit abgeschrägten Flächen versehenes Projektil für aufblasbare Sicherheitssysteme für Kraftfahrzeuge, die im allgemeinen einen bestimmten Typ einer Aufblasvorrichtung und einen aufblasbaren Behälter enthalten, besonders brauchbar ist. Das Projektil ist daher an einer Zündkapsel oder einer anderen ähnlichen elektroexplosiven Vorrichtung, die allgemein mit einem Kollisions-, Aufschlag- oder Beschleunigungsdetektor verbunden ist, geeignet angebracht. Wenn von der Zündkapsel ein geeignetes Signal empfangen wird, wird das Projektil durch die Barriere vorgetrieben, um die obenbeschriebenen Ergebnisse zu erzielen. Anschließend führt die Aufblasvorrichtung das Gas oder ein weiteres Fluid mittels verschiedener Verfahren dem Behälter zu. Die so erzeugte Gasströmung zum Behälter ist im wesentlichen frei von Trümmern, die die Leistung des aufblasbaren Sicherheitssystems möglicherweise nachteilig beeinflussen könnten.
Die Oberbegriffe der beigefügten Ansprüche 1 und 11 basieren auf der Offenbarung der Fig. 8 und der zugehörigen Beschreibung der Patentanmeldung US-A-3 948 540, die oben diskutiert worden ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Gaszuführung geschaffen, die enthält: eine Behältervorrichtung zum Speichern von Gas;
eine Gaserzeugungsvorrichtung, die ein Treibmittel enthält und mit der Behältervorrichtung verbunden ist; und eine Verschlußvorrichtung;
gekennzeichnet durch: ein Doppelfunktions-Projektilelement; und eine Vorrichtung zum Vortreiben des Doppelfunktions-Projektilelements; wobei das Doppelfunktions-Projektilelement die Verschlußvorrichtung durchschlägt und anschließend gegen die Gaserzeugungsvorrichtung stößt, um das Treibmittel zu zünden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Gaszuführung geschaffen, das umfaßt: Speichern eines Gasvorrats in einer Behältervorrichtung;
gekennzeichnet durch die Schritte des Vortreibens eines Doppelfunktions-Projektilelements durch eine Verschlußvorrichtung hindurch, um einen Gasströmungsweg aus der Behältervorrichtung zu schaffen; und
anschließendes Anstoßen einer Gaserzeugungsvorrichtung mittels des Doppelfunktions-Projektilelements, um ein in der Gaserzeugungsvorrichtung enthaltenes Treibmittel zu zünden und Treibgase zu erzeugen.
Die Erfindung bezieht sich daher allgemein auf das Freisetzen eines komprimierten Gases und auf das Zünden eines Treibmittels unter Verwendung eines Doppelfunktions- Projektils. Wenn das Freisetzen des Gases erwünscht ist, wird das Projektil durch die Verschlußvorrichtung der Behältervorrichtung vorgetrieben, um einen Strömungsweg aus der Behältervorrichtung zu erzeugen. Das Projektil schlägt dann gegen einen Aktivierungsabschnitt der Gaserzeugungsvorrichtung, um das Treibmittel zu zünden. Folglich führt das Projektil zwei Funktionen aus, wodurch die erforderliche Anzahl von Komponenten sowie die Komplexität ihrer Wechselwirkungen für eine Aufblasvorrichtung, die ein Zwei-Quellen-System verwendet (d. h. gespeicherte Gase und Treibgase), verringert werden.
Die Verschlußvorrichtung hält das gespeicherte Gas zurück, bis das Projektil aktiviert wird. In einer Ausführungsform ist die Verschlußvorrichtung eine Verschlußscheibe, die im wesentlichen auf das Projektil ausgerichtet ist. Obwohl bei dieser Doppelfunktions-Projektilausführung verschiedene Konfigurationen von Verschlußscheiben und Projektilen verwendet werden können, wird vorzugsweise die obenerwähnte haubenförmige Scheibe verwendet.
Nachdem das Projektil durch die Verschlußvorrichtung gedrungen ist, schlägt das Projektil gegen einen Aktivierungsabschnitt der Gaserzeugungsvorrichtung. Das Projektil hat somit eine zweifache Funktion. In einer Ausführungsform enthält dieser Aktivierungsabschnitt eine Aktivierungsplatte, die im wesentlichen auf das Projektil ausgerichtet ist. Wenn das Projektil gegen die Aktivierungsplatte schlägt, wird diese durchgedrückt, so daß ein Aufschlagelement wie z. B. ein Ring oder mehrere Verlängerungen, die an der Aktivierungsplatte angebracht sind, in Richtung wenigstens einer von mehreren Zündkapseln, die neben einer Zündladung innerhalb der Gaserzeugungsvorrichtung angeordnet sind, getrieben wird und diese berührt. Anschließend werden die Zündladung und dann das Treibmittel gezündet, um eine Quelle für Treibgase zu erzeugen, die eine erhöhte Temperatur oberhalb derjenigen des gespeicherten Gases besitzen.
Bei aufblasbaren Sicherheitssystemen in Kraftfahrzeugen ist es erwünscht, eine anfängliche Gasströmung zum Behälter mit Umgebungstemperatur zu erzeugen, bevor Gas mit einer erhöhten Temperatur zugeführt wird. Vorzugsweise ist an der Gaserzeugungsvorrichtung ein Auslaß vorgesehen, um die Strömung der Treibgase von dem Strömungsweg wegzulenken, der vom Projektil durch den Dichtungsabschnitt hindurch erzeugt worden ist. Außerdem ist in einer weiteren Ausführungsform der Gaserzeugerauslaß in einem bestimmten Abstand vom Dichtungsabschnitt des Gehäuses angeordnet (d. h. zwischen dem Dichtungsabschnitt des Gehäuses und dem Gaserzeugerauslaß befindet sich eine Säule des gespeicherten Gases) . Ferner wird in einer weiteren Ausführungsform die Gaserzeugungsvorrichtung mit einem Druck betrieben, der nicht wesentlich größer ist als derjenige innerhalb des Gehäuses. Das führt dazu, daß eine geringe Turbulenz erzeugt wird, so daß die Vermischung der Treibgase und der gespeicherten Gase minimiert wird. Somit wirken die Treibgase wie ein Kolben, um die obenbeschriebene Säule des gespeicherten Gases mit Umgebungstemperatur zum Behälter zu schieben, bevor ein beträchtlicher Anteil der Treibgase mit erhöhter Temperatur dorthin gelangen.
Das Projektil kann einen Hohlraumabschnitt besitzen, in dem wenigstens ein Abschnitt einer Zündkapsel angeordnet sein kann. Somit kann diese Anordnung bequem außerhalb des Gehäuses und seiner Speichergasquelle angeordnet sein. Außerdem kann die Zündkapsel durch Einbauen eines Hohlraums im Projektil und durch das Positionieren eines Abschnitts der Zündkapsel in diesem Hohlraum eine ausreichend große Kraft auf das Projektil ausüben, wenn sie aktiviert wird, um das Projektil ausreichend durch den Dichtungsabschnitt des Gehäuses bis zum Kontakt mit dem Aktivierungsabschnitt der Gaserzeugungsvorrichtung zu führen. Um die Führung des Projektils weiter zu verbessern, können die Zündkapsel und das Projektil innerhalb einer Hülse angeordnet sein. Die Länge der Hülse kann so bemessen sein, daß das gesamte Projektil die Hülse niemals verläßt. Somit wird das Projektil innerhalb der Hülse gehalten, nachdem es seine doppelte Funktion erfüllt hat. Das Zurückhalten des Projektils innerhalb der Hülse verringert ferner die Wahrscheinlichkeit, daß jene Nebenprodukte, die bei der Aktivierung der Zündkapsel entstehen und die Leistung nachteilig beeinflussen könnten, in die Strömung eintreten.
Obwohl die vorliegende Konfiguration des Projektils im allgemeinen nicht kritisch für die Leistung beider Funktionen ist, wird vorzugsweise das obenbeschriebene Einzelfunktionsprojektil mit den mehreren Schneidkanten verwendet, um ebenfalls das erwünschte Merkmal einer Verringerung der Bruchstückbildung zu erreichen. Obwohl andere Typen von Konfigurationen für das Doppelfunktions-Projektu wie z. B. eine Kugel verwendet werden können, kann es notwendig oder zumindest wünschenswert sein, ein geeignetes Filtersystem einzubauen, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß Bruchstücke in den Behälter gelangen.
Eine Gaserzeuger-Zündbaueinheit für eine Aufblasvorrichtung in einem aufblasbaren Sicherheitssystem für Kraftfahrzeuge kann einen Betätigungskolben und einen Aktivator umfassen, die anfangs durch eine Rückhaltevorrichtung getrennt sind, die mit dem Betätigungskolben in Eingriff ist. Wenn auf den Betätigungskolben eine Kraft mit einer bestimmten Größe ausgeübt wird, die vorzugsweise mit einer Bedingung zusammenfällt, unter der eine Operation des aufblasbaren Sicherheitssystems erwünscht ist, gibt die Rückhaltevorrichtung den Betätigungskolben im wesentlichen frei, so daß sich der Betätigungskolben bis zum Eingriff mit dem Aktivator bewegt, um das innerhalb der Gaserzeugungsvorrichtung enthaltene Treibmittel zu zünden.
Der obenbeschriebenen Ausführungsform der Zündbauemheit können mehrere Merkmale verliehen werden, um die Leistung der zugehörigen Aufblasvorrichtung zu verbessern. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform eine Betätigungsunterstützungsstruktur vorgesehen, die mit dem Gaserzeugergehäuse in Eingriff ist und wenigstens einen Teil des Betätigungskolbens zurückhält und gegen den Aktivator führt. Hierbei kann der Betätigungskolben mit der Betätigungsunterstützungsstruktur in gleitendem Eingriff sein und wenigstens ein vorstehendes Element für den Eingriff mit einem Abschnitt des Aktivators wie z. B. einer Zündkapsel besitzen, die im wesentlichen auf das vorstehende Element ausgerichtet ist. Außerdem kann ein Rückhaltestift oder -ring, der innerhalb der Betätigungsunterstützungsstruktur angeordnet ist, mit dem Betätigungskolben in Eingriff sein und anfangs dessen Stellung von der Zündkapsel fernhalten, um die Wahrscheinlichkeit für eine Frühzündung des Treibmittels zu verringern. Wenn jedoch eine geeignete Kraft auf den Betätigungskolben ausgeübt wird, wird der Rückhaltestift oder -ring abgeschert, so daß das vorstehende Element des Betätigungskolbens gegen die im wesentlichen ausgerichtete Zündkapsel schlägt, um das Treibmittel zu zünden. Um den Widerstand gegen diese Bewegung des Betätigungskolbens z. B. aufgrund der Kompression irgendwelcher Gase zwischen dem Betätigungskolben und dem Aktivator zu verringern, können auf der Betätigungsunterstützungsstruktur Öffnungen geeignet ausgebildet sein, um eine Abführungsleitung für irgendwelche solche Gase zu schaffen. Da außerdem Treibgase durch die einmal entladene Zündkapsel entweichen können, drücken solche Treibgase vorzugsweise den Betätigungskolben von der Zündkapsel weg, so daß ein Schulterabschnitt auf dem Betätigungskolben mit einem Schulterabschnitt auf der Betätigungsunterstützungsstruktur in Eingriff kommt, um als Rückschlagventil zu wirken und das Gaserzeugergehäuse in diesem Bereich wirksam abzudichten. Als Folge davon werden die Treibgase geeignet durch den Gaserzeugerauslaß geleitet, um die Reproduzierbarkeit der Leistung der Aufblasvorrichtung zu verbessern.
Wenn das Doppelfunktions-Projektil gegen den im wesentlichen ausgerichteten Betätigungskolben getrieben wird und denselben anschlägt, kann die Aufschlagskraft die Rückhaltevorrichtung veranlassen, den Betätigungskolben freizugeben, so daß sich der Betätigungskolben bis zu einem Eingriff mit dem Aktivator bewegt, um das Treibmittel zu zünden. Der Betätigungskolben kann vorzugsweise dem ballistischen Druck widerstehen, der aufgrund des Aufschlagens des Projektus auf diesen ausgeübt wird.
Anschließend werden die Treibgase sowie die gespeicherten Gase, die durch das Doppelfunktions-Projektil freigesetzt werden, in der obenbeschriebenen Weise dem aufblasbaren Sicherheitssystem zugeführt.
Die Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen beispielhaft schematisch dargestellt, in welchen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines typischen aufblasbaren Sicherheitssystems für Kraftfahrzeuge ist;
Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines Typs einer Aufblasvorrichtung zur Verwendung mit einem mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektil ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Projektils ist;
Fig. 4 eine Seitenansicht des Projektils der Fig. 3 ist;
Fig. 5 eine Draufsicht des Projektils der Fig. 3 ist;
Fig. 6 eine Ansicht ist, die den Schnitt benachbarter Stirnflächen eines Projektils der Fig. 3 zeigt;
Fig. 7 eine zweite perspektivische Ansicht des Projektils der Fig. 3 von dessen Unterseite her ist;
Fig. 8 eine Unteransicht des Projektus der Fig. 3 ist;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Konfiguration einer Isolierungsscheibe ist, die in der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht der Scheibe der Fig. 9 längs der Linie 10-10 ist;
Fig. 11 ein perspektivische Ansicht der Isolierungsscheibe der Fig. 9 ist, nachdem eine Ausführungsform eines mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektils hindurchgedrungen ist;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht der Isolierungsscheibe der Fig. 9 ist, nachdem eine weitere Ausführungsform eines mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektils hindurchgedrungen ist;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Projektils mit einer punktförmigen Spitze und einer glatten Oberfläche auf der die Spitze bildenden Verjüngung ist;
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht der Isolierungsscheibe der Fig. 9 in einer Konfiguration ist, die nach dem Durchdringen des Projektils der Fig. 13 erwartet wird;
Fig. 15 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektils ist, das gegen die Isolierungsscheibe der Fig. 9 getrieben wird;
Fig. 16 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektils ist, wenn es beginnt, die Isolierungsscheibe der Fig. 9 zu berühren und einzudrücken;
Fig. 17 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektils ist, nachdem es die Isolierungsscheibe der Fig. 9 vollständig durchschlagen und durchdrungen hat;
Fig. 18 eine Längsschnittansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, die eine Aufblasvorrichtung enthält, die ein Doppelfunktions-Projektil verwendet;
Fig. 19 eine Querschnittsansicht der Aufblasvorrichtung der Fig. 18 ist, nachdem das Doppelfunktions-Projektil den Dichtungsabschnitt einer Druckflasche durchlaufen hat;
Fig. 20 die Querschnittsansicht der Aufblasvorrichtung der Fig. 18 ist, nachdem das Doppelfunktions-Projektil einen Aktivierungsabschnitt einer Gaserzeugungsvorrichtung angestoßen hat;
Fig. 21 eine beispielhafte Leistungskurve für die Operation der Aufblasvorrichtung der Fig. 18 ist, die die Druckveränderung in der Druckflasche während des Aufblasens zeigt;
Fig. 22 eine beispielhafte Leistungskurve für die Operation der Aufblasvorrichtung der Fig. 18 ist, die die Druckaufbaugeschwindigkeit in einem starrwandigen Behälter zeigt, der mit der Aufblasvorrichtung verbunden ist;
Fig. 23 eine Querschnittsansicht einer Gaserzeugungsvorrichtung ist, die eine Ausführungsform der Zündbaueinheit der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 24 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Eingriffs eines Betätigungskolbens mit einem Rückhaltestift ist; und
Fig. 25 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Projektils mit einem Durchmesser ist, der relativ zum Projektilkopf verringert ist.
In Fig. 2 ist eine Aufblasvorrichtung 30 gezeigt, für die ein mit abgeschrägten Flächen versehenes Projektil verwendet werden kann. Die Aufblasvorrichtung 30 enthält allgemein ein Speichergasgehäuse 34, das eine Druckgasquelle enthält, eine unter Druck stehende haubenförmige Isolierungsscheibe 38, die das Gas im Druckgasgehäuse 34 einschließt, bis vom Detektor 26 (Fig. 1) eine Bedingung erfaßt wird, die ein Aufblasen erforderlich macht, eine Aktivierungsbaueinheit 58, die das Freisetzen von Gas aus dem Speichergasgehäuse 34 durch Auftrennen der Scheibe 38 in einer kontrollierten Weise (später genauer beschrieben) bewirkt, um die Strömung zum Behälter 158 (Fig. 1) einzuleiten, sowie eine Gaserzeugungsvorrichtung 110, die die Strömung zum Behälter 158 (Fig. 1) nach der anfänglichen Ausdehnung desselben duräh Zünden und anschließendes Verbrennen eines darin enthaltenen Treibmittels 146 verstärkt.
Bei der Operation der Aufblasvorrichtung 30 der Fig. 2 erfaßt der Detektor 26 (Fig. 1) eine Bedingung, die eine Operation des aufblasbaren Sicherheitssystems 22 erfordert und sendet anschließend über die Anschlüsse 78 ein Signal an die Aktivierungsbaueinheit 58, die in der näheren Umgebung der Scheibe 38 angeordnet ist. Die Aktivierungsbaueinheit 58 enthält eine elektroexplosive Vorrichtung 74 mit einem geeignet daran befestigten Projektil 82. Nach dem Empfangen dieses Signals treibt die elektroexplosive Vorrichtung 74 das Projektil 82 gegen die Scheibe 38, um die Scheibe 38 zu durchdringen und in einer kontrollierten Weise (später beschrieben) aufzutrennen, um einem Gas zu ermöglichen, zu beginnen, aus dem Speichergasgehäuse 34 durch die inneren Ausgangsöffnungen 66, die Ausgangsverbindung 62, die äußeren Ausgangsöffnungen 70 und die Leitung 154 in den Behälter 158 zu strömen. Aufgrund des effektiven Durchmessers des Projektils 82 kann dieses nicht durch die äußeren Ausgangsöffnungen 70 dringen und wird somit während des Aufblasens innerhalb der Aufblasvorrichtung 30 zurückgehalten.
Eine Gaserzeugungsvorrichtung 110 ist koaxial innerhalb des Speichergasgehäuses 34 angeordnet, um die Strömung zum Behälter 158 zu verstärken, nachdem dieser durch die Strömung des Druckgases aus dem Speichergasgehäuse 34 anfänglich ausgedehnt worden ist. Diese verstärkte Strömung wird als Antwort auf bestimmte sich verändernde Bedingungen eingeleitet, wovon eine eine Veränderung des Drucks ist, wobei die Aufblasvorrichtung 30 eine Referenzkammer 114 mit einem darin mittels einer tassenförmigen, bistabilen Membran 118 eingeschlossenen Druckgas verwendet, das die Aktivierung eines in einer Treibmittelkammer 142 enthaltenen Treibmittels 146 unterstützt.
In ihrer ersten Stellung ist die konvexe Oberfläche der Membran 118 dem Gas in der Referenzkammer 114 ausgesetzt, während ihre konkave Oberfläche überdie mehreren Drucköffnungen 126, die in der Wand der Gaserzeugungsvorrichtung 110 und der zwischen der Membran 118 und der Treibmittelkammer 142 angeordneten Teilungsvorrichtung 130 angeordnet sind, dem Gas im Speichergasgehäuse 34 ausgesetzt ist. Wenn somit nach der obenbeschriebenen kontrollierten Auftrennung der Scheibe 38 durch das Projektil 82 Gas vom Speichergasgehäuse 34 zum Behälter 158 strömt, sinkt der Druck auf der anfangs konkaven Oberfläche der Membran 118 bezüglich des Drucks in der Referenzkammer 114 ab, der weiterhin eine Kraft auf die konvexe Oberfläche der Membran 118 ausübt. Nachdem sich ein bestimmter Differenzdruck aufgebaut hat, wird die Membran 118 plötzlich in ihre zweite Stellung durchgedrückt (d. h. die konvexe Oberfläche ist nun der Treibmittelkammer 142 zugewandt), um eine Aufschlagmasse 122 bis zum Eingriff mit einer Zündkapsel 138 zu treiben, um das Treibmittel 146 zu zünden. Die durch die Verbrennung des Treibmittels 146 erzeugten Treibgase verlassen dann die Treibmittelkammer 142 durch die Gaserzeugerauslässe 150, um die Strömung durch die obenbeschriebenen Durchgangswege zum Behälter 158 zu verstärken.
Das mit abgeschrägten Flächen versehene Projektil bewirkt eine kontrollierte Auftrennung der Scheibe 38 in einer Weise, die nicht nur eine ausreichende, zeitlich richtige Strömung von der Aufblasvorrichtung 30 zum Behälter 158 (Fig. 1) erlaubt, sondern auch ermöglicht, daß die Scheibe 38 im wesentlichen intakt bleibt, um die Menge von Fremdmaterialien, die bei der Aktivierung der Aufblasvorrichtung 30 erzeugt werden, beträchtlich zu verringern. Die Konfiguration des Projektils 82 trägt zu dieser kontrollierten Auftrennung der Scheibe 38 bei, wobei in den Fig. 3 bis 8 Ausführungsformen des Projektils 82 dargestellt sind. Obwohl die Scheibe 38 in den Fig. 2, 9 bis 10 und 15 haubenförmig dargestellt ist, die Vorteile hierfür werden im folgenden beschrieben, können vom Projektil 82 andere Konfigurationen in der gewünschten kontrollierten Weise geeignet aufgetrennt werden.
Wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt, enthält das Projektil 82 mehrere geneigte, einander schneidende Stirnflächen 86, die in einem Punkt an der Spitze 90 des Projektils 82 konvergieren. Das gegenseitige Schneiden dieser Stirnflächen 86 definiert somit mehrere Kanten 94, die verwendet werden, um das Auftrennen der Scheibe 38 längs der Linien einzuleiten, die mit den Kanten 94 zusammenfallen. Wie später genauer erläutert wird, besitzt jede Stirnfläche 86 vorzugsweise die gleiche Größe und Konfiguration, wodurch die Kanten 94 im wesentlichen gleichmäßig beabstandet sind und die Scheibe 38 in im wesentlichen gleich große Streifen 54 auftrennen, die jeweils an einem Rand 42, der am Umfang der Scheibe 38 angeordnet ist, verankert bleiben und in die Richtung der Strömung weisen, wie in den Fig. 11 bis 12 und 15 dargestellt ist.
Die Punktspitze 90 erlaubt dem Projektil 82, die Scheibe 38 wirksam zu durchdringen, ohne irgendwelche beträchtlichen Materialabschnitte derselben zu entfernen (d. h. durch das Durchdringen des Projektus 82 wird kein bedeutender Abschnitt der Scheibe 38 herausgestanzt und von den übrigen Abschnitten der Scheibe 38 abgetrennt. Wenn das Projektil 82 durch die Scheibe 38 dringt, schneiden die Kanten 94 die Scheibe 38 längs der Linien auf, die mit den Kanten 94 zusammenfallen. Diese Schneidwirkung kann erreicht werden, da das Projektil von seiner Spitze 90 zur Basis 98 nach außen abgeschrägt ist (d. h. der wirksame Durchmesser des Pröjektils 82 nimmt von der Spitze 90 bis zur Basis 98 zu). Außerdem besitzt jede Kante 94 eine ausreichende "Schärfe", um die unter Druck stehende Scheibe 38 längs der Linien aufzuschneiden oder abzuscheren, die mit den Kanten 94 zusammenfallen. Dies ist eine Hauptanforderung für das Erreichen einer kontrollierten Auftrennung der Scheibe 38, um eine reproduzierbare Endkonfiguration derselben zu erzeugen, die während der gesamten Operation der Aufblasvorrichtung 30 im wesentlichen intakt bleibt, um die Leistung derselben nicht durch Zuführen von Bruchstücken oder anderen Fremdmaterialien in die Strömung nachteilig zu beeinflussen. Das Schneiden oder Scheren der Scheibe 38 wird durch das hohe Spannungsniveau in der Scheibe 38 aufgrund des Drucks des Gases auf der konkaven Seite 50 der Scheibe 38 deutlich verbessert.
Als eine allgemeine Regel von Herstellungsverfahren bestimmt die Dicke eines Stücks eines Metallmaterials zum Teil den Radius einer Biegung, die ohne Reißen oder Scheren des Materials ausgebildet werden kann. Wenn der Biegungsradius für ein Stück eines Metallmaterials sehr viel kleiner wird als die ursprüngliche Dicke des Materials, nimmt die Wahrscheinlichkeit für die Rißbildung oder für das Scheren des Materials in diesem Bereich zu. Wenn somit gewünscht wird, in diesem Bereich eine Schneid- oder Scherwirkung zu erreichen, sollte das Material in einem Radius gebogen werden, der sehr viel kleiner ist als seine Dicke. Die Dicke einer typischen Scheibe 38, die von Aufblasvorrichtungen 30 des hier beschriebenen Typs verwendet wird, beträgt ungefähr 0,25 mm (Q,010 Zoll). Auf der Grundlage der vorangehenden allgemeinen Regel sollte somit der Radius "R", der durch den Schnitt der Stirnflächen 86 des Projektils 82 definiert wird und der eine Kante 94 definiert, weniger als 0,25 mm (0,010 Zoll) betragen, um die gewünschte Schneidwirkung zu erreichen, wie am besten in Fig. 6 dargestellt ist. Um jedoch sicherzustellen, daß die gewünschte Schneid- oder Scherwirkung in diesen Bereichen erreicht wird, sollte der Radius R deutlich kleiner sein als die Dicke der Scheibe 38, wobei in diesem Fall der Radius R deutlich kleiner sein sollte als 0,05 mm (0,002 Zoll).
Um die Definition der Kanten 94 auf dem Projektil 82 zu verbessern, können die Stirnflächen 86 einen bestimmten Grad einer Aushöhlung besitzen, wie am besten in den Fig. 3, 4 und 7 dargestellt ist, obwohl eine solche Aushöhlung nicht notwendigerweise erforderlich ist (d. h. die Kanten 94 können bereits einen ausreichend kleinen Radius besitzen, um die obenbeschriebene erwünschte Schneidwirkung zu erzeugen). Die Stirnflächen 86 sind von den Kanten 94 ausgehend nach unten abgeschrägt, um die erwünschte Aushöhlung zu erzeugen. Folglich sind die Kanten 94 im wesentlichen "angehoben", um das Auftrennen der Scheibe 38 zu verbessern, indem eine wirksamere Schneidwirkung erzeugt wird. Obwohl eine gewisse erhöhte Definition der Kanten 94 das kontrollierte Auftrennen der Scheibe 38 längs der vorgegebenen Linien, die durch diese definiert werden, verbessert, kann angenommen werden, daß ein Punkt erreicht werden kann, an dem eine solche Definition unbeabsichtigt die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß Abschnitte des Projektils 82 vorn Rest desselben abbrechen, wenn es die Scheibe 38 durchdringt.
Zu Vergleichszwecken mit dem Projektil 82 der Fig. 3 bis 8 und seiner Konfiguration, die ein kontrolliertes Auftrennen der Scheibe 38 durch Schneiden oder Scheren derselben längs vorgegebener Linien ermöglicht, sei das konische Projektil 182 des in Fig. 13 dargestellten Typs betrachtet, das keine reproduzierbare Endkonfiguration einer Scheibe 38 ähnlich derjenigen in den Fig. 11 bis 12 und 17 erzeugen kann. Der Radius der glatten, abgeschrägten Oberfläche 166 des konischen Projektils 162 erreicht kein Scheren der Scheibe 38 im Bereich der Biegung auf der Grundlage der obenerwähnten Prinzipien des Biegens (d. h. der Radius der abgeschrägten Oberfläche ist nicht klein genug, um die Scheibe 38 längs vorgegebener Linien zu scheren). Wenn das konische Projektil 162 durch die Scheibe 38 dringt, veranlaßt das Biegen derselben die Scheibe dazu, längs der Linien aufzureißen, die teilweise mit den Spannungen innerhalb der Scheibe 38 zusammenfallen, die sich in Abhängigkeit von mehreren Faktoren von Fall zu Fall verändern können. In Fig. 14 ist eine erwartete typische Endkonfiguration einer Scheibe 38 bei Verwendung des konischen Projektils 162 gezeigt. Wie durch die Konfiguration der Scheibe 38 in Fig. 14 deutlich wird, sind die Ergebnisse im wesentlichen nicht vorhersehbar, wobei die Möglichkeit besteht, daß Teile der Barriere 38 abbrechen und in die Strömung aus der Aufblasvorrichtung 30 eintreten.
Obwohl die Schärfe jeder Kante 94 des Projektils 82 wichtig ist, um die gewünschte Schneidwirkung des Projektils zu erreichen und eine kontrollierte Auftrennung der Scheibe 38 zu bewirken, gibt es andere Faktoren, die dazu beitragen. Zum Beispiel beeinflußt der Grad der Abschrägung der Kanten 94, der durch den Neigungswinkel der Stirnflächen 86 definiert ist, die Schneidwirkung. In einer Ausführungsform sind die Stirnflächen in einem Winkel von 450 relativ zur Längsachse des Projektils 82 geneigt (oder 450 relativ zu einer Horizontalebene, die die Spitze 90 berührt, die in Fig. 4 gezeigt ist), um eine wirksame Schneidwirkung zu erzielen. Obwohl die Länge der Kanten 94 direkt durch diese Neigung und den wirksamen Durchmesser des Projektils 82 beeinflußt wird, ist die erforderliche Länge eher eine Funktion des Durchmessers der aufzutrennenden Scheibe 38 (später beschrieben), wobei es jedoch nichtsdestoweniger erwünscht ist, daß die Länge jeder Kante 94 im wesentlichen gleich ist. Außerdem sollten sich die Kanten 94 des Projektils 82 vollständig bis zur Basis 98 des Projektils 82 erstrecken und die obenbeschriebene "Schärfe" über ihre gesamte Länge beibehalten, um den Schnitt plötzlich zu beenden (obwohl er durch andere Kräfte fortgesetzt werden kann, wie im folgenden beschrieben wird). Jede Abrundung der Kanten 94 vor dem Erreichen der Basis 98 des Projektils 82 führt möglicherweise zu einem unkontrollierten Einreißen der Scheibe 38, nachdem das Projektil 82 hindurchgedrungen ist, wobei die Wahrscheinlichkeit für das Abbrechen von Abschnitten derselben erhöht wird.
Das Projektil 82 sollte ferner von seiner Basis 98 bis zu seinem Boden 102 so konfiguriert sein, daß es nicht die von den Kanten 94 erzeugten Trennlinien stört (d. h. die Basis 98 sollte im wesentlichen die Enden der Kanten 94 gerade verbinden, so daß dann, wenn sechs Kanten 94 vorhanden sind, das Projektil 82 im wesentlichen sechsekkig ist) . Es kann ferner notwendig oder erwünscht sein, die Abschnitte 100 des Projektils 82 abzuflachen. Ferner sollte die Härte des Projektils 82 und seiner Kanten 94 größer sein als die der Scheibe 38, um sicherzustellen, daß die erwünschte Schneidwirkung erreicht wird. Da eine typische Scheibe 38 aus Inconeltm 625 hergestellt ist, ist rostfreier Stahl ein geeignetes Material für das Projektil 82.
Wenn die obenbeschriebene Konfiguration des Projektils 82 eine im wesentlichen kreisförmige Scheibe 38 durchschlägt und durchdringt, erzeugt die Schneidwirkung eine Endkonfiguration einer Scheibe 38, die eine Anzahl dreieckiger Streifen 54 besitzt, die am Rand 42 der Scheibe 38 verankert bleiben, wobei diese Anzahl mit der Anzahl der Kanten 94 und der Anzahl der Stirnflächen 86 des Projektus 82 übereinstimmt, wie in den Fig. 11 bis 12 und 17 dargestellt ist. Wenn das Projektil 82 zum Beispiel sechs ähnlich große Stirnflächen 86 besitzt, besitzt die aufgetrennte Scheibe 38 reproduzierbar sechs ähnlich große Streifen 54, wie in Fig. 11 dargestellt ist, während dann, wenn das Projektil 82 drei ähnlich große Stirnflächen 86 besitzt, die aufgetrennte Scheibe 38 reproduzierbar drei ähnlich große Streifen 54 besitzt, wie in Fig. 12 dargestellt ist.
Die resultierende Anzahl von Streifen 54, in die die Scheibe 38 aufgetrennt wird, beeinflußt direkt die erwünschte Verringerung der Wahrscheinlichkeit, daß Abschnitte der Scheibe 38 abbrechen und in die Strömung eintreten. Wenn z. B. die Anzahl der Streifen 54 abnimmt, ergibt sich selbstverständlich eine entsprechende Zunahme ihrer jeweiligen Größe. Folglich nimmt auch die "Breite" der Basis dieser Streifen 54 zu, mit der sie am Rand 42 der Scheibe 38 verankert bleiben. Wenn diese Basisbreite der Streifen 54 bis zu einem bestimmten Grad zunimmt, kann der Punkt erreicht werden, an dem die Materialspannungen in diesem Bereich ein unkontrolliertes Einreißen der Scheibe 38 fördern können. Als Ergebnis können Abschnitte der Scheibe 38, obwohl sie anfangs vom Projektil 82 in kontrollierter Weise aufgetrennt worden sind, aufgrund dieser Spannungen reißen oder abbrechen und folglich in die Strömung aus der Aufblasvorrichtung 30 eintreten.
Eine Erhöhung der Anzahl der Streifen 54 verringert ihre jeweilige Größe und somit die "Breite" der Streifen 54, mit der sie am Rand 42 der Scheibe 38 verankert sind, wodurch ferner die Spannungen in der Scheibe 38 in diesen Bereichen verringert werden. Wenn jedoch die Anzahl der Streifen 54 erhöht wird, kann der Punkt erreicht werden, an dem die Basis der Streifen 54 so klein wird, daß einzelne Streifen 54 abbrechen oder durch die Strömung aus der Aufblasvorrichtung 3Ö abgedreht werden können. Außerdem wird der Punkt erreicht, an dem sich die mehreren schneidenden Stirnflächen 86 einer glatten Oberfläche annähern, wie sie z. B. das in Fig. 13 gezeigte konische Projektil 162 besitzt (d. h. der Radius R (Fig. 6) der Kanten 94 nimmt zu, so daß die gewünschte Schneidwirkung aufgrund der obenbeschriebenen Biegeprinzipien nicht erreicht werden kann) . Folglich reißt die Scheibe 38 in einer Weise, die nicht durch die Schneidwirkung der Kanten 94, sondern hauptsächlich durch die Spannungen in der Scheibe 38 bestimmt ist, die durch die Biegewirkung des Projektils 82 erzeugt werden, wodurch die Möglichkeit zunimmt, daß Abschnitte derselben abbrechen oder abgeschert werden und die Strömung eintreten. In Fig. 14 ist wieder eine erwartete Endkonfiguration einer Scheibe 38 gezeigt, nachdem ein Projektil 82 mit zu vielen Kanten 94 hindurchgedrungen ist, daß sich der Konfiguration des konischen Projektils 162 der Fig. 13 annähert.
Um auf der Grundlage des Vorangehenden die gewünschte Schneidwirkung zu erreichen und reproduzierbar eine Endkonfiguration einer Scheibe 38 zu erzeugen, die keine bedeutenden Mengen von Material in die Strömung einführt, kann die Anzahl der Stirnflächen 86 und somit der Kanten 94 des Projektils 82 im Bereich von vier bis zehn liegen, und sollte vorzugsweise im Bereich von fünf bis acht liegen. Ein sechseckiges Projektil 82 (d. h. sechs Stirnflächen 86) hat besonders günstige Ergebnisse erzeugt.
Das Projektil 82 der beschriebenen Konfiguration wird in Richtung zur Scheibe 38 vorgetrieben, um die gewünschte kontrollierte Auftrennung derselben zu bewirken. Somit ist das Projektil 82 anfangs am Ende der elektroexplosiven Vorrichtung 74 angebracht, wie am besten in den Fig. 2 und 15 dargestellt ist. Es können verschiedene Verfahren verwendet werden, um das Projektil 82 an der elektroexplosiven Vorrichtung 74 anzubringen, wie z. B. Vergießen, Kröpfen oder Verwenden eines Klebers. Wenn der Detektor 26 (Fig. 1) eine Bedingung erfaßt, die das Ausdehnen des Behälters 158 (Fig. 1) erfordert, wird die elektroexplosive Vorrichtung 74 (Fig. 2 und 15) aktiviert, um das Projektil 82 ohne Verwendung einer externen Führung oder einer anderen ähnlichen Bohrung in Richtung zur Scheibe 38 (Fig. 2 und 16) vorzutreiben. Da in der dargestellten Ausführungsform des Einzelfunktions-Projektils keine externe Führung verwendet wird, kann das Projektil 82 einen Hohlraum 106 besitzen, der in dessen Boden 102 angeordnet ist, so daß die Kräfte der elektroexplosiven Vorrichtung 74 darauf konzentriert werden, wie am besten in den Fig. 7 bis 8 dargestellt ist. Um diese erwünschte Konzentration der Kräfte zu verbessern, kann eine Erweiterung 75 der elektroexplosiven Vorrichtung 74, die z. B. Schwarzpulver enthält, in den Hohlraum 106 des Projektils 82 (Fig. 7 bis 8) eingesetzt sein. Folglich wird die Notwendigkeit für eine separate externe Führung beseitigt. Statt dessen wird die Bewegung des Projektils 82 anfangs durch das Aufsetzen des Hohlraums 106 des Projektils 82 auf die Erweiterung 75 der elektroexplosiven Vorrichtung 74 geführt.
Die Konfiguration der Scheibe 38 trägt ebenfalls zum kontrollierten Auftrennen durch das Projektil 82 bei. Eine haubenförmige Scheibe 38, die eine konkave Seite 46 und eine konvexe Seite 50 besitzt, kann verwendet werden, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen, wie sie in den Fig. 9 bis 10 am besten dargestellt sind und wie allgemein in den Fig. 12 bis 15 dargestellt ist. Vorzugsweise ist die konkave Seite 46 dem Gas im Speichergasgehäuse 34 (Fig. 2) ausgesetzt, während die konvexe Seite 50 dem Projektil 82 (Fig. 2) zugewandt ist. Diese spezielle Konfiguration bietet mehrere Vorteile bei der Verringerung der Anzahl der Bruchstücke, die durch das Freisetzen des Gases aus dem Speichergasgehäuse 34 erzeugt werden, und ermöglichen, daß die elektroexplosive Vorrichtung 74 mit ihren anhängenden Lötdrähten 76 außerhalb des Druckabteils des Speichergasgehäuses 34 angeordnet wird.
Wie in den Fig. 15 bis 17 gezeigt, befindet sich die Scheibe 38 anfangs aufgrund der Wirkung von Kräften auf die konkave Seite 46 derselben durch das unter Druck stehende Gas im Speichergasgehäuse 34 (Fig. 2) in einem Spannungszustand. Wenn das Projektil 82 vorgetrieben wird und anfangs die Scheibe 38 berührt, wird die Scheibe 38 "eingedrückt", wie in Fig. 16 gezeigt ist, und das Projektil 82 beginnt die Scheibe 38 zu "durchstechen". Dieses Eindrücken der Scheibe 38 erhöht ferner die Spannungen innerhalb derselben. Wenn die Scheibe 38 vom Projektil 82 durchschlagen wird, werden diese Spannungen abgebaut und unterstützen die Auftrennung der Scheibe 38 längs der Linien, die durch die Kanten 94 des Projektils 82 definiert sind (d. h. die erwünschte Schneidwirkung wird verbessert) . Ferner trägt die Strömung des Gases aus dem Speichergasgehäuse 34 zur kontrollierten Auftrennung der Scheibe 38 längs dieser Linien bei. Das Endergebnis sind somit mehrere Streifen 54 mit im wesentlichen gleicher Größe, die in die Richtung der Strömung weisen, was die Wahrscheinlichkeit dafür, das Abschnitte derselben abbrechen und in die Strömung aus der Aufblasvorrichtung 30 eintreten, weiter verringert, wie in Fig. 17 gezeigt ist.
Wenn eine Scheibe 38 der obenbeschriebenen "haubenförmigen" Konfiguration verwendet wird, muß der Durchmesser des Projektils 82 nicht notwendigerweise gleich demjenigen der Scheibe 38 sein, um sicherzustellen, daß eine kontrollierte Auftrennung derselben erreicht wird. Aufgrund der Spannungen in der Scheibe 38, die durch das obenbeschriebene anfängliche "Eindrücken" der Scheibe 38 durch das Projektil 82 entstehen, und der Kräfte, die auf die konkave Seite 46 der Scheibe 38 vom Gas aus dem Speichergasgehäuse 34 ausgeübt werden, müssen z. B. die Kanten 94 des Projektils 82 die Scheibe 38 nicht vollständig bis zum Rand 42 aufschneiden, um eine vollständige Auftrennung zu erreichen. Sobald der kontrollierte Schnitt eine bestimmte Länge erreicht hat, vervollständigen diese anderen Kräfte die Auftrennung der Scheibe 38 in einer kontrollierten Weise, ohne das Risiko dafür, das Abschnitte derselben abbrechen, deutlich zu erhöhen. In der Tat kann der Durchmesser des Projektils 82 ungefähr die Hälfte desjenigen der Scheibe 38 betragen, ohne eine unerwünschte Erhöhung der Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung irgendwelcher bedeutenden Mengen von Bruchstücken zu bewirken.
Bei der Operation eines mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektils, das in ein aufblasbares Sicherheitssystem 22 des in den Fig. 1 bis 2 dargestellten Typs eingebaut ist, sendet der Detektor 26 ein Signal an die elektroexplosive Vorrichtung 74, wenn eine Aktivierung des aufblasbaren Sicherheitssystems 22 erforderlich ist. Nachdem die elektroexplosive Vorrichtung 74 das Signal empfangen hat, wird das Projektil 82 durch die Scheibe 38 vorgetrieben, um die obenbeschriebenen Ergebnisse zu erzielen. Wenn ein sechseckig konfiguriertes Projektil 82 anfangs ungefähr 6,35 mm (1/4 Zoll) von der Scheibe 38 entfernt angeordnet ist und mit einer Anfangsgeschwindigkeit im Bereich von 152 bis 183 m/s (500 bis 600 Fuß/s) gegen die Scheibe 38 vorgetrieben wird, werden günstige Ergebnisse erhalten. Es kann jedoch angenommen werden, daß durch Veränderung des Gewichts des Projektils verschiedene Bereiche von Anfangsgeschwindigkeiten verwendet werden können. Zum Beispiel kann durch Erhöhung des Gewichts des Projektils 82 diese Anfangsgeschwindigkeit auf 91 bis 152 m/s (300 bis 500 Fuß/s) verringert werden.
Nachdem das Projektil 82 die Scheibe 38 durchdrungen hat, strömt Gas aus dem Speichergasgehäuse 34 in den Behälter 158, ohne irgendeine bedeutende Menge an Fremdmaterialien mitzuführen, die die Leistung des aufblasbaren Sicherheitssystems 22 nachteilig beeinflussen könnten. Da der Durchmesser des Projektils 82 größer ist als der der einzelnen inneren und äußeren Auslaßöffnungen 66, 70, wird das Projektil 82 während der Operation innerhalb der Aufblasvorrichtung 30 zurückgehalten, so daß es nicht in den Behälter 58 eindringt.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet eine speziell konfigurierte Aufblasvorrichtung 170 ein Doppelfunktions-Projektil 234, wie in den Fig. 18 bis 20 gezeigt ist. Die Aufblasvorrichtung 170 enthält allgemein eine Druckflasche 174, die eine Druckgasguelle enthält, eine Gaserzeugungsvorrichtung 178 mit einem darin enthaltenen Treibmittel 186 sowie ein Projektil 234. Wenn von der Aufblasvorrichtung 170 ein geeignetes Signal empfangen wird, wird das Projektil 234 vorgetrieben, um einen Strömungsweg für das Gas aus der Druckflasche 174 zu erzeugen und um gegen einen Abschnitt der Gaserzeugungsvorrichtung 178 zu schlagen, um das Treibmittel 186 zu zünden. Wie auf der Grundlage der folgenden Diskussion angenommen wird, ist die Aufblasvorrichtung 170, insbesondere durch deren Leistungsmerkmale, besonders für den Einbau in ein aufblasbares Sicherheitssystem 22 der in Fig. 1 gezeigten Art brauchbar, wobei die Aufblasvorrichtung 30, wie sie oben beschrieben worden ist, ersetzt wird. Im folgenden wird mit Bezug auf die Zuführung eines Gases zum aufblasbaren Behälter 158 der Fig. 1 das Doppelfunktions-Projektil der Fig. 18 bis 20 beschrieben.
Wie in Fig. 18 gezeigt, enthält die Druckflasche 174 eine Quelle eines geeigneten Gases zum anfänglichen Aufblasen des Behälters 158 (Fig. 1), das in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur typischerweise in einem Druckbereich von 14,5 10&sup6; Pa bis 26,9 10&sup6; Pa (2100 psi bis 3900 psi), gehalten wird. Obwohl verschiedene Gase geeignet verwendet werden können, wird auf der Grundlage seiner Reaktionsträgheit und einer Ungiftigkeit Argon bevorzugt. Außerdem tragen die hohe Dichte und das Molekulargewicht von Argon möglicherweise dazu bei, die gewünschte Leistungskurve für die Aufblasvorrichtung 170 zu erreichen, wie sie in Fig. 22 gezeigt ist und im folgenden beschrieben wird.
Das gespeicherte Gas ist anfangs durch eine Verschlußscheibe 222 in der Druckflasche 174 eingeschlossen. Genauer ist die Verschlußscheibe 222 innerhalb eines Scheibengehäuses 214 angeordnet, das am Ausgangsende 176 der Druckflasche 174 mittels geeigneter Verfahren wie z. B. Schweißen angebracht ist. Am Scheibengehäuse 214 sind mehrere Scheibengehäuseauslässe 218 angeordnet, um zu ermöglichen, daß das Gas in der Druckflasche 174 in bezug auf das Fluid mit dem inneren des Scheibengehäuses 214 in Verbindung steht und somit auf einen Abschnitt der Verschlußscheibe 222 vor der Aktivierung der Aufblasvorrichtung 170 eine Kraft ausübt.
Wenn die Aufblasvorrichtung 170 vorn Detektor 26 (Fig. 1) ein geeignetes Signal empfängt, wird das Projektil 234 mit einer geeigneten Geschwindigkeit (wie oben für das Projektil 82 beschrieben) durch die Verschlußscheibe 222 vorgetrieben, wie in Fig. 19 dargestellt ist, um sowohl für die gespeicherten Gase als auch für die durch die Aktivierung der Gaserzeugungsvorrichtung 178 erzeugten Treibgase einen Strömungsweg aus der Druckflasche 174 zu erzeugen (im folgenden beschrieben). Hierbei ist das Projektil 234 an einer Sprengkapsel 238 oder einer anderen geeigneten elektroexplosiven Vorrichtung angebracht und vorzugsweise im wesentlichen auf den Zentralbereich der Verschlußscheibe 222 ausgerichtet. Die Sprengkapsel 238, die mit dem Detektor 26 (Fig. 1) elektrisch verbunden ist, und das Projektil 234 werden innerhalb eines Mehrfachsammlers 226 zurückgehalten, der am Ende des Scheibengehäuses 214 auf der Ausgangsseite der Verschlußscheibe 222 angeordnet ist. Folglich sind die Zündkapsel 238 und das Projektil 234 vorzugsweise anfangs nicht dem gespeicherten Gas in der Druckflasche 174 ausgesetzt, wodurch die Komplexität der Verwendung dieses Typs einer Aktivierungsvorrichtung für die Aufblasvorrichtung 170 verringert wird. Ferner sind am Mehrfachsammler 226 mehrere Mehrfachauslässe 230 angeordnet, um über die Leitung 154 (Fig. 1) eine Fluidverbindung zum Behälter 158 zu schaffen, sobald das Projektil 234 durch die Verschlußscheibe 222 dringt. Sobald das Projektil 234 die Verschlußscheibe 222 durchdringt, entsteht daher ein Strömungsweg aus der Druckflasche 174 zum Behälter 158 (Fig. 1), d. h. von der Druckflasche 174 durch die Scheibengehäuseauslässe 218, das Scheibengehäuse 214, den Mehrfachsammler 226, die Mehrfachsammlerauslässe 230 und die Leitung 154 (Fig. 1).
Nach Durchführung dieser Anfangsfunktion des Erzeugens des obenbeschriebenen Strömungsweges rückt das Projektil 234 weiter gegen die Gaserzeugungsvorrichtung 178 vor, um die Verbrennung des darin enthaltenen Treibmittels 186 einzuleiten, wie in den Fig. 19 bis 20 gezeigt ist. Daher ist die Gaserzeugungsvorrichtung 178 z. B. durch Schweißen geeignet mit dem Scheibengehäuse 214 verbunden und vorzugsweise im wesentlichen auf das Projektil 234 ausgerichtet. Außerdem enthält die Gaserzeugungsvorrichtung 178 allgemein eine Zündbauemheit 190, die neben dem Scheibengehäuse 214 angeordnet ist, sowie eine Treibmittelkammer 182, die das Treibmittel 186 enthält und neben der Zündbauemheit 190 angeordnet ist.
Die Zündbauemheit 190 enthält eine Aktivierungsplatte 194, die vorzugsweise im wesentlichen auf das Projektil 234 ausgerichtet ist. Eine Alternative für die Befestigung der Aktivierungsplatte 194 ist, sie zwischen dem Ende des Scheibengehäuses 214 und dem ausgekerbten Ende des innerhalb der Gaserzeugungsvorrichtung 178 angeordneten Ladungshalters 200 anzuordnen. Somit kann die Aktivierungsplatte 194 in Richtung zum Ladungshalter 200 durchgedrückt werden, wenn sie vom Projektil 234 angeschlagen wird, um die Zündung des Treibmittels 186 einzuleiten (im folgenden beschrieben) . Wie angenommen werden kann, ist es jedoch wünschenswert, daß dieses erforderliche Durchdrücken nur dann stattfindet, wenn sie vom Projektil 234 angeschlagen wird, weshalb die Aktivierungsplatte 194 eine ausreichende "Steifigkeit" besitzen sollte, um die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Zündung des Treibmittels 186 zu verringern. Um den Abstand zwischen dem Projektil 234 und der Aktivierungsplatte 194 und somit die Zeitdauer zwischen der Aktivierung der Zündkapsel 238 und dem Aufschlagen des Projektils 234 auf die Aktivierungsplatte 194 zu verringern, kann die Aktivierungsplatte 194 einen konvex geformten Abschnitt 196 besitzen, der dem Projektil 234 zugewandt ist.
Das Durchdrücken der Aktivierungsplatte 194 ist für die Aktivierung der Gaserzeugungsvorrichtung 178 erforderlich, so daß das auf der Aktivierungsplatte 194 angeordnete Aufschlagelement 198 wenigstens gegen eine der mehreren Zündkapseln 202 schlägt, die innerhalb des ausgekerbten Bereichs des Ladungshalters 200 angeordnet sind. Dieses Aufschlagelement 198 kann z. B. ein durchgehender Ring sein oder aus mehreren einzelnen Verlängerungen bestehen. In der Umgebung der Zündkapseln 202 ist die Zündladung 206 angeordnet. Der Ladungshalter 200 und somit die Zündkapseln 202 und die Zündladung 206 werden zwischen dem Scheibengehäuse 214 und der Treibmittelkammer 182 von einer Rückhaltevorrichtung 242 gehalten, die einen Schulterabschnitt der Gaserzeugungsvorrichtung 178 berührt.
Nachdem das Projektil 234 die Verschlußscheibe 222 durchdrungen hat und gegen die Aktivierungsplatte 194 schlägt, biegt sich die Aktivierungsplatte 194 durch und das Aufschlagelement 198 auf der Aktivierungsplatte 194 schlägt auf eine oder mehrere der Zündkapseln 202, die auf dieses ausgerichtet sind, wie in Fig. 20 gezeigt ist. Die Zündladung 206 und somit das Treibmittel 186 werden gezündet, wobei die durch die Verbrennung des Treibmittels 186 erzeugten Gase durch den Gaserzeugerauslaß 210 strömen, der am Auslaßende der Gaserzeugungsvorrichtung 178 angeordnet ist. Nahe dem Gaserzeugerauslaß 210 kann ein Treibmittelsieb 246 angeordnet sein, um das Treibmittel 186 in der Treibmittelkammer 182 zurückzuhalten
Die Operation der Aufblasvorrichtung 170 zusammenfassend sendet der Detektor 26 (Fig. 1) ein Signal an die Zündkapsel 238, um das Projektil 234 abzufeuern. Das vorgetriebene Projektil 234 durchdringt anfangs die Verschlußscheibe 222, um den beschriebenen Durchgangsweg zwischen der Druckflasche 174 und dem Behälter 158 (Fig. 1) zu öffnen. Das Projektil 234 rückt jedoch weiter vor, bis es gegen die Aktivierungsplatte 194 schlägt. Durch den Aufschlag biegt sich die Aktivierungsplatte 194 in eine Stellung durch, die bewirkt, daß das daran angebrachte Aufschlagelement 198 wenigstens eine der ausgerichteten Zündkapseln 202 anschlägt, wodurch die Zündladung 206 und somit das Treibmittel 186 gezündet werden. Die durch die Verbrennung des Treibmittels 186 erzeugten Treibmittelgase entweichen durch den Gaserzeugerauslaß 210, der am Auslaßende der Gaserzeugungsvorrichtung 178 angeordnet ist, und strömen durch den obenbeschriebenen Strömungsweg zum Behälter 158 (Fig. 1).
Wie angenommen werden kann, kann das Projektil 234 für die Durchführung seiner zwei Funktionen, nämlich das Durchdringen der Verschlußscheibe 222, um einen Strömungsweg aus der Druckflasche 174 zum Behälter 158 (Fig. 1) zu schaffen, und das Anschlagen der Aktivierungsplatte 194, um die Verbrennung des Treibmittels 186 in der Gaserzeugungsvorrichtung 178 einzuleiten, verschiedene Konfigurationen annehmen. Zum Beispiel kann das Projektil 234 wie eine Kugel oder wie das konische Projektil 162 der Fig. 13 konfiguriert sein. Bei diesen Beispielen ist es jedoch wahrscheinlich, daß beim Durchdringen der Verschlußscheibe 222 Bruchstücke erzeugt werden, wie oben beschrieben worden ist. Folglich kann es für jene Konfigurationen des Projektils 234, die die Verschlußscheibe 222 nicht in einer kontrollierten Weise auftrennen, was bei dieser Doppelfunktions-Projektilausführungsform nicht erforderlich ist, notwendig sein, zwischen der Aufblasvorrichtung 170 und dem Behälter 158 ein (nicht gezeigtes) Filtersystem einzubauen, um Bruchstücke aus der Strömung zu entfernen, so daß diese die Leistung des aufblasbaren Sicherheitssystems 22 nicht nachteilig beeinflussen können.
Um die Notwendigkeit eines Filtersystems zu beseitigen, ist es für diese Doppelfunktions-Projektilausführungsform vorzuziehen, ein Projektil 234 zu verwenden, das ähnlich dem obenbeschriebenen mit abgeschrägten Flächen versehenen Projektil 82 konfiguriert ist, um das gewünschte Merkmal der Verringerung der Bruchstückbildung zu erreichen, das mit diesem Entwurf verbunden ist. Folglich kann das Projektil 234 mehrere geneigte und einander schneidende Stirnflächen 86, eine Spitze 90 sowie mehrere Schneidkanten 94 (am Projektil 234 nicht gezeigt) besitzen, wie sie auf dem Projektil 82 der Fig. 3 bis 8 gezeigt sind, um die Verschlußscheibe 222 kontrolliert aufzutrennen. Um die Menge der aufgrund der Erzeugung eines Strömungsweges aus der Druckflasche 174 erzeugten Bruchstücke weiter zu verringern, besitzt ferner die Verschlußscheibe 222 vorzugsweise die haubenförmige Konfiguration der obenbeschriebenen Scheibe 38, wie in den Fig. 9 bis 10 für das Einzelfunktions-Projektil dargestellt ist.
Das Projektil 234 muß die Verschlußscheibe 222 durchdringen, um gegen die Aktivierungsplatte 194 zu schlagen, und besitzt daher einen (nicht gezeigten) Hohlraum ähnlich dem Hohlraum 106 des Projektils 82. Ein Abschnitt der Zündkapsel 238 kann in diesem Hohlraum angeordnet sein, so daß die durch die Zündung der Zündkapsel 238 auf das Projektil 234 ausgeübten Kräfte konzentriert werden und das Projektil 234 wirksam auf seinen gewünschten Weg führen. Bei diesem Doppelfunktions-Projektil kann der Hohlraum 106 ungefähr 12,7 mm (0,5 Zoll) lang sein.
Da das Projektil 234 die Verschlußscheibe 222 durchdringen muß, um gegen die Aktivierungsplatte 194 zu schlagen, kann es erwünscht sein, die Zündkapsel 238 und das Projektil 234 in einer Führungshülse 250 anzuordnen. Die Führungshülse 250 dient mehreren Zielen. Anfangs richtet die Führungshülse 250 das Projektil 234 in Richtung auf die Verschlußscheibe 222 und die Aktivierungsplatte 194 aus, wobei auch die Zündkapsel 238 einen wesentlichen Anteil seiner Aktivierungskräfte auf das Projektil 234 übertragen kann. Außerdem kann die Führungshülse 250 ausreichend lang sein, so daß das gesamte Projektil 234 die Führungshülse 250 nicht verläßt, bis es gegen die Aktivierungsplatte 194 schlägt. Folglich kann das Projektu 234 nach dem Anschlagen der Aktivierungsplatte 194 in die Hülse 250 zurückkehren und wird somit während des Aufblasens darin zurückgehalten. Das Projektil 234 kann in der Führungshülse 250 so angeordnet sein, daß nach der Aktivierung der Zündkapsel 238 das Projektil 234 einen großen Anteil jener Aktivierungsnebenprodukte zurückhält, die die Leistung der Aufblasvorrichtung 170 nachteilig beeinflussen können, wenn sie in die Gasströmung aus der Aufblasvorrichtung 170 eintreten. Ferner kann die Hülse 250 eine Falte 254 besitzen, um in eine Rille 258 auf dem Projektil 234 einzugreifen und das Zurückhalten des Projektils 234 in seiner Stellung vor dem Zünden der Zündkapsel 238 zu unterstützen.
Obwohl das Doppelfunktions-Projektil die Komplexität der Zündung einer Gaserzeugungsvorrichtung 178 verringert, erreicht sie dies ohne deutliche nachteilige Beeinflussung der Gesamtleistung der Aufblasvorrichtung 170. Wie im Stand der Technik bekannt ist, ist es wünschenswert, den Behälter 158 (Fig. 1) anfangs bis zu einem bestimmten Grad mit kaltem Gas (d. h. mit Gas mit Umgebungstemperatur) aufzublasen, bevor heißes Gas (d. h. Gas, das durch Verbrennen eines Treibmittels 186 erzeugt wird und eine erhöhte Temperatur besitzt) zugeführt wird. Dies verringert nicht nur die thermische Belastung des Behälters 158, sondern verringert ebenfalls die Wahrscheinlichkeit, daß das Ausdehnen des Behälters 158 an sich einer Person Verletzungen zufügt, die vom Behälter 158 berührt wird. Das Doppelfunktions-Projektil erreicht dieses gewünschte Merkmal, ohne daß eine verzögerte Zündung der Gaserzeugungsvorrichtung 178 erforderlich ist.
Bei der Operation der Aufblasvorrichtung 170, die diese erwünschte Art des Aufblasens bewirkt, beginnt im allgemeinen dann, wenn das Projektil 234 die Verschlußscheibe 222 durchdringt, das in der Druckflasche 174 gespeicherte Gas, durch den obenbeschriebenen Durchgangsweg zum Behälter 158 zu strömen. Jedoch schlägt das Projektil 234 kurz danach auch gegen die Aktivierungsplatte 194, um das Treibmittel 186 zu zünden, ohne irgendein anderes Ereignis oder Bedingung zu berücksichtigen. Bevor die Gaserzeugungsvorrichtung 178 ihren Betriebsdruck erreicht, fällt der Druck in der Druckflasche 174 bis zu einem bestimmten Grad ab (d. h. ein bestimmtes Volumen des "kalten" gespeicherten Gases wird dem Behälter 158 zugeführt) . Wenn die Gaserzeugungsvorrichtung 178 ihren Betriebsdruck erreicht, wirken somit die erzeugten Treibgase im wesentlichen wie ein Kolben, um den Anteil des "kalten" gespeicherten Gases aus der Druckflasche 174 zu drücken, der zwischen dem Gaserzeugerauslaß 210 und den Plattengehäuseauslässen 218 und der Verschlußscheibe 222 angeordnet ist. Erst wenn diese "Säule" des gespeicherten Gases aus der Druckflasche 174 entfernt worden ist, wird dem Behälter 158 eine beträchtliche Menge der Treibgase zugeführt, die eine erhöhte Temperatur besitzen. Daher wird der Behälter 158 anfangs vorzugsweise mit einem kühleren Gas aufgeblasen, bevor ihm die Treibgase zugeführt werden.
Mehrere Strukturmerkmale und Operationsparameter tragen zu dieser gewünschten Operation der Aufblasvorrichtung 170 bei. Zum Beispiel ist der Gaserzeugerauslaß 210 ausreichend von den Scheibengehäuseauslässen 218 (der anfangs bestehende Durchgangsweg aus der Druckflasche 174) getrennt, so daß eine Säule aus "kaltem" Gas vorhanden ist, die durch die kolbenähnliche Wirkung der Treibgase dem Behälter 158 zugeführt wird. Da die Treibgase diese kolbenähnliche Eigenschaft aufweisen, ist es erforderlich, daß nur eine geringe Vermischung der Treibgase und der gespeicherten Gase (d. h. eine geringe Turbulenz) auftritt. Zu dieser erwünschten Bedingung tragen mehrere Faktoren bei. Zum Beispiel richten die Gaserzeugerauslässe 210 die heißen Treibgase anfangs von den Scheibengehäuseauslässen 218 und von der Verschlußscheibe 222 weg. Außerdem liegt der Druck innerhalb der Gaserzeugungsvorrichtung 178 während der Operation der Gaserzeugungsvorrichtung 178 (d. h. während der Verbrennung des Treibmittels 186) im Bereich von ungefähr nur 0 bis 20 % über dem Druck innerhalb der Druckflasche 174. Ferner wird die Gaserzeugungsvorrichtung 178 im Unterschallbereich betrieben (d. h., die Treibgase werden der Druckflasche 174 mit Unterschallgeschwindigkeit zugeführt) Als Ergebnis wird eine sehr kleine Turbulenz zwischen dem gespeicherten Gas und dem Treibgas erzeugt. Folglich wird bewirkt, daß die Treibgase die Säule des gespeicherten Gases wirksam in den Behälter 158 schieben, bevor diesem die Treibgase zugeführt werden.
Die Operation der Aufblasvorrichtung 170 der Fig. 18 bis 20 ist durch die beispielhaften Leistungskurven klassifiziert, die in den Fig. 21 bis 22 dargestellt sind. Die Leistungskurve der Fig. 21 zeigt die Druckaufbaugeschwindigkeit innerhalb der Druckflasche 174 nach der Aktivierung der Aufblasvorrichtung 170 auf der Grundlage eines Speichergas-Anfangsdrucks von 20,7 10&sup6; Pa (3000 psi) innerhalb der Druckflasche 174 bei 21,1 ºC (70 ºF). Der Punkt A zeigt den Punkt, an dem das gespeicherte Gas beginnt, als Folge des Durchdringens der Verschlußscheibe 222 mittels des Projektils 234 aus der Druckflasche 174 zum Behälter 158 zu strömen. Wie oben beschrieben worden ist, rückt das Projektil 234 weiter vor und schlägt gegen die Aktivierungsplatte 194, um schließlich das Treibmittel 186 zu zünden. Die Zündung des Treibmittels 186 findet zwischen den Punkten A und B statt. Für eine kurze Zeitspanne nach dem Zünden des Treibmittels 186 fällt jedoch der Druck in der Druckflasche 174 weiter ab, da die Gaserzeugungsvorrichtung 178 noch nicht ihren Betriebsdruck erreicht hat. Im Punkt B, der ungefähr 5 bis 7 ms nach dem Einleiten der Strömung liegt, beginnt die Gaserzeugungsvorrichtung 178, eine ausreichende Menge an Treibgasen zu erzeugen, so daß der Druck in der Druckflasche 174 anzusteigen beginnt. Die weitere Verbrennung des Treibmittels 186 erhöht anschließend den Druck in der Druckflasche 174 bis zu einem Maximalpegel, der in Punkt C gezeigt ist, der ungefähr 30 ms nach dem Einleiten der Strömung liegt. Anschließend fällt der Druck in der Druckflasche 174 bis auf einen Minimalpegel im Punkt D ab, der ungefähr 100 rns nach dem Einleiten des Aufblasens auftritt. Somit wird während dieser Zeitspanne ein vollständiges Aufblasen des Behälters 158 (Fig. 1) erreicht.
In Fig. 22 ist die Druckaufbaukurve für einen bestimmten (nicht gezeigten) starrwandigen Behälter (der mit der Aufblasvorrichtung 170 verbunden ist) gezeigt, die die dem Behälter 158 zugeführte Strömungsrate und dessen Ausdehnung zeigt. Im Punkt A beginnt das gespeicherte Gas, mit einer ersten Strömungsrate aus der Druckflasche 174 zum Behälter 158 zu strömen. Zwischen den Punkten A und B wird wieder durch das Aufschlagen des Projektils 234 das Treibmittel 186 aktiviert, wobei die Treibgase wieder die Säule des kalten Gases, die sich zwischen dem Gaserzeugerauslaß 210 und den Scheibengehäuseauslässen 218 befindet, aus der Druckflasche 174 drückt. Ungefähr 20 ms nach dem Einleiten der Strömung treten zum Zeitpunkt B die Treibgase in den Behälter 158 ein, so daß die Geschwindigkeit des Druckaufbaus auf einen höheren zweiten Pegel ansteigt. Die Behälterdruckaufbaugeschwindigkeit der Treibgase ist ungefähr dreimal so hoch wie die des "kalten" gespeicherten Gases. Anschließend baut sich der Druck bis zum Zeitpunkt C mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit auf, woraufhin der Druckaufbau mit einer etwas niedrigeren Geschwindigkeit fortgesetzt wird, da sich die Gaserzeugungsvorrichtung 178 dem Ende ihrer Operation nähert. Zum Zeitpunkt D wird der Maximaldruck erreicht, woraufhin ein leichter Abfall auftritt.
Die Leistungskurven der Fig. 21 bis 22 zeigen den gewünschten Druckaufbau und somit die effektive Strömungsrate zum Behälter 158. Zum Beispiel wird zwischen den Punkten A und B in Fig. 22 dem Behälter 158 die obenbeschriebene Säule des kalten Gases (d. h. das gespeicherte Gas innerhalb der Druckflasche 174) zugeführt. Dieses kalte Gas erhöht den Druck im Behälter 158 mit einer ersten Geschwindigkeit, so daß die thermische Belastung des Behälters 158 und die Auswirkungen des sich ausdehnenden Behälters auf die Person, die den Behälter 158 berührt, verringert werden. Zum Zeitpunkt B werden dem Behälter die Treibgase mit erhöhter Temperatur zugeführt, wobei eine höhere Geschwindigkeit des Druckaufbaus erreicht werden kann, um den Behälter 158, jedoch wiederum nur nachdem die Berührung zwischen dem Behälter und der Person herbeigeführt worden ist, wirksam zu "härten".
In den Fig. 23 bis 24 ist eine Zündbauemheit für eine Gaserzeugungsvorrichtung gezeigt, die z. B. aktiviert werden kann, indem ein Projektil des obenbeschriebenen Typs verwendet wird. Hierbei überträgt die Zündbauemheit wirksam die kinetische Energie vom Projektil auf die Aktivierungsvorrichtung wie z. B. die obenbeschriebenen Zündkapseln, wobei immer noch die Wahrscheinlichkeit für eine Frühzündung des in der Gaserzeugungsvorrichtung enthaltenen Treibmittels verringert wird. Außerdem wirkt die Zündbaueinheit bei der Abdichtung des Gaserzeugergehäuses wie ein Rückschlagventil, so daß die Treibgase geeignet in der gewünschten Weise durch die Gaserzeugerauslässe geleitet wird, was die Reproduzierbarkeit der Leistung der Aufblasvorrichtung verbessert. Das heißt, die Treibgase können in eine erste Richtung strömen, werden jedoch durch die Operation des Rückschlagventils im wesentlichen daran gehindert, in eine zweite, entgegengesetzte Richtung zu strömen.
Eine Aufblasvorrichtung 270, die eine Ausführungsform einer solchen Zündbauemheit enthält, ist in den Fig. 23 bis 24 gezeigt. Die gesamte Operation und die Konfiguration der Aufblasvorrichtung 270 sind im allgemeinen derjenigen der Aufblasvorrichtung 170 der Fig. 18 bis 20 ähnlich, die oben mit Bezug auf das Doppelfunktions- Projektil beschrieben worden ist, weshalb die Operation und die Strukturmerkmale der Aufblasvorrichtung 270 hier nur allgemein beschrieben werden.
Die Aufblasvorrichtung 270 verwendet eine Druckflasche 274, um dem Behälter 158 (Fig. 1) die unter Druck stehenden gespeicherten Gase zuzuführen, sowie eine Gaserzeugungsvorrichtung 326 um in der obenbeschriebenen Weise Treibgase zuzuführen. Folglich ist die Druckflasche 274 mit einem Öffnungsansatz 278 und einer Öffnungsverschlußscheibe 282 verbunden, die geeignet innerhalb des Öffnungsansatzes 278 angeordnet ist und anfangs die gespeicherten Gase in der Druckflasche 274 zurückhält. Außerdem ist auf der konvexen Seite 286 der Öffnungsverschlußscheibe 282 innerhalb einer Trommel 298 ein Projektil 294 angeordnet, wobei Vortriebskräfte verwendet werden, die durch die Aktivierung einer Zündkapsel 302, z. B aufgrund des Empfangens eines Signals von einem Detektor 26 im obenbeschriebenen aufblasbaren Sicherheitssystem 22, (Fig. 1) erzeugt werden, um die Öffnungsverschlußscheibe 282 zu durchschlagen und zu durchdringen. Die unter Druck stehenden gespeicherten Gase in der Druckflasche 274 strömen somit durch die mehreren Öffnungen 310 in der Öffnungshülse 306, die mit dem Öffnungsansatz 278 auf einer konkaven Seite 290 der Öffnungsverschlußscheibe 282 verbunden ist, die Blende 322 und die Öffnungen 318 im Diffusor 314 sowie durch die Leitung 154 (falls erforderlich) zum Behälter 158 (Fig. 1)
Wie ferner in Fig. 23 gezeigt ist, enthält das bevorzugte Projektil 294 einen Projektilkopf 296, der in Bauemheit mit einem Körper 300 an einem Ende des Kopfes 296 und einer Basis 304 am gegenüberliegenden Ende des Körpers 300 ausgebildet ist. Der Projektilkopf 296 ist genauso konfiguriert wie der obenbeschriebene Kopf für das Projektil 234 und bringt somit die Vorteile mit, die mit einer solchen Konfiguration verbunden sind. Der Körper 300 ist jedoch gegenüber der vorangehenden Ausführungsform insofern modifiziert worden, als er im Vergleich zu einer solchen Ausführungsform einen verringerten Durchmesser oder eine verringerte Breite besitzt, um die kontrollierte Auftrennung der Öffnungsverschlußscheibe 282 in der mit Bezug auf die Scheibe 38 beschriebenen Weise zu erleichtern. Der Durchmesser des Körpers 300 ist vorzugsweise kleiner als ungefähr der halbe Durchmesser des Abschnitts des Kopfes 296 mit dem größten Durchmesser, der derjenige Abschnitt ist, der mit dem Körper 300 verbunden ist, wie in Fig. 25 gezeigt ist. In einer Ausführungsform, in der die Öffnungsverschlußscheibe 282 einen Durchmesser von 25,4 mm (1 Zoll) besitzt, weist der Projektilkopf 296 einen Durchmesser von ungefähr 12,7 mm (0,5 Zoll) auf, während der Körper 300 einen Durchmesser von ungefähr 4,8 mm (3/16 Zoll) aufweist. Die Basis 304 enthält ferner Rillen 308 zum Aufnehmen von Dichtungsringen 312, wie in Fig. 23 gezeigt ist. Die Dichtungsringe 312 schaffen eine Dichtungsfunktion, die dazu beiträgt, die am Projektil 294 vorbeiführende Gasströmung zu verhindern, bis die Aufblasvorrichtung 270 gezündet worden ist.
Eine Gaserzeugungsvorrichtung 326, d. h. das Gaserzeugergehäuse 330, ist geeignet mit der Öffnungshülse 306 verbunden und enthält ein gaserzeugendes Treibmittel 334, um die Strömung zum Behälter 158 (Fig. 1) zu verstärken, wenn es durch die Zündbauemheit 358 der vorliegenden Erfindung gezündet wird. Das Treibmittel 334 ist in einem Treibmittelbehälter 338 enthalten, der durch einen Ständer 350 und ein Sieb 354 von einem Gaserzeugerauslaß 346 am Auslaßende 348 des Gaserzeugergehäuses 330 getrennt ist. Das Sieb 354 ist vorteilhaft, da in einer Ausführungsform das Treibmittel 334 ein Feststoff ist, der von Stiften 342 im Treibmittelbehälter 338 gehalten wird. Folglich verringert das Sieb 354 nach dem Zünden des Treibmittels 334 durch die Zündbauemheit 358 die Wahrscheinlichkeit, daß das Treibmittel 334 durch den Auslaß 346 in die Strömung aus der Gaserzeugungsvorrichtung 326 eintritt, was die Leistung des aufblasbaren Sicherheitssystems 22 (Fig. 1) nachteilig beeinflussen kann.
Die Zündbauemheit 358 ist wenigstens teilweise innerhalb des Gaserzeugergehäuses 330 zwischen dem Projektil 294 und dem Treibmittel 334 angeordnet. Die Zündbauemheit 358 enthält allgemein einen Betätigungskolben 362 und wenigstens eine Zündkapsel 366 sowie ein Zündmittel 370, das als Aktivator dient. Genauer ist ein Aktivierungsbehälter 374 mit einem Endabschnitt der Öffnungshülse 306 und mit der Innenwand des Gaserzeugergehäuses 330 in Eingriff, wobei der Aktivierungsbehälter 374 wenigstens teilweise dazu dient, wenigstens einen Abschnitt des Betätigungskolbens 362 aufzunehmen und zuführen. Ein Zündkapselhalter 378 ist mit einem Ende des Aktivierungsbehälters 374 in Eingriff und enthält mehrere Zündkapseln 366, die im wesentlichen nahe einem Zündmittel 370 angeordnet sind, wobei das Zündmittel 370 durch eine Tasse 382 innerhalb eines Abschnitts des Zündkapselhalters 378 gehalten wird. Jede dieser Zündkapseln 366 ist im wesentlichen auf einen Aufschlagabschnitt des Betätigungskolbens 362 ausgerichtet, wie im folgenden beschrieben wird. Ein Behälter 386 und ein Sieb 390 sind mit dem Zündkapselhalter 378 in Eingriff, um die Verbindung der Zündbaueinheit 358 mit dem Treibmittel 334 zu vervollständigen. Wenn das Gaserzeugergehäuse 330 z. B. durch Kröpfen an der Öffnungshülse 306 angebracht wird, neigt das Gaserzeugergehäuse 330 dazu, sich zu strecken. Um eine starke Wechselwirkung der vorangehenden Bauteile zu erhalten, wird somit vorzugsweise zwischen dem Behälter 386 und dem Sieb 390 eine Wellenfederscheibe 394 angeordnet, wobei die Scheibe 394 irgendwo im Gaserzeugergehäuse 330 angeordnet sein kann, um diese erwünschte Funktion zu erreichen.
Ein Betätigungskolben 362 ist gleitend innerhalb des Aktivierungsbehälters 374 angeordnet und enthält ein Element 398 mit durchgehend vorstehendem Rand, das im wesentlichen auf die Zündkapseln 366 ausgerichtet ist. Wie angenommen werden kann, können mehrere (nicht gezeigte) vorstehende Elemente das Element 398 mit im wesentlichen durchgehend vorstehendem Rand ersetzen. Ein Rückhaltestift 402 erstreckt sich durch einen Abschnitt des Aktivierungsbehälters 374 und des Betätigungskolbens 362, um den Betätigungskolben 362 anfangs von den Zündkapseln 366 entfernt zu halten. Folglich wird die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Berührung des Betätigungskolbens 362 und der Zündkapseln 366 verringert, die die Gaserzeugungsvorrichtung 326 aktivieren könnte. Nachdem das Projektil 294 die Öffnungsverschlußscheibe 282 durchdrungen hat, schlägt das Projektil jedoch gegen den Betätigungskolben 362 und schert den Rückhaltestift 402 ab, so daß der Betätigungskolben 362 von diesem im wesentlichen freigegeben wird. Die kinetische Energie des Projektils 294 wird daher wirksam auf den Betätigungskolben 362 und anschließend auf die Zündkapseln 366 übertragen, so daß ein ausreichender Stoß auf die Zündkapseln 366 erfolgt, um das Zündmittel 370 und somit das Treibmittel 334 zu zünden. Anschließend wird die Operation der Aufblasvorrichtung 270 fortgesetzt, wie mit Bezug auf die Aufblasvorrichtung 170 oben beschrieben worden ist. Wie angenommen werden kann, kann der Rückhaltestift 402 ein (nicht gezeigter) Rückhaltering sein.
Auf der Grundlage der Wechselwirkung des Aktivierungsbehälters 374 und des Betätigungskolbens 362 kann angenommen werden, daß mehrere Auslegungsvariationen verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Kraft, die den Betätigungskolben 362 freisetzt, ein Differenzdruck sein, der sich während des anfänglichen Freigebens des gespeicherten Gases gegen ein aufschlagendes Projektil 294 aufbaut, wobei statt des Rückhaltestifts 402 verschiedene andere Rückhaltevorrichtungen verwendet werden können; vorausgesetzt jedoch, daß solche Rückhaltevorrichtungen den Betätigungskolben 362 im wesentlichen freigeben, so daß die Übertragung der genetischen Energie auf die Zündkapseln 366 nicht nachteilig beeinflußt wird.
Um die effektive Übertragung der kinetischen Energie vom Projektil 294 auf die Zündkapseln 366 weiter zu verbessern, sind auf dem Aktivierungsbehälter 374 Entlastungsöffnungen 406 angeordnet, so daß der Widerstand gegen die Bewegung des Betätigungskolbens 362 in Richtung auf die Zündkapseln 366 verringert wird. Genauer werden Luft oder irgendwelche anderen Gase zwischen dem Zündkapselhalter 378 bzw. den Zündkapseln 366 und dem Betätigungskolben 362 durch die Entlastungsöffnungen 406 herausgedrückt. Wie angenommen werden kann, sind die Entlastungsöffnungen 406 nicht notwendigerweise erforderlich, da zwischen den Abschnitten des Betätigungskolbens 362, die gleitend mit dem Aktivierungsbehälter 374 in Eingriff sind, einige Lücken vorhanden sind, durch die diese Luft und/oder diese anderen Gase entweichen können.
Wie angenommen werden kann, wird der Betätigungskolben 362 im wesentlichen mit beträchtlichen ballistischen Drücken beaufschlagt, wenn er vom Projektil 294 angeschlagen wird. Solche Drücke können z. B. im Bereich von ungefähr 20,7 10&sup6; Pa (3000 psi) bis ungefähr 34,5 10&sup6; Pa (5000 psi) liegen. Daher enthält der Betätigungskolben 362 einen Aufnahmeabschnitt 360, der sehr dick ist, um diesem Aufschlag zu widerstehen. In einer Ausführungsform liegt diese Dicke in einem Bereich von ungefähr 5,1 mm (0,2 Zoll) bis ungefähr 10,2 mm (0,4 Zoll), wobei für die Struktur des Betätigungskolbens 362 Materialien wie z. B. 1018-Stahl oder 17-4PH SST verwendet werden. Da der Rückhaltestift 402 verwendet wird, um die Position des Betätigungskolbens 362 zu halten, wird trotz dieser Eigenschaften des Betätigungskolbens 362 die Übertragung der kinetischen Energie auf die Zündkapseln 366 durch die Dicke des Aufnahmeabschnitts 360 im wesentlichen nicht nachteilig beeinflußt.
Die Hauptfunktion der Zündkapseln 366 ist, das Zündmittel 370 zu zünden Während der Operation der Gaserzeugungsvorrichtung 326 können jedoch die Zündkapseln 366 erodieren, wodurch den durch die Verbrennung des Treibmittels 334 erzeugten Gasen ermöglicht wird, durch die Zündkapseln 366 zu strömen. Jedes Austreten von Treibgasen auf diese Weise kann die Reproduzierbarkeit der Leistung der Aufblasvorrichtung 270 nachteilig beeinflussen. Diese Gase wirken jedoch vorzugsweise auf die gesamte Fläche des Betätigungskolbens 362, die den Zündkapseln 366 zugewandt ist, einschließlich des Elements 398 mit durchgehend vorstehendem Rand und eines konkaven Abschnitts 364, der im Innern des Elements 398 mit durchgehend vorstehendern Rand angeordnet ist, um den Kolben 362 zu bewegen und die im folgenden beschriebene Dichtungsfunktion zu schaffen. Wie angenommen werden kann, kann der konkave Abschnitt 364 durch alternative Konfigurationen ersetzt werden, die ein ausreichendes Hervorstehen des Elements 398 mit durchgehend vorstehendem Rand für einen Eingriff mit den Zündkapseln 366 ermöglichen.
Der Aktivierungsbehälter 374 enthält vorzugsweise einen Behälterschulterabschnitt 410, der mit einem Kolbenschulterabschnitt 414 des Betätigungskolbens 362 in Eingriff ist, um das Gaserzeugergehäuse 330 abzudichten, was jedes Entweichen von Gasen durch dieses im wesentlichen einschränkt. Um die Ausbildung dieser Schulterabschnitte 410, 414 zu unterstützen und eine ausreichende Oberfläche zu schaffen, auf die irgendwelche austretenden Treibgase wirken können, ist die Querschnittsfläche des Betätigungskolbens 362, die den Zündkapseln 366 zugewandt ist, vorzugsweise größer als die Querschnittsfläche des Aufnahmeabschnitts 360, die mit dem Projektil 294 in Eingriff gebracht werden kann. Folglich schaffen der konkave Abschnitt 364, das Element 298 mit durchgehend vorstehendem Rand sowie die dazwischenliegende Fläche eine geeignete Oberfläche, auf die die durch die Zündkapseln 366 strömenden Gase wirken können, wobei der Betätigungskolben 362 von den Zündkapseln 366 weg bewegt wird. Wenn der Betätigungskolben 362 auf diese Weise bewegt wird, wird der Kolbenschulterabschnitt 414 gegen den Behälterschulterabschnitt 410 gedrückt, um das Gaserzeugergehäuse 330 in diesem Bereich im wesentlichen abzudichten. Somit ist die Leistung der Aufblasvorrichtung 270 besser reproduzierbar, da die Treibmittelgase der Gaserzeugungsvorrichtung durch den Gaserzeugerauslaß 346 geleitet werden, um die obenbeschriebene Wirkung zu erzielen.

Claims

1. Vorrichtung (270) zum Zuführen von Gas, mit: einer Behältervorrichtung (274), die Gas enthält;

einer Gaserzeugungsvorrichtung (326), die ein Treibmittel (324) enthält, wobei die Gaserzeugungsvorrichtung (326) mit der Behältervorrichtung (274) verbunden ist; und

einer Verschlußvorrichtung (282);

gekennzeichnet durch: ein Doppelfunktions-Projektilelement (294) und eine Vorrichtung für den Vortrieb des Doppelfunktions-Projektilelements (294); wobei das Doppelfunktions-Projektilelement (294) die Verschlußvorrichtung (282) durchschlägt und anschließend auf die Gaserzeugungsvorrichtung (326) stößt, um das Treibmittel (324) zu zünden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der eine Verbrennung des Treibmittels (324) Treibgase erzeugt, die von der Gaserzeugungsvorrichtung (326) durch wenigstens einen Gaserzeugerauslaß (346) in einer vorgegebenen Richtung abgegeben werden, wobei die Vorrichtung (270) ferner eine Dichtungsvorrichtung (362) enthält, um das Ausströmen des Treibgases aus der Gaserzeugungsvorrichtung (326) in einer anderen Richtung als der vorgegebenen Richtung weitgehend zu verringern, wobei sich die Dichtungsvorrichtung (362) nach der Zündung des Treibmittels (324) aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung bewegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Zündmittel (358) zum Zünden des Treibmittels, wobei das Zündmittel (358) ein Aktivierungsmittel (366) zum Zünden des Treibmittels und ein Betätigungsmittel (362) besitzt, das mit dem Aktivierungsmittel (366) in Kontakt gelangt;

einem Betätigungsunterstützungsmittel (374), das wenigstens einen Teil des Betätigungsmittels (362) enthält und zum Aktivierungsmittel (366) leitet; und

eine Vorrichtung zum Abdichten (362, 374) des Betätigungsmittels (362) gegen das Betätigungsunterstützungsmittel (374), wobei die Dichtung nach dem Anstoßen des Aktivierungsmittels (366) durch die Wegbewegung des Betätigungsmittels (362) vom Aktivierungsmittel (366) zerstört wird, und wobei das Projektilelement (294) gegen das Betätigungsmittel (362) stößt, um das Betätigungsmittel (362) bis zur Herstellung des Kontakts mit dem Aktivierungsmittel (366) voranzutreiben.

4 Vorrichtung nach Anspruch 3, in der das Betätigungsunterstützungsmittel (374) ferner eine Mündungsvorrichtung (406) zur Verringerung des Widerstands der Bewegung des Betätigungsmittels (362) in Richtung zum Aktivierungsmittel (366) umfaßt.

Vorrichtung nach Anspruch 3, mit einer Rückhaltevorrichtung (402) zum Trennen des Betätigungsmittels (362) vom Aktivierungsrnittel (366), wobei das Doppelfunktions-Projektilelement (294) auf das Betätigungsmittel (362) eine Kraft ausübt, um die Rückhaltevorrichtung (402) zu überwinden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der das Projektilelement (294) ein Projektil (294) und ein Führungselement (298) enthält, das eine solche Länge aufweist, daß wenigstens ein Teil des Projektils (294) innerhalb des Führungselements (298) gehalten wird, wenn das Projektil (294) die Gaserzeugungsvorrichtung (326) anstößt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Dichtungsvorrichtung (362, 374), die die Strömung des Treibgases in einer zur vorgegebenen Richtung entgegengesetzten Richtung weitgehend verringert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, in der die Dichtungsvorrichtung (362, 374) eine Betätigungsunterstützungsvorrichtung (374) enthält, die mit der Behältervorrichtung (274) verbunden ist und einen ersten Dichtungsabschnitt (410) besitzt, während die Gaserzeugungsvorrichtung (326) einen zweiten Dichtungsabschnitt (414) besitzt, wobei der erste Dichtungsabschnitt (410) mit dem zweiten Dichtungsabschnitt (414) in Eingriff gebracht werden kann, wodurch die erzeugten Gase eine Kraft ausüben können, um die Entstehung eines weitgehend dichten Eingriffs zwischen den ersten und zweiten Dichtungsabschnitten (410, 414) zu unterstützen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die Gaserzeugungsvorrichtung (326) ein Kolbenmittel (362) mit einem ersten Abschnitt (364, 398) besitzt, der eine größere Querschnittsfläche besitzt als ein zweiter Abschnitt (360) , an dem das Doppelfunktions-Projektilelement (294) angreifen kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der das Doppelfunktions-Projektilelement (294) einen Kopf (296) und einen Körper (300) besitzt, wobei ein maximaler Durchmesser des Kopfes (296) größer ist als ein maximaler Durchmesser eines Abschnitts des Körpers (300) nahe dem Kopf (296).

11. Verfahren zum Zuführen von Gas, mit dem Schritt:

Speichern eines Gasvorrats in einer Behältervorrichtung (274);

gekennzeichnet durch die Schritte des Vortreibens eines Doppelfunktions-Projektilelements (294) durch ein Verschlußmittel (282) hindurch, um einen Gasströmungsweg aus der Behältervorrichtung (274) zu schaffen; und

anschließendes Anstoßen einer Gaserzeugungsvorrichtung (326) mittels des Doppelfunktions-Projektilelements (294), um ein Treibmittel (334), das in der Gaserzeugungsvorrichtung (326) enthalten ist, zu zünden und Treibgase zu erzeugen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Gaserzeugungsvorrichtung (326) wenigstens einen Gaserzeugerauslaß (346) besitzt, wobei das Zünden des Treibmittels (334) für die Treibgase zusätzlich zu wenigstens einem Gaserzeugerauslaß (346) einen Strömungsweg (366) aus der Gaserzeugungsvorrichtung (326) erzeugt, wobei das Verfahren ferner gekennzeichnet ist durch die Schritte:

Abgeben der Treibgase aus der Gaserzeugungsvorrichtung (326) durch wenigstens einen Gaserzeugerauslaß (346); und

Abdichten des Strömungsweges (366) nach dem Zünden des Treibmittels (334) und während wenigstens eines Abschnitts des Abgabeschritts.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt des Anstoßens ein Abdichten wenigstens eines Abschnitts der Gaserzeugungsvorrichtung (326) enthält, um das Strömen des Treibgases in einer Richtung, die der vorgegebenen Richtung im wesentlichen entgegengesetzt ist, weitgehend zu verringern.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Schritt des Abdichtens das Verwenden der Treibgase enthält, um einen Dichtungseingriff zwischen den Abschnitten (410, 414) der Gaserzeugungsvorrichtung (326) zu unterstützen.

15. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Gaserzeugungsvorrichtung (326) eine Betätigungsunterstützungsvorrichtung (374), eine Aktivierungsvorrichtung (366) zum Zünden des Treibmittels (334) sowie eine Betätigungskolbenvorrichtung (362) für einen Eingriff mit der Aktivierungsvorrichtung (366) enthält, die wenigstens teilweise innerhalb der Betätigungsunterstützungsvorrichtung (374) enthalten ist, wobei der nachfolgende Anstoßschritt anschließend umfaßt: Anstoßen der Betätigungskolbenvorrichtung (362) mittels des Doppelfunktions-Projektilelements (294);

Bewegen der Betätigungskolbenvorrichtung (362) in einer ersten Richtung in Richtung zur Aktivierungsvorrichtung (366);

Eingriff der Betätigungskolbenvorrichtung (362) und der Aktivierungsvorrichtung (366), um das Treibmittel (334) zu zünden; und

Bewegen der Betätigungskolbenvorrichtung (362) in einer zweiten Richtung, die im allgemeinen der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um wenigstens einen Abschnitt (414) der Betätigungskolbenvorrichtung (362) gegen wenigstens ein Abschnitt (410) der Betätigungsunterstützungsvorrichtung (374) abzudichten, wobei eine Gasströmung durch die Betätigungsunterstützungsvorrichtung (374) und die Betätigungskolbenvorrichtung (362) wesentlich eingeschränkt ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner den Schritt des Zurückhaltens der Betätigungskolbenvorrichtung (362) gegenüber der Betätigungsunterstützungsvorrichtung (374) in einer ersten Stellung mittels einer Rückhaltevorrichtung (402) umfaßt, wobei der anschließende Schritt des Anstoßens der Betätigungskolbenvorrichtung (362) das Anstoßen der Betätigungskolbenvorrichtung (362) durch das Doppelfunktions-Projektilelement (294) umfaßt, um die Rückhaltevorrichtung (402) zu überwinden, bevor die Betätigungskolbenvorrichtung (362) in einer ersten Richtung bewegt wird.