WO2009047252A1 - Druckerzeugungsmodul - Google Patents

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WO2009047252A1
WO2009047252A1 PCT/EP2008/063402 EP2008063402W WO2009047252A1 WO 2009047252 A1 WO2009047252 A1 WO 2009047252A1 EP 2008063402 W EP2008063402 W EP 2008063402W WO 2009047252 A1 WO2009047252 A1 WO 2009047252A1
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WO
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chamber
pressure
generating module
actuator
pressure generating
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PCT/EP2008/063402
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French (fr)
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Gerhard Klingauf
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Takata-Petri Ag
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Priority claimed from DE200720017748 external-priority patent/DE202007017748U1/de
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    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
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    • B60R22/195—Anchoring devices with means to tension the belt in an emergency, e.g. means of the through-anchor or splitted reel type
    • B60R22/1954—Anchoring devices with means to tension the belt in an emergency, e.g. means of the through-anchor or splitted reel type characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators

Definitions

  • the invention relates to a pressure generating module for a vehicle occupant restraint system according to claim 1.
  • the prior art includes pressure generating modules, e.g. for belt tensioners of a vehicle seat belt, known, which have a bore in a working chamber through which gas can flow out of the working chamber to the outside.
  • the present invention is based on the problem to provide a pressure generating module, which allows a controlled outflow of gas.
  • a pressure generating module for a vehicle occupant restraint system is provided, with
  • At least one outflow opening can flow through the gas from the first chamber from the pressure generating module
  • An outflow mechanism which is adapted to change a gas flow through the discharge opening in dependence on the gas pressure in the second chamber.
  • the pressure in the first chamber is thus transferred via a gas portion which from the first chamber (which for example represents the working chamber of the pressure generating module) into the second chamber.
  • te chamber overflowed and interacts with the outflow mechanism, controlled.
  • the outflow mechanism is in particular designed to change the outflow cross section of the discharge opening depending on the gas pressure in the second chamber.
  • the gas flow (volume flow) can be changed, for example, by an additional element which cooperates with the outflow opening and closes the outflow opening in an initial position and assumes a different position depending on the pressure in the second chamber, in which it at least partially releases the outflow opening.
  • the pressure generating module For filling the first chamber with gas, the pressure generating module has a gas generating unit that releases gas in response to a control signal (for example, a crash sensor or a pre-crash sensor of the vehicle).
  • a control signal for example, a crash sensor or a pre-crash sensor of the vehicle.
  • the gas generating unit is a pyrotechnic unit that can chemically generate gas.
  • the gas generating device is disposed within the first chamber.
  • the outflow mechanism can be designed to release the outflow opening only when the gas pressure in the second chamber exceeds a predeterminable minimum pressure.
  • the required minimum pressure is reached only after a predefinable time delay after the beginning of the filling of the first chamber or after reaching a maximum pressure in the first chamber.
  • the overflow of gas from the first to the second chamber is made possible, for example, by an opening of the outflow mechanism extending between the first and second chambers.
  • a valve may be provided.
  • the time delay with which the minimum pressure in the second chamber, which is required for releasing the outflow opening can be influenced or predetermined via the design of the opening and its position.
  • the volume flow through the opening affects the time at which the minimum pressure is reached.
  • a device via which the outflow cross section of
  • Opening between the first and the second chamber in response to the pressure in the first chamber is variable.
  • the device can be designed to abruptly increase the outflow cross section when the pressure in the first chamber mer reached a predetermined minimum pressure. The sudden enlargement of the outflow cross section enables a rapid pressure reduction in the first chamber.
  • the internal pressure rapidly building up due to the enlarged outflow cross section in the second chamber can also lead to the outflow mechanism releasing the outflow opening, so that gas can also flow out of the first chamber to the outside, whereby the reduction of the internal pressure in the first chamber accelerates.
  • a pressure reduction in the first chamber is e.g. desirable if the pressure due to bucket malfunction (misuse) of the belt tensioner device exceeds the usual level.
  • the internal pressure in the first chamber may increase sharply, e.g. by up to 50% compared to the usual value in the operation of the pressure generating device. Due to the possible rapid pressure reduction, components or connections of components for the production of the pressure generating device can be used, which have a lower strength beyond.
  • the device for changing the outflow cross section has:
  • the outflow opening will not be released immediately upon ignition of the pyrotechnic unit, but with a certain time delay.
  • This in particular allows a time-controlled reduction of the internal pressure of the first chamber and thus a time-controlled reduction of the force acting on components driven by the gas of the first chamber, for example belt tensioner components.
  • the drive (the power) that is generated by the pressure generating motor dul provided, barely reduced, on the other hand, however, force peaks can be avoided.
  • the outflow mechanism has an actuator which is movable in dependence on the internal pressure of the second chamber.
  • a receptacle for the actuator can be provided, along which the actuator can be moved.
  • the receptacle has the outflow opening, via which gas can flow out of the pressure generating module out of the first chamber.
  • the actuator may have an opening, wherein in an initial position of the actuator, a continuous region of the actuator closes the outflow opening (for example formed on the receptacle for the actuator).
  • the actuator can be brought by the action of the gas pressure in the second chamber in a release position in which the opening of the actuator overlaps at least partially with the discharge opening of the receptacle and the outflow opening is thereby released. That is, the actuator is moved by the pressure in the second chamber so far (shifted) that the outflow opening with the opening of the actuator in sections or completely aligned.
  • the receptacle comprises a jacket having an inner, e.g. hollow cylindrical, limited area of the receptacle and having at least one outflow opening for the outflow of gas from the first chamber.
  • the actuator may also have an internal, e.g. likewise hollow-cylindrical region, which is delimited by a jacket of the actuator.
  • the number of openings in the actuator and of course the number of outlet openings is in principle arbitrary and can be selected depending on the requirements of the pressure generating module.
  • the actuator is arranged at least in sections in the inner region of the receptacle. That is, the (for example, piston-shaped) actuator moves within the (for example, hollow cylindrical) recording.
  • the first chamber can surround the receptacle at least in sections, wherein the gas generating device (for example in the form of a pyrotechnic unit) can be arranged simultaneously in the first chamber.
  • the actuator may be designed such that when the outflow opening is open, gas flows out through the outflow opening, the opening of the actuator and through the inner region of the actuator.
  • the inner region of the actuator is in flow communication with the first chamber in the event that the outflow opening and the through-hole are at least partially aligned, the inner region having a discharge region (for example in one of its ends) over which the gas can be derived from the pressure generating module out.
  • the actuator is attached to the outside of the receptacle.
  • the actuator can be arranged on one side of the jacket of the receptacle, which faces away from the inner region of the actuator.
  • the actuator can here also be configured to be rotationally symmetrical (for example hollow-cylindrical) at least in sections and surround the receptacle.
  • a variety of other types of actuators are conceivable, which are arranged on an outer side of the receptacle, e.g. in the form of a piston.
  • the receptacle of this variant of the invention may surround the first chamber at least in sections, so that the first chamber (which may also be the working chamber for driving a device, such as a belt tightening device) is located within the receptacle.
  • the gas generating means in the first chamber i. within the recording, be arranged.
  • a retaining element which fixes the actuator on the receptacle until the gas pressure in the second chamber exceeds a predeterminable minimum pressure.
  • This may for example be a pin-like element having a predetermined breaking point, which breaks under the action of a certain force, so that at a certain pressure in the second chamber (and thus a certain force exerted by the actuator on the holding element) the connection between Actuator and recording is solved.
  • pin-like holding elements other variants of holding elements are of course also included, for example, an adhesive or a sealant that dissolves when exposed to a certain force.
  • a filter element is provided which filters gas flowing out of the first chamber through the outflow opening.
  • the filter element may be provided in the interior of the receptacle in the region of the outflow opening.
  • the filter element is arranged outside the receptacle.
  • the pressure generating module described above can be used in a belt tensioning device for tightening a vehicle seat belt in the event of an accident of the vehicle in order to drive one or more belt tensioner components by means of the gas pressure generated in the first chamber (the working chamber).
  • a belt tensioning device has, for example, a piston which is connected to an end or another portion of a vehicle seat belt, and which is moved under the action of the internal pressure in the first chamber such that the belt is tightened.
  • a so-called rotational tensioner cooperates with the pressure generating module according to the invention, wherein ball-like elements are moved by the gas pressure in the first chamber, which in turn drive a wheel of a winding mechanism of the safety belt.
  • Another example of a belt tensioner is a so-called tube tightener.
  • such belt tensioning devices are known per se, so that they will not be explained further at this point.
  • the use of the pressure generating module according to the invention is not limited to belt tensioners.
  • the pressure generating module can also be used for inflating an airbag of a vehicle occupant restraint system (gas generator).
  • Figures 1 to 3 are sectional views of a first embodiment of the pressure generating module according to the invention.
  • Figure 4 is a sectional view of a second embodiment
  • Figures 5A, 5B is a sectional view of a development of the second embodiment
  • Figure 6 is a sectional view of a third embodiment
  • Figures 7A-7D is a sectional view of a development of the third embodiment
  • FIG. 8 is a graphic representation of the time dependence of the chamber pressure as a function of time
  • Figure 9 is a graphical representation of the shoulder force as a function of time.
  • Figures 1 to 3 relate to a first variant of the pressure generating module according to the invention, wherein Figures 1 and 2 show various sectional views of a starting position (i.e., with a closed discharge opening) of the pressure generating module.
  • FIG. 3 relates to a state of the pressure generating module with released outflow opening.
  • the pressure generating module 1 a first chamber 2 (internal pressure Pi) and a second chamber 3 (internal pressure P 2 ), wherein in the first chamber 2, a gas generating device in the form of a pyrotechnic unit (not shown) for filling the first chamber. 2 arranged with gas. Between the first chamber 2 and the second chamber 3 there is an opening 21 through which gas from the first chamber 2 can flow into the second chamber 3.
  • the opening 21 may, for. B. also be designed as a throttle valve.
  • the pressure generating module 1 further comprises an outflow mechanism 4, which comprises an actuator 41 in the form of a piston and a receptacle 42 for the actuator in the form of a cylinder.
  • the receptacle 42 has a sectionally hollow-cylindrical inner region in which the actuator 41 is arranged to be movable relative to the receptacle 42.
  • a lower end 41 1 of the actuator 41 defines the second chamber 3, so that the actuator 41 is movable in response to the internal pressure in the second chamber 3.
  • FIG. 1 shows a first sectional view through the pressure generating module along a first plane
  • FIG. 2 shows a sectional view along a plane perpendicular to the section of FIG. As can be seen from FIG.
  • two opposing outflow openings 421 1, 4212 are formed in the jacket 421 of the receptacle 42.
  • the actuator 41 is also partially hollow cylindrical and thus has a limited by a jacket inner region 415.
  • two opposing openings 41 13, 41 14 are formed, which lead to the inner region 415 of the actuator 41.
  • FIG. 1 shows that, moreover, a retaining element in the form of a shear rod 5 is provided, which engages in mutually aligned bores of the receptacle 42 and of the actuator 41 and thus mechanically interconnects the actuator 41 and the receptacle 42.
  • actuator 41 and receptacle 42 are thus not mutually displaceable.
  • the shearing element 5 has a predetermined breaking point 51, which is destroyed by the action of a certain shearing force (upon displacement of the actuator 41 under the action of the internal pressure P 2 of the second chamber 3).
  • the actuator 41 can be moved by the internal pressure P 2 in the second chamber 3 only when the internal pressure P 2 reaches a certain minimum value.
  • the cross section of the opening 21 between the first chamber 2 and the second chamber 3 is in turn selected so that the gas flow through the opening 21 is limited so that the required minimum pressure in the second chamber 3 until after a certain time after the start of filling the first chamber, ie after ignition of the pyrotechnic unit, is achieved.
  • FIG. 3 The case that the required minimum pressure is reached in the second chamber 3 is shown in FIG. 3.
  • the actuator 41 moves at least as far upwards (away from the original second chamber 3, arrow O), that the openings 41 13 and 41 14 each with the outflow openings 421 1, 4212 overlap (align).
  • gas can flow out of the first chamber 2 through the outflow openings 4212, 4213 and the inner area 415 (marked by arrows S).
  • the outflowing gas can, for. B. outward through the actuator inside 415, ie, out of the pressure generating module out.
  • Figure 4 shows another variant of the pressure generating module according to the invention, which is similar to the variant of Figures 1 to 3.
  • the cylindrical receptacle 42 here only a single outflow opening 4212 and the piston-shaped actuator 41 correspondingly also only an opening 41 13. If the pressure P 2 in the second chamber 3 reaches the required minimum pressure, the actuator 41 -as in FIGS. 1 to 3 -is moved so far that the opening 41 13 is at least partially aligned with the outlet opening 4212 and in this actuator position (release position). Gas can flow out of the first chamber 2 through the discharge opening 4212 therethrough.
  • the actuator 41 furthermore has a filter element in the form of a plurality of filter particles 6, which are arranged in the region of the opening 41 13.
  • the gas passes through both the opening 41 13 of the actuator 41 and the filter particles 6, whereby the outflowing gas z. B. is freed of toxic ingredients.
  • the gas can flow out through the inner region 415 of the receptacle 41 to the outside.
  • FIGS. 5A and 5B relate to a further development of the pressure generating module of FIG. 4.
  • a device in the form of a throttle element 7 is additionally provided which serves to set the effective outflow cross section of the opening 21.
  • the throttle element 7 has a first, cylindrical portion 71 which extends through the opening 21 therethrough. The portion 71 abuts with an outer periphery at an edge of the opening 21, so that passage of gas between the portion 71 and the edge of the opening 21 is substantially omitted.
  • the first section 71 is connected to a second, annular section 72 of the throttle element 7, wherein the second section 72 forms a stop, which initially prevents the first section from coming out of the opening 21 due to the internal pressure in the first chamber 2 the second chamber 3 slips in.
  • the throttle element 7 also has a central bore 73 extending through the first and second sections 71, 72 and via the gas from the first to the second chamber can transgress.
  • the bore 73 has correspondingly a smaller diameter than the opening 21.
  • the connection between the first and second sections 71, 72 is designed so that it releases when the internal pressure in the first chamber 2 reaches a certain value. By loosening the first part, it can slide into the second chamber 3 so that it completely releases the opening 21 abruptly (compare FIG. 5B). As a result, an overpressure arising in the first chamber 2 can be rapidly reduced. The pressure reduction is accelerated by the fact that the gas flowing into the second chamber 3 moves the actuator 41 so that the outflow opening 4212 is released and gas can flow out of the first chamber 2 also via the outflow opening 4212.
  • FIG. 6 shows a sectional view of a further variant of the pressure generating module.
  • the pressure generating module 1 cooperates with a belt tensioner component 8.
  • the pressure generating module 1 has a first chamber 2 (working chamber for driving the component 8), which is surrounded by a second chamber 3. Between the first chamber 2 and the second chamber 3, as in the embodiments described above, an opening 21 is arranged so that gas from the first chamber 2 can flow into the second chamber 3.
  • the pressure generating module 1 further comprises an outflow mechanism 4, which comprises a substantially hollow cylindrical receptacle 42, wherein a jacket 421 of the receptacle 42 defines an inner region which simultaneously forms the first chamber 2.
  • an actuator 41 is arranged, which can move along the jacket 421.
  • the actuator 41 has an upper portion 4200 facing the belt tensioner component 8 and a lower portion (facing away from the belt tensioner component 8) 4100, wherein the portions 4100, 4200 are each hollow cylindrical and surround the receptacle 42.
  • the upper portion 4200 has a larger diameter than the lower portion 4100 and limited with a portion of the second chamber 3 such that the internal pressure P 2 of the second chamber 3 can act on the actuator 41.
  • the actuator 41 has in its lower portion 4100 two opposing through holes 41 13, 41 14, which can be brought by displacement of the actuator 41 along the receptacle 42 in overlap with outflow openings 4211, 4212 of the receptacle 42. In the starting position (as shown in FIG.
  • the outflow openings 421 1, 4212 are closed by a continuous edge section 41 12 of the actuator 41, so that in the starting position no gas can flow out via the outflow openings 421 1, 4212.
  • the receptacle 42 further includes opposing stoppers 4300 that limit movement of the actuator 41 in a direction away from the tightening mechanism 8.
  • the second chamber 3 which is bounded on the one hand by the upper portion 4200 of the actuator 41 and on the other hand by an edge portion (jacket) of the receptacle 42, is provided with a seal 9.
  • the seal 9 seals the chamber inside upwards (towards the tightening mechanism 8), downwards and towards the actuator 41. At the same time, the seal 9 fixes the actuator 41 to the receptacle 42.
  • the seal 9 also has in the region of the receptacle 42 a predetermined breaking point 91 (weakening), which is destroyed by the action of a minimum force and the mechanical see connection of actuator 41 and receptacle 42 triggers.
  • the actuator 41 can only move relative to the receptacle 42 and release the outflow openings 421 1, 4212 when the pressure P 2 in the second chamber 3 has reached a certain minimum pressure, which is sufficient for the actuator 41 to exert a force on the seal 9 exerts, which is required to destroy the predetermined breaking point 91.
  • the seal 9 thus acts as a holding element which fixes the actuator 41 on the receptacle 42 as long as the pressure in the second chamber does not exceed a certain minimum pressure.
  • FIGs 7A to 7D relate to a development of the variant of Figure 6.
  • a throttle element 7 is arranged in the opening 21, which has a first and a second portion 71, 72. If the internal pressure in the first chamber 2 exceeds a minimum value, the first part is released from the second part, whereby the opening 21 is released abruptly (FIG. 7B). The gas flowing into the second chamber 3 moves the actuator 41 so that the outflow openings 421 1, 4212 are released and an outflow of gas takes place from the first chamber 2 (FIG. 7C).
  • the throttle element may in particular be so procured that the connection between the first and the second part 71, 72 only dissolves when a pressure has built up in the first chamber that is greater than the pressure required to actuate the actuator 41 (FIG. ie for destroying the predetermined breaking point 91 of the seal 9) is necessary.
  • gas flows through the bore 73 into the second chamber 3, so that a pressure can build up in it which is sufficient to actuate the actuator 41; the pressure generating module acts as a residual pressure reduction (Fig. 7D).
  • Figure 8 is a graphical representation of the time course of pressure in chambers of the pressure generating module according to the invention (curves B and D) in comparison with a pressure generating module without (or with a permanently closed) outflow opening (curves A and C).
  • the curves A and B refer to the pressure in the working chamber (the first chamber) of the pressure generating module and the curves C and D to the pressure in the second chamber.
  • FIG. 9 is a graph showing the time course of a force exerted by a vehicle seat belt in the course of an accident of the vehicle on the shoulder of a vehicle occupant, which is secured with the seat belt.
  • the vehicle seat belt is in this case equipped with a belt tightening mechanism for tightening the belt, which cooperates in one case with the pressure generating module according to the invention (curves E and F) and in the other case with a conventional pressure generating module (curve G).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckerzeugungsmodul für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einer mit Gas befüllbaren ersten Kammer (2); einer zweiten Kammer (3), in die Gas aus der ersten Kammer (2) überströmen kann; mindestens einer Abströmöffnung (4211, 4212), über die Gas aus der ersten Kammer (2) aus dem Druckerzeugungsmodul (1) abströmen kann; und einem Abströmmechanismus (4), der ausgebildet ist, einen Gasstrom durch die Abströmöffnung (4211, 4212) in Abhängigkeit vom Gasdruck (P2) in der zweiten Kammer (3) zu verändern.

Description

Druckerzeugungsmodul
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Druckerzeugungsmodul für ein Fahrzeuginsassen- Rückhaltesystem gemäß Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind Druckerzeugungsmodule, z.B. für Gurtstraffer eines Fahrzeugsicherheitsgurtes, bekannt, die eine Bohrung in einer Arbeitskammer aufweisen, über die Gas aus der Arbeitskammer nach außen abströmen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Druckerzeugungsmodul zu schaffen, das ein kontrolliertes Abströmen von Gas ermöglicht.
Dieses Problem wird mittels des Druckerzeugungsmoduls mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Danach wird ein Druckerzeugungsmodul für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem bereitgestellt, mit
- einer mit Gas befüllbaren ersten Kammer; einer zweiten Kammer, in die Gas aus der ersten Kammer überströmen kann;
- mindestens einer Abströmöffnung, über die Gas aus der ersten Kammer aus dem Druckerzeugungsmodul abströmen kann; und
- einem Abströmmechanismus, der ausgebildet ist, einen Gasstrom durch die Abströmöffnung in Abhängigkeit vom Gasdruck in der zweiten Kammer zu verändern.
Der Druck in der ersten Kammer wird somit über einen Gasanteil, der von der ersten Kammer (die z.B. die Arbeitskammer des Druckerzeugungsmoduls darstellt) in die zwei- te Kammer überströmt und mit dem Abströmmechanismus zusammenwirkt, gesteuert. Der Abströmmechanismus ist insbesondere ausgebildet, den Abströmquerschnitt der Abströmöffnung abhängig vom Gasdruck in der zweiten Kammer zu verändern. Der Gasstrom (Volumenstrom) kann z.B. durch ein zusätzliches Element verändert werden, das mit der Abströmöffnung zusammenwirkt und die Abströmöffnung in einer Ausgangsposition verschließt und abhängig vom Druck in der zweiten Kammer eine andere Position einnimmt, in der es die Abströmöffnung zumindest teilweise freigibt.
Zum Befüllen der ersten Kammer mit Gas weist das Druckerzeugungsmodul eine Gas- erzeugungseinheit auf, die als Reaktion auf ein Steuersignal (zum Beispiel einer Crash- Sensorik oder einer Pre-Crash-Sensorik des Fahrzeuges) Gas freisetzt. Beispielsweise handelt es sich bei der Gaserzeugungseinheit um eine pyrotechnische Einheit, die auf chemischem Wege Gas erzeugen kann. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Gaserzeugungseinrichtung innerhalb der ersten Kammer angeordnet.
Des Weiteren kann der Abströmmechanismus ausgebildet sein, die Abströmöffnung erst freizugeben, wenn der Gasdruck in der zweiten Kammer einen vorgebbaren Mindestdruck übersteigt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erforderliche Mindestdruck erst nach einer vorgebbaren Zeitverzögerung nach Beginn des Befüllens der ers- ten Kammer bzw. nach Erreichen eines Maximaldrucks in der ersten Kammer erreicht wird.
Das Überströmen von Gas aus der ersten in die zweite Kammer wird beispielsweise durch eine Öffnung des Abströmmechanismus, die sich zwischen der ersten und der zweiten Kammer erstreckt, ermöglicht. Anstelle einer Öffnung oder zusätzlich zu der Öffnung kann auch ein Ventil vorgesehen sein kann. Insbesondere kann über die Ausgestaltung der Öffnung und deren Lage die Zeitverzögerung, mit der der Mindestdruck in der zweiten Kammer, der zum Freigeben der Abströmöffnung erforderlich ist, beein- flusst oder vorgegeben werden. Insbesondere beeinflusst der Volumenstrom durch die Öffnung den Zeitpunkt, zu dem der Mindestdruck erreicht wird.
In einer Variante ist eine Vorrichtung vorgesehen, über die der Abströmquerschnitt der
Öffnung zwischen der ersten und der zweiten Kammer in Abhängigkeit vom Druck in der ersten Kammer veränderbar ist. Insbesondere kann die Vorrichtung ausgebildet sein, den Abströmquerschnitt schlagartig zu vergrößern, wenn der Druck in der ersten Kam- mer einen vorgebbaren Mindestdruck erreicht. Das schlagartige Vergrößern des Abströmquerschnitts ermöglicht einen schnellen Druckabbau in der ersten Kammer.
Der sich durch den vergrößerten Abströmquerschnitt in der zweiten Kammer schnell aufbauende Innendruck kann zudem dazu führen, dass der Abströmmechnismus die Abströmöffnung freigibt, so dass Gas aus der ersten Kammer auch nach außen abströmen kann, wodurch sich der Abbau des Innendrucks in der ersten Kammer beschleunigt.
Ein Druckabbau in der ersten Kammer ist z.B. wünschenswert, wenn der Druck aufgrund eimer Fehlfunktion (Misuse) der Gurtstraffervorrichtung das übliche Niveau übersteigt. Beispielsweise kann bei einem Blockieren eines Teils der Gurtstraffervorrichtung der Innendruck in der ersten Kammer stark ansteigen, z.B. um bis zu 50% gegenüber dem beim Betrieb der Druckerzeugungseinrichtung üblichen Wert. Durch den möglichen schnellen Druckabbau können darüber hinaus Bauteile bzw. Verbindungen von Bauteilen zur Herstellung der Druckerzeugungseinrichtung verwendet werden, die eine geringere Festigkeit aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung zum Verändern des Abström- querschnitts auf:
- einen ersten Abschnitt zum Reduzieren der Abströmöffnung der Öffnung, der sich durch die Öffnung hindurch erstreckt; und
- einen zweiten Abschnitt, der ein Herausbewegen des ersten Abschnitts unter Einwirkung des Drucks in der ersten Kammer verhindert, wenn der Druck in der ersten Kammer niedriger als der Mindestdruck ist und der den ersten Abschnitt bei Erreichen des Mindestdrucks freigibt, so dass er sich aus der Öffnung herausbewegen und sich der Abströmquerschnitt der Öffnung somit schlagartig vergrößern kann.
Falls eine pyrotechnische Einheit zum Erzeugen von Gas verwendet wird, wird somit die Abströmöffnung nicht sofort bei Zünden der pyrotechnischen Einheit freigegeben, sondern mit einer bestimmten zeitlichen Verzögerung. Dies ermöglicht insbesondere eine zeitlich kontrollierte Reduzierung des Innendrucks der ersten Kammer und damit eine zeitlich kontrollierte Reduzierung der Kraft, die auf Komponenten wirkt, die durch das Gas der ersten Kammer angetrieben werden, zum Beispiel Gurtstrafferkomponenten. Dadurch wird einerseits der Antrieb (die Leistung), der durch das Druckerzeugungsmo- dul bereitgestellt wird, kaum verringert, andererseits können dennoch Kraftüberhöhungen vermieden werden.
In einer weiteren Variante der Erfindung weist der Abströmmechanismus einen Aktuator auf, der in Abhängigkeit vom Innendruck der zweiten Kammer bewegbar ist. Darüber hinaus kann eine Aufnahme für den Aktuator vorgesehen sein, entlang derer der Aktuator bewegt werden kann. In einer Weiterbildung weist die Aufnahme die Abströmöffnung auf, über die Gas aus der ersten Kammer aus dem Druckerzeugungsmodul heraus ausströmen kann.
Zudem kann der Aktuator eine Öffnung aufweisen, wobei in einer Ausgangsposition des Aktuators ein durchgehender Bereich des Aktuators die Abströmöffnung (z.B. ausgebildet an der Aufnahme für den Aktuator) verschließt. Der Aktuator kann durch Einwirken des Gasdrucks in der zweiten Kammer in eine Freigabeposition gebracht werden, in der die Öffnung des Aktuators zumindest abschnittsweise mit der Abströmöffnung der Aufnahme überlappt und die Abströmöffnung dadurch freigegeben wird. Das heißt, der Aktuator wird durch den Druck in der zweiten Kammer soweit bewegt (verschoben), dass die Abströmöffnung mit der Öffnung des Aktuators abschnittsweise oder vollständig fluchtet.
Speziell kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme einen Mantel umfasst, der einen inneren, z.B. hohlzylindrischen, Bereich der Aufnahme begrenzt und der mindestens eine Abströmöffnung zum Abströmen von Gas aus der ersten Kammer aufweist. Zudem kann auch der Aktuator einen inneren, z.B. ebenfalls hohlzylindrischen Bereich, aufwei- sen, der von einem Mantel des Aktuators begrenzt ist.
Es sei erwähnt, dass die Anzahl der Öffnungen im Aktuator und natürlich auch die Anzahl der Abströmöffnungen im Prinzip beliebig ist und je nach Anforderung an das Druckerzeugungsmodul gewählt werden kann.
In einer Ausgestaltung ist der Aktuator zumindest abschnittsweise in dem inneren Bereich der Aufnahme angeordnet. Das heißt, der (zum Beispiel kolbenförmige) Aktuator bewegt sich innerhalb der (beispielsweise hohlzylindrischen) Aufnahme. Des Weiteren kann in dieser Variante der Erfindung die erste Kammer die Aufnahme zumindest ab- schnittsweise umgeben, wobei gleichzeitig in der ersten Kammer die Gaserzeugungseinrichtung (zum Beispiel in Form einer pyrotechnischen Einheit) angeordnet sein kann. In dieser Variante kann der Aktuator so ausgebildet sein, dass bei freigegebener Ausströmöffnung Gas durch die Abströmöffnung, die Öffnung des Aktuators und durch den inneren Bereich des Aktuators hindurch nach außen abströmt. Das heißt, der innere Bereich des Aktuators ist für den Fall, dass die Ausströmöffnung und die Durchgangsöffnung zumindest abschnittsweise fluchten, in Strömungsverbindung mit der ersten Kammer, wobei der innere Bereich einen Abströmbereich (zum Beispiel in einem seiner Enden) aufweist, über den das Gas aus dem Druckerzeugungsmodul heraus abgeleitet werden kann.
In einer anderen Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aktuator außen an der Aufnahme angebracht ist. Insbesondere kann der Aktuator an einer Seite des Mantels der Aufnahme angeordnet sein, die dem inneren Bereich des Aktuators abgewandt ist. Der Aktuator kann hier auch zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch (z.B. hohl- zylindrisch) ausgebildet sein und die Aufnahme umgeben. Darüber hinaus sind vielfältige andere Arten von Aktuatoren denkbar, die an einer Außenseite der Aufnahme angeordnet sind, z.B. in Form eines Kolbens.
Zudem kann die Aufnahme dieser Erfindungsvariante die erste Kammer zumindest ab- schnittsweise umgeben, so dass sich die erste Kammer (die auch die Arbeitskammer zum Antreiben einer Vorrichtung, etwa einer Gurtstraffervorrichtung, sein kann) innerhalb der Aufnahme befindet. Darüber hinaus kann auch in dieser Variante die Gaserzeugungseinrichtung in der ersten Kammer, d.h. innerhalb der Aufnahme, angeordnet sein.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist ein Halteelement vorgesehen, das den Aktuator an der Aufnahme festlegt, bis der Gasdruck in der zweiten Kammer einen vorgebbaren Mindestdruck übersteigt. Dies kann zum Beispiel ein stiftartiges Element sein, das eine Sollbruchstelle aufweist, die unter Einwirkung einer bestimmten Kraft bricht, so dass bei einem bestimmten Druck in der zweiten Kammer (und damit einer bestimmten Kraft, die der Aktuator auf das Halteelement ausübt) die Verbindung zwischen Aktuator und Aufnahme gelöst wird. Außer stiftartigen Halteelementen sind andere Varianten von Halteelementen selbstverständlich mit erfasst, beispielsweise ein Kleb- oder ein Dichtungsmittel, das sich bei Einwirken einer bestimmten Kraft löst. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckerzeugungsmoduls ist ein Filterelement vorgesehen, das aus der ersten Kammer durch die Abströmöffnung abströmendes Gas filtert. Zum Beispiel kann - falls der Abströmmechanismus einen Ak- tuator und eine Aufnahme umfasst - das Filterelement im Innern der Aufnahme im Be- reich der Abströmöffnung vorgesehen sein. In einer anderen Variante ist das Filterelement außerhalb der Aufnahme angeordnet.
Insbesondere kann das zuvor beschriebene Druckerzeugungsmodul in einer Gurtstraffvorrichtung zum Straffen eines Fahrzeugsicherheitsgurtes bei einem Unfall des Fahr- zeuges verwendet werden, um mittels des in der ersten Kammer (der Arbeitskammer) erzeugten Gasdrucks eine oder mehrere Gurtstrafferkomponenten anzutreiben. Eine derartige Gurtstraffvorrichtung weist zum Beispiel einen Kolben auf, der mit einem Ende oder einem sonstigen Abschnitt eines Fahrzeugsicherheitsgurtes verbunden ist, und der unter Einwirkung des Innendrucks in der ersten Kammer derart bewegt wird, dass der Gurt gestrafft wird. In einem anderen Beispiel wirkt ein sog. Rotationsstraffer mit dem erfindungsgemäßen Druckerzeugungsmodul zusammen, wobei durch den Gasdruck in der ersten Kammer kugelartige Elemente bewegt werden, die wiederum ein Rad eines Aufwickelmechanismus des Sicherheitsgurtes antreiben. Ein weiteres Beispiel eines Gurtstraffers ist ein so genannter Rohrstraffer. Derartige Gurtstraffvorrichtungen sind jedoch an sich bekannt, so dass sie an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Verwendung des erfindungsgemäßen Druckerzeugungsmoduls nicht auf Gurtstraffer beschränkt ist. Beispielsweise kann das Druckerzeugungsmodul auch zum Aufblasen eines Gassacks eines Fahrzeuginsassen- Rückhaltesystems verwendet werden (Gasgenerator).
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1 bis 3 Schnittansichten eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Druckerzeugungsmoduls;
Figur 4 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels; Figuren 5A, 5B eine Schnittansicht einer Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels;
Figur 6 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels;
Figuren 7A-7D eine Schnittansicht einer Weiterbildung des dritten Ausführungsbeispiels;
Figur 8 eine grafische Darstellung der Zeitabhängigkeit des Kammerdrucks in Abhängigkeit von der Zeit;
Figur 9 eine grafische Darstellung der Schulterkraft in Abhängigkeit von der Zeit.
Die Figuren 1 bis 3 beziehen sich auf eine erste Variante des erfindungsgemäßen Druckerzeugungsmoduls, wobei die Figuren 1 und 2 verschiedene Schnittdarstellungen einer Ausgangsposition (d.h. mit verschlossener Abströmöffnung) des Druckerzeugungsmoduls zeigen. Figur 3 betrifft einen Zustand des Druckerzeugungsmoduls mit freigegebener Abströmöffnung.
In dieser Variante weist das Druckerzeugungsmodul 1 eine erste Kammer 2 (Innendruck P-i) sowie eine zweite Kammer 3 (Innendruck P2) auf, wobei in der ersten Kammer 2 eine Gaserzeugungseinrichtung in Form einer pyrotechnischen Einheit (nicht dargestellt) zum Befüllen der ersten Kammer 2 mit Gas angeordnet ist. Zwischen der ersten Kammer 2 und der zweiten Kammer 3 befindet sich eine Öffnung 21 , über die Gas aus der ersten Kammer 2 in die zweite Kammer 3 überströmen kann. Die Öffnung 21 kann z. B. auch als Drosselventil ausgebildet sein.
Das Druckerzeugungsmodul 1 weist des Weiteren einen Abströmmechanismus 4 auf, der einen Aktuator 41 in Form eines Kolbens sowie eine Aufnahme 42 für den Aktuator in Form eines Zylinders umfasst. Die Aufnahme 42 weist einen abschnittsweise hohlzy- lindrischen inneren Bereich auf, in dem der Aktuator 41 relativ zu der Aufnahme 42 bewegbar angeordnet ist. Ein unteres Ende 41 1 des Aktuators 41 begrenzt die zweite Kammer 3, so dass der Aktuator 41 in Abhängigkeit vom Innendruck in der zweiten Kammer 3 bewegbar ist. Figur 1 zeigt eine erste Schnittdarstellung durch das Druckerzeugungsmodul entlang einer ersten Ebene, während Figur 2 eine Schnittdarstellung entlang einer Ebene senkrecht zum Schnitt der Figur 1 darstellt. Wie aus Figur 2 hervorgeht, sind in dem Mantel 421 der Aufnahme 42 zwei einander gegenüberliegende Abströmöffnungen 421 1 , 4212 ausgebildet. Der Aktuator 41 ist ebenfalls abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildet und weist somit einen durch einen Mantel begrenzten inneren Bereich 415 auf. In dem Mantel des Aktuators 41 sind zwei einander gegenüberliegenden Öffnungen 41 13, 41 14 ausgebildet, die zum inneren Bereich 415 des Aktuators 41 führen. An die Öffnungen 41 13, 41 14 grenzen durchgehende Abschnitte 41 12 an, die in der Ausgangsposition des Aktuators 41 (Figuren 1 und 2) die Abströmöffnungen 421 1 , 4212 im Mantel der Aufnahme 42 verschließen.
Aus Figur 1 geht hervor, dass darüber hinaus ein Halteelement in Form eines Scherstif- tes 5 vorgesehen ist, der in miteinander fluchtenden Bohrungen der Aufnahme 42 sowie des Aktuators 41 eingreift und somit den Aktuator 41 und die Aufnahme 42 mechanisch miteinander verbindet. In der Ausgangsposition sind Aktuator 41 und Aufnahme 42 somit nicht gegeneinander verschiebbar. Das Scherelement 5 weist jedoch eine Sollbruchstelle 51 auf, die bei Einwirken einer bestimmten Scherkraft (bei Verschieben des Aktua- tors 41 unter Einwirkung des Innendrucks P2 der zweiten Kammer 3) zerstört wird.
Somit kann der Aktuator 41 durch den Innendruck P2 in der zweiten Kammer 3 erst verschoben werden, wenn der Innendruck P2 einen bestimmten Mindestwert erreicht. Der Querschnitt der Öffnung 21 zwischen der ersten Kammer 2 und der zweiten Kammer 3 ist wiederum so gewählt, dass der Gasstrom durch die Öffnung 21 hindurch so begrenzt ist, dass der erforderliche Mindestdruck in der zweiten Kammer 3 erst nach einer bestimmten Zeit nach Beginn des Befüllens der ersten Kammer, d. h. nach Zünden der pyrotechnischen Einheit, erreicht wird.
Den Fall, dass der erforderliche Mindestdruck in der zweiten Kammer 3 erreicht ist, zeigt die Figur 3. In diesem Fall bewegt sich der Aktuator 41 mindestens so weit nach oben (von der ursprünglichen zweiten Kammer 3 weg, Pfeil O), dass die Öffnungen 41 13 und 41 14 jeweils mit den Abströmöffnungen 421 1 , 4212 überlappen (fluchten). In dieser Position (Freigabeposition) kann Gas aus der ersten Kammer 2 durch die Abströmöff- nungen 4212, 4213 und den inneren Bereich 415 hindurch abströmen (gekennzeichnet durch Pfeile S). Das abströmende Gas kann z. B. durch das Aktuatorinnere 415 hindurch nach außen, d. h. aus dem Druckerzeugungsmodul hinaus, ausströmen.
Figur 4 zeigt eine andere Variante des erfindungsgemäßen Druckerzeugungsmoduls, die der Variante der Figuren 1 bis 3 ähnlich ist. Im Unterschied zur Variante der Figuren 1 bis 3 weist die zylinderförmige Aufnahme 42 hier nur eine einzelne Abströmöffnung 4212 und der kolbenförmige Aktuator 41 entsprechend ebenfalls nur eine Öffnung 41 13 auf. Erreicht der Druck P2 in der zweiten Kammer 3 den erforderlichen Mindestdruck, wird der Aktuator 41 - wie in den Figuren 1 bis 3 - so weit bewegt, dass die Öffnung 41 13 mit der Abströmöffnung 4212 zumindest abschnittsweise fluchtet und in dieser Aktuatorstellung (Freigabeposition) Gas aus der ersten Kammer 2 durch die Abströmöffnung 4212 hindurch abströmen kann.
Der Aktuator 41 weist darüber hinaus ein Filterelement in Form einer Mehrzahl von FiI- terpartikeln 6 auf, die im Bereich der Öffnung 41 13 angeordnet sind. In Freigabeposition des Aktuators 41 passiert das Gas sowohl die Öffnung 41 13 des Aktuators 41 als auch die Filterpartikel 6, wodurch das abströmende Gas z. B. von giftigen Inhaltsstoffen befreit wird. Nach Passieren des Filtermaterials 6 kann das Gas über den inneren Bereich 415 der Aufnahme 41 nach außen abströmen.
Die Figuren 5A und 5B betreffen eine Weiterbildung des Druckerzeugungsmoduls der Fig. 4. Gemäß Fig. 5A ist zusätzlich eine Vorrichtung in Form eines Drosselelementes 7 vorgesehen, das zur Einstellung des effektiven Abströmquerschnitts der Öffnung 21 dient. Das Drosselelement 7 weist einen ersten, zylindrischen Abschnitt 71 auf, der sich durch die Öffnung 21 hindurch erstreckt. Der Abschnitt 71 liegt mit einem äußeren Umfang an einem Rand der Öffnung 21 an, so dass ein Durchtreten von Gas zwischen dem Abschnitt 71 und dem Rand der Öffnung 21 im Wesentlichen unterbleibt.
Der erste Abschnitt 71 ist mit einem zweiten, ringförmigen Abschitt 72 des Drosselele- mentes 7 verbunden, wobei der zweite Abschnitt 72 einen Anschlag bildet, der zunächst verhindert, dass der erste Abschnitt durch den Innendruck in der ersten Kammer 2 aus der Öffnung 21 heraus in die zweite Kammer 3 hineinrutscht. Das Drosselelement 7 weist zudem eine zentrale Bohrung 73 auf, die sich durch den ersten und zweiten Abschnitt 71 , 72 hindurch erstreckt, und über die Gas aus der ersten in die zweite Kammer übertreten kann. Die Bohrung 73 besitzt entsprechend einen geringeren Durchmesser als die Öffnung 21.
Die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 71 , 72 ist so ausge- legt, dass sie sich löst, wenn der Innendruck in der ersten Kammer 2 einen bestimmten Wert erreicht. Durch das Lösen des ersten Teils kann dieses in die zweite Kammer 3 hineinrutschen, so dass es die Öffnung 21 schlagartig vollständig freigibt (vgl. Fig. 5B). Dadurch kann ein in der ersten Kammer 2 entstandener Überdruck schnell abgebaut werden. Der Druckabbau wird dadurch beschleunigt, dass das in die zweite Kammer 3 einströmende Gas den Aktuator 41 bewegt, so dass die Abströmöffnung 4212 freigegeben wird und Gas aus der ersten Kammer 2 auch über die Abströmöffnung 4212 abströmen kann.
Figur 6 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Variante des Druckerzeugungsmoduls. In diesem Ausführungsbeispiel wirkt das Druckerzeugungsmodul 1 mit einer Gurtstraf- ferkomponente 8 zusammen. Das Druckerzeugungsmodul 1 weist eine erste Kammer 2 (Arbeitskammer zum Antreiben der Komponente 8) auf, die von einer zweiten Kammer 3 umgeben ist. Zwischen der ersten Kammer 2 und der zweiten Kammer 3 ist wie in den weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Öffnung 21 angeordnet, so dass Gas aus der ersten Kammer 2 in die zweite Kammer 3 überströmen kann.
Das Druckerzeugungsmodul 1 umfasst darüber hinaus einen Abströmmechanismus 4, der eine im Wesentlichen hohlzylindrische Aufnahme 42 umfasst, wobei ein Mantel 421 der Aufnahme 42 einen inneren Bereich begrenzt, der gleichzeitig die erste Kammer 2 bildet. An einer der ersten Kammer 2 abgewandten Seite des Mantels 421 ist ein Aktuator 41 angeordnet, der sich entlang des Mantels 421 bewegen kann.
Der Aktuator 41 weist einen oberen Abschnitt 4200, der der Gurtstrafferkomponente 8 zugewandt ist, sowie einen unteren (der Gurtstrafferkomponente 8 abgewandten) Ab- schnitt 4100 auf, wobei die Abschnitte 4100, 4200 jeweils hohlzylindrisch ausgebildet sind und die Aufnahme 42 umgreifen. Der obere Abschnitt 4200 besitzt einen größeren Durchmesser als der untere Abschnitt 4100 und begrenzt mit einem Teilabschnitt die zweite Kammer 3 derart, dass der Innendruck P2 der zweiten Kammer 3 auf den Aktuator 41 wirken kann. Der Aktuator 41 weist in seinem unteren Abschnitt 4100 zwei einander gegenüberliegende Durchgangsöffnungen 41 13, 41 14 auf, die durch Verschieben des Aktuators 41 entlang der Aufnahme 42 in Überlappung mit Abströmöffnungen 4211 , 4212 der Aufnahme 42 gebracht werden können. In der Ausgangsposition (wie in Fig. 6 gezeigt) sind die Abströmöffnungen 421 1 , 4212 durch einen durchgehenden Randabschnitt 41 12 des Aktuators 41 verschlossen, so dass in der Ausgangsposition kein Gas über die Abströmöffnungen 421 1 , 4212 abströmen kann. Die Aufnahme 42 weist darüber hinaus einander gegenüberliegende Anschläge 4300 auf, die eine Bewegung des Aktuators 41 in einer Richtung weg von dem Straffungsmechanismus 8 begrenzen.
Wie in der Ausschnittsvergrößerung zu erkennen ist, ist die zweite Kammer 3, die einerseits durch den oberen Abschnitt 4200 des Aktuators 41 und andererseits durch einen Randabschnitt (Mantel) der Aufnahme 42 begrenzt ist, mit einer Dichtung 9 versehen. Die Dichtung 9 dichtet die Kammerinnenseite nach oben (zum Straffungsmechanismus 8 hin), nach unten sowie zum Aktuator 41 hin ab. Gleichzeitig legt die Dichtung 9 den Aktuator 41 an der Aufnahme 42 fest.
Die Dichtung 9 weist zudem im Bereich der Aufnahme 42 eine Sollbruchstelle 91 (Schwächung) auf, die bei Einwirken einer Mindestkraft zerstört wird und die mechani- sehe Verbindung von Aktuator 41 und Aufnahme 42 löst. Hierdurch kann sich der Aktuator 41 relativ zur Aufnahme 42 erst bewegen und die Abströmöffnungen 421 1 , 4212 freigeben, wenn der Druck P2 in der zweiten Kammer 3 einen gewissen Mindestdruck erreicht hat, der ausreicht, dass der Aktuator 41 eine Kraft auf die Dichtung 9 ausübt, die zum Zerstören der Sollbruchstelle 91 erforderlich ist. Die Dichtung 9 wirkt also als Halteelement, das den Aktuator 41 an der Aufnahme 42 festlegt, solange der Druck in der zweiten Kammer einen gewissen Mindestdruck nicht überschreitet.
Die Figuren 7A bis 7D betreffen eine Weiterbildung der Variante der Figur 6. Analog zu den Figuren 5A, 5B ist in der Öffnung 21 ein Drosselelement 7 angeordnet, das einen ersten und einen zweiten Abschnitt 71 , 72 aufweist. Übersteigt der Innendruck in der ersten Kammer 2 einen Mindestwert, löst sich das erste von dem zweiten Teil, wodurch die Öffnung 21 schlagartig freigegeben wird (Fig. 7B). Durch das in die zweite Kammer 3 einströmende Gas wird der Aktuator 41 bewegt, so dass die Abströmöffnungen 421 1 , 4212 freigegeben werden und ein Abströmen von Gas aus der ersten Kammer 2 heraus erfolgt (Fig. 7C). Das Drosselelement kann insbesondere so beschafften sein, dass sich die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 71 , 72 erst löst, wenn sich in der ersten Kammer ein Druck aufgebaut hat, der größer ist als der Druck, der zum Betätigen des Aktutors 41 (d.h. zum Zerstören der Sollbruchstelle 91 der Dichtung 9) notwendig ist. In dieser Variante strömt Gas durch die Bohrung 73 in die zweite Kammer 3 ein, so dass sich in ihr ein Druck aufbauen kann, der ausreicht, um den Aktuator 41 zu betätigen; das Druckerzeugungsmodul als zur Restdruckreduzierung wirkt (Fig. 7D).
Figur 8 ist eine grafische Darstellung des zeitlichen Druckverlaufs in Kammern des erfindungsgemäßen Druckerzeugungsmoduls (Kurven B und D) im Vergleich mit einem Druckerzeugungsmodul ohne (bzw. mit einer permanent geschlossenen) Abströmöffnung (Kurven A und C). Die Kurven A und B beziehen sich auf den Druck in der Arbeitskammer (der ersten Kammer) des Druckerzeugungsmoduls und die Kurven C und D auf den Druck in der zweiten Kammer.
In Bezug auf die Kurven A und B ist zu erkennen, dass sich in der Kammer ohne Abströmöffnung (Kurve A) nach Erreichen eines Druckmaximums (etwa 0,002 s nach Beginn des Befüllens der Kammer) ein relativ hoher Restdruck erhält. In der Kammer mit der erfindungsgemäßen Abströmöffnung (Kurve B) fällt der Druck nach Erreichen des Druckmaximums (ebenfalls bei etwa 0,002 s) deutlich ab, da etwa zu diesem Zeitpunkt die Abströmöffnung freigegeben wird. Im Fall der Kurve B liegt somit nach Erreichen des Druckmaximums nur ein geringer Restdruck vor, so dass z.B. eine mit dem Druckerzeugungsmodul zusammenwirkende Kraftbegrenzereinrichtung (z.B. einer Gurtstraffervor- richtung) nicht oder zumindest weniger behindert wird als bei der Druckerzeugungsvorrichtung ohne Abströmöffnung.
Eine unerwünschte Überhöhung der z. B. auf einen Sicherheitsgurt wirkenden Kraft kann somit so weit wie möglich vermieden werden. Dabei ist die Geometrie und Lage der Abströmöffnung sowie die Geometrie und Beschaffenheit der zweiten Kammer so gewählt, dass die Abströmöffnung wie erwähnt etwa beim Erreichen des Maximaldrucks in der ersten Kammer freigegeben wird, so dass die Druckverminderung erst nach dem Erreichen des Maximaldrucks einsetzt. Figur 9 zeigt eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufs einer Kraft, die durch einen Fahrzeug-Sicherheitsgurt im Verlauf eines Unfalls des Fahrzeuges auf die Schulter eines Fahrzeuginsassen ausgeübt wird, der mit dem Sicherheitsgurt gesichert ist. Der Fahrzeug-Sicherheitsgurt ist in diesem Fall mit einem Gurtstraffungsmechanismus zum Straffen des Gurtes ausgestattet, der in einem Fall mit dem erfindungsgemäßen Druckerzeugungsmodul (Kurven E und F) und im anderen Fall mit einem konventionellen Druckerzeugungsmodul (Kurve G) zusammenwirkt.
Zu erkennen ist, dass die Maximalkraft Emax, Fmax bzw. Gmax, die auf den Fahrzeuginsas- sen wirkt, durch Verwendung des erfindungsgemäßen Druckerzeugungsmoduls deutlich reduziert wird (von Gmax > 6000 Newton im Falle der Kurve C auf Fmax < 5000 Newton im
Falle der Kurve B). Dies hat damit zu tun, dass ein Restdruck in der Arbeitskammer des
Druckerzeugungsmoduls durch das erfindungsgemäße Druckerzeugungsmodul nach
Erreichen des Druckmaximums effizient reduziert wird, so dass einer Kraftbegrenzer- funktion des Gurtstraffungsmechanismus weniger oder gar nicht entgegengewirkt wird und ein Ausziehen des Sicherheitsgurtes durch Bewegen des Fahrzeuginsassen (im
Verlauf des Unfalls) weniger blockiert wird.
* * * * *
Bezugszeichenliste
1 Druckerzeugungsmodul
2 erste Kammer
3 zweite Kammer
4 Abströmmechanismus
5 Halteelement
6 Filterpartikel
7 Drosselelement
8 Gurtstraffvorrichtung
9 Dichtung
21 Öffnung
41 Aktuator
42 Aufnahme
51,91 Sollbruchstelle
71 erstes Teil
72 zweites Teil
73 Bohrung
411 Ende
415 innerer Bereich
421 Mantel
4112 durchgehender Abschnitt
4113,4114 Öffnung
4211,4212 Abströmöffnung
4100 unterer Abschnitt
4200 oberer Abschnitt
4300 Anschlag

Claims

Patentansprüche
1. Druckerzeugungsmodul für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit
- einer mit Gas befüllbaren ersten Kammer (2);
- einer zweiten Kammer (3), in die Gas aus der ersten Kammer (2) überströmen kann;
- mindestens einer Abströmöffnung (421 1 , 4212), über die Gas aus der ersten Kammer (2) aus dem Druckerzeugungsmodul (1 ) abströmen kann; und
- einem Abströmmechanismus (4), der ausgebildet ist, einen Gasstrom durch die Abströmöffnung (421 1 , 4212) in Abhängigkeit vom Gasdruck (P2) in der zweiten Kammer (3) zu verändern.
2. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Gaserzeugungseinheit, die als Reaktion auf ein Steuersignal Gas zum Befüllen der ersten Kammer (2) erzeugt.
3. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaserzeugungseinrichtung innerhalb der ersten Kammer (2) angeordnet ist.
4. Druckerzeugungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Abströmmechanismus (4) ausgebildet ist, die Abströmöffnung (421 1 , 4212) erst freizugeben, wenn der Gasdruck (P2) in der zweiten Kammer (3) einen vorgebbaren Mindestdruck übersteigt.
5. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ab- Strömmechanismus (4) die Abströmöffnung (421 1 , 4212) verschließt, wenn der Druck
(P2) in der zweiten Kammer (3) den Mindestdruck nicht übersteigt.
6. Druckerzeugungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Öffnung (21 ) zwischen der ersten und der zweiten Kammer (2, 3), durch die Gas aus der ersten in die zweite Kammer strömen kann.
7. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (21 ) so beschaffen und angeordnet ist, dass der Mindestdruck nach einer vorgebbaren Zeit nach Beginn eines Befüllens der ersten Kammer (2) erreicht wird.
8. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (7), über die der Abströmquerschnitt der Öffnung (21 ) in Abhängigkeit vom Druck in der ersten Kammer (2) veränderbar ist.
9. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (7) ausgebildet ist, den Abströmquerschnitt schlagartig zu vergrößern, wenn der Druck in der ersten Kammer (2) einen vorgebbaren Mindestdruck erreicht.
10. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- richtung (7) aufweist:
- einen ersten Abschnitt (71 ), der sich durch die Öffnung (21 ) hindurch erstreckt und den Abströmöffnung der Öffnung (21 ) reduziert; und
- einen zweiten Abschnitt (72), der ein Herausbewegen des ersten Abschnitts (71 ) unter Einwirkung des Drucks in der ersten Kammer (2) verhindert, solange der Druck in der ersten Kammer (2) niedriger als der Mindestdruck ist und der den ersten Abschnitt (71 ) bei Erreichen des Mindestdrucks freigibt, so dass dieser sich aus der Öffnung (21 ) herausbewegen und sich somit der Abströmquerschnitt der Öffnung (21 ) schlagartig vergrößern kann.
1 1. Druckerzeugungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmmechanismus (4) einen Aktuator (41 ) aufweist, der in Abhängigkeit vom Gasdruck (P2) in der zweiten Kammer (3) bewegbar ist.
12. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 1 1 , gekennzeichnet durch eine Aufnahme (42) für den Aktuator (41 ), entlang derer der Aktuator (41 ) bewegbar ist.
13. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (42) die Abströmöffnung (421 1 , 4212) aufweist.
14. Druckerzeugungsmodul nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Aktuator (41 ) eine Öffnung (4113, 41 14) aufweist, wobei
- in einer Ausgangsposition des Aktuators (41 ) ein durchgehender Bereich (41 12) des Aktuators (41 ) die Abströmöffnung (421 1 , 4212) verschließt und - der Aktuator (41 ) durch Einwirken des Gasdrucks (P2) in der zweiten Kammer (3) in eine Freigabeposition gebracht werden kann, in der die Öffnung (4113, 41 14) zumindest abschnittsweise mit der Abströmöffnung (421 1 , 4212) überlappt und dadurch den Gasstrom durch die Abströmöffnung (421 1 , 4212) vergrößert.
15. Druckerzeugungsmodul nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (42) einen Mantel (421 ) aufweist, der einen inneren Bereich der Aufnahme (42) begrenzt, und die Abströmöffnung (421 1 , 4212) in dem Mantel der Aufnahme (42) angeordnet ist.
16. Druckerzeugungsmodul nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (41 ) einen Mantel aufweist, der einen inneren Bereich (415) des Aktuators (41 ) begrenzt, und die Öffnung (41 13, 41 14) des Aktuators (41 ) in dem Mantel angeordnet ist.
17. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (2) die Aufnahme (42) zumindest abschnittsweise umgibt.
18. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (41 ) zumindest abschnittsweise in dem inneren Bereich der Aufnahme (42) angeordnet ist.
19. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ak- tuator (41 ) so ausgebildet ist, dass bei freigegebener Abströmöffnung (421 1 , 4212)
Gas durch den inneren Bereich (415) des Aktuators (41 ) abströmt.
20. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (41 ) an einer dem inneren Bereich der Aufnahme (42) abgewandten Seite des Mantels der Aufnahme (42) angeordnet ist.
21. Druckerzeugungsmodul nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel der Aufnahme (42) die erste Kammer (2) zumindest abschnittsweise umgibt.
22. Druckerzeugungsmodul nach einem der Ansprüche 1 1 bis 21 , gekennzeichnet durch ein Halteelement (9), das den Aktuator (41 ) an der Aufnahme (42) festlegt, bis der Gasdruck (P2) in der zweiten Kammer (3) einen vorgebbaren Wert übersteigt.
23. Druckerzeugungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich- net durch ein Filterelement (6) zum Filtern von Gas, das durch die Abströmöffnung
(421 1 , 4212) abströmt.
24. Gurtstraffvorrichtung für einen Fahrzeugsicherheitsgurt, gekennzeichnet durch eine Druckerzeugungsmodul (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
25. Gurtstraffvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck (P1) in der ersten Kammer (2) mit einem Straffungsmechanismus zum Straffen des Fahrzeugsicherheitsgurtes zusammenwirkt.
PCT/EP2008/063402 2007-10-08 2008-10-07 Druckerzeugungsmodul WO2009047252A1 (de)

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