EP2684748B1 - Aktivierungseinheit für ein Sicherungssystem eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

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EP2684748B1
EP2684748B1 EP20130179282 EP13179282A EP2684748B1 EP 2684748 B1 EP2684748 B1 EP 2684748B1 EP 20130179282 EP20130179282 EP 20130179282 EP 13179282 A EP13179282 A EP 13179282A EP 2684748 B1 EP2684748 B1 EP 2684748B1
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nozzle body
unit according
nozzle
flow
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Alexander Kern
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Metalsa Automotive GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/19—Pyrotechnical actuators

Definitions

  • the expansion pressure can be used in addition to the filling of an airbag for generating a displacement movement of a security system.
  • the gas flow emerging when the gas generator is triggered into a rotational movement that can be used by a safety system it is already known to divert the gas flow in such a way that in that a rotor shaft of the activation unit that can be connected to a safety system is set into a rotational movement.
  • the invention has for its object to provide an activation unit, which is particularly compact and has a high drive power.
  • Characteristic of the activation unit according to the invention is that the drive unit, which is downstream of the gas generator in the flow direction of the exiting gas stream and which serves to convert the gas stream exiting upon activation of the gas generator into a rotational movement of the rotor shaft, comprises a nozzle arranged in the flow direction of the exiting gas, with at least a flow channel for directing the gas flow on a rotor shaft connected to the impeller.
  • the gas flow transported through the flow channel of the nozzle is directed in an exactly predetermined manner onto the impeller connected to the rotor shaft, so that an optimal conversion of the expansion pressure into a rotational movement is possible.
  • the design and orientation of the flow channel of the nozzle is adaptable, inter alia, to the geometry of the blades of the blade wheel, so that overall a particularly high efficiency can be achieved.
  • the use of a nozzle as a function of the nozzle geometry allows acceleration of the gas flow in the direction of the impeller, so that the conversion of the expansion pressure into a kinetic energy in this way compared to a nozzle-free use of the gas stream has a higher efficiency.
  • the use of a nozzle allows the generation of a high number of revolutions and a high torque, which can be used to drive the connectable to the rotor shaft security systems.
  • Particularly advantageous is the use of a nozzle geometry, in which the exiting gas stream is accelerated to supersonic, whereby a particularly high drive torque can be generated on the rotor shaft.
  • the flow channel is formed in the manner of a Laval nozzle.
  • the flow channel initially has a convergent and then a divergent cross section, wherein the gas flowing through the flow channel is accelerated to supersonic speed. This makes it possible to produce a particularly high efficiency with a high torque on the rotor shaft.
  • the cross-sectional area perpendicular to the flow direction after a narrowest, critical cross-section in the direction of the flow is greater, without falling below a too small radius of curvature of the flow channel, or to exceed a maximum suitable opening angle.
  • the flow channel has a curved, in particular helical course.
  • the drive unit particularly compact, wherein the flow channel nevertheless has due to its helical winding configuration of sufficient length to accelerate the transported through the flow channel gaseous medium in the desired manner.
  • the curved, in particular helical design of the flow channel allows the production of nozzles which have a sufficient flow channel length and at the same time, viewed in the longitudinal axis direction of the rotor shaft, allow a compact configuration of the activation unit.
  • the nozzle may be formed by a base body, which is arranged downstream of the gas generator and has one or more flow channels with a freely selectable cross section. It is conceivable, for example, to manufacture the nozzle, in which the flow channel is formed in the region between an inner tube and an outer tube, which are provided with corresponding contours in the contacting surfaces. It is also possible, a housing that can be used with an inner surface to form a Laval nozzle, in a particularly lightweight form of a wound fiber composite plastic pipe or inexpensive to form a metal tube.
  • the flow channel is formed by a groove introduced into a peripheral surface of a nozzle body and by a nozzle body surrounding the nozzle body in the region of the groove.
  • the nozzle first comprises a nozzle body, for example a cylindrical base body, which has on its peripheral surface a groove which forms part of the flow channel.
  • the flow channel is delimited in the area surrounding the base body by a nozzle body shell whose inner wall forms the flow channel in the region of the groove together with the groove surface.
  • This embodiment of the nozzle can be produced in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the number of flow channels can be set in a simple manner on the number of grooves.
  • the grooved base body with the nozzle body shell.
  • the groove is helically coiled on the peripheral surface of the nozzle body, for example.
  • the cylindrical base body formed. In this way, a simple steering of the gas flow can be achieved, in which this impinges in an optimal manner on the blades of the impeller and thus contributes to a high efficiency.
  • the number of flow channels is always freely selectable. According to an advantageous development of the invention, at least two, preferably four, flow channels are arranged adjacent to one another. As a result, a particularly high efficiency of the activation unit is achieved, wherein in addition to a high number of revolutions, a high torque is simultaneously generated on the rotor shaft.
  • the orientation of the flow channels is uniformly distributed at a distance from each other, so as to have a high impact achieve.
  • the nozzle body for example, the cylindrical base body, which has the grooves provided for the flow channels and is introduced into a nozzle shell, can in principle be formed from any desired material. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, however, it is provided that the nozzle body is made of a plastic, in particular by injection molding. The use of a plastic for the production of the nozzle body makes it possible to produce this particularly cost-effectively. It is possible to form the flow channel already in the manufacturing process of the nozzle body, so that can be dispensed with a further post-processing. As a result, the manufacturing costs can be reduced in a complementary manner.
  • the design of the nozzle body shell to form a closed flow channel is also basically freely selectable.
  • the nozzle body shell can be configured as a separate shell, which is arranged coaxially to the grooved base body, so that the flow channel is formed by the groove surfaces and arranged in this area inner surface of the nozzle body shell.
  • the nozzle body shell is formed by a portion of a housing of the activation unit.
  • the nozzle body is arranged within the housing of the activation unit such that an inner wall of the housing together with the nozzle body forms the nozzle.
  • the flow channel is delimited in this case by the arranged in the region of the groove inner surface of the housing.
  • One or more flow channels are formed on the nozzle body, the nozzle body being arranged in the activation unit in such a way that, in the case of activation of the gas generator, reliable guidance of the gas flow to the blades of the blade wheel is ensured.
  • the nozzle body is also designed for rotatable mounting of the rotor shaft is.
  • the rotor shaft can be stored at one end on the nozzle body, so that can be dispensed with additional storage means. This makes it possible to design the activation unit in a particularly compact and cost-effective manner.
  • the housing can be formed in principle of any material. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, however, it is provided that the housing is formed as a die-cast housing made of plastic or as a metal casting.
  • the suitably designed housing can be produced in a particularly simple and cost-effective manner and, moreover, has the pressure resistance necessary for operation.
  • the design of the paddle wheel in particular the shape of the blades, can basically be freely selected depending on the required drive torque and the required drive speed.
  • turbine-like blades basically any blade geometries can be used.
  • the blades are designed for radial flow.
  • a particularly high drive torque can be achieved, wherein the flow channels are formed such that they cause a corresponding radial flow of the blade wheel.
  • the in the FIGS. 1 to 4 illustrated activation unit has a cylindrical housing 6, within which a gas generator 4 is connected via a housing cover 14 with the housing 6.
  • the activation unit 1 further comprises a drive unit 2, which for converting the gas flow occurring in an activation of the gas generator 4 in a rotational movement of a rotor shaft 3 connected to the rotor shaft 3 paddle wheel 9 and a nozzle body 5 and the housing 6 nozzle for steering of the occurring during activation of the gas generator 4 gas flow to the paddle wheel 9.
  • the pot-shaped nozzle body 5, which is arranged in sections coaxially with the gas generator 4, has helically extending grooves 7 on its outer circumferential surface. Coaxially with the nozzle body 5, a portion of the housing inner wall 12 is arranged such that it forms the flow channels 13 together with the grooves 7; by which the expansion gas emerging from the gas generator 2 is directed to the blades 10 of the blade wheel 9.
  • the shape of the grooves 7 is formed in the manner of a Laval nozzle, with the groove 7 tapers to a constriction 8 and then widens again.
  • the gas emerging from the gas generator 2 is accelerated to supersonic speed and directed onto the blades 10 of the blade wheel 9, causing it to rotate, so that a drive torque is available on the rotor shaft 3.
  • the nozzle body 5 is made as an injection molded part and also serves with a bearing 11 for supporting the rotor shaft 3.
  • the pressure-stable produced pressure-stable housing 6 of the activation unit 1 ensures high reliability in the event of activation of the gas generator. 4

Description

  • Die Erfindung betrifft, siehe DE 2814487A1 eine Aktivierungseinheit für ein Sicherungssystem eines Kraftfahrzeuges, mit
    • einem pyrotechnischen Gasgenerator sowie
    • einer mit dem pyrotechnischen Gasgenerator in Wirkverbindung befindlichen Antriebseinheit zur Umwandlung des bei einer Aktivierung des Gasgenerators austretenden Gasstroms in eine Rotationsbewegung einer mit dem Sicherheitssystem verbindbaren Rotorwelle.
  • Das ständig steigende Sicherheitsbedürfnis der Fahrzeugnutzer hat dazu geführt, dass die Fahrzeughersteller in ihren modernen Kraftfahrzeugen mittlerweile eine Vielzahl von Sicherungssystemen verbauen, welche bei einem Unfall dazu dienen, Verletzungen der Fahrzeuginsassen zu vermeiden, bzw. deren Schweregrad zu minimieren.
  • Für die Wirkungsweise eines Großteils der sensorgesteuerten Sicherungssysteme ist es dabei jedoch erforderlich, dass diese nach ihrer Aktivierung in einem Zeitraum von nur wenigen zehntel Sekunden ihre vollständige Schutzwirkung entfalten, so dass unmittelbar der gewünschte Insassenschutz bereit steht. Bekannte Sicherungssysteme mit kurzen Reaktionszeiten sind bspw. Airbags, Gurtstraffer oder aufstellbare Überrollbügel bei Cabrio-Fahrzeugen. Ihre Aktivierung zu Beginn eines Unfalls bewirkt eine unmittelbare Einstellung der Sicherungslage des jeweiligen Sicherungssystems.
  • Um im Gefahrenfall eine sofortige Aktivierung der Sicherungssysteme mit den geforderten kurzen Reaktionszeiten zu gewährleisten, werden vermehrt pyrotechnische Gasgeneratoren verwendet, welche nach ihrer Aktivierung unmittelbar einen Gasstrom erzeugen, dessen Expansionsdruck neben der Befüllung eines Airbags auch zur Erzeugung einer Verlagerungsbewegung eines Sicherungssystems genutzt werden kann. Zur Umwandlung des bei der Auslösung des Gasgenerators austretenden Gasstroms in eine von einem Sicherungssystem nutzbare Rotationsbewegung ist es bspw. bereits bekannt, den Gasstrom derart umzuleiten, dass eine mit einem Sicherungssystem verbindbare Rotorwelle der Aktivierungseinheit in eine Rotationsbewegung versetzt wird.
  • Bekannte Aktivierungseinheiten weisen jedoch den Nachteil auf, dass die erzeugbare Rotationsbewegung sowie das Antriebsmoment nur begrenzt sind, bzw. großvolumige pyrotechnische Gasgeneratoren verwendet werden müssen, um an der Rotorwelle die zur Verstellung des Sicherungssystems erforderliche Antriebsleistung bereitstellen zu können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aktivierungseinheit bereit zu stellen, welche besonders kompakt aufgebaut ist und dabei eine hohe Antriebsleistung aufweist.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Aktivierungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Aktivierungseinheit ist, dass die Antriebseinheit, welche in Strömungsrichtung des austretenden Gaststroms dem Gasgenerator nachgeschaltet ist und welche zur Umwandlung des bei einer Aktivierung des Gasgenerators austretenden Gasstroms in eine Rotationsbewegung der Rotorwelle dient, eine in Strömungsrichtung des austretenden Gases angeordnete Düse mit mindestens einem Strömungskanal zur Lenkung des Gasstroms auf ein mit der Rotorwelle verbundenes Schaufelrad aufweist.
  • Durch die Verwendung einer Düse wird der durch den Strömungskanal der Düse hindurchtransportierte Gasstrom in genau vorbestimmter Weise auf das mit der Rotorwelle verbundene Schaufelrad geleitet, so dass eine optimale Umwandlung des Expansionsdrucks in eine Rotationsbewegung möglich ist. Die Ausgestaltung und Ausrichtung des Strömungskanals der Düse ist dabei u. a. an die Geometrie der Schaufeln des Schaufelrads anpassbar, so dass insgesamt ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung einer Düse in Abhängigkeit von der Düsengeometrie eine Beschleunigung des Gasstroms in Richtung auf das Schaufelrad, so dass die Umsetzung des Expansionsdrucks in eine Bewegungsenergie in dieser Weise gegenüber einer düsenfreien Verwendung des Gasstroms einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Insbesondere erlaubt die Verwendung einer Düse die Erzeugung einer hohen Umdrehungszahl sowie eines hohen Drehmoments, welches zum Antrieb der an die Rotorwelle anschließbaren Sicherungssysteme genutzt werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung einer Düsengeometrie, bei der der austretende Gasstrom auf Überschall beschleunigt wird, wodurch ein besonders hohes Antriebsmoment an der Rotorwelle erzeugt werden kann.
  • Weiter kennzeichnend ist nach der Erfindung, dass der Strömungskanal nach Art einer Lavaldüse ausgebildet ist. Der Strömungskanal weist dabei zunächst einen konvergenten und anschließend einen divergenten Querschnitt auf, wobei das den Strömungskanal durchströmende Gas auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird. Hierdurch lässt sich ein besonders hoher Wirkungsgrad mit einem hohen Moment an der Rotorwelle erzeugen. Bei einem gebogenen, bzw. gekrümmten Verlauf wird die Querschnittsfläche senkrecht zur Strömungsrichtung nach einem engsten, kritischen Querschnitt in Richtung der Strömung größer, ohne dabei einen zu geringen Krümmungsradius des Strömungskanals zu unterschreiten, bzw. einen maximal geeigneten Öffnungswinkel zu überschreiten.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Strömungskanal einen gebogenen, insbesondere schraubenlinienförmigen Verlauf aufweist. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung des Strömungskanals besteht die Möglichkeit, die Antriebseinheit besonders kompakt auszugestalten, wobei der Strömungskanal trotzdem aufgrund seiner schraubenlinienförmig gewundenen Ausgestaltung eine ausreichende Länge aufweist, um das durch den Strömungskanal zu transportierende gasförmige Medium in der gewünschten Weise zu beschleunigen. Die gebogene, insbesondere schraubenlinienförmige Ausgestaltung des Strömungskanals erlaubt dabei die Herstellung von Düsen, welche eine ausreichende Strömungskanallänge aufweisen und gleichzeitig, in Längsachsenrichtung der Rotorwelle betrachtet, eine kompakte Ausgestaltung der Aktivierungseinheit zulassen.
  • Die Ausbildung des Strömungskanals an der Düse ist grundsätzlich in beliebiger Weise herstellbar, so kann die Düse bspw. durch einen Grundkörper gebildet sein, der stromabwärts von dem Gasgenerator angeordnet ist und einen oder mehrere Strömungskanäle mit einem freiwählbaren Querschnitt aufweist. Denkbar ist bspw. eine Herstellung der Düse, bei der der Strömungskanal in dem Bereich zwischen einem Innen- und einem Außenrohr gebildet ist, welche in den sich berührenden Flächen mit entsprechenden Konturen versehen sind. Ferner besteht die Möglichkeit, ein Gehäuse, das mit einer Innenfläche auch zur Bildung einer Lavaldüse genutzt werden kann, in einer besonders leichten Form aus einem gewickelten Faserverbundkunststoffrohr oder kostengünstig aus einem Metallrohr zu bilden.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Strömungskanal durch eine in eine Umfangsfläche eines Düsenkörpers eingebrachte Nut und durch eine den Düsenkörper im Bereich der Nut umgebende Düsenkörperhülle gebildet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung weist die Düse zunächst einen Düsenkörper, bspw. einen zylindrischen Grundkörper auf, welcher an seiner Umfangsfläche eine Nut aufweist, die einen Teil des Strömungskanals bildet. Abgegrenzt wird der Strömungskanal in dem den Grundkörper umgebenden Bereich durch eine Düsenkörperhülle, deren Innenwand im Bereich der Nut gemeinsam mit der Nutfläche den Strömungskanal bildet.
  • Diese Ausgestaltung der Düse lässt sich in besonders einfacher und kostengünstiger Weise herstellen. Die Anzahl der Strömungskanäle lässt sich dabei in einfacher Weise über die Anzahl der Nuten festlegen. Zur Bildung der Düse ist es lediglich erforderlich, den mit Nuten versehenen Grundkörper mit der Düsenkörperhülle zu versehen. Besonders vorteilhafterweise ist dabei die Nut schraubenlinienförmig gewendelt an der Umfangsfläche des Düsenkörpers, bspw. dem zylindrischen Grundkörper, ausgebildet. Hierdurch kann eine einfache Lenkung des Gasstroms erreicht werden, bei der dieser in optimaler Weise auf die Schaufeln des Schaufelrades auftrifft und so zu einem hohen Wirkungsgrad beiträgt.
  • Die Anzahl der Strömungskanäle ist dabei grundsätzlich frei wählbar. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind mindestens zwei, bevorzugt vier Strömungskanäle benachbart zueinander angeordnet. Hierdurch wird ein besonders hoher Wirkungsgrad der Aktivierungseinheit erreicht, wobei neben einer hohen Umdrehungszahl gleichzeitig auch ein hohes Drehmoment an der Rotorwelle erzeugt wird. Die Ausrichtung der Strömungskanäle erfolgt dabei gleichmäßig verteilt im Abstand zu einander, um so eine hohe Wirkung zu erzielen.
  • Der Düsenkörper, bspw. der zylindrische Grundkörper, welcher die für die Strömungskanäle vorgesehenen Nuten aufweist und in eine Düsenhülle eingebracht ist, kann grundsätzlich aus einem beliebigen Material gebildet sein. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Düsenkörper aus einem Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren hergestellt ist. Die Verwendung eines Kunststoffs zur Herstellung des Düsenkörpers erlaubt es, diesen besonders kostengünstig herzustellen. Dabei ist es möglich, den Strömungskanal bereits im Herstellungsverfahren des Düsenkörpers auszubilden, so dass auf eine weitere Nachbearbeitung verzichtet werden kann. Hierdurch können die Herstellungskosten in ergänzender Weise gesenkt werden.
  • Die Ausgestaltung der Düsenkörperhülle zur Bildung eines abgeschlossenen Strömungskanals, im Falle der Verwendung eines Düsenkörpers mit umfangseitig angeordneten Nuten, ist ebenfalls grundsätzlich frei wählbar. So kann die Düsenkörperhülle als separate Hülle ausgestaltet sein, welche koaxial zu dem mit Nuten versehenen Grundkörper angeordnet ist, so dass der Strömungskanal durch die Nutflächen sowie die in diesem Bereich angeordnete Innenfläche der Düsenkörperhülle gebildet ist. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Düsenkörperhülle durch einen Abschnitt eines Gehäuses der Aktivierungseinheit gebildet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der Düsenkörper derart innerhalb des Gehäuses der Aktivierungseinheit angeordnet, dass eine Innenwand des Gehäuses gemeinsam mit dem Düsenkörper die Düse bildet. Der Strömungskanal ist in diesem Fall durch die im Bereich der Nut angeordnete Innenfläche des Gehäuses abgegrenzt. Diese Ausgestaltung erlaubt eine besonders kompakte Herstellung der Aktivierungseinheit, wobei zudem aufgrund der Möglichkeit, auf ein separates Bauelement zu verzichten, die Herstellungskosten der Aktivierungseinheit besonders gering sind.
  • An dem Düsenkörper sind einer oder mehrere Strömungskanäle ausgebildet, wobei der Düsenkörper derart in der Aktivierungseinheit angeordnet ist, dass im Falle einer Aktivierung des Gasgenerators eine zuverlässige Lenkung des Gasstroms auf die Schaufeln des Schaufelrades gewährleistet ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Düsenkörper darüber hinaus zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle ausgebildet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung kann die Rotorwelle einenends an dem Düsenkörper gelagert werden, so dass auf zusätzliche Lagerungsmittel verzichtet werden kann. Dies erlaubt es, die Aktivierungseinheit besonders kompakt sowie kostengünstig auszugestalten.
  • Wie der Düsenkörper, so kann auch das Gehäuse grundsätzlich aus einem beliebigen Material gebildet sein. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Gehäuse als Druckgussgehäuse aus Kunststoff oder als Metallgussteil gebildet ist. Das entsprechend ausgebildete Gehäuse lässt sich besonders einfach und kostengünstig herstellen und weist dabei darüber hinaus die für den Betrieb notwendige Druckfestigkeit auf.
  • Die Ausgestaltung des Schaufelrades, insbesondere die Form der Schaufeln, kann grundsätzlich in Abhängigkeit von dem erforderlichen Antriebsmoment sowie der erforderlichen Antriebsdrehzahl frei gewählt werden. Neben turbinenartigen Schaufeln sind dabei grundsätzlich beliebige Schaufelgeometrien einsetzbar. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Schaufeln zur radialen Anströmung ausgebildet sind. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann ein besonders hohes Antriebsmoment erreicht werden, wobei die Strömungskanäle derart ausgebildet sind, dass sie eine entsprechend radiale Anströmung des Schaufelrades bewirken.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer Aktivierungseinheit mit einer antreibbaren Rotorwelle;
    Fig. 2
    eine Ansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie A-A von Figur 1;
    Fig. 3
    eine Ansicht der Aktivierungseinheit von Figur 1 ohne Gehäuse und
    Fig. 4
    eine Ansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie B-B von Figur 1.
  • Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Aktivierungseinheit weist ein zylinderförmiges Gehäuse 6 auf, innerhalb dessen ein Gasgenerator 4 über einen Gehäusedeckel 14 mit dem Gehäuse 6 verbunden ist.
  • Die Aktivierungseinheit 1 weist ferner eine Antriebseinheit 2 auf, welche zur Umwandlung des bei einer Aktivierung des Gasgenerators 4 auftretenden Gasstroms in eine Rotationsbewegung einer Rotorwelle 3 ein mit der Rotorwelle 3 verbundenes Schaufelrad 9 sowie eine aus einem Düsenkörper 5 und dem Gehäuse 6 gebildete Düse zur Lenkung des bei einer Aktivierung des Gasgenerators 4 auftretenden Gasstroms auf das Schaufelrad 9 aufweist. Der topfförmig ausgebildete Düsenkörper 5, welcher abschnittsweise koaxial zum Gasgenerator 4 angeordnet ist, weist an seiner äußeren Umfangsfläche schraubenlinienförmig verlaufende Nuten 7 auf. Koaxial zum Düsenkörper 5 ist ein Abschnitt der Gehäuseinnenwand 12 derart angeordnet, dass er gemeinsam mit den Nuten 7 die Strömungskanäle 13 bildet; durch welche das aus dem Gasgenerator 2 austretende Expansionsgas auf die Schaufeln 10 des Schaufelrades 9 geleitet wird.
  • Die Form der Nuten 7 ist dabei nach Art einer Lavaldüse gebildet, wobei sich die Nut 7 bis zu einer Engstelle 8 verjüngt und sich anschließend wieder aufweitet. Durch diese Geometrie der Strömungskanäle 13 wird das aus dem Gasgenerator 2 austretende Gas auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und auf die Schaufeln 10 des Schaufelrads 9 geleitet, wodurch dieses in Drehung versetzt wird, so dass an der Rotorwelle 3 ein Antriebsmoment bereitsteht.
  • Der Düsenkörper 5 ist als Spritzgussteil hergestellt und dient darüber hinaus mit einem Lager 11 zur Lagerung der Rotorwelle 3. Das aus Druckguss hergestellte druckstabile Gehäuse 6 der Aktivierungseinheit 1 gewährleistet eine hohe Funktionssicherheit im Falle einer Aktivierung des Gasgenerators 4.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Aktivierungseinheit
    2
    Antriebseinheit
    3
    Rotorwelle
    4
    Gasgenerator
    5
    Düsenkörper
    6
    Gehäuse
    7
    Nut
    8
    Verjüngung
    9
    Schaufelrad
    10
    Schaufel
    11
    Lager
    12
    Gehäuseinnenwand
    13
    Strömungskanal
    14
    Gehäusedeckel

Claims (10)

  1. Aktivierungseinheit für ein Sicherungssystem eines Kraftfahrzeuges, mit
    - einem pyrotechnischen Gasgenerator (4) sowie
    - einer mit dem pyrotechnischen Gasgenerator (4) in Wirkverbindung befindlichen Antriebseinheit (2) zur Umwandlung des bei einer Aktivierung des Gasgenerators (4) austretenden Gasstroms in eine Rotationsbewegung einer mit dem Sicherheitssystem verbindbaren Rotorwelle (3)
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antriebseinheit (2) eine in Strömungsrichtung des austretenden Gases angeordnete Düse mit mindestens einem Strömungskanal (13) zur Lenkung des Gasstroms auf ein mit der Rotorwelle (3) verbundenes Schaufelrad (9) aufweist, und der Strömungskanal (13) nach Art einer Lavaldüse ausgebildet ist.
  2. Aktivierungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (13) einen gebogenen, insbesondere schraubenlinienförmigen Verlauf aufweist.
  3. Aktivierungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (13) durch eine in eine Umfangsfläche eines Düsenkörpers (5) eingebrachte Nut (7) und durch eine den Düsenkörper (5) im Bereich der Nut (7) umgebende Düsenkörperhülle (6) gebildet ist.
  4. Aktivierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (7) schraubenlinienförmig gewendelt an der Umfangsfläche des Düsenkörpers (5) verläuft.
  5. Aktivierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, bevorzugt vier Strömungskanäle (13) benachbart zueinander angeordnet sind.
  6. Aktivierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (5) aus einem Kunststoff, insbesondere im Spritzgussverfahren hergestellt ist.
  7. Aktivierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkörperhülle durch einen Abschnitt eines Gehäuses (6) der Aktivierungseinheit (1) gebildet ist.
  8. Aktivierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (5) zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle (3) ausgebildet ist.
  9. Aktivierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) als Druckgussgehäuse aus Kunststoff oder als Metallgussteil gebildet ist.
  10. Aktivierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (9) zur radialen Anströmung ausgebildet ist.
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