DE69810525T2

DE69810525T2 - Schnellöffnungsmechanismus mit Dämpfung

Info

Publication number: DE69810525T2
Application number: DE69810525T
Authority: DE
Inventors: Michael Dosch; Geoffrey Lawrence Mahon; Peter Materna; Richard Moakes; John Soemer
Original assignee: Breed Automotive Technology Inc
Current assignee: Breed Automotive Technology Inc
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: CA2228354A1; DE69810525D1; EP0862004B1; US5860443A; EP0862004A2; EP0862004A3; CA2228354C

Description

Diese Erfindung betrifft das Gebiet von Verfahren und Vorrichtungen für die Verwendung mit Hochdruckfluidsystemen und insbesondere eine Vorrichtung zur Verwendung zum Freisetzen eines Hochdruckfluids aus einem Druckbehälter.
Es ist gut bekannt, daß das schnelle Freisetzen eines Druckfluids aus einem Druckbehälter auf eine gesteuerte Weise erforderlich ist. Ein Hauptbeispiel sind Airbags und ähnliche aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtungen, die das Druckfluid schnell freisetzen müssen und doch außerdem ein Erfordernis haben, daß das Freisetzen unmittelbar zu Beginn des Ausströmens etwas sanft sein sollte. Andere Technologien können ebenfalls ähnliche Anforderungen haben. Beispielsweise können Sicherheitsentlastungsventile zum Schutz des Druckbehälters vor Überdruck eine nachgeschaltete Rohrleitung haben, die Beschädigungen durch Fluid-Hammer-Erscheinungen ausgesetzt sein könnte, wenn die anfängliche Öffnung unverzögert wäre.
EP-A-0134447 beschreibt ein Ventil für einen Hochdruckfluidbehälter. Das Ventil schließt eine Berstscheibe zum Abdichten des Behälters ein. Die Scheibe wird durch eine Stütze getragen, die durch eine Klinke an ihrem Platz gehalten wird. Die Stütze wird durch Ziehen eines mit der Klinke verbundenen Auslöserstifts entfernt. Das Entfernen der Stütze führt dazu, daß die Scheibe unter Druck birst, was ein Ausströmen von Fluid aus dem Behälter durch das Ventil ermöglicht.
Nach der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Freisetzen eines unter Druck gesetzten Fluids aus einem Druckbehälter mit einer Öffnung bereitgestellt, wie in Anspruch 1 dargelegt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Nebenansprüchen definiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein seitlicher Schnitt der Dreh-und-Fall-Freisetzvorrichtung dieser Erfindung.
Fig. 2 ist ein seitlicher Schnitt, der die Freisetzvorrichtung zeigt, nachdem die Berstscheibe zerbrochen worden ist.
Fig. 3 ist ein seitlicher Schnitt, der die Freisetzvorrichtung mitten in der Phase des stark gedämpften Abstiegs zeigt.
Fig. 4 ist ein seitlicher Schnitt, der die Freisetzvorrichtung am Beginn der Phase des leicht gedämpften Abstiegs zeigt.
Fig. 5 ist ein seitlicher Schnitt, der die Freisetzvorrichtung mitten in der Phase des leicht gedämpften Abstiegs zeigt.
Fig. 6 ist eine perspektivische Vorderansicht des bei dieser Erfindung verwendeten Rotors.
Fig. 7 ist ein Draufsicht des Rotors.
Fig. 8 ist eine Vorderansicht des Rotors längs der Linie 8-8 von Fig. 7.
Fig. 9 ist eine Seitenansicht des Rotors längs der Linie 9-9 von Fig. 7.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite des Rotors und des Rotorhalters dieser Erfindung.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite des Rotors und des Rotorhalters dieser Erfindung.
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite des Rotors und des Rotorhalters dieser Erfindung.
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite des Rotors und des Rotorhalters dieser Erfindung.
Fig. 14 ist ein seitlicher Schnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels der Freisetzvorrichtung.
Fig. 15 ist ein vergrößerter seitlicher Schnitt, der die Freisetzvorrichtung mitten in der Phase des leicht gedämpften Abstiegs zeigt.
Fig. 16 ist eine vereinfachte Draufsicht.
Fig. 17 ist ein seitlicher Schnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels der Freisetzvorrichtung.
Fig. 18 ist eine seitliche Nahansicht des Rotors, der beim Stützen der Berstscheibe gezeigt wird.
Fig. 19 ist eine vereinfachte Seitenansicht, welche die Mantelfläche eines imaginären Zylinders zeigt, durch den das Druckfluid bei einer zweiten Strömungsgeschwindigkeit geht.
Fig. 20 ist eine graphische Druck-Zeit-Darstellung, die zeigt, wie sich der Druck des Druckfluids innerhalb des Druckbehälters über die Zeit verändert.
Fig. 21 ist eine seitliche Nahansicht des Rotors, der beim Stützen der Berstscheibe gezeigt wird.
Fig. 22 ist eine seitliche Nahansicht des Rotors, der beim Stützen der Berstscheibe gezeigt wird.
Fig. 23 ist eine Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der Freisetzvorrichtung längs der Linie 23-23 von Fig. 25.
Fig. 24 ist eine seitliche Schnittansicht längs der Linie 24-24 von Fig. 23.
Fig. 25 ist ein Schnitt von unten längs der Linie 25-25 von Fig. 24.
Fig. 26 ist ein Schnitt von unten, der den Transporteur zeigt, nachdem sein Kolben ausgefahren worden ist.
Fig. 27 ist eine perspektivische Nahansicht des Stützelements und des Stifts, die bei der Freisetzvorrichtung von Fig. 23 verwendet werden.
Fig. 28 ist ein seitlicher Schnitt in Nahansicht der Freisetzvorrichtung von Fig. 23.
Fig. 29 ist ein seitlicher Schnitt eines anderen Dreh-und-Fall-Ausführungsbeispiels dieser Erfindung.
Fig. 30 ist eine seitliche Nahansicht des Rotors.
Fig. 31 ist eine vereinfachte Draufsicht, die den Durchflußquerschnitt am Oberteil der veränderlichen Bohrung illustriert.
Fig. 32 ist eine vereinfachte Draufsicht.
Fig. 33 ist eine vereinfachte Draufsicht.
Fig. 34 ist eine vereinfachte Draufsicht.
Fig. 35 ist eine graphische Druck-Zeit-Darstellung, die zeigt, wie sich der Druck des Druckfluids innerhalb des Druckbehälters über die Zeit verändert, wenn eine veränderliche Bohrung verwendet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur dem Zweck einer Veranschaulichung der Erfindung und nicht dem Zweck einer Einschränkung derselben dienen soll, zeigen Fig. 1 bis 5 die Freisetzvorrichtung 10, nachstehend bekannt als das Dreh-und-Fall-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Erfindung arbeitet sowohl mit verdichtbaren aus auch mit nicht- verdichtbaren Fluids über einen sehr weiten Druck- und Temperaturbereich. Obwohl die hierin offengelegten Ausführungsbeispiele auf aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtungen gerichtet sind, ist diese Erfindung ebenso auf Feuerunterdrückungssysteme und andere Verwendungen anwendbar. Um die Erklärung zu unterstützen, wird die folgende Erörterung in die fünf Hauptphasen eingeteilt sein, die beim Einsatz der Freisetzvorrichtung 10 verwendet werden. Die erste, in Fig. 1 gezeigte, Phase ist die Stützphase, welche die Position ist, die während des normalen Fahrens vor dem Freisetzen des Druckfluids 14 auftritt. Die zweite Phase, die sich zwischen Fig. 1 und Fig. 2 ereignet, ist die Phase der Stützenentfernung. In dieser Phase wird der Rotor 20 aus seinem Stützverhältnis mit der Berstscheibe 22 bewegt. Phase drei, die sich ebenfalls zwischen Fig. 1 und Fig. 2 ereignet, ist die Phase des freien Abstiegs. Diese Phase bringt den Abstieg des Rotors 20, bei dem er frei fällt, d. h. nichts seinen Abstieg hemmt oder dämpft. Fig. 2 zeigt die Phase drei bei ihrem Abschluß. Die vierte Phase, die sich zwischen Fig. 2 und Fig. 4 ereignet, ist die Phase des stark gedämpften Abstiegs. In dieser Phase wird der Abstieg des Rotors 20 durch eine Dämpfungssubstanz 53 gesteuert oder gedämpft. Die gedämpfte Bewegung des Rotors 20 wird genutzt, um die Freisetzung des Druckfluids 14 zu regeln. Die fünfte und letzte Phase, die sich beginnend mit Fig. 4 ereignet, ist die Phase des leicht gedämpften Abstiegs. Für diese Phase wird die Dämpfung des Abstiegs des Rotors verringert, was ermöglicht, daß das verbleibende Druckfluid 14 die Freisetzvorrichtung 10 schneller verläßt.

PHASE 1 - DIE STÜTZPHASE

Mit Bezug auf Fig. 1 und 18 ist die Freisetzvorrichtung 10 zur Verwendung mit einem Druckbehälter 12 vorgesehen, welcher das Druckfluid 14 enthält. Der Druckbehälter 12 ist allgemein zylindrisch und verengt sich zu einem Saum 16, der Löcher 17 zum Verteilen des Druckfluids 14 in einen Airbag (nicht gezeigt) hat. Die Freisetzvorrichtung 10 schließt einen Rotorhalter 18 ein, der einen Rotor 20 hält. Über einer oberen Fläche 19 des Rotorhalters 18 ist die Berstscheibe 22 angebracht. Die Berstscheibe 22, die am besten in Fig. 18 zu sehen ist, ist ein flaches Stück Folie oder Beilagenblech, da dies gut für die vorliegende Anwendung geeignet ist und die einfachste und unaufwendigste Weise ist, eine Berstscheibe herzustellen. Es sollte bemerkt werden, daß bei dieser Erfindung auch andere bekannte, nach gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte, Berstscheibenmittel verwendet werden können. Da die Berstscheibe 22 einen Teil der Druckabgrenzung gegen ein Auslaufen des Druckfluids 14 bildet, solange es innerhalb des Druckbehälters 12 gespeichert ist, wird sie durch eine Schweißung 23 an den Rotorhalter 18 geschweißt. Ebenso wird der Rotorhalter 18 durch eine Schweißung 25 fest am Saum 16 angebracht, die eine strukturelle Verbindung zwischen dem Rotorhalter 18 und dem Druckbehälter 12 ist und ebenfalls einen Teil der Druckabgrenzung bildet.
Mit weiterem Bezug auf Fig. 1 und 18 ist die Berstscheibe 22 verhältnismäßig schwach, verglichen mit dem Druck des Druckfluids 14, das innerhalb des Druckbehälters 12 eingeschlossen ist. Mit anderen Worten: Wenn sie unter sich nicht eine Art von Stütze hätte, wäre die Berstscheibe 22 selbst viel zu schwach, um dem Druck zu widerstehen, und würde spontan bersten. Diese Merkmal macht es möglich, zu sichern, daß die vorliegende Erfindung mit Erfolg selbst bei Drücken selektiv öffnen wird, die viel niedriger sind als der maximale Prüfdruck. Andererseits erhält die Berstscheibe 22, wenn sie gestützt wird, die Integrität der Druckabgrenzung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Berstscheibe 22 durch den Rotor 20 gestützt.
Mit Bezug auf Fig. 1 schließt die Freisetzvorrichtung 10 außerdem einen Dämpferkörper 50 ein, der durch eine Schweißung 24 fest am Saum 16 angebracht ist. Der Dämpferkörper 50 hat eine erste und eine zweite zylindrische Bohrung 52, 69, die ermöglichen, daß der Dämpferkörper 50 als ein Zylinder arbeitet, wie weiter unten erörtert wird. Innerhalb des Dämpferkörpers 50, unter einem unteren Ende 32 des Rotors 20, befindet sich ein Haltebereich 54, der mit einer Dämpfungssubstanz 53 gefüllt ist. Für einige Anwendungen, wie beispielsweise Airbags, ist die Dämpfungssubstanz 53 vorzugsweise eine Hydraulikflüssigkeit. In solchen Fällen können für die Dämpfungssubstanz 53 verschiedene, nach gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte, Flüssigkeiten verwendet werden, die nicht- verdichtbar oder annähernd nicht-verdichtbar sind. Ein Beispiel ist die typischerweise in Automobil- Bremszylindern verwendete Hydraulikflüssigkeit auf Erdölbasis, deren Eigenschaften sich als ziemlich unempfindlich für Veränderungen der Umgebungstemperatur erwiesen haben. Für andere Anwendungen jedoch kann es wünschenswert sein, eine verdichtbare Flüssigkeit innerhalb des Haltebereichs 54 unterzubringen. Wenn das Druckfluid 14 beispielsweise Kohlendioxid wäre, kann es vorteilhaft sein, Luft als die Dämpfungssubstanz 53 zu verwenden. Im allgemeinen könnte jedes, nach gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte, Fluid für die Dämpfungssubstanz 53 verwendet werden. Der Boden des Dämpferkörpers 50 wird durch eine Abschlußplatte 59 abgesperrt, die als ein gesondertes Teil gezeigt wird, das entweder an dem Dämpferkörper 50 oder dem Saum 16 angebracht ist, obwohl sie integriert mit dem Dämpferkörper 50 hergestellt werden könnte.
Mit Bezug nun auf Fig. 1, 10 bis 13 und 18 hat der Rotorhalter 18, wie am besten in Fig. 18 zu sehen, eine erste zylindrische Bohrung 26 mit einem Durchmesser D1, die vorzugsweise konzentrisch mit der Außenfläche 21 des Rotorhalters 18 ist. Weiter entfernt angeordnet von der Berstscheibe 22 hat der Rotorhalter 18 eine zweite zylindrische Bohrung 28, die konzentrisch mit der ersten zylindrischen Bohrung 26 ist und einen Durchmesser D2 hat, der vorzugsweise größer ist als der Durchmesser D1. Die Positionen der ersten und der zweiten zylindrischen Bohrung 26, 28 in Axialrichtung sind wichtige Parameter bei der Bestimmung der Dämpfungseigenschaften, wie weiter unten erörtert wird.
Mit Bezug auf Fig. 1 und 6 bis 13 hat der Rotor 20 eine obere Fläche 30, die bei diesem Ausführungsbeispiel allgemein rund ist und den unteren Abschnitt der Berstscheibe 22 berührt, wobei sie dieselbe gegen den Druck des Druckfluids 14 stützt. Der Rotor 20 hat einen ersten und einen zweiten Arm 29, 31, die sich von seiner Achse ausstrecken. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Arm 29, 31 wesentlich senkrecht zur Achse des Rotors. Es kann jedoch ebenfalls wünschenswert sein, den ersten und den zweiten Arm 29, 31 in Winkeln anzuordnen, die nicht senkrecht zur Achse des Rotors 20 sind. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Arme 29, 31 mit Zwischenraum in einem Bereich von 90º bis 180º zueinander angeordnet. In den Abbildungen werden sie im Abstand von 180º zueinander gezeigt. Der erste und der zweite Arm 29, 31 werden durch eine erste und eine zweite Öse 33, 35 aufgenommen. Das Druckfluid 14 übt eine Druckkraft 13 auf die verhältnismäßig schwache Berstscheibe 22 aus, und wiederum wird die Druckkraft 13 auf die obere Fläche 30 des Rotors 20 gebracht. Diese Druckkraft 13 wird danach durch den ersten und den zweiten Arm 29, 31 zu der ersten und der zweiten Öse 33, 35 des Rotorhalters 18 übertragen, die am besten in Fig. 12 zu sehen sind. Es kann wünschenswert sein, diese Druckkraft 13 zu messen oder zu überwachen, da es in der Airbagindustrie allgemein notwendig ist, ein Mittel zum Messen des Drucks des Druckfluids 14 im Druckbehälter 12 zu haben, um so ein mögliches Auslaufen über die Lebensdauer eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) zu erfassen, und die Druckkraft 13 kann, wie auf dem Gebiet allgemein bekannt ist, verwendet werden, um diesen Druck zu bestimmen. Es gibt viele, nach gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte, Plätze und Mittel zum Messen der Druckkraft 13. Die zwei hauptsächlichen Meßmittel zur Anwendung bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind (1) das Messen der Verformung des festen Metalls, wie beispielsweise durch Biegen, die mit einem Dehnungsmeßgerät gemessen werden könnte, und (2) das Messen der vom Rotor zu den Ösen übertragenen Kraft mittels eines zwischen denselben angebrachten Kraftmeßglieds 80. Es sollte bemerkt werden, daß ein Messen des Drucks des Druckfluids 14 außerdem einschließen kann, seine Temperatur zu messen, da der Druck temperaturabhängig ist. Die Zahl der Arme und Ösen könnte größer als zwei sein, aber aus praktischen Gründen ist zwei das Minimum und wahrscheinlich am zweckmäßigsten, weshalb es bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel angewendet wird. Vorzugsweise wird, wenn eine Vielzahl von Armen und Ösen verwendet wird, ihre Form sichern, daß bei Betätigung alle Arme in wesentlich der gleichen Winkelposition aus allen Ösen fallen. Natürlich kann es wünschenswert sein, die Arme und Ösen so anzuordnen, daß die Arme einer nach dem anderen, d. h. in unterschiedlichen Winkelpositionen, aus den Ösen fallen. Wie oben erklärt, ist der Rotorhalter 18 strukturell mit dem Druckbehälter 12 verbunden, und folglich wird die durch das Druckfluid 14 bewirkte Kraft vollständig getragen. Der Rotor 20 hat außerdem ein unteres Ende 32, das wie ein Kolben arbeitet und weiter unten erörtert wird. Aus diesem Grund kann der Rotor 20 als ein Kolben betrachtet werden.
Mit Bezug auf Fig. 6 und 10 bis 11 ist ein wichtiges Merkmal des ersten und des zweiten Arms 29, 31 und der ersten und der zweiten Öse 33, 35, daß ihre Flächen, die in Kontakt miteinander sind, vorzugsweise auf einer Ebene 38 liegen, die senkrecht zur Rotationsachse 40 des Rotors 20 ist, die außerdem mit der Hauptachse der Rotorstütze 18 übereinstimmt. Es sollte jedoch, wie oben erörtert, bemerkt werden, daß der erste und der zweite Arm 29, 31 in Winkeln angeordnet sein können, die nicht senkrecht zur Achse des Rotors 20 sind. In diesem Fall mögen die Flächen des ersten und des zweiten Arms 29, 31 nicht auf einer Ebene senkrecht zur Achse des Rotors 20 liegen und mögen tatsächlich nicht einmal auf einer Ebene liegen. Wenn sie auf der Ebene 38 liegen, ist die Reibung auf Grund der Last auf der Berstscheibe 22 die einzige Kraft, gegen die der Transporteur 42 arbeiten muß. Vor der Betätigung des Transporteurs 42 werden der erste und der zweite Arm 29, 31 einfach auf der ersten und der zweiten Öse 33, 35 aufsitzen. Es ist außerdem zu erkennen, daß der Rotorhalter 18 sehr einfach dadurch maschinell aus zylindrischem Material (nicht gezeigt) gearbeitet werden kann, daß ein Fräser (nicht gezeigt) mit einer T- Form über das gesamte Stück geführt wird. Dies würde auf beiden Seiten des Fräsmessers eine durchgehende Öse (nicht gezeigt) über das Stück von einer Seite zur anderen hinterlassen. Wie hier gezeigt, sind die einzigen verbleibenden Abschnitte der durchgehenden Öse die erste und die zweite Öse 33, 35. Das Entfernen des fehlenden Materials könnte durch einen Standardäser erreicht werden. Es ist nicht unbedingt nötig, dieses Material zu entfernen, um die Ösen wie gezeigt zu formen, aber wenn das fehlende Material dort verbliebe, könnte eine Möglichkeit bestehen, daß dieses Material den Abstieg des Rotors 20 beeinträchtigt, der unten erklärt wird.
Mit Bezug nun auf Fig. 1 und 12 bis 13 wird ein selektives Betätigen der Freisetzvorrichtung 10 durch ein Betätigungsmittel erreicht, das vorzugsweise ein Kolbenstellglied, wie beispielsweise der Transporteur 42, ist. Andere Betätigungsmittel, wie beispielsweise elektromagnetische oder pneumatische Vorrichtungen, sind ebenfalls möglich. Diese anderen Betätigungsmittel können besonders für andere Anwendungen als für Airbags geeignet sein. Ein Kolbenstellglied, auch Druckfluidmotor oder Transporteur genannt, enthält eine kleine Menge eines explosiven Materials, die durch ein elektrisches Signal durch einen Brückendraht (Miniatur-Widerstandsheizdraht) in Kontakt mit dem explosiven Material gezündet wird. Das explosive Material ist innerhalb des Körpers 44 des Transporteurs 42 eingeschlossen. Der Transporteur 42 hat elektrische Kontaktmittel 48 zum Empfangen eines elektrischen Steuersignals, welches das explosive Material selektiv zündet. Wenn das explosive Material zündet, erzeugt es einen großen Druck innerhalb des Körpers 44 des Transporteurs 42, der einen Kolben 46 nach außen schiebt, bis er einen Anschlag erreicht. Diese Bewegung des Kolbens 46 kann für mechanische Arbeit, wie beispielsweise das Schieben oder Durchstechen von Gegenständen, verwendet werden. Die Verbrennungsprodukte sind innerhalb des Körpers 44 des Transporteurs 42 eingeschlossen und haben keine Ausströmbahn. Das heißt, daß der Transporteur 42 nichts in die Umwelt freisetzt und vollkommen sauber und in sich geschlossen ist. Um den Inhalt des Transporteurs 42 nach dem Einsatz in einem Bereich zu halten, der vernünftigerweise innerhalb des Körpers 44 eingeschlossen werden kann, muß die Sprengstoffmenge im Transporteur 42 und folglich die durch den Transporteur 42 erzeugte mechanische Arbeit auf ziemlich mäßige Größen begrenzt werden. Ein Vorzug einer solchen Vorrichtung ist jedoch, daß eine solche Vorrichtung auf Grund des Zurückhaltens der Verbrennungsprodukte innerhalb des Körpers 44 und weil die vorhandene Sprengstoffmenge klein ist, für Versand- und Gebrauchszwecke häufig als nicht-explosiver oder nicht- pyrotechnischer Mechanismus klassifiziert werden kann. Dies verringert den Aufwand und die notwendigen Vorkehrungen für Versand und Gebrauch. Außerdem wird dem Druckfluid 14, das aus der Freisetzvorrichtung 10 austritt, natürlich kein Verbrennungsprodukt zugesetzt, was die Freisetzvorrichtung 10 vollkommen sauber und frei von Verbrennungsprodukten macht. Kolbenstellglieder sind handelsüblich. Die richtige Größe und Art des Kolbenstellglieds wird nach gesundem technischen Urteilsvermögen in Abhängigkeit von der Verwendung für die Freisetzvorrichtung 10 gewählt. Der bevorzugte Transporteur 42 für dieses Ausführungsbeispiel ist von der ICI Nobels Explosives aus Ayshire, Schottland, erhältlich. Obwohl es bevorzugt wird, ist es nicht wesentlich, daß bei dieser Erfindung ein in sich geschlossener Transporteur 42 verwendet wird. Bei einen Kolbenstellglied, wie beispielsweise dem Transporteur 42, sind Kosten, Kompliziertheit und Extrateile damit verbunden, die Verbrennungsprodukte innerhalb seines Körpers 44 eingeschlossen zu halten. Es sind ebenfalls ähnliche Explosivvorrichtungen handelsüblich, bei denen die Explosion nicht eingeschlossen oder begrenzt wird. Solche nicht-eingeschlossenen Vorrichtungen werden oft als Knallkörper bezeichnet. Wird ein mechanischer Gegenstand nahe am Explosionspunkt eines Knallkörpers angeordnet, wird während des kurzen Zeitraums, in dem die Explosion stattfindet, noch eine beträchtliche Kraft auf den Gegenstand ausgeübt, selbst wenn die Explosion nicht eingeschlossen ist. Die Verbrennungsprodukte würden sich dann mit dem innerhalb des Druckbehälters 12 gespeicherten Druckfluid 14 mischen, wenn es austritt. Dementsprechend wäre es möglich, eine ähnliche Konstruktion zu haben, bei der eine nicht-eingeschlossene Explosivvorrichtung auf einen Arm, wie beispielsweise den zweiten Arm 31, gerichtet wird, um zu bewirken, daß er sich bei der Explosion bewegt. Diese Art der Konstruktion würde eine gewisse Menge an Kosten und Kompliziertheit sparen, die durch bestimmte innere Teile des Kolbenstellglieds, wie beispielsweise Kolben, Zylinder und O-Ring, repräsentiert werden. In den Abmessungen wäre sie kürzer als der Transporteur 42, was außerdem mehr Gestaltungsfreiheit beim Anordnen der Vorrichtung längs der Axialrichtung der Freisetzvorrichtung 10 gewährleisten würde, wodurch sie zu einer geringfügigen Verkürzung der Gesamtlänge führen würde.
Mit Bezug auf Fig. 1 und 20 wird jede der fünf Phasen mit Bezug auf die graphische Druck-Zeit- Darstellung 100 erörtert, die eine Zeitachse 102, bei welcher der Zeitwert am Punkt 101 mit Null beginnt und in der Richtung 103 zunimmt, und eine Druckachse 104 hat, bei welcher der Druckwert am Punkt 101 mit Null beginnt und in der Richtung 105 zunimmt. Die Kurve 107 zeigt gerichtet, wie sich der Druck des Druckfluids 14 innerhalb des Druckbehälters 12 mit der Zeit verändert, und die Kurve 109 zeigt gerichtet, wie sich der Druck innerhalb eines geschlossenen Aufnahmetanks (nicht gezeigt, aber beim Prüfen der Freisetzvorrichtung 10 verwendet, um das Druckfluid 14 aufzunehmen) mit der Zeit verändert. Es sollte bemerkt werden, daß die Druckskalen für die Kurven 107, 109 unterschiedlich sind. Typischerweise ist der Aufnahmetank (nicht gezeigt) viel größer als der Druckbehälter 12. Folglich ist die Skala des Drucks im Aufnahmetank (nicht gezeigt) viel kleiner. In einem experimentellen Fall beispielsweise betrug der Druckendwert im Aufnahmetank 3,1 Bar, und der Anfangsdruckwert im Druckbehälter 12 betrug 413 Bar. In diesem Fall unterschieden sich die Druckskalen um einen Faktor geringfügig über 100. Daher ist die graphische Druck-Zeit-Darstellung richtungsgenau und illustriert gut das Funktionieren der Freisetzvorrichtung, gibt aber keine gemeinsame Druckskala wieder. Die Kurven 107, 109 illustrieren die mit der Freisetzvorrichtung 10 stattfindende Dämpfung. Die erste Phase, die Stützphase, ereignet sich zwischen den Punkten 101, 111 längs der Zeitachse 102. Es ist zu beachten, daß der Druck innerhalb des Druckbehälters 12 auf seinem Maximalwert, gezeigt im Punkt 108, bleibt, während der Druck im Aufnahmetank (nicht gezeigt) während dieser ersten Phase auf seinem Minimalwert, Null, bleibt. Das Zeitintervall zwischen den Punkten 101, 111 ist wesentlich nur die für die Bewegung des Transporteurs 42 erforderliche Zeit, die für Airbaganwendungen höchstens einige Millisekunden betragen darf.

PHASE 2 - DIE PHASE DER STÜTZENENTFERNUNG

Mit Bezug nun auf Fig. 1 bis 2, 6 bis 13 und 18, muß der Rotor 20 aus seinem Stützverhältnis mit der Berstscheibe 22 entfernt werden, wenn gewünscht wird, das Druckfluid 14 aus dem Druckbehälter 12 freizusetzen. Um diesen Vorgang einzuleiten, wird ein elektrisches Signal selektiv durch elektrische Kontaktmittel 48 geschickt, das ein Zünden des explosiven Materials innerhalb des Körpers 44 des Transporteurs 42 bewirkt. Diese Zündung fährt den Kolben 46 aus, der auf den ersten Arm 31 des Rotors 20 in der Richtung 47 drückt, die annähernd senkrecht zur Hauptrichtung des ersten Arms 31 ist, um so eine Drehung des Rotors 20 um die Achse 40 in der Richtung 36 zu bewirken. Die Abmessungen des ersten und des zweiten Arms 29, 31 und der ersten und der zweiten Öse 33, 35 sind derart, daß eine Drehung des Rotors 20 um eine vorher festgelegte Winkeldrehung, die vorzugsweise im Bereich von 10º bis 30º liegt, ausreicht, um den ersten und den zweiten Arm 29, 31 aus der ersten und der zweiten Öse 33, 35 zu bewegen und folglich zu bewirken, daß der erste und der zweite Arm 29, 31 vollständig freitragend werden. Andere, nach gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte, Abmessungen und Winkeldrehungen sind ebenfalls möglich. Der Rotor 20 hat ein oberes Ende 34 mit einer zylindrischen Außenfläche 37, die sich in dieser Phase innerhalb der ersten zylindrischen Bohrung 26 befindet. Ähnlich befindet sich die zylindrische Außenfläche 39 des unteren Endes 32 des Rotors 20 innerhalb der ersten zylindrischen Bohrung 52 des Dämpferkörpers 50. Diese beiden Grenzflächen von Zylinder zu Bohrung gewährleisten, wenn der Rotor 20 gedreht wird, eine Führungs- und Dämpfungswirkung, die einem Achslager nahekommt. Sobald sich der Rotor 20 um einen ausreichenden Winkel gedreht hat, ruhen der erste und der zweite Arm 29, 31 nicht mehr auf der ersten und der zweiten Öse 33, 35 des Rotorhalters 18. Dies läßt den Rotor 20 ohne weitere Stütze, und der Druck des Druckfluids 14, der durch die verhältnismäßig dünne Berstscheibe 22 wirkt, wird ein Bersten der Berstscheibe 22 bewirken und wird anschließend ein Bewegen des Rotors 20 in einer Richtung 41 nach unten bewirken.
Mit Bezug auf Fig. 1 bis 2 und 20 ereignet sich die zweite Phase, die Phase der Stützenentfernung, unverzüglich am Punkt 111 auf der Zeitachse 102. Folglich bleibt in dem Augenblick, in dem der Rotor 20 aus dem Stützen der Berstscheibe 22 entfernt wird, der Druck innerhalb des Druckbehälters 12 auf seinem, am Punkt 108 gezeigten, Maximalwert, während der Druck im Aufnahmetank (nicht gezeigt) auf seinem Minimalwert, Null, bleibt.

PHASE 3 - DIE PHASE DES FREIEN ABSTIEGS

Mit Bezug nun auf Fig. 1 bis 2, 6 bis 13 und 18 ist es hilfreich, wenn der erste und der zweite Arm 29, 31 aus der ersten und der zweiten Öse 33, 35 fallen, eine verhältnismäßig kleine Strecke (typischerweise etwa 0,75 mm) freien Falls oder freien Abstiegs für den Rotor 20 zu haben, bei der wenig oder keine Dämpfung auf ihn ausgeübt wird. Dies sichert, daß die Berstscheibe 22 sauber und, sobald sie die Stütze verliert, birst. Wenn das untere Ende 32 des Rotors 20 absteigt, verbindet es sich mit der ersten zylindrischen Bohrung 52 des Dämpferkörpers 50, um eine Kolben-Zylinder-Kombination zu bilden. Der freie Abstieg kann durch das Bereitstellen eines verdichtbaren Materials mit einem bekannten Volumen in der Dämpfungssubstanz 53 innerhalb des Haltebereichs 54 erreicht werden, vorausgesetzt, daß die Dämpfungssubstanz 53 eine Flüssigkeit, d. h. nahezu nicht-verdichtbar, ist. Das verdichtbare Material ist vorzugsweise eine Luftblase 56, die entsprechend dem gewünschten Zeitintervall für die Phase des freien Abstiegs bemessen ist Andere, nach gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte, verdichtbare Materialien könnten ebenfalls verwendet werden. Die Luftblase 56 ist im Vergleich mit der Dämpfungssubstanz 53 extrem verdichtbar, und wenn der Rotor 20 in der Richtung 41 nach unten gedrückt wird, wird sich die Luftblase 56 angesichts der zu erwartenden hohen Speicherdrücke innerhalb des Druckbehälters 12 wesentlich auf ein Volumen von Null verdichten und bis dahin wesentlich einen freien Abstieg für des Rotor 20 gewährleisten.
Mit Bezug auf Fig. 1 bis 2 und 6 bis 14 soll eine alternative Weise, den freien Abstieg zu gewährleisten, den gegenwärtigen Rotor 20 durch zwei Teile mit einem Spalt zwischen denselben ersetzen. Dies wird in Fig. 14 gezeigt, die eine Freisetzvorrichtung 60 zeigt, die ebenfalls ein Dreh-und-Fall- Ausführungsbeispiel ist und einen Rotor 61 und einen Kolben 62 einschließt, die durch eine Entfernung X1 getrennt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel müßte der Rotor 61, in einem im Wortsinn freien Fall, eine Strecke X1 fallen, bevor er den Kolben 62 berührt und die Dämpfung einleitet. Bei dem in Fig. 1 bis 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel jedoch hat der Rotor 20, ein einzelnes Teil, zur Vereinfachung und zur Verringerung der Zahl der Teile auf ein Minimum, ein unteres Ende 32, das wie ein Kolben funktioniert. Diese Kolbenfunktion wird unten erörtert.
Mit Bezug nun auf Fig. 1 bis 2, 6, 8, 15 bis 16 und 18 existiert während der Zeit des freien Abstiegs ein ringförmiger erster Spalt G1, zu sehen in Fig. 18, zwischen der zylindrischen Außenfläche 37 des oberen Endes 34 des Rotors 20 (die einen Durchmesser D3 hat) und der ersten zylindrischen Bohrung 26 des Rotorhalters 18 (die einen Durchmesser D1 hat). Um den ersten ringförmigen Spalt G1 besser sichtbar zu machen, zeigt Fig. 16 eine vereinfachte Draufsicht, welche die obere Fläche 30 des Rotors 20, die einen ersten Kreis C 1 als Außenkante hat, die erste zylindrische Bohrung 26, die einen zweiten Kreis C2 als Außenkante hat, und die zweite zylindrische Bohrung 28 zeigt, die einen dritten Kreis C3 als Außenkante hat. Der ringförmige erste Spalt G1 ist der kleinste Spalt zwischen der zylindrischen Außenfläche 37 und einer Bohrung des Rotorhalters 18. Diese Nähe des Rotors 20 zum Rotorhalter 18 hilft, den freitragenden Bereich der Berstscheibe 22 unter Bedingungen der Speicherung des Druckfluids 14 auf ein Minimum zu reduzieren. Während der Zeit des freien Abstiegs wäre das Druckfluid 14 dem Bereich innerhalb des zweiten Kreises C2 einschließlich des Bereichs des ersten Kreises C1 ausgesetzt. Da der Rotor 20 nun freitragend ist, würde er seinen freien Abstieg sehr schnell vollenden.
Mit Bezug auf Fig. 1 bis 2 und 20 ereignet sich die dritte Phase, die Phase des freien Abstiegs, fast unverzüglich, wenn der Rotor aus dem Stützen der Berstscheibe 22 entfernt wird. Folglich wird gezeigt, daß sich die dritte Phase, wie die zweite Phase, am Punkt 111 auf der Zeitachse 102 ereignet. Aus praktischen Gründen verändern sich der Druck innerhalb des Druckbehälters 12 und der Druck im Aufnahmetank (nicht gezeigt) nach der Phase des freien Abstiegs von ihren Anfangswerten, Maximum bzw. Null.

PHASE 4 - DIE PHASE DES STARK GEDAMPFTEN ABSTIEGS

Mit Bezug nun auf Fig. 2 bis 4, sind die Speicherdrücke des Druckfluids 14 (typischerweise einige hundert Bar) für Anwendungen wie beispielsweise Fahrzeugairbag-Aufblasvorrichtungen derart, das der freitragende Rotor 20 sich in der Richtung 41 nach unten über die volle Ausdehnung seiner Bahn in weit weniger als einer Millisekunde bewegen würde, wenn keine Dämpfungssteuerungsvorrichtung vorhanden wäre. Während es wünschenswert ist, daß das Druckfluid 14 nach dem Einsatzsignal so schnell wie möglich zu fließen beginnt, ist es nicht wünschenswert, daß sich der Austrittsdurchflußquerschnitt in einem Bruchteil einer Millisekunde vollständig öffnet. Statt dessen muß die Austrittsströmungsgeschwindigkeit impulsförmig sein, um ein gesteuertes Entfalten des zugeordneten Airbags (nicht gezeigt) zu gewährleisten und den Aufprall des Airbags auf einen Insassen zu verringern, der möglicherweise zu nahe an der Aufblasvorrichtung sitzen könnte. Für die ersten zehn Millisekunden etwa wird eine sanftere Strömungsgeschwindigkeit, die während der stark gedämpften Phase auftritt, und danach für den Rest der Airbag-Aufblaszeit eine schnellere Strömungsgeschwindigkeit gewünscht, die während der leicht gedämpften Phase auftritt. Der Wert von zehn Millisekunden ist typisch für Beifahrerseiteairbag- Aufblasvorrichtungen. Dies kann durch ein Dämpfungsteuerungsmittel getan werden, was in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch ein mechanisches Steuern der Abstiegsgeschwindigkeit des Rotors 20 und dadurch ebenfalls ein Steuern des Austrittsdurchflußquerschnitts für das Druckfluid 14 erreicht wird. Dies wird nun beschrieben.
Mit Bezug auf Fig. 2 bis 4, 15 bis 16 und 18 beginnt mit der Vollendung des freien Abstiegs des Rotors 20 in der Richtung 41 nach unten, wie in Fig. 2 gezeigt, die stark gedämpfte Phase, wenn das untere Ende 32 beginnt, die Dämpfungssubstanz 53 durch ein erstes Ablaßloch 58 aus dem Haltebereich 54 zu drücken. Inzwischen beginnt, wie in Fig. 3 zu sehen, das Druckfluid 14 mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit R1 aus dem Druckbehälter 12 zu fließen. Die erste Strömungsgeschwindigkeit R1 ist verhältnismäßig sanft, da das Druckfluid 14 nur durch die erste Fläche A1 fließen kann, welche der während des stark gedämpften Abstiegs des Rotors 20 für das Druckfluid 14 verfügbare Austrittsdurchflußquerschnitt ist. Wie am besten in Fig. 16, 18 zu sehen, hilft der zweite ringförmige Spalt G2, die erste Fläche A1 (den schraffierten ringförmigen Abschnitt in Fig. 16) zu definieren, und ist größer als der erste ringförmige Spalt G1. Wie oben erwähnt, stellt der dritte Kreis C3 die Außenkante der zweiten zylindrischen Bohrung 28 dar. Der zweite ringförmige Spalt G2 hilft außerdem zu sichern, daß die Kanten der nun geborstenen Berstscheibe 22 (gezeigt in Fig. 1) keine Abstreifdichtung gegen die erste zylindrische Bohrung 26 bilden.
Mit Bezug nun auf Fig. 3 bis 4 und 15 tritt die Dämpfungssubstanz 53 in den ersten Sammelbereich 55 ein, wenn sie durch das erste Ablaßloch 58 herausgedrückt wird. Der Zweck des ersten Sammelbereichs 55 ist einfach, die Dämpfungssubstanz 53 zurückzuhalten und am Entweichen zu hindern, wodurch beispielsweise eine Verunreinigung des austretenden Druckfluids 14 durch einen Eintrag von Dämpfungssubstanz 53 vermieden wird. Der erste Sammelbereich 55 wird begrenzt durch eine Nut 51 in der Außenfläche 67 des Dämpferkörpers 50 zusammen mit der Innenfläche 15 des Saums 16. Während der Phase des stark gedämpften Abstiegs ist also die erste Dämpfungssubstanz-Strömungsbahn 66 die Strömungsbahn der Dämpfungssubstanz 53 vom Haltebereich 54 durch das erste Ablaßloch 58 und in den ersten Sammelbereich 55.
Mit Bezug auf Fig. 2 bis 4, 6 und 10 bis 11 ist die Oberfläche der Fläche 64, welche die Bodenfläche des unteren Endes 32 ist, wesentlich die gleiche wie die Oberfläche der oberen Fläche 30, welche die zum Stützen der Berstscheibe 22 verwendete Fläche des Rotors 20 ist. Aus diesem Grund wird der Spitzendruck in der Dämpfungssubstanz 53 innerhalb des Haltebereichs 54 annähernd der gleiche sein wie der Spitzendruck des Druckfluids 14. Diese zwei Oberflächen der Fläche 64 und der oberen Fläche 30 können nach gesundem technischen Urteilsvermögen verändert werden, im Bewußtsein, daß sich der auf die Dämpfungssubstanz 53 ausgeübte Druck annähernd im Verhältnis der zwei Oberflächen verändert, wie auf dem Gebiet allgemein bekannt ist.
Mit Bezug nun auf Fig. 3 bis 5, 8 bis 9 und 15 ist es während aller fünf beim Einsatz der Freisetzvorrichtung 10 verwendeten Hauptphasen notwendig, ein Auslaufen der Dämpfungssubstanz 53 in das austretende Druckfluid 14 zu verhindern. Aus diesem Grund wird ein Dichtmittel, wie beispielsweise ein verschiebbarer dichtender O-Ring 63, bereitgestellt, um den Haltebereich 54 während der ersten vier Hauptphasen gegenüber den Löchern 17 im Saum 16 des Druckbehälters 12 abzudichten. Das Dichtmittel für die fünfte Hauptphase wird unten erörtert. Der verschiebbare dichtende O-Ring 63 ist in einer Nut 68 angeordnet, die sich im unteren Ende 32 des Rotors 20 befindet. Andere, mit gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte, Verfahren für Dichtmittel, wie beispielsweise eine Abstreifdichtung, sind ebenfalls möglich. Ein Fluidrückhalte-O-Ring 65 ist in einer Nut 51 auf der Außenfläche 67 des Dämpferkörpers 50 angeordnet. Der Fluidrückhalte-O-Ring 65 dient als Dichtmittel zum Abdecken des ersten Ablaßlochs 58 vor dem Freisetzen des Druckfluids 14, so daß die Dämpfungssubstanz 53 innerhalb des Haltebereichs 54 bleibt. Während des Freisetzens des Druckfluids 14 wird der Rotor 20 jedoch einen verhältnismäßig hohen Druck auf die Dämpfungssubstanz 53 übertragen. Solch ein verhältnismäßig hoher Druck wird bewirken, daß der Fluidrückhalte-O-Ring 65 leicht aus dem Weg bewegt wird und ein Austreten der Dämpfungssubstanz 53 durch das erste Ablaßloch 58 ermöglicht. Es gibt außerdem andere, mit gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte, Dichtmittel, die den Platz des Fluidrückhalte-O- Rings 65 einnehmen könnten.
Mit Bezug auf Fig. 3 bis 4 und 17 geht eine gegenwärtige Tendenz innerhalb der Airbagindustrie zur Verwendung von intelligenten Insassenrückhaltesystemen, die fortlaufend Zustandsgrößen wie das Gewicht des Insassen, die Position des Insassen, die Geschwindigkeit eines Aufpralls und das Vorhandensein und die Position eines Autokindersitzes erfassen werden und die Airbageigenschaften dementsprechend einstellen werden. Folglich sollte zu erkennen sein, daß die Dämpfungseigenschaften des Rotors 20 und daher die Regeleigenschaften der Freisetzung des Druckfluids 14 bedeutend beeinflußt werden durch den Durchflußquerschnitt und die Ausrichtung des ersten Ablaßlochs 58. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ablaßloch 58 in Radialrichtung ausgerichtet, aber es sollte bemerkt werden, daß die Ausrichtung unter Anwendung gesunden technischen Urteilsvermögens verändert werden kann. Da sich das erste Ablaßloch 58 außerhalb der Druckabgrenzung des gespeicherten Druckfluids 14 befindet, ist es sehr zugänglich zum Einstellen. Falls der Durchflußquerschnitt des ersten Ablaßlochs 58 verhältnismäßig groß ist (typischerweise wird ein Ablaßloch einen Durchmesser von etwa 0,5 mm haben), wird die Dauer der sanften Strömungsgeschwindigkeit des Druckfluids 14, die in diesem Ausführungsbeispiel die erste Strömungsgeschwindigkeit R1 ist, verhältnismäßig kurz sein. Falls andererseits der Durchflußquerschnitt des ersten Ablaßlochs 58 kleiner ist, wird die Dauer der ersten Strömungsgeschwindigkeit R1 verhältnismäßig länger sein. Dementsprechend können durch Verwendung von Einstellmitteln zum Einstellen des Durchflußquerschnitts des ersten Ablaßlochs 58 die Dämpfungseigenschaften der Freisetzvorrichtung 10 verändert werden. Als Alternative dazu kann eine Freisetzvorrichtung 90, wie in Fig. 17 gezeigt, ein erstes und ein zweites Ablaßloch 91, 92 haben, um die Dämpfungseigenschaften einzustellen. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden das erste und das zweite Ablaßloch 91, 92 selektiv in Kombination geöffnet, wenn der schnellste Abstieg des Rotors 94 gewünscht wird. Falls ein weniger schneller Abstieg gewünscht wird, wird nur ein Ablaßloch, zum Beispiel das erste Ablaßloch 91, selektiv geöffnet. Folglich stellt die Freisetzvorrichtung 90 eine stufenweise Einstellbarkeit der Dämpfung bereit. Selbstverständlich könnte jede, mit gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte Zahl von Ablaßlöchern zur Dämpfungssteuerung verwendet werden. Die als Einstellmittel verwendeten Vorrichtungen könnten von jeder allgemein auf dem Gebiet bekannten Art sein, wie beispielsweise Schrittschaltmotoren, Solenoide, Dosierstifte oder Nadelventile. Alle diese Vorrichtungen können verwendet werden, um ein Mittel zum intelligenten Einstellen der Dämpfungseigenschaften bereitzustellen.
Mit Bezug auf Fig. 2 bis 4, 20 ereignet sich die vierte Phase, die Phase des stark gedämpften Abstiegs, zwischen den Punkten 111, 113 längs der Zeitachse 102. Zu bemerken ist, daß der Druck innerhalb des Druckbehälters 12 schrittweise abnimmt, während der Druck im Aufnahmetank (nicht gezeigt) während dieser Phase schrittweise zunimmt. Diese verhältnismäßig allmählichen Druckveränderungen demonstrieren, daß das Druckfluid 14 mit einer verhältnismäßig langsameren Strömungsgeschwindigkeit freigesetzt wird, wodurch der sanfte frühe Abschnitt eines impulsförmigen Ausströmens erreicht wird.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, mit Bezug auf Fig. 29 bis 35, gewährleistet eine Freisetzvorrichtung 134, die einem Rotor 95 und einem Rotorhalter 98 einschließt, mehr Veränderung während der Phase des stark gedämpften Abstiegs durch ein Ersetzen der zweiten zylindrischen Bohrung 28 (gezeigt in Fig. 1, 18 und 21 bis 22) vorheriger Ausführungsbeispiele durch die veränderliche Bohrung 135. Bei dieser Anordnung wird der zweite ringförmige Spalt G2 (gezeigt in Fig. 18 und 21 bis 22) durch den veränderlichen Spalt G3 ersetzt, der die Entfernung in Radialrichtung zwischen der veränderlichen Bohrung 135 und dem Oberteil 118 des Rotors 95 ist. Der Rotor 95 hat einen Durchmesser D10. Vorzugsweise hat die variable Bohrung 135 eine geringfügig verjüngte Konusform und nimmt in der Richtung 99 nach unten im Durchmesser zu. Folglich stellt der Durchmesser M1 am Oberteil 136 der veränderlichen Bohrung 135 einen Austrittsdurchflußquerschnitt E1 (den in Fig. 31 gezeigten schraffierten Bereich) zwischen dem Oberteil 118 des Rotors 95 und dem Rotorhalter 98 bereit, damit das Druckfluid 97 aus dem Druckbehälter 119 entweicht. Wenn der Rotor 95 in der Richtung 99 nach unten absteigt, vergrößert sich der veränderliche Spalt G3 ebenso weiter wie der veränderliche Austrittsdurchflußquerschnitt. Am Mittelabschnitt 137 stellt der Durchmesser M2 einen Austrittsdurchflußquerschnitt E2 (den in Fig. 32 gezeigten schraffierten Bereich) bereit, der größer ist als E1. Wenn der Rotor 95 zum Boden 138 der veränderlichen Bohrung 135 absteigt, nimmt der veränderliche Spalt G3 ebenso wie der veränderliche Austrittsdurchflußquerschnitt noch weiter zu. Der Durchmesser M3 stellt einen Austrittsdurchflußquerschnitt E3 (den in Fig. 33 gezeigten schraffierten Bereich) bereit, der größer ist sowohl als E1 als auch als E2. Um die Veränderung im Durchmesser besser sichtbar zu machen, ist Fig. 34 eine vereinfachte Draufsicht, die folgendes illustriert: eine obere Fläche 96 des Rotors 95, die einen ersten Kreis L1 als Außenkante und einen Durchmesser D10 hat, eine erste zylindrische Bohrung 117, die einen zweiten Kreis L2 als Außenkante und einen Durchmesser D11 hat, den Oberteil 136 der veränderlichen Bohrung 135, die einen dritten Kreis L3 als Außenkante und einen Durchmesser M1 hat, den Mittelabschnitt 137 der veränderlichen Bohrung 135, der einen vierten Kreis L4 als Außenkante und einen Durchmesser M2 hat, und den Boden 138 der veränderlichen Bohrung 135, der einen fünften Kreis L5 als Außenkante und einen Durchmesser M3 hat. Die Verwendung der veränderlichen Bohrung 135 bedeutet, daß das Druckfluid 97 während dieser Phase mit einer veränderlichen Strömungsgeschwindigkeit R3 durch einen geöffneten sich verändernden Austrittsdurchflußquerschnitt aus dem Druckbehälter 119 fließt. Die zugeordnete Beziehung von Druck gegen Zeit wird in der graphischen Druck-Zeit-Darstellung 139 gezeigt, die in den Skalenwerten der graphischen Druck-Zeit-Darstellung 100 ähnelt. Die Phase des stark gedämpften Abstiegs ereignet sich zwischen den Punkten 154 und 156. Zu bemerken ist, daß nun der Druck innerhalb des Druckbehälters 119, gezeigt durch die Kurve 158, für diese Phase in einer nicht-linearen Form abnimmt. Natürlich könnten andere, mit gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählte, Bohrungsauslegungen ebenfalls für diese Erfindung verwendet werden.

PHASE 5 - DIE PHASE DES LEICHT GEDÄMPFTEN ABSTIEGS

Mit Bezug nun auf Fig. 4 bis 6, 12, 15, 19 ist es nach einer gewissen Zeit eines stark gedämpften Abstiegs, wenn das Druckfluid 14 mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit R1 (gezeigt in Fig. 3) austritt, wünschenswert, daß sich der Austrittsdurchflußquerschnitt auf eine zweite Fläche A2 öffnet, die größer ist als die erste Fläche A1, um den Rest des Druckfluids 14 mit einer zweiten Strömungsgeschwindigkeit R2 austreten zu lassen, die wesentlich schneller ist. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, die Dämpfung auf den Rotor 20 bedeutend zu verringern. Anderenfalls könnte der Rotor 20 niemals so weit nach unten gedrückt werden, wie es notwendig ist, oder dies würde nur sehr spät vorübergehend geschehen. Die Verringerung der Dämpfung wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Öffnen eines Dämpfungssubstanzdurchgangs 70 erreicht. Dies wird ausgeführt, wenn der verschiebbare dichtende O- Ring 63 zu der Position absteigt, in der er den Kontakt mit der ersten zylindrischen Bohrung 52 verliert und in die zweite zylindrische Bohrung 69 des Dämpferkörpers 50 eintritt. Die zweite zylindrischen Bohrung 69 hat, bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel, einen größeren Durchmesser als die erste zylindrischen Bohrung 52, was ermöglicht, daß die Dämpfungssubstanz 53 um das untere Ende 32 des Rotors 20 fließt und in den zweiten Sammelbereich 57 eintritt. Fig. 4 zeigt den verschiebbaren dichtenden O-Ring 63 genau vor seinem Kontaktverlust mit der ersten zylindrischen Bohrung 52, während Fig. 5 ihn zeigt, nachdem er den Kontakt verloren hat. Während dieser Phase des leicht gedämpften Abstiegs funktioniert der verschiebbare dichtende O-Ring 63 nicht als Dichtung. Statt dessen wird das Abdichten der Dämpfungssubstanz 53 durch das enge Spiel zwischen einem Steg 73 und der ersten zylindrischen Bohrung 52 des Dämpferkörpers SO ausgeführt. Die für den Rotor 20 erforderliche Zeit, um von seiner in Fig. 4 gezeigten Position am Beginn dieser Phase zu seiner in Fig. 5 gezeigten Endposition abzusteigen, in der er für den Rest dieser Phase bleibt, ist so kurz, daß dieser Abstieg als sofort geschehend vorzustellen ist. Gleichzeitig mit dem Abstieg des dichtenden O-Rings 63 aus dem Kontakt mit der ersten zylindrischen Bohrung 52 steigt die obere Fläche 30 des Rotors 20 in einen Bereich 72 des Rotorhalters 18 ab, in den die erste und die zweite Öse 33, 35 gearbeitet worden sind. Dies ermöglicht, daß das Druckfluid 14 mit einer zweiten Strömungsgeschwindigkeit R2 aus dem Druckbehälter 12 austreten kann. Die zweite Strömungsgeschwindigkeit R2 ist wesentlich größer als die erste Strömungsgeschwindigkeit R1, weil der entsprechende Austrittsdurchflußquerschnitt, die zweite Fläche A2, wesentlich zugenommen hat. Wie am besten in Fig. 5 zu sehen, geht das mit der zweiten Strömungsgeschwindigkeit R2 fließende Druckfluid 14 durch die erste und die zweite zylindrische Bohrung 26, 28, berührt die obere Fläche 30 des Rotors 20, vollzieht 90º-Wendungen, um in allen Richtungen radial nach außen zu fließen, wendet sich dann nach unten und tritt durch die Löcher 17 aus. Der minimale oder Regel-Austrittdurchffußquerschnitt ist in diesem Fall die Mantelfläche eines imaginären Zylinders 78, durch den das Druckfluid 14 geht, wenn es seine 90º- Wendung vollzieht. Der imaginäre Zylinder 78, wie am besten in Fig. 19 zu sehen, hat Abmessungen auf der Grundlage des Durchmessers D2 der zweiten zylindrischen Bohrung 28 und der in Fig. 15 gezeigten Entfernung H1 zwischen dem oberen Ende 34 des Rotors 20 und dem Boden 27 der zweiten zylindrischen Bohrung 28. Folglich stellt der imaginäre Zylinder 78 eine zweite Fläche A2 als den Durchflußquerschnitt für das Druckfluid 14 und eine zweite Strömungsgeschwindigkeit R2 als die entsprechende Strömungsgeschwindigkeit bereit.
Mit Bezug auf Fig. 5, 8 bis 9, 1 S kann die Dämpfungssubstanz, nachdem der Dämpfungssubstanzdurchgang 70 öffnet, noch durch die erste Dämpfungssubstanz-Strömungsbahn 66 fließen, aber nun ist außerdem eine zweite Strömungsbahn (der Dämpfungssubstanzdurchgang 70) mit einer viel größeren Fläche zum Durchfließen der Dämpfungssubstanz vorhanden. Der zweite Sammelbereich 57 wird durch die Aussparung 71 im Rotor 20 genau über dem verschiebbaren dichtenden O-Ring 63 und der ersten zylindrischen Bohrung 52 des Dämpferkörpers 50 begrenzt. Es sollte bemerkt werden, daß die Aussparung 71 eine vom Steg 73 auf dem Rotor 20 gebildete Oberkante hat, die in die erste zylindrische Bohrung 52 eintritt, genau wenn der dichtende O-Ring 63 zu der Position absteigt, in der er den Kontakt mit der ersten zylindrischen Bohrung 52 verliert. Der Steg 73 verläuft in Umfangsrichtung um den Rotor 20. Das Öffnen des Dämpfungssubstanzdurchgangs 70, der vorher unzugänglich gewesen war, ist eine Weise, eine drastische Abnahme der Dämpfung zu gewährleisten, die gewünscht wird.
Mit Bezug auf Fig. 4 bis 5, 20 ereignet sich die fünfte Phase, die Phase des leicht gedämpften Abstiegs, zwischen den Punkten 113, 115 längs der Zeitachse 102. Der Punkt 115 stellt das Ende des Freisetzens von Druckfluid 14 dar, weil an diesem Punkt der Druck innerhalb des Druckbehälters 12 wesentlich Null beträgt. Zu bemerken ist, daß der Druck innerhalb des Druckbehälters 12 in dieser Phase schnell abnimmt, während der Druck im Aufnahmetank (nicht gezeigt) gleichermaßen schnell zunimmt. Diese verhältnismäßig schnellen Druckänderungen demonstrieren, daß das Druckfluid 14 (i. Orig. hier: 114. Anm. d. Ü.) nur leicht gesteuert oder reguliert wird, wenn es freigesetzt wird. Es sollte bemerkt werden, daß sich die in der graphischen Druck-Zeit-Darstellung 100 gezeigten Ergebnisse der Freisetzvorrichtung 10 experimentell als gut wiederholbar erwiesen haben.

SELBSTENTLASTUNGSMITTEL

Mit Bezug nun auf Fig. 1, 16, 21 ist ein weiteres in der Airbagindustrie notwendiges Merkmal ein automatisches Mittel zur Selbstentlastung des Druckfluids 14 im Druckbehälter 12, sollte der Druck zu groß werden. Ein der Freisetzvorrichtung 10 zugrundeliegendes Prinzip ist, wie oben erwähnt, daß die Berstscheibe 22 im Vergleich mit dem Druck des Druckfluids 14 schwach ist, so daß sie bei einem Druck weit unter dem Betriebsdruck bersten würde, wenn die Berstscheibe 22 vollkommen freitragend wäre. Wie oben erläutert und in einer Draufsicht in Fig. 16 gezeigt, befindet sich der erste ringförmige Spalt G1 außerhalb des Rotors 20 zwischen der zylindrischen Außenfläche 37 des oberen Endes 34 (die einen Durchmesser D3 hat) und der ersten zylindrischen Bohrung 26 des Rotorhalters 18 (die einen Durchmesser D1 hat). Folglich gibt es einen freitragenden Bereich 81 der Berstscheibe 22, der verhältnismäßig klein und ringförmig ist. In extremer Nahaufnahme, gezeigt in Fig. 21, ist zu erwarten, daß unter normalen Bedingungen eine geringfügige Ausbauchung aus dem freitragenden Bereich 81 vorhanden sein wird, die eine ringförmige Berstscheibe bereitstellt. Dieser kleine freitragende Bereich 81 der Berstscheibe 22 wird einen Spontanbruchdruck haben. Folglich kann durch die Gestaltung spezifischer Kombinationen von wichtigen Variablen einschließlich der Abmessung des freitragenden Bereichs 81 (typischerweise in der Größenordnung von einigen Millimetern im Durchmesser), der Dicke der Berstscheibe 22 (ebenso typischerweise in der Größenordnung von einigen Millimetern), des für die Herstellung der Berstscheibe 22 verwendeten Materials und des Innendrucks des Druckfluids 14 innerhalb des Druckbehälters 12 nach gesundem technischen Urteilsvermögen der Spontanbruchdruck des freitragenden Bereichs 81 auf einen gewünschten Wert gebracht werden. Auf diese Weise kann der freitragende Bereich 81 für eine Überdruck- Selbstentlastung genutzt werden.
Mit Bezug nun auf Fig. 1, 22 ist eine andere Weise zum Bereitstellen eines automatischen Mittels zur Selbstentlastung des Druckfluids 14 im Druckbehälter 12 die Schaffung einer Vertiefung 82, wie in Fig. 22 zu sehen, im Oberteil des Rotors 20. Diese Vertiefung, die vorzugsweise eine verhältnismäßig kleine mittig angeordnete zylindrische Bohrung mit abgerundeten Kanten 84 ist, schafft einen freitragenden Bereich 83 der Berstscheibe 22 über der Vertiefung 82. In extremer Nahaufnahme, gezeigt in Fig. 22, ist zu erwarten, daß unter normalen Bedingungen eine geringfügige Ausbauchung aus dem freitragenden Bereich 83 vorhanden sein wird, die eine kreisförmige Berstscheibe bereitstellt. Dieser kleine freitragende Bereich 83 der Berstscheibe 22 wird einen Spontanbruchdruck haben. Eine Strömungsaustrittsbahn 79, welche die Vertiefung 82 mit dem Außenbereich des Rotors 20 verbindet, kann wenn nötig bereitgestellt werden, um ein Strömen des Druckfluids 14 in das Äußere zu unterstützen, sobald der freitragende Bereich 83 auf grund von Überdruck geborsten ist. Es sollte bemerkt werden, daß die Stärke der Berstscheibe 22 bei einer kreisförmigen Gestalt, wie gezeigt, mit dem Verhältnis ihres Durchmessers zu ihrer Dicke in Beziehung steht. Folglich ist es ziemlich einsichtig, daß der freitragende Bereich 83 entsprechend bemessen werden kann, um dem normalen Speicherdruck des Druckfluids 14 zu widerstehen.
Mit Bezug auf Fig. 1 ist allgemein für einen geschlossenen Behälter, wie beispielsweise den Druckbehälter 12, die einzige Ursache, die zur Notwendigkeit von Selbstentlastungsmitteln führt, daß das Druckfluid 14 einer übermäßigen Temperatur ausgesetzt ist. Dementsprechend ist eine andere Weise zum Erreichen einer Selbstentlastung, das Druckfluid 14 automatisch zu entlasten, wenn die Freisetzvorrichtung 10 eine vorher festgelegte Temperatur erreicht, obwohl dies etwas weniger direkt ist als die oben erklärten Überdruck-Selbstentlastungsmittel. Wie oben erklärt, enthält der zum selektiven Betätigen der Freisetzvorrichtung 10 verwendete Transporteur 42 eine kleine Menge eine explosiven Materials. Diese Material hat eine charakteristische Selbstentzündungstemperatur. Folglich zündet das explosive Material, wenn die Freisetzvorrichtung 10 diese Selbstentzündungstemperatur erreicht, und setzt das Druckfluid 14 frei. Als Alternative dazu könnten dem explosiven Material geeignete Zusatzstoffe hinzugefügt werden derart, daß seine Selbstentzündungstemperatur auf einen, nach gesundem technischen Urteilsvermögen ausgewählten, vorher festgelegten Wert eingestellt werden kann.

HAUPTAUSFÜHRUNGSBEISPIEL NR. 2

Mit Bezug nun auf Fig. 23 bis 28, hat eine Freisetzvorrichtung 120, nachstehend als das Stift-und- Fall-Ausführungsbeispiel bekannt, viele Merkmale gemeinsam mit der Freisetzvorrichtung 10, dem Dreh- und-Fall-Ausführungsbeispiel. Die Freisetzvorrichtung 120 ist zur Verwendung mit einem Druckbehälter 121 vorgesehen, der ein Druckfluid 122 enthält. Der Druckbehälter 121 ist allgemein zylindrisch und verengt sich zu einem Saum 123, der Löcher 124 zum Verteilen des Druckfluids 122 in einen Airbag (nicht gezeigt) hat. Die Freisetzvorrichtung 120 schließt ein Stützelement 125 ein, das ein Stützmittel ist, das eine Berstscheibe 126 stützt, aber anders als bei der Freisetzeinrichtung 10, hat es keinerlei Drehbewegung. Die einzige Bewegung des Stützelements 125 ist, daß es längs seiner Achse 127 in der Richtung 128 fällt oder absteigt. Das Stützelement 125 hat ein oberes Ende 140, das die Berstscheibe 126 berührt und stützt, ein unteres Ende 141, das wie ein Kolben arbeitet, und eine Nut 142 um seinen Umfang, die einen Stift 144 aufnimmt. Wie am besten in Fig. 27 zu sehen, hat der Stift 144, der das Stützelement 125 an seinem Platz hält, einen wesentlich zylindrischen Querschnitt, der ermöglicht, daß er in die Nut 142 des Stützelements 125 paßt. Der Stift 144 ist verschiebbar innerhalb der Auskehlung 145 angeordnet, die sich im Saum 123 befindet.
Weiter mit Bezug auf Fig. 23 bis 28 funktioniert die Freisetzvorrichtung ganz auf die gleiche Weise wie die oben erörterte Freisetzvorrichtung 10 (gezeigt in Fig. 1), außer daß ein Kolben 147 den Stift 144 längs der Auskehlung 145 verschiebt, wenn der Transporteur 146 den Kolben 147 ausfährt, bis das Stützelement 125 nicht mehr durch den Stift 144 getragen wird. Es sollte bemerkt werden, daß die Ausrichtung des Kolbens 147 und des Stifts 144 exzentrisch ist. Mit exzentrisch ist gemeint, daß die Längsachse des Kolbens 147 und die Längsachse des Stifts 144 parallel, aber nicht genau in einer Linie liegen. Dies wird in Fig. 28 illustriert, welche die Berührungsfläche 148 auf dem Stift 144 zeigt, an welcher der Kolben 147 den Stift 144 berührt, wenn er aktiviert wird. Es ist deutlich zu sehen, daß die Berühnrngsfläche 148 nicht konzentrisch mit dem Stift 144 ist. Diese exzentrische Ausrichtung wird so vorgenommen, damit der Kolben 147, wenn er ausgefahren wird, nicht die Bewegung des Stützelements 125 beeinträchtigt. Sobald das Stützelement 125 nicht mehr durch den Stift 144 getragen wird, fällt es in der Richtung 128, wobei es folglich die Stütze von der Berstscheibe 126 entfernt, was ermöglicht, daß die Berstscheibe 126 birst und das Freisetzen des Druckfluids 122 aus dem Druckbehälter 121 beginnt. Ähnlich wie die Freisetzvorrichtung 10 (gezeigt in Fig. 1), berührt, sobald das Stützelement 125 durch eine Phase des freien Abstiegs absteigt, sein unteres Ende 141 eine Dämpfungssubstanz 150, die sich in einem Haltebereich 151 befindet, in welcher der fortgesetzte Abstieg des Stützelements 125 gedämpft wird.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Freisetzen eines unter Druck gesetzten Fluids aus einem Druckbehälter mit einer Öffnung, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:

eine Berstscheibe (22) zum Abdichten der Öffiiung des Druckbehälters,

Tragmittel (125) zum Tragen der Berstscheibe,

Öffnungsmittel (42) zum selektiven Öffnen der Berstscheibe, wobei die Öffnungsmittel die Tragmittel selektiv entfernen, und

Dämpfungssteuermittel (50, 53) zum Dämpfen der Bewegung der Tragmittel, dadurch

gekennzeichnet, daß die Dämpfungssteuermittel derart konfiguriert sind, daß die Dämpfung der Bewegung der Tragmittel außerdem die Abgabe des unter Druck gesetzten Fluids regelt.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der das Tragmittel (125) einen Rotor (20) umfaßt, der selektiv um seine Achse gedreht werden kann, wobei der Rotor selektiv längs seiner Achse bewegt werden kann.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, bei welcher der Rotor (20) ein unteres Ende hat, das wie ein Kolben funktioniert.

4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, bei der das Öffnungsmittel (42) Betätigungsmittel (42) umfaßt, wobei die Betätigungsmittel den Rotor (20) selektiv drehen.

5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, bei der das Öffnungsmittel (42) eine nicht-eingeschlossene Sprengvorrichtung umfaßt.

6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der das Dämpfungsteuermittel eine Dämpfungssubstanz (53) umfaßt, wobei die Dämpfungssubstanz die Bewegung des Tragmittels (125) dämpft.

7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei der das Dämpfungssteuermittel außerdem folgendes umfaßt: einen Dämpferkörper (50), der einen Zylinder mit einer zylindrischen Bohrung (26) hat, wobei der Zylinder die Tragmittel (125) aufnimmt, einen ersten Sammelbereich (55) zum Sammeln der Dämpfungssubstanz (53) und ein erstes Ablaßloch (91), wobei das erste Ablaßloch den Zylinder mit dem ersten Sammelbereich (55) verbindet, wobei die Dämpfungssubstanz selektiv durch das erste Ablaßloch strömen kann.

8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei welcher der Druckbehälter und der Dämpferkörper (50) die Begrenzungen des ersten Sammelbereichs (55) bilden.

9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei der das Dämpfungssteuermittel außerdem Einstellmittel zum selektiven Einstellen des Durchflußquerschnitts des ersten Ablaßlochs (91) umfaßt.

10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, bei der das Dämpfungssteuermittel außerdem ein zweites Ablaßloch (92) umfaßt, wobei das zweite Ablaßloch den Zylinder mit dem ersten Sammelbereich (55) verbindet, wobei die Dämpfungssubstanz (53) selektiv durch das zweite Ablaßloch fließen kann, wobei das erste und das zweite Ablaßloch selektiv geöffnet werden können.