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Hintergrund der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft allgemein Aufblasvorrichtungen zum Aufblasen von aufblasbaren Rückhalte-Airbagkissen, wie sie zum Beispiel benutzt werden, um Insassen von Kraftfahrzeugen gegen einen Aufprall zu schützen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Aufblasvorrichtungen mit mehreren oder Vielfachstufen oder Niveaus eines Ausstoßes von Aufblasgas und kann als solche verwendet werden, um einen Ausstoß an Aufblasgas zur Verfügung zu stellen, der bei Faktoren anwendbar ist, wie zum Beispiel einem oder mehreren Unfall- und Insassenzuständen.
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Es ist bekannt, einen Fahrzeuginsassen, der ein Kissen oder einen Sack verwendet, zum Beispiel einen „Airbag”, zu schützen, welcher mit einem Gas aufgeblasen oder geweitete wird, wenn das Fahrzeug eine plötzliche Abbremsung erfährt, wie zum Beispiel bei einer Kollision. In solchen Systemen befindet sich das Airbagkissen normalerweise in einem nicht aufgeblasenen und gefalteten Zustand, um den Raumbedarf minimal zu machen. Nach Betätigung des Systems beginnt das Kissen, in nicht mehr als wenigen Millisekunden mit Gas aufgeblasen zu werden, welches von einer Vorrichtung erzeugt oder zugeführt wird, die allgemein „eine Aufblasvorrichtung” oder ein „Gasgenerator” genannt wird.
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Verschiedene Arten von Aufblasvorrichtungen wurden im Stand der Technik für das Aufblasen eines Airbags beschrieben, wie er zum Beispiel in aufblasbaren Rückhaltesystemen verwendet wird. Eine Art einer bekannten Aufblasvorrichtung leitet das Aufblasgas von einem brennbaren pyrotechnischen gaserzeugenden Material her, welches nach dem Zünden eine Menge von Gas erzeugt, die ausreicht, um den Luftsack (Airbag) aufzublasen.
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Solche Aufblasvorrichtungen weisen im allgemeinen verschiedene Bestandteile auf oder schließen diese ein mit: einem Druckbehälter, in welchem das pyrotechnische gaserzeugende Material verbrannt wird, verschiedene Filter- oder Aufblasmedium-Behandlungsvorrichtungen, um das Aufblasmedium in den richtigen Zustand zu bringen, bevor es in das zugehörige Airbagkissen und einen Diffusor gelangt, um das Aufblasmedium in der richtigen Richtung in das zugehörige Airbagkissen leiten zu helfen.
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Im Hinblick auf sich möglicherweise verändernde Betriebsbedingungen und seinerseits möglicherweise sich verändernde, gewünschte Leistungseigenschaften bestehen eine Notwendigkeit und ein Wunsch zur Schaffung einer wie man sie nennt „adaptiven” Aufblasvorrichtung und eines entsprechenden aufblasbaren Rückhaltesystems. Bei einer adaptiven Aufblasvorrichtung können Ausstoßparameter, wie zum Beispiel die Menge, das Angebot und die Zuführmenge an Aufblasgas beispielsweise wahlweise und in geeigneter Weise verändert werden, je nach ausgewählten Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel Umgebungstemperatur, Gegenwart eines Insassen, Benutzung eines Sicherheitsgurtes und Geschwindigkeit der Abbremsung des Kraftfahrzeuges.
DE 196 20 758 A1 , welche als der nächstliegende Stand der Technik angesehen wird, zeigt ein Beispiel eines solchen Gasgenerators oder einer solchen Aufblasvorrichtung mit Merkmalen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10.
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Solche adaptiven Systeme sind zwar wünschenswert, sie erfordern in typischer Weise aber den Einschluß zusätzlicher Komponenten, wie ein Teil der zugehörigen Aufblasvorrichtung, wodurch unerwünscht die Größe und/oder Kosten und/oder das Gewicht der Aufblasvorrichtung erhöht werden. Zum Beispiel basieren verschiedene vorgeschlagene oder derzeit zur Verfügung stehende Aufblasvorrichtungen mit Doppelstufe anscheinend auf dem Prinzip, zwei separate Aufblasvorrichtungen zusammenzupacken. Im Ergebnis schließen solche Kombinationen von Aufblasvorrichtungen allgemein zwei unterschiedliche Druckbehälter, zwei Gruppen von Filter- oder Aufblasgasbehandlungsbauteilen, eines für den Ausstoß des jeweiligen Druckbehälters und zwei unterschiedliche Diffusoren ein, wieder einer für den Ausstoß des jeweiligen Druckbehälters. Deshalb war es schwierig, eine adaptive Aufblasvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in zufriedenstellender Weise die Beschränkungen hinsichtlich Größe, Kosten und Gewicht erfüllt, welche zu einem modernen Fahrzeugaufbau gehören, insbesondere so weit es die Fahrerseite betrifft.
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Es bleibt deshalb ein Bedürfnis nach einer adaptiven Aufblasvorrichtung einfachen Aufbaus und einfacher Konstruktion, welche die Größenerfordernisse für Fahrzeuge erfüllt, insbesondere auf der Fahrerseite.
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Eine allgemeine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Aufblasvorrichtung, eines aufblasbaren Rückhaltesystems und zugehöriger oder entsprechender Betriebsverfahren.
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Eine spezielle Aufgabe der Erfindung ist es, eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme zu überwinden.
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Die allgemeine Aufgabe der Erfindung kann mindestens zum Teil durch eine Airbagaufblasvorrichtung gelöst werden, die ein Gehäuse aufweist, welches eine erste Kammer bestimmt, die in einem Ruhezustand eine Menge an einem ersten gaserzeugenden Material enthält, welches zündbar ist, um erste Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die erste Kammer enthält auch eine zweite Kammer, die in einem Ruhezustand eine Menge an einem zweiten gaserzeugenden Material enthält, welches zündbar ist, um zweite Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die zweite Kammer weist eine Ausgangsöffnung mit einer geeigneten Ausgestaltung auf, um sich zu öffnen und die zweiten Verbrennungsprodukte mit dem Inhalt der ersten Kammer in Fluidverbindung zu bringen. Die Airbagaufblasvorrichtung weist auch eine erste Zündvorrichtung auf, welche betrieblich der ersten Kammer zugeordnet ist, sowie eine zweite Zündvorrichtung, die betrieblich der zweiten Kammer zugeordnet ist.
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Beim Stand der Technik steht nicht eine möglichst einfache Gestaltung für eine Aufblasvorrichtung zur Verfügung mit geeigneter Ausgestaltung, um Mehrfachniveaus an Ausstoßleistung vorzusehen. Insbesondere stellt der Stand der Technik nicht eine adaptive Ausstoßaufblasvorrichtung und ein zugeordnetes aufblasbares Rückhaltesystem zur Verfügung, insbesondere eine Aufblasvorrichtung für den Einbau bei einem aufblasbaren Rückhaltesystem für die Fahrerseite, wobei die Aufblasvorrichtung eine übliche Gruppe an Bestandteilen verwendet, wie zum Beispiel einen Druckbehälter, Filter und zugeordnete Dichtungen für jede der zwei oder mehr Betriebsstufen, wodurch die Notwendigkeit des Einschlusses getrennter solcher Bauteile für jede solche Stufe der Aufblasvorrichtung vermieden werden kann.
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Die Erfindung umfaßt ferner eine adaptive pyrotechnische Airbagaufblasvorrichtung gemäß Anspruch 1. Die Aufblasvorrichtung weist erste und zweite Kammern, einen Isolator und erste und zweite Zündvorrichtungen auf. Spezieller enthalten die erste und zweite Kammer der Aufblasvorrichtung jeweils eine Menge an pyrotechnischem Material auf, welches zündbar ist, um ein Verbrennungsprodukt zu erzeugen. Die zweite Kammer weist eine Ausgangsöffnung mit geeigneter Ausgestaltung auf, um sich zu öffnen, wodurch die durch die Verbrennung des pyrotechnischen Materials, welches in der zweiten Kammer enthalten ist, erzeugten Verbrennungsprodukte mit dem Inhalt der ersten Kammer in Fluidverbindung gebracht werden. Die Ausgangsöffnung ist normalerweise geschlossen, um einen Durchgang von Material in die zweite Kammer zu verhindern. Der Isolator ist um die zweite Kammer herum angeordnet und hat die Wirkung, eine Selbstzündung des pyrotechnischen Materials zu vermeiden, welches in der zweiten Kammer enthalten ist, nachdem es Wärmekontakt mit diesem durch die Verbrennungsprodukte hat, die nach dem Zünden des pyrotechnischen Materials, welches in der ersten Kammer enthalten ist, gebildet sind. Die erste Zündvorrichtung ist betrieblich der ersten Kammer zugeordnet, und die zweite Zündvorrichtung ist betrieblich der zweiten Kammer zugeordnet.
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Die Erfindung umfaßt noch weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Airbagaufblasvorrichtung nach Anspruch 10. Die Aufblasvorrichtung weist ein Gehäuse auf, welches eine erste Kammer bildet, die in einem Ruhezustand eine Menge eines ersten Gaserzeugungsmaterials enthält, welches zündbar ist, um erste Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die erste Kammer enthält auch eine zweite Kammer, die in einem Ruhezustand eine Menge eines zweiten Gaserzeugungsmaterials enthält, welches zündbar ist, um zweite Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die zweite Kammer weist eine Ausgangsöffnung mit geeigneter Ausgestaltung auf, um sich zu öffnen und die zweiten Verbrennungsprodukte in Fluidverbindung mit dem Inhalt der ersten Kammer zu bringen. Die Aufblasvorrichtung weist ferner eine erste Zündvorrichtung auf, welche betrieblich der ersten Kammer zugeordnet ist, und eine zweite Zündvorrichtung, welche der zweiten Kammer betrieblich zugeordnet ist. Das Verfahren der Erfindung weist die Betätigung mindestens einer der ersten und zweiten Zündvorrichtungen auf.
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Entsprechend der Verwendung hier soll die Bezugnahme auf die Erfassung oder das Abfühlen der „Gegenwart eines Insassen” so verstanden werden, daß man auf das Erfassen und Abfühlen von Größe, Gewicht und/oder Positionen des in Rede stehenden besonderen Insassen Bezug nimmt und diese einschließt.
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Bezugnahmen auf eine Aufblasvorrichtung oder einen „Ausstoß” an Aufblasgas sollen so verstanden werden, daß man sich auf Leistungsausstoßparameter einer Aufblasvorrichtung bezieht, wie zum Beispiel die Menge, den Vorrat und die Geschwindigkeit der Zuführung von Aufblasgas. Bei adaptiven Ausgabe-Aufblasvorrichtungen hängt der Ausstoß der Aufblasvorrichtung im allgemeinen von ausgewählten Betriebsbedingungen ab, wie zum Beispiel Umgebungstemperatur, Vorhandensein eines Insassen, Benutzen eines Sicherheitsgurtes und die Geschwindigkeit der Verlangsamung des Kraftfahrzeuges als Beispiel.
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Weitere Gegenstände und Vorteile ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den anliegenden Ansprüchen und Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer Airbagaufblasvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Airbagaufblasvorrichtung der 1, jetzt aber dadurch vereinfacht, daß die gaserzeugenden Stoffe, Zündeinrichtungsmaterialien und gewisse Dichtungen zum Beispiel nicht dargestellt sind.
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3 ist eine Ansicht einer Airbagaufblasvorrichtung gemäß Darstellung in 2, aber im wesentlichen entlang der Linie 3-3 der 2 und in Richtung der Pfeile gesehen.
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4 ist eine graphische Darstellung des Behälterdrucks als Funktion der Zeit entsprechend dem in dem Beispiel verwendeten Aufbau der Aufblasvorrichtung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die 1 und 2 zeigen den Aufbau einer Aufblasvorrichtung auf der Fahrerseite mit adaptivem Ausstoß gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet. Die Erfindung wird zwar nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf den Einbau eines aufblasbaren Rückhaltesystems mit Airbag auf der Fahrerseite beschrieben, es versteht sich aber, daß die Erfindung allgemein auf andere Typen oder Arten von Airbaganordnungen anwendbar ist, einschließlich zum Beispiel auf der Seite eines Insassen und Airbaganordnungen gegen Seitenaufprall, zum Beispiel für Kraftfahrzeuge, einschließlich Lieferwagen, Kleinlastern und besonders Personenwagen.
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Der Aufblasaufbau 10 hat eine allgemein zylindrische Außenform und weist eine Gehäusekonstruktion 12 auf, die zum Beispiel aus zwei Aufbauteilen gebildet ist, d. h. eine untere Hülle oder ein Basisabschnitt 14 und eine obere Hülle oder ein Diffusorkappenabschnitt 16, der zum Beispiel erwünschtenfalls aus Aluminium hergestellt sein kann und in zweckmäßiger Weise verbunden oder zusammen befestigt werden kann, zum Beispiel durch Anwendung von Schweißen mit Inertgas. Das Gehäuse 12 hat eine Darstellung in der allgemeinen Form eines abgeflachten, scheibenförmigen Kreiszylinders, der in typischer Weise oder allgemein ein Verhältnis von Länge (mit „L” bezeichnet) zu Durchmesser (mit „D” bezeichnet) von etwa 0,5 oder weniger hat. Man versteht, daß ein Gehäuse mit einer solchen Form und Gestalt am zweckmäßigsten der Form des Fahrzeuglenkrades entsprechen und deshalb die Anordnung in einer ästhetisch ansprechenden Weise ermöglichen kann.
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Der Diffusorkappenabschnitt 16 hat die Form einer umgekehrten Schüssel und weist eine obere Wand 20 und eine zylindrische Seitenwand 22 auf. Die Seitenwand 22 weist eine Vielzahl von im Abstand angeordneten, vorzugsweise im allgemeinen gleichförmig im Abstand angeordneten Gasausgangsöffnungen 24 auf. Der Basisabschnitt 14 weist erste und zweite Montageöffnungen auf, die mit den Bezugszahlen 26 bzw. 30 bezeichnet sind und deren Verwendung nachfolgend in größerer Einzelheit diskutiert wird. Der Basisabschnitt 14 weist auch eine Umfangshalterung 32 auf, die sich von dem Gehäuse 12 radial nach außen erstreckt und dazu dient, eine Schnittstellenanbringung zu bilden, die verwendet wird, um die Aufblasanordnung 10 an einem Fahrzeug anzubringen, dessen Insassen gegen Verletzungen geschützt werden sollen, die sich möglicherweise aus einem Aufprall bei einer Kollision ergeben.
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Das Gehäuse 12 ist aufgebaut, um eine zentrale, im allgemeinen zylindrische erste Kammer 34 zu bilden. Die erste Kammer 34 enthält oder beinhaltet einen Vorrat an einem ersten gaserzeugenden Material 36, in typischer Weise in der Form eines pyrotechnischen Materials, wie es für die Verwendung bei Airbagaufblasvorrichtungen bekannt ist und zum Beispiel aus einem Übergangsmetall Aminnitrat mit Oxidationsmittel und Bindemittel besteht. Das erste gaserzeugende Material 36 wird von einer Filteranordnung 40 umgeben, die einen Verbrennungsschirm oder Filter 42 aufweist, der zum Beispiel aus Mehrfachschichten oder Metallschirmlagen und einem Filterdämpfungsglied 44 gebildet ist. Den Filter 42 umgebend und im allgemeinen neben der inneren Oberfläche der Seitenwand 22 befindet sich eine klebstoffgestützte Foliendichtung 46, welche das gaserzeugende Material 36 in der Aufblasvorrichtung 10 vorzugsweise hermetisch abdichtet, wodurch das gaserzeugende Material gegen Umgebungsbedingungen geschützt wird, wie zum Beispiel Feuchtigkeit. Die Aufblasanordnung 10 weist auch eine Aufnahme 50 und ein ringförmiges Basisdämpfungsglied 52 auf, welches als Konstruktionshilfsmittel dient, welches die Bestandteile der Aufblasanordnung in der richtigen relativen Anordnung zurückhält und einen unerwünschten Fließdurchgang durch die Anordnung verhindert.
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Eine erste Zündanordnung, die allgemein mit der Bezugszahl 54 bezeichnet ist, ist an dem Gehäuse 12 an einer Stelle in der ersten Kammer 34 über die erste Montageöffnung 26 angebracht. Die erste Zündanordnung 54 kann die Form einer bekannten pyrotechnischen Zündvorrichtung annehmen, die zum Beispiel, wie es beim Stand der Technik bekannt ist, einen Zündbecher 56 aufweist, in welchem ein Zündmaterial 60, eine erste Zündvorrichtung oder Zündkapsel 62, ein Zündkapseladapter oder -halter 64 enthalten ist, wodurch die Zündkapselanordnung 54 an dem Gehäuse angepaßt ist oder mit einer Zündkapseldichtung, welche die Zündkapsel 62 mit dem Adapter 64 abdichtet, zusammenpaßt. Gemäß Darstellung kann der Zündkapselbecher 56 die Form eines allgemein konkaven Teils mit einer Kappe 70 und einer zylindrischen Seitenwand 72 annehmen, durch welche ein Innenraum 74 gebildet wird. Der Zündkapselbecher 56 kann aus einem gasundurchlässigen Material gebildet sein, zum Beispiel Metall, wobei die zylindrische Seitenwand 72 eine Vielzahl von im Abstand angeordneten, vorzugsweise im allgemeinen gleichmäßig im Abstand angeordneten Gasausgangsöffnungen 76 aufweist. Die Gasausgangsöffnungen 76 sind normalerweise (d. h. wenn die Aufblasvorrichtung sich in einem Vorbetätigungszustand befindet) bedeckt, und der Materialdurchgang durch diese wird mittels einer druckempfindlichen Abdeckung oder Barriere 80 verhindert, wie zum Beispiel mittels einer klebstoffgestützten Foliendichtungsschicht oder dergleichen, wie im Stand der Technik bekannt ist. In bekannter Weise kann die Abdeckung 80 so ausgewählt sein, daß sie sich nach Aufbringen eines vorbestimmten Drucks gegen diese aus dem Inneren des Zündkapselbechers öffnet oder bricht.
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Bei der Betätigung führt das Zünden des Zündermaterials 60 üblicherweise zu einem Druckanstieg im Becherinneren 74 mit dem darauffolgenden vorbestimmten Brechen oder Öffnen der Abdeckung 80, um einen Durchgang von Zündprodukten, die durch die Verbrennung des Zündmaterials 60 durch die Ausgangsöffnungen 76 erzeugt werden, aus der Zündanordnung 54 heraus zu dem gaserzeugenden Material 36 hin zu gestatten, welches in der ersten Kammer 34 enthalten ist. Der sich ergebende Kontakt durch die Zündprodukte oder zwischen diesen und dem gaserzeugenden Material führt zu der Zündung und Reaktion des gaserzeugenden Materials, wobei die so erzeugten Gase durch den Filter 42 gelangen, die Foliendichtung 46 brechen und durch die Gasausgangsöffnungen 24 gelangen (wie durch die Pfeile A veranschaulicht wird) und aus der Aufblasanordnung 10 heraus in ein zugehöriges Airbagkissen (welches nicht gezeigt ist). Wie man erkennt, kann der Kontakt der Zündprodukte mit dem gaserzeugenden Material gut entweder thermisch oder materiell sein oder beides.
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In der Praxis kann die Zündanordnung 54 dadurch gebildet werden, daß man den das Zündmaterial 60 enthaltenden Zündbecher 56 über die Zündvorrichtung 62 und den Halter 64 bringt und an der Montageöffnung 26 anbringt. Die Zündanordnung 54 kann dann dadurch mit dem Gehäuse 12 verbunden werden, daß man den Halter 64 an den Basisabschnitt 14 an der Montageöffnung 26 anschweißt.
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Die erste Kammer 34 beinhaltet oder enthält auch eine zweite Kammer 82. Die zweite Kammer 82 schließt einen Erzeugungsmittelbecher 84 ein, in welchem ein gaserzeugendes Material enthalten ist, welches hier als das zweite gaserzeugende Material 86 bezeichnet wird, schließt eine zweite Zündvorrichtung oder Zündkapsel 90, einen zweiten Zündkapseladapter 92, durch welchen die zweite Kammer 82 an dem Gehäuse 12 angebracht wird oder diesem entspricht, und eine zweite Zündkapseldichtung 94 ein, welche die Zündkapsel 90 mit dem Adapter 92 abdichtet. Gemäß Darstellung kann der Erzeugungsmittelbecher 84 die Form eines im allgemeinen konkaven Teils mit einer Kappe 96 und einer zylindrischen Seitenwand 100 annehmen, welche den Innenraum 102 bildet.
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Das zweite gaserzeugende Material 86 ist in typischer Weise in der Form eines pyrotechnischen Materials und kann entweder dieselbe oder eine andere Zusammensetzung, Form, Größe oder Gestalt haben im Vergleich zu dem ersten gaserzeugenden Material 36. Der Erzeugungsmittelbecher 84 kann aus einem gasundurchlässigen Material gebildet sein, wie zum Beispiel Metall, wobei die zylindrische Seitenwand 100 eine Vielzahl von im Abstand angeordneten, vorzugsweise im allgemeinen gleichmäßig im Abstand angeordneten Gasaustrittsöffnungen 104 einschließt.
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Die Außenseite der zylindrischen Seitenwand 100 ist mit einem druckempfindlichen Isolatorbarrierematerial 106 bedeckt oder umhüllt. Erwünschtenfalls kann ein solches Isolatorbarrierematerial 106 einer oder mehreren verschiedenen Funktionen dienen. Erstens kann das Isolatorbarrierematerial 106 dazu dienen, die zweite Kammer 82 und ihren Inhalt zu isolieren, zum Beispiel das zweite gaserzeugende Material 86, und zwar gegenüber wenigstens einigen der Betätigungswirkungen der ersten Zündanordnung 54 und Verbrennung des ersten gaserzeugenden Materials 36, welches in der ersten Kammer 34 enthalten ist. Wie man erkennt, führt die Betätigung der ersten Zündanordnung 54 und die Reaktion des ersten gaserzeugenden Materials 36 allgemein zu einer Temperaturerhöhung oder erzeugt diese.
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Wie oben erwähnt, ist die zweite Kammer 82 in der ersten Kammer 34 eingeschlossen oder in dieser enthalten, und um Raumerfordernisse zu minimieren, ist es allgemein bevorzugt, daß sich die zweite Kammer 82 in enger Nachbarschaft zu der Zündanordnung 54 befindet. Somit kann der Einschluß des Isolatorbarrierematerials 106 dazu dienen, den unerwünschten und möglicherweise schädlichen Aufprall einer solchen Temperaturerhöhung bezüglich der zweiten Kammer 82 zu minimieren oder zu vermeiden, zum Beispiel durch Verhindern oder Vermeiden, daß die zweite Kammer 82 die Selbstentzündungstemperatur des gaserzeugenden Materials erreicht oder erlangt, welches in dieser gespeichert oder eingeschlossen ist, als Ergebnis des Kontaktes der Reaktionsprodukte der ersten Kammer 34.
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Weiterhin kann das Isolatorbarrierematerial 106 dazu dienen, normalerweise (d. h. wenn die Aufblasvorrichtung 10 sich in einem Vorbetätigungszustand befindet) die Gasausgangsöffnungen 104 zu bedecken und den Materialdurchgang durch diese zu verhindern. Das Isolatorbarrierematerial 106 wird im allgemeinen ausgewählt, um sich nach dem Aufbringen eines vorbestimmten Druckes gegen dieses von innerhalb der zweiten Kammer 82 zu öffnen oder zu brechen.
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Wie man erkennt, kann das Isolatorbarrierematerial verschiedene Formen annehmen, wie zum Beispiel ein glasfaserenthaltendes Folienband mit selbstklebender Rückseite. Ferner versteht es sich, daß gewünschtenfalls separate Materialien verwendet werden können, um die verschiedenen Funktionen eines solchen Isolatorbarrierematerials zu erfüllen, sie vorzusehen oder zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise kann die Erfindung mit einem Isolatorbarrierematerial in die Praxis umgesetzt werden, welches aus einem oder mehreren Materialien für Isoliereigenschaften oder -vorteile und einem zusätzlichen oder mehreren Materialien besteht, um einen normalen Verschluß oder eine Abdeckung der Gasausgangsöffnungen zu bewirken.
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Es versteht sich, daß eine erfindungsgemäße Aufblasanordnung einen Betrieb gemäß ausgewählten Betriebsbedingungen zur Verfügung stellen kann, wie für besondere aufblasbare Anlagen eines Rückhaltesystems und Anwendungen desselben erforderlich oder erwünscht sein kann. Spezieller kann eine Aufblasanordnung gemäß der Erfindung in einer solchen Weise betätigt werden, daß die Menge und/oder Geschwindigkeit der Aufblasgasproduktion in geeigneter Weise verändert werden kann, wie zum Beispiel zur Zeit eines Fahrzeugunfalls oder einer Kollision, um eine oder mehrere Bedingungen der Gegenwart von Insassen in Rechnung zu stellen, wie oben beschrieben. Diese Anpassungsfähigkeit der Funktion der Aufblasvorrichtung stammt daher, daß die Aufblasvorrichtung zwei diskrete und ballistisch isolierte Kammern mit gaserzeugenden Materialien hat. Die Aufblasvorrichtung gestattet verschiedene unterschiedliche Aufblasszenarien:
Zum Beispiel kann eine solche Aufblasanordnung im Betrieb einen ersten Stufenabfluß haben, wodurch die erste Zündladung 60 gezündet wird, um Brennprodukte zu erzeugen, welche zu der ersten Gaserzeugungskammer 34 gelassen werden, um das erste gaserzeugende Material 36 zu zünden, wie oben beschrieben ist, um Aufblasgas auf einem ersten Ausstoßniveau zu erzeugen, ohne die zweite Zündvorrichtung 90 zu betätigen oder zu zünden oder das gaserzeugende Material 86, welches in der zweiten Kammer 82 enthalten ist, in Reaktion oder Betätigung zu bringen. Wie man erkennt, kann ein solcher Betrieb erwünscht sein, um einen minimierten oder reduzierten Aufblasausstoß vorzusehen, wie zum Beispiel im Fall einer Kollision mit niedriger Geschwindigkeit erwünscht sein kann. Alternativ kann eine Aufblasanordnung gemäß der Erfindung so betrieben werden, daß sowohl die erste als auch die zweite Zündvorrichtung 62 bzw. 90 betätigt werden.
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Wie man erkennt, können ein solcher Betrieb und ein Zünden sowohl der ersten als auch der zweiten Zündvorrichtung als auch der ersten und zweiten gaserzeugenden Materialien die gleichzeitige oder nahezu gleichzeitige Betätigung und Zündung der ersten und zweiten Zündvorrichtungen einschließen (was zum Beispiel erwünscht sein kann, um ein sehr schnelles Aufblasen und Entfalten des zugehörigen Airbagkissens vorzusehen, wie es in Abhängigkeit von einer ernsthaften Fahrzeugkollision oder einer mit hoher Geschwindigkeit erwünscht sein kann) oder die folgende Betätigung und Zündung der ersten und zweiten Zündvorrichtungen (wie es zum Beispiel nach dem Auftreten eines mittelmäßig ernsthaften Fahrzeugunfalls erwünscht sein kann). Ferner können bei einer solchen sequentiellen Betätigung und Zündung der Zeitunterschied oder die Verzögerung zwischen der Betätigung und der Zündung der ersten und zweiten Zündkapsel und seinerseits der Zündung des ersten und zweiten gaserzeugenden Materials maßgeschneidert sein, um die speziellen Erfordernisse für eine besondere Anlage mit aufblasbarem Rückhaltesystem zu erfüllen, wie der Fachmann erkennt. Deshalb sind diese Aufblasanordnungen besonders geeignet für die Verwendung als adaptive Ausstoßaufblaseinrichtungen, die zum Beispiel allgemein von einer oder mehreren ausgewählten Betriebsbedingungen abhängig sein können, beispielsweise Umgebungstemperatur, Gegenwart eines Insassen, Benutzung eines Sicherheitsgurts und Geschwindigkeit der Abbremsung des Fahrzeuges.
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Bei der Betätigung der Zündvorrichtung 90 gibt die Zündvorrichtung 90 Zündprodukte frei, welche das Gaserzeugungsmittel 96 zünden, um Reaktionsprodukte zu erzeugen, die zu einem Druckanstieg in dem Becherinneren 102 führen mit dem nachfolgenden vorbestimmten Brechen oder Öffnen des Isolatorbarrierematerials 106, um den Durchgang von Reaktionsprodukten durch die Ausgangsöffnungen 104 zu gestatten (wie durch die Pfeile B veranschaulicht ist) und danach durch die Gasaustrittsöffnungen 24 von der Aufblasanordnung 10 heraus in das (nicht gezeigte) zugehörige Airbagkissen.
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Statt daß die Aufblasanordnung 10 auf separate Filteranordnungen für jede Kammer oder Stufe der Aufblasvorrichtung abstellt, wie es bei verschiedenen Doppelstufenaufblasvorrichtungen beim Stand der Technik üblich ist, verwendet oder benutzt sie eine Einzelfilteranordnung 40 für die Filtration oder Behandlung, zum Beispiel Kühlen der Aufblasprodukte, die sowohl von der ersten als auch zweiten Kammer erzeugt werden. Ferner kann eine solche Verwendung einer Einzelfilteranordnung statt der Verwendung von zwei oder mehr Filteranordnungen dazu dienen, die Notwendigkeit von Dichtungen für eine Mehrfachfilteranordnung zu reduzieren oder auszuschalten. Weiterhin schließt die Aufblasanordnung 10 einen einzigen Diffusor ein, statt daß separate Diffusoren für jede Kammer oder darin enthaltene Stufe erforderlich wären.
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Wie man erkennt, kann die Verringerung der Anzahl von Teilen in einer Aufblasanordnung die Aufblasgestaltung vereinfachen, die Herstellungs- und Produktionskosten reduzieren, das Gewicht der Anordnung reduzieren und zu einer Anordnung führen, die ein kleineres Raumvolumen in einem Fahrzeug erfordert. Zum Beispiel kann die Verwendung eines einzigen Filters oder einer Filteranordnung für das Filtern der Aufblasprodukte des Aufblasabflusses sowohl der ersten als auch der zweiten Kammer die Systemgestaltung vereinfachen und zu einer besseren Raumausnutzung in der Aufblasanordnung führen. Somit wird ermöglicht, den Aufbau einer adaptiven Aufblasanordnung allgemein in der Umhüllung unterzubringen, die in typischer Weise oder gewöhnlich für Systemanlagen bemessen und vorgesehen ist, insbesondere für aufblasbare Rückhaltesysteme für die Fahrerseite, mit einer solchen Größe, daß sie an oder innerhalb einer Lenksäule oder Nabe aufgenommen wird.
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Die Erfindung ist hinsichtlich ihrer weiteren Anwendung nicht auf die Verwendung besonderer oder spezieller Gaserzeugungsmittel beschränkt. Wie die Fachleute erkennen, kann die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden, indem eine große Vielzahl von gaserzeugenden Materialien verwendet wird, welche der Flammentemperatur, Stabilität, Filtrierbarkeit, Toxizität, Korrosivität und den Erfordernissen der Gaserzeugung genügen. Es wird angenommen, daß die Erfindung besonders für die Praxis in Verbindung mit der Verwendung von pyrotechnischen gaserzeugenden Materialien geeignet ist, wie sie in der Technik bekannt sind, einschließlich zum Beispiel einem pyrotechnischen Mittel, das aus einem Übergangsmetall-Aminnitrat mit Oxidationsmittel und Bindemittel besteht, wie im Stand der Technik bekannt ist.
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Wie sich versteht, können gaserzeugende Materialien, zum Beispiel pyrotechnische Mittel, die in der Praxis der Erfindung nützlich sind, verschiedene geeignete, erwünschte Formen annehmen, einschließlich zum Beispiel verschiedene extrudierte Formen sowie granulierte Materialien. Die Erfindung ist in ihrer weiteren Praxis nicht auf besondere oder spezielle Formen von gaserzeugenden Materialien beschränkt.
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Man erkennt ferner, daß zwar eine Aufblasanordnung gemäß der Erfindung ein gaserzeugendes Material derselben Zusammensetzung und physikalischen Form oder mit Parametern verwenden kann, die sowohl das erste und das zweite gaserzeugende Material verwenden, die breitere Praxis der Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann es speziell wünschenswert sein, daß das erste gaserzeugende Material relativ langsam brennt, um zu einem langsameren oder milderen Entstehen des Aufblasens des zugeordneten Airbagkissens zu führen oder ein solches vorzusehen, und daß das zweite gaserzeugende Material relativ schnell brennend sein kann, um eine schnellere oder heftigere Aufblasgeschwindigkeit für den zugehörigen Airbag vorzusehen, wie es zum Beispiel wünschenswert sein kann, wenn das zugehörige Fahrzeug in eine relativ schwere Kollision oder einen Unfall verwickelt ist. Ein solcher Unterschied bei der Durchführung kann über bzw. durch die Verwendung von gaserzeugenden Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung realisiert werden, wie das erste und zweite gaserzeugende Material. Alternativ oder zusätzlich können das erste und zweite gaserzeugende Material in unterschiedlicher physikalischer Form vorliegen oder können unterschiedliche physikalische Parameter haben, zum Beispiel Gestalt und Größe. Um zum Beispiel ein schneller und heftiger brennendes Material zu haben, ist es wünschenswert, eine Materialform zu nutzen, die eine vergrößerte oder größere Oberfläche hat.
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Die vorliegende Erfindung wird in weiterer Einzelheit in Verbindung mit dem folgenden Beispiel beschrieben, welches verschiedene Gesichtspunkte veranschaulicht oder simuliert, die bei der Praxis der Erfindung eingeschlossen sind. Es versteht sich, daß alle Veränderungen, die in den Rahmen der Erfindung kommen, geschützt werden sollen und daß die Erfindung somit durch dieses Beispiel nicht beschränkt ist.
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Beispiel
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Der Betrieb der Aufblasvorrichtung mit adaptivem Ausstoß wurde experimentell unter Verwendung einer Airbagaufblasanordnung mit Stahlgehäuse nachgeprüft, die ähnlich der oben beschriebenen Aufblasanordnung 10 ist. Die Testaufblaseinrichtung hatte eine Höhe von 36,4 mm und einen Durchmesser von 80 mm. Die erste Kammer enthielt 43 Gramm und die zweite Kammer enthielt 6 Gramm eines pyrotechnischen gaserzeugenden Materials, welches aus Übergangsmetall-Aminnitrat mit Oxidationsmittel und Bindemittel in der Form einer Vielzahl von ringförmigen Zylindern bestand, die „extrudlets” genannt werden. Ein Extrudlet hat die Form eines Zylinders mit einem sich längs durch diesen erstreckenden Durchgangsloch. Die pyrotechnischen Extrudlets aus gaserzeugendem Material, die in dem Beispiel verwendet wurden, hatten eine Länge und einen Durchmesser von 0,125 Zoll und einen Innendurchmesser von 0,042 Zoll. Der Zünderbecher der ersten Kammer enthielt 2,6 Gramm eines granulierten Zündermaterials.
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Die Testaufblasvorrichtung enthielt ein Stahlmaschenfilter. Das Gas, welches sich aus dem pyrotechnischen Material entwickelte, gelangte durch den Filter und aus der Aufblasanordnung durch die Gasausgangsöffnungen radial nach außen, welche um die Aufblasvorrichtung in der Seitenwand des Diffusorabschnittes angeordnet waren.
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Die Testaufblasvorrichtung war an einem geschlossenen 60 Litertank angebracht, der auch mit einem Druckwandler ausgestattet war, um Veränderungen des Tankgasdruckes zu messen, welcher an der Aufblasvorrichtung erzeugt wurde. Derjenige Teil der Aufblasvorrichtung, welcher das sich entwickelnde Gas entlastet, war ganz in dem Tank enthalten, so daß das Volumen des Tanks gegen die äußere Atmosphäre vollständig abgeschlossen war. Eine elektronische Zündleitung wurde mit jeder der Zündkapseln der Testaufblasvorrichtung verbunden, so daß die unterschiedlichen Kammern der Testaufblasvorrichtung in geeigneter Weise entweder separat gezündet werden konnten, gleichzeitig oder mit einer ausgewählten Zeitverzögerung zwischen jedem Zünden. Die Testaufblasvorrichtung wurde auf eine Art und Weise betrieben, bei welcher: A) nur die erste Kammer gezündet wurde und B) sowohl die erste als auch die zweite Kammer im wesentlichen gleichzeitig gezündet wurden, und der Tankdruck als Funktion der Zeit entsprechend der Ausführung durch die Testaufblasanordnung sind in 4 gezeigt. Die Linie A entspricht den Ergebnissen, die man erhält, wenn nur die erste Kammer gezündet wurde, während die Linie B den Ergebnissen entspricht, die man erhält, wenn sowohl die erste als auch die zweite Kammer im wesentlichen gleichzeitig gezündet wurden.
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In dem Beispiel führte das gleichzeitige Zünden sowohl der ersten als auch der zweiten Kammer sowohl zu einem schnelleren Druckanstieg in dem geschlossenen Tank als auch einem höheren Maximaldruck im Tank im Vergleich zu einem Betrieb, bei welchem nur die erste Kammer gezündet wurde. Wie sich versteht, eignet sich der schonendere oder allmählichere Beginn des Entfaltens des Airbagkissens, wie man erkennt, wenn nur die erste Kammer gezündet wurde, besser für besondere Entfaltungssituationen, wie zum Beispiel eine relativ weniger heftige Kollision oder in Verbindung mit dem Schutz von kleineren Insassen. Im Gegensatz dazu eignet sich der schnelle Druckanstieg, den man beim gleichzeitigen Zünden beider Kammern bemerkt, besser für alternative Anwendungen, wie zum Beispiel eine Kollision bei hoher Geschwindigkeit, wenn der Insasse in der richtigen Position sitzt, um von dem Airbag gut abgepolstert zu werden.
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Wie sich versteht, können sowohl die Anstiegsgeschwindigkeit als auch der Maximaldruck, die man beim Zünden einer oder beider Kammern der Aufblasvorrichtung erkennt, dadurch ausgewählt oder verändert werden, daß man zum Beispiel in richtiger Weise die Menge, Größe, Gestalt und Art des pyrotechnischen Materials umwandelt, welches in der bzw. den gezündeten Kammern (der Kammer) enthalten ist, sowie durch wahlweise Veränderungen anderer Aufbauparameter. Ferner kann der Druck-Zeit-Verlauf für die Aufblasvorrichtung für die Erfordernisse oder Notwendigkeiten für eine besondere Anlage mit Airbagsystem eingestellt werden, um die Verletzung eines Insassen gut zu reduzieren und den Schutz des Insassen zu optimieren.
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Die hier anschaulich beschriebene Erfindung kann in zweckmäßiger Weise auch ohne ein Element, Teil, Schritt, Komponente oder Bestandteil in die Praxis umgesetzt werden, die hier nicht speziell beschrieben sind.
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Somit wird erfindungsgemäß eine Aufblasvorrichtung zur Verfügung gestellt mit geeigneter Ausgestaltung, um Mehrfachniveaus eines Ausstoßverlaufs vorzusehen, wobei die Aufblasvorrichtung einen merklich einfacheren Aufbau hat als früher zur Verfügung stehende Aufblasvorrichtungen. Gemäß mindestens einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Aufblasvorrichtung mit adaptivem Ausstoß insbesondere für die Anwendung als Aufblasvorrichtung für eine Anlage mit aufblasbarem Rückhaltesystem auf der Fahrerseite zur Verfügung gestellt, bei der eine übliche Gruppe von Komponenten verwendet wird, wie zum Beispiel ein Druckbehälter, Filter und zugehörige Dichtungen für jede der zwei oder mehr Betriebsstufen, wodurch es nicht mehr notwendig ist, für jede dieser Aufblasstufe separat diese Komponenten einzuschließen. Dadurch wird der Systemaufbau vereinfacht, und man nutzt den Raum in der Aufblasanordnung besser aus. Folglich ermöglicht man es dem Aufbau einer adaptiven Aufblasanordnung, allgemein in der Umhüllung aufgenommen zu werden, die für Systemanlagen gewöhnlich bemessen und vorgesehen ist, insbesondere für aufblasbare Rückhaltesysteme auf der Fahrerseite, mit einer solchen Größe, daß sie in einer Lenkradsäule oder Nabe oder an diesen aufgenommen werden.
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Die hier anschaulich beschriebene Erfindung kann in zweckmäßiger Weise ohne folgende Teile in die Praxis umgesetzt werden: Element, Teil, Schritt, Komponente oder Bestandteil, die hier nicht speziell beschrieben sind.
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In der vorstehenden ausführlichen Beschreibung wurde diese Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, und viele Einzelheiten sind zu Veranschaulichungszwecken dargelegt worden, der Fachmann weiß aber, daß die Erfindung sich auch für zusätzliche Ausführungsformen eignet und daß gewisse der hier beschriebenen Einzelheiten merklich verändert werden können, ohne aus dem Geltungsbereich der Grundprinzipien der Erfindung herauszukommen.
