DE8024313U1

DE8024313U1 - Pyrotechnische Antriebseinrichtung insbesondere für eine Rückstrammvorrichtung eines Sicherheitsgurtsystems

Info

Publication number: DE8024313U1
Application number: DE8024313U
Authority: DE
Original assignee: TRW Repa Feinstanzwerk GmbH
Current assignee: TRW Repa Feinstanzwerk GmbH
Priority date: 1980-09-11
Publication date: 1984-07-26

Description

Pyrotechnische Antriebsejtirichtung insbesondere für eine Rückstrammvorrichtung eines Sicherheitsgurtsystems

Die Erfindung geht aus von einer pyrotechnischen Antriebseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei herkömmlichen pyrotechnischen Antriebseinrichtungen dieser Art ist eine, eine Treibstoffladung enthaltende Patrone dicht mit einem Zylinder, z.B. mit einem langgestreckten Zylinderrohr verbunden z.B. verschraubt, wobei im Zylinder ein axial entlang dem Zylinder bewegbarer Kolben, bei Verwendung eines gekrümmten Zylinders ein Kugelkolben geführt ist. Der die Treibstoffladung aufnehmende Raum ist von dem Zylinderraum getrennt durch einen z.B. einstückig mit der Patrone verbundenen Berstboden z.B. scheibenartiger Querschnittsform, der nach Zündung der Treibstoffladung bei einem vorbestimmten Druck durchsprengt wird, wonach der Druck ungehindert auf den Kolben einwirken kann. Die vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellte Patrone bewirkt, daß beim Durchbrechen des Berstbodens sofort ein großer Druckabfall stattfindet und eine vollständige z.B. chemische Umsetzung der im nichtaktivierten Treibstoff enthaltenen Energie in Beschleunigungsenergie für den Kolben, z.B. eine voll-

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ständige Verbrennung eines Festtreibstöffes nicht mehr er" folgft* Es bestünde nun die Möglichkeit/ den Berstböden sehif Viel stärker auszugestalten, so daß er erst bei einem viel höheren Druck durchbrochen wird* Allerdings wird hierbei sehr viel Energie verwendet für die Aufreißarbeit, die dann für die eigentliche Antriebsleistung der pyrotechnischen Antriebseinrichtung nicht mehr zur Verfügung steht4 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pyrotechnische Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß durch einfache konstruktive Maßnahmen eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Petanspruches 1 aufgeführten Merk- J male.

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

Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß gfraisprucb 2 wird durch die trichterartige, konisch verengte Ausbildung | der Düsenöffnung in der Düsenplatte in konstruktiv sehr einfacher und billiger Weise ein hoher pyrotechnischer Wirkungsgrad erreicht. Versuche haben gezeigt, daß ohne Vor-

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schalten einer derartigen Düsenplatte der Leistungsabfall des pyrotechnischen Antriebssystems bis zu 50% betragen kann*

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

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

Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen pyrotechnischen Antriebseinrichtung in Teil-Schnittansicht,

Fig. 2 und 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen pyrotechni sehen Antri ebsei nri chtung.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein Zylinder 1 durch Schraubverbindung dicht verbunden mit einer Patrone 4, die eine Festtreibstoff ladung 10 enthält und die vor einer Aktivierung des Systems das heißt vor Zündung des Zünders 7 einen

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dünnen* geschlossenen Berstböden 9 aufweist> der" die Bohrung 5 hermetisch vom Zylinder 1 abtrennt« Mit 12 ist eine metallische Düsenplatte bezeichnet» die mit einem Flansch 13 auf der Stirnwandung des rohrförmigen Zylinders 1 aufliegt und aie eine Düsenöffnung 14 besitzt. Diese Düsenöffnung 14 besitzt einen trichterartigen Querschnitt mit einer Weite an der, am Berstboden 9 anliegenden Eintrittsseite/ die etwa dem Durchmesser a des Berstbodens 9 entspricht und mit einer Weite an der Austrittsseite, die geringer ist als die Weite bzw. der Durchmesser des Berstbodens 9. Die Düseiiplatte 12 wird durch die Patrone 4 dichtend gegen den Zylinder gedrückt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Kolben ein Kugelkolben 15 verwendet.Der Durehmesser dieses Kugelkolbens 15 ist kleiner als die kleinste lichte Weite des - wie nicht dargestellt - gekrümmt verlaufenden Zylinders 1 und besitzt ein ringförmiges, in einer radialen Nut 16 des Kugelkolbens 15 nachgiebig geführtes Dichtelement 17. Der Grund für diese Kolbenausbildung ist der Umstand, daß gekrümmte Zylinder im Krümmungsbereich in der Regel eine von der Kreisform abweichende, z.B. leicht ovale Querschnittsform haben, was aus fertigungstechnischen Gründen meist nicht zu umgehen ist. Das Dichtelement 15 liegt d-.chtend an der Innenwandung des Zylinders an und kann sich einer veränderten Querschnittsform im Krümmungsbereich anpas-* sen. Nach Zündung der Festtreibstoffladung 10 und nach dem Bersten des Berstbodens 9 muß sich der geborstene Berstboden durch die verengte Düsenöffnung 14 zwängen, so daß ein plötzlicher Druckabfall wie beim geschilderten Stand der Technik nicht eintritt, d.h. es tritt eine derartige Verzögerung ein, daß eine vollkommene Umsetzung z.B. des chemischen Festtreibstoffes 10 erfolgt. Der Kolben wird somit mit optimaler Gasbeaufschlagung, d.h. mit hohem Wirkungsgrad nach vorne in Pfeilrichtung getrieben.

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Im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 die Kolbenausbildung verändert und es ist ein zusätzliches Element vorgesehen, das eine Halte- und Dichtfunktion besitzt. Mit 12 ist wiederum eine Düsenplatte bezeichnet,

ä±3 durch die hier nicht dargestellte Patrone 4 (Fig. 1 ) ,. gegen die Stirnwandung des Zylinders 1 gedrückt wird. |

Mit 18 ist eine im wesentliche topfförmige Dichtmanschette f. bezeichnet, die aus einem elastisch nachgiebigen Material » besteht. Diese Dichtmanschmette 18 umzieht mit einem im |

wesentlichen ebenen Bodenteil 19 und mit einem topfförmig aufgewölbten, vorzugsweise trichterartigen Rand 20 die Austrittsseite der Düsenplatte 12, wobei die freie Begrenzung des Randes 20 eine umlaufende Verdickung 21 aufweist. ' Wie insbesondere in Fig. 3 dargestellt, die eine Explosionsdarstellung der pyrotechnischen Antriebseinrichtung gemäß Fig. 3 zeigt, besitzt die Düsenplatte 12' unmittelbar im Anschluß an den Flansch 13' eine Umfangsnut 22 sowie einen trichterartig verengten Abschnitt 23, wobei mit dem Aufdrücken der Düsenplatte 12' auf den Zylinder 1 der Rand 20 mit seiner Verdickung 21 in die Umfangsnut 22 eingeklemmt ; wird (Fig. 2). Damit hat die Dichtmanschette 18 eine Abdich- \

tungsfunktion und dadurch, daß sie über einen angeformten Zapfen 24 mit einem, zu diesem Zweck mit einer trichterartig auslaufenden Axialbohrung versehenen Kugelkolben 26 verbunden ist, auch eine Haltefunktion in bezug auf den Kolben. Beim Ausführungsbeispiel ist die Wandstärke des Randes 20 unmittelbar im Anschluß an die V rdickung 21 geringer als die Wandstärke des Eodenteils 19 der Dichtmanschette 18, so daß nach dem Bersten des Berstbodens 9 und mit Druckbeaufschlagung die Dichtmanschette 18 an dieser Sollbruchstelle abreißt, wonach sich der topfartige Restrand an der Innenfläche des Zylinders 1 dicht anlegt und dafür sorgt/ daß der Kugelkolben 26, der entsprechend der Ausführung gemäß Fig. 1 wiederum einen geringeren Durchmesser besitzt als

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die geringste lichte Weite des gekrümmten Zylinders 1 sel.r reibungsarm den gekrümmten Zylinderbereich durchlaufen kann, wobei die mitgeführte Dichtmanschette dafür sorgt, daß keine schädliche Leckstelle und damit kein schädlicher Druckabfall erfolgt. Auf der anderen Seite, also im Bereich der Düsenplatte 12' sorgt die bei der Montage in die ümfangsnut hineingezwängte und die ümfangsnut ausfüllende Verdickung 21 dafür, daß auch hier eine volle Abdichtung des Systems erhalten bleibt.

Claims

(Ansprüche:

1. Pyrotechnische Antriebseinrichtung insbesondere für eine Rückstrammvorrichtung eines Sicherheitsgurtsystems, mit einer, eine Treibstoffladuag vorzugsweise eine Festtreibstoff ladung enthaltenden Patrone, die mit einem_f einen Antriebskolben enthaltenden Zylinder verbunden und durch einen Berstboden gegenüber diesem getrennt ist, der nach Zündung der Treibstoffladung durchbricht und den Antriebskolben beschleunigt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Berstboden

(9) unmittelbar eine formstabile Düsenplatte (12, 12') nachgeschaltet ist, die eine gegenüber dem Berstboden verengte Düsenöffnung (14) aufweist.

2. Pyrotechnische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (14) einen trich-

{ terartigen Querschnitt besitzt mit einer Weite an der, am

Berstboden (9) anliegenden Entrittsseite, die etwa der Weite (Durchmesser a) des Berstbodens entspricht und mit einer Weite an der Austrittsseite, die geringer ist als die Weite des Berstbodens.

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3. Pyrotechnische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 und/

oder 2, dadurch gekennnzeichnet, daß die vorzugsweise auf dem Zylinder (1) aufschraubbare Düsenplatte (12, 12') den Zylinder (1) dicht verschließt.

4. Pyrotechnische Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise topfförmige, aus nachgiebigem z.B. elastischem Material bestehende Dichtmanschette (18) die Austrittsseite der Düsenplatte (12·) umzieht und mit ihrem Rand (20) zwischen Düsenplatte und Zylinder (1) dichtend verklemmt ist«

5. Pyrotechnische Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise verdickte Rand

(20) der Dichtmanschette (18) in einer ümfangsnut (22) der Düsenplatte (12¹) verklemmt und gehalten ist.

6. Pyrotechnische Antriebseinrichtung nach Anspruch 4 und/ oder 5/ dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmanschette (18) am Randbereich eine vorzugsweise umlaufende Sollbruchstelle aufweist.

7- Pyrotechnische Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfrand (20) der topfartigen Dichtmanschette (Ί8) eine geringere Materialstärke besitzt als der Topfboden (19).

8. Pyrotechnische Antriebseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise topfförmige Dichtmanschette (18) mit einem kugelförmigen Kolben (26) verbunden ist, dessen durchmesser geringer ist als die kleinste lichte Weite des z.B. gekrümmten Zylinders (1).