DE2431686A1

DE2431686A1 - Verbesserte aufblasvorrichtung fuer kraftfahrzeugsicherheitseinrichtung

Info

Publication number: DE2431686A1
Application number: DE2431686A
Authority: DE
Inventors: Donald Joseph Lewis; Donald George Radke
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1973-07-05
Filing date: 1974-07-02
Publication date: 1975-01-30
Also published as: JPS5048637A; FR2235817A1; FR2235817B3; IT1014456B; US4131300A

Description

D-62 WIESBADEN I.7.I974 Postfach 1327 V/ep

Dr. Hans-Heinrich Wiilrath ί ⁵;T,^FÄ»^{5e β}

Df DietS Γ N^fibfif TdtjramnudreMe« WILLPATENT

Dipl.-Phys. Klaus Seiffert 2000-361 Ge

PATENTANWÄLTE -

Allied Chemical Corporation Morristown, New Jersey 07960 USA

Verbesserte Aufblasvorrichtung für Kraftfahrzeugsicherheitseinrichtung

Priorität; v. 5.JuIi 1973 in USA Serial No.: 376 866

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufblasen einer Sicherheitsvorrichtung ,· wie z.B. ein Sicherheitssack, für die Verwendung in Transportfahrzeugen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes miniaturisiertes bzw. sehr klein gehaltenes System zur Verwendung an Stellen, wo der Raum begrenzt ist, wie z.B. in einer Lenkradsäule eines Kraftfahrzeugs, bei Verwandung einer Mischung eines gespeicherten komprimierten Gases und eines erzeugten Gases. Die Erfindung betrifft insbesondere ein vereinfachtes Verfahren und eine Vorrichtung, bei welcher die Gaserzeugungskammer von der Kammer für das Speichergas

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getrennt ist, außerhalb dieser und teilweise benachbart derselben angeordnet ist.

Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen für die Verwendung aufblasbarer Gassäcke als Sicherheitsvorrichtung bekannt, die in Kraftfahrzeugen dazu verwendet werden sollen, Insassen während eines Aufpralles zurückzuhalten, um schwere Verletzungen zu verhindern. Solche mit Gas aufblasbaren Sicherheitssäcke sind entweder als Alternative oder als Zusatz zu Sicherheitsgurten vorgeschlagen worden, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden.

Obwohl Sicherheitsgurte einen Schutz gegen schwere Verletzungen während eines Kraftfahrzeugaufpralles vorsehen, werden Sicherheitsgurte oft nicht verwendet. Um diesen Fehler zu beheben, die Sicherheitsgurte zu verwenden und einen Shutz für den Kraftfahrzeugfahrer und/oder die Insassen vorzusehen, ohne daß eine in ihr Belieben gestellte Tätigkeit an den Teilen erforderlich ist, hat die Automobilindustrie mit Gas aufblasbare Sicherheitssäcke entwickelt. Mindestens ein mit Gas aufblasbarer Sicherheitssack ist in dem Automobil gespeichert und wird automatisch beim Aufprall betätigt. Eine solche Betätigung läßt den Sicherheitssack mit einem Gas unmittelbar aufgeblasen werden. Das Aufblasen des Sicherheitssackes hält die Fahrzeuginsassn in ihren Sitzen während der kritischen Augenblicke zurück, die dem Aufprall folgen, und hilft, schwere Verletzungen bzw. Schäden zu verhindern.

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Die Sicherheitssäcke werden mittels eines erzeugten Gases oder einer Mischung aus gespeichertem und erzeugten Gas aufgeblasen, die unter Druck sind und sich in das Volumen expandieren. Da³ das Volumen gemäß der Gleichung von Charles

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und der Druck gemäß dem Gesetz von Gay-Lussac eines idealen Gases direkt mit der absoluten Temperatur des Gases verändert, ist es erwünscht, die während der Erzeugung des Gases entwickelte Wärme derart zu bewahren, daß diese Wärme gegen das Ansteigen der Temperatur des Gases gerichtet werden kann, statt durch das ganze System verteilt und aufgebraucht bzw. verschwendet zu werden. Während man noch andere Dinge zu berücksichtigen hat bei der Betrachtung der durch das erzeugte Gas entwickelten Wärme, vom Standpunkt des wirksamen Verbrauchs des Gasvolumens und -druckes gesehen, je weniger Wärme es gibt, die durch das System verteilt und verbraucht wird, umso besser, insbesondere wo eine sehr kleine Aufblasvorrichtung erforderlich ist.

Bei einigen bekannten Ausführungsformen ist das zum Aufblasen des Sicherheitssackes verwendete Gas gewöhnlich ein Hybridgas, welches sich aus dem Vermischen eines gespeicherten Gases aus einem unter Druck stehenden Behälter und einem erzeugten Gas ergibt, das ms der Verbrennung eines pyrotechnischen Materials in einer Gaserzeugungskammer herrührt, die gewöhnlich innerhalb des Speichergnsbehälters angeordnet ist. Die Lage der Gas erzeugenden Kamner in der Speichergaskammer führt zu einem gewissen Wärmebetrag, der zu der Speiehergaskammer und ihrem äußeren Gehäuse übertragen und in ihr verteilt bzw. verbraucht

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wird. Bei anderen bekannten Ausführungsformen strömt das erzeugte Gas oder das hybrierte Gas durch die Speichergaskanuner auf seinem Weg zum Sicherheitssack und führt zu einem Wärmeübergang zu dem Gehäuse der Speichergaskammer.

Viele bekannte Äufblasvorrichtungen sind relativ groß ., so daß sie kaum an kleinen Orten bzw. in kleinen Räumen eingebaut werden können, wie z.B. in der LeinkssauIe neben dem Steuerrad in einem Kraftfahrzeug, und stattdessen ist es erforderlich, daß sie unter der Haube in der Motorkammer des Kraftfahrzeuges angeordnet werden.

Bei einigen bekannten Ausführungsformen sind die Speichergaskammer des Reservoires oder Tanks für Druckgas und/oder die Gaserzeugungskammer körperlich von dem aufblasbaren Sicherheitssack entfernt angeordnet, woraus sich notwendigerweise eine Reihe von Leitungen ergibt, um die Speichergaskammer und die Gaserzeugungskainmer mit dem Sicherheitssack zu verbinden. Notwendig ist eine verbesserte Gestaltung einer Aufblasvorrichtung, welche es erlaubt, die Aufblasvorrichtung hinreichend klein zu gestalten, so daß sie neben dem Sicherheitsßack angeordnet werden kanu- i'ui.ch solche Leitungen unnötig weiden. Da der Sicherhf-itssack seinerseits neben den Insassen des Fahrzeuges angeordnet werden muß, entweder neben dem Fahrer oder neben dem Insassen oder nebe j beiden, bedeutet dies, daß die Aufblasvorrichtung in der Giöße hi in (iichend It 3 ein sein muß, um in der Fahrerkabine den

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Fahrzeuges oder neben dem Insassenabteils des Kraftfahrzeuges angeordnet zu werden.

Bei einigen bekannten Ausführungsformen ist es den Verbrennungsnebenprodukten und Resten des pyrotechnischen Materiales erlaubt, in die Speichergaskammer nach der Verbrennung des pyrotechnischen Materiales einzuströmen. Dies ist unerwünscht, da die Speichergaskammer mit solchen Verbrennungsresten verunreinigt wird, und es kann auch das Hybridgas, welches in den Sicherheitssack einströmt, verunreinigt werden.

In der üS-Patentsäarift 3 674 059 (Stephenson) ist eine Aufblasvorrichtung eines Sicherheitssackes beschrieben, bei welchem die Gaserzeugungskammer körperlich in der Speichergaskammer angeordnet ist.

Die US-Patentschrift 3 663 036 (Johnson) beschreibt eine Ausführungsform, bei der ein gewisser Teil oder das ganze heiße Gas aus der Gaserzeugungskammer durch die Speichergaskammer auf seinem Weg zum Sicherheitssack abgelenkt wird.

Die US-Patentschrift 3 642 3O2 (Johnson) beschreibt eine Ausführungsform, bei der die Speichergaskammer und die Gaserzeugungskammer mit dem Sicherheitssack durch eine Reihe von Leitungen verbunden sind.

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Interessant könnten ferner noch die beiden US-Patentschriften 3 655 217 (Johnson) und 3 122 181 (Hebenstreit) sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der die Wärme zu dem Zwecke bewahrt wird, die Expansion des zum Sicherheitssack strömenden Gases zu ermöglichen und die Diffusion der Wärme zu den anderen Bereichen minimal zu halten, wie z.B. zu dem Speichergasbehälter. Ein anderes Merkmal der Erfindung ist es, den Durchgang des Verbrennungsgases und den Rest Abfallstoffe bzw. Nebenprodukte aus dem verbrennbaren pyrotechnisehen Material zu anderen Bereichen der Vorrichtung, wie z.B. zur Speichergaskammer, minimal zu halten. Ein weiteres zweckmäßiges Merkmal der Erfindung ist die Schaffung einer sehr klein gehaltenen Ausführungsform einer Vorrichtung und eines vereinfachten Verfahrens zum Aufblasen eines Sicherheitssackes mit Gas, eine Vorrichtung, die hinreichend kompakt ist, um in der Steuersäule eines Kraftfahrzeuges angebracht zu werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist auf: Eine erste Kammer, die Speichergaskammer genannt wird und mit einem komprimierten gespeicherten Gas gefüllt werden kann; eine zweite Kammer, die Gaserzeugungskanuner genannt wird und ein brennbares Material zur Erzeugung eines Gases enthält; eine Betätigungseinrichtung; eine dritte Kammer, die Mischkammer genannt, in Verbindung mit der ersten Kammer, wobei in der dritten Kammer das Speichergas und das erzeugte Gas gemischt werden, um ein

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Hybridgas zum Aufblasen der Sicherheitsvorrichtung zu bilden; eine erste Barriereneinrichtung, die zwischen der dritten Kammer und der zweiten Kammer angeordnet ist, um zu verhindern, daß das gespeicherte komprimierte Gas in die zweite Kammer aus der dritten Kammer vor der Betätigung eintritt; eine Auslaßeinrichtung, die zwischen der dritten Kammer und der Sicherheitsvorrichtung und neben denselben angeordnet ist, wobei das Hybridgas durch diese Auslaßeinrichtung zur Sicherheitsvorrichtung hindurchströmt; und eine zweite Barriereneinrichtung, die zwischen der dritten Kammer und der Auslaßeinrichtung angeordnet ist, um das komprimierte Speichergas daran zu hindern, in die Auslaßeinrichtung von der dritten Kammer vor der Betätigung einzutreten.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht in folgenden Schritten: Das Füllen einer Speichergaszone mit einem komprimierten Gas; Zünden eines brennbaren, pyrotechnischen oder Feuerwerksn,aterials, welches in einer Gaserzeugungszone angeordnet ist; Freigeben des erzeugten Verbrennungsgases aus der Gaserzc!uomigüz,one zu einer Mischzone; Mischen des Verbrennungsgas \ic mit dem komprimierten Speichergas in der Mischiona; und I -. ₄eken d_es gemischten Gases direkt zu einer Auslaßeinrichi nn*i in Verbindung mit dem aufblasbaren Sicherheitssack. Das V( :i ι (jnnungscjas strömt direkt von der Gaserzeugungszone zu dc: M: iicnzoim und dann direkt von der Mischzone zu der /.uslaii ·'t<; i chtung zum Sichel hei i ^r .sack .

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig.l eine Seitenansicht einer Aufblasvorrichtung gemäß der Erfindung, die in der Steuerradsäüle eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist, unter Darstellung des Sicherheitssackes in seiner verpackten Lage vor dem Aufblasen;

Fig.2 eine andere Seitenansicht der Aufblasvorrichtung gemäß der Erfindung unter Darstellung des Sicherheitssackes in einer etwas anderen Lage bezüglich der Ausblasvorrichtung in der Steuerradsäule eines Kraftfahrzeuges;

Fig.3 eine Vorderansicht der Fig.l unter Darstellung der Aufblasvorrichtung gemäß der Erfindung, die in der Steuerradsäule eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist;

Fig.4 eine Seitenansicht der Aufblasvorrichtung gemäß der Erfindung und ihres zugeordneten Sicherheitssackes vor dem Aufblasen und

Fig.5 einen vergrößerten Querschnitt der erfindungsgemäßen Aufblasvorrichtung.

Gemäß den Figuren 1 und 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine verbesserte Aufblasvorrichtung, die mit der allgemeinen Bezugszahl 2 bezeichnet ist. Sie hat die allgemeine

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Form eines Kanisters und ist so ausgestaltet, daß sie mindestens eine Sicherheitsvorrichtung, wie z.B. einen elastischen aufblasbaren Kissensack 4 aufbläst.

Die Aufblasvorrichtung 2 und der Sicherheitssack 4 können z.B. in einem Kraftfahrzeug oder in einem anderen Fahrzeug zu dem Zweck verwendet werden, die Insassen, entweder den Fahrer oder die anderen Personen oder alle zusammen, im Falle einer gefährlichen Situation, wie z.B. bei einem Unfall, zu schützen. Die verbesserte Ausgestaltung dieser Aufblasvorrichtung 2 gestattet es, sie größenmäßig im Vergleich zu den Ausblasvorrichtungen bekannter Arten sehr klein zu halten. Eine solche kleine Gestaltung gestattet es, daß die Aufblasvorrichtung 2 und der Sicherheitssack 4 in einen relativ kleinen Raum passen, z.B. in die Lenksäule neben dem Steuerrad 6 eines Kraftfahrzeuges.

Der in Fig.l gezeigte Sicherheitssack 4 befindet sich vor dem Aufblasen in seiner gefalteten oder gepackten Gestalt. Die Aufblasvorrichtung 2 gemäß der Erfindung kann auch an anderen Stellen im Kraftfahrzeug angeordnet werden, insbesondere wegen seiner kleinen Größe. Somit sind die die Aufblasvorrichtung 2 in der Lenksäule zeigenden Figuren 1, 2 und 3 nur zur Darstellung eines von vielen Orten in einem Kraftfahrzeug, wo die Vorrichtung angeordnet werden kann. Die Aufblasvorrichtung 2 und ihr zugeordneter Sicherheitssack können auch in anderen Fahrzeugen verwendet werden, wie z.B. in Lastwagen oder Flugzeugen. Die Aufblasvorrichtung 2 kann

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aueh in Verbindung mit mehr als einem Sicherheitssack verwendet werden. Sie kann ebenfalls zum Aufblasen anderer Vorrichtungen zusätzlich zu Sicherheitszwecken Verwendung finden.

Die Aufblasvorrichtung 2 kann in dem Sicherheitssack 4 angeordnet werden, wie in Fig.l gezeigt ist, oder sie kann teilweise außerhalb des Sicherheitssakes angeordnet werden, wie in Fig.2 gezeigt ist. Der Sicherheitssack 4 kann an der Aufblasvorrichtung durch das Anbringen eines Teiles des ächerheitssackes 4 befestigt werden, z.B. der Enden der Mündung des Sicherheitssackes 4 zwischen den Befestigungsplatten 8. Wenn letzterer durch Schrauben 10 zusammengedrückt bzw. -gequetscht werden, falten die Befestigungsplatten 8 den Sicherheitssack 4 fest. Andere Einrichtungen können auch verwendet werden, um den Sicherheitssack 4 an der Aufblasvorrichtung 2 anzubringen. Bei der In Fig.2 gezeigten Gestaltung ist die Aufblasvorrichtung 2 mit Befestigungsplatten 14 versehen, an denen der verpackte oder gefaltete Sicherheitssafc 4 angebracht ist. Die Aufblasvorrichtung 2 ist mittels Schrauben 12 an der Lenksäule angebracht.

Gemäß Fig.4 ist das an der Aufblasvorrichtung 2 zum Aufblasen des Sicherheitssackes vorgesehene Gis ein Hybridejas 3, welches aus zwei Gasbestandteilen besteht: Ein gespeichertes komprimiertes Gas 5 und ein erzeugtes Verbrennungsgas 7, wdches als Treibmittel dient.

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Gemäß Fig.5 kann die eingeschlossene SpeichergaskantmeE 20 mit unter Druck stehendem Speichergas gefüllt werden. Das gespeicherte Gas kann unter Druck stehendes Argon im Kern-

maßbereich von 1,41 bis 2,531 kg/mm sein (2 000 bis 3 600

überdruck 2 pounds per square inch gage)/ z.B. 2,531 kg/mm (36OO psig).

Die Speichergaskammer 20 ist ein intregaler Teil der kanisterförmigen Aufblasvorrichtung 2. Die Speichergaskammer 20 hat eine Außenwand 22 und weist eine im allgemeine ringförmige Gestalt auf. Die Speichergaskammer 20 ist um den Außenumfang der Aufblasvorrichtung 2 angeordnet.

Eine eingeschlossene Gaserzeugungskammer 24 ist geeignet aufgebaut, um ein brennbares pyrotechnisches Material 26 zu enthalten, welches nach Verbrennung in der Gaserzeugungskammer 24 ein heißes Hochdruckverbrennungsgas erzeugt, das als Treibmittelgas oder als erzeugtes Gas bekannt ist. Beispielsweise kann das verbrennbare pyrotechnische Material 26 das in der in den USA anhängigen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 224 524 sein, die im Namen von Brian K.Hamilton am 8.Februar 1972 mit dem Titel angemeldet wurde "Pyro-Technic Formulation". Die Gaserzeugungskammer 24 ist neben der Speichergaskamir.ar 20 angeordnet, vorzugsweise teilweise neben dieser, aber von ihr getrennt. Die Gaserzeugungskammer 24 ist etv/-a· im Zentrum der Aufblasvorrichtung 2 in einer Konfiguration angeordnet, bei der dia Gaserzeugungskammer von der Spaichergaskammer 20 umfaßt ist. Da ferner sowohl die Speichargas": rrcnar 20 als auch die Gas >zzeugungskaminer 24 ge-

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trennte und geschlossene Kammern sind, befindet sich die Gaserzeugungskamaer 24 tatsächlich außerhalb der Speichergaskammer 20. Ein praktischer Vorteil der Tatsache, daß die Speichergaskammer 20 getrennt von der Gaserzeugungskammer 24 ISt₁besteht darin, daß die Gaserzeugungskammer 24 nicht vor der Betätigung der Aufblasvorrichtung 2 einem hohen Druck widerstehen muß, während die Speichergaskammer 20 unter Druck steht.

Die Gaserzeugungskamner 24 ist auch geeignet ausgebildet, um ei*· Betätigungseinrichtung zu enthalten, z.B. eine Zü*dleitu*g 30, die verwendet wird, u» das verbrennbare

Material 2f zu zönöe* und dadurch die Verdi·«·« Materials 26 Jeiervorzeruf·*. Die Verbrennung dieses pyr©technischen Materials 2f erzeugt ein unter hohe« Druck befindliches Verbrennung««?*« in der GaserzettgungskaMner 24, und dieses Hochdruckrerk>r*mmu»gsga» wi*fc als Treibmittel. Die Zündladung 30 ist in der Bodenwand 28 der Gaserzeugungskasner 24 in Verbindung mit dem Äußeren der Aufblasvorrichtung 2 und mit dem pyrotechnischen verbrennbaren Material 26 der Gaserzeugungskammer 24 angeordnet. Die Zündladung 30 ist geeignet ausgestaltet, um unter Bedingungen gezündet zu werden, wie z.B. dem Aufprall eines Fahrzeuges, und seinerseits das brennbare Material zu zünden. Dies kann durch bekannte Mittel gewährleistet sein, wie z.B. durch einen nicht gezeigten Sensor, der einen elektrischen Strom durch nicht gezeigte elektrische Drähte, die an der Zündladung 30 aigebrächt sind, zu dieser Zündladung 30 sendet.

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Die Zündladung 30 kann etwa in der Mitte der Gaserzeugungskammer 24 angeordnet sein, wobei das pyrotechnische verbrennbare Material 26 im Außenumfang der Gaserzeugungskam mer 24 um de Zündladung 30 herum angeordnet ist. Das pyrotechnische verbrennbare Material 26 kann in der Form separater Scheiben mit einer zwischen den Scheiben angeordneten separaten Einrichtung sein, um eine schnelle gleichmäßige Verbrennung des pyrotechnischen brennbaren Materials 26 zu ermöglichen.

Eine Mischkammer 32 ist vorzugsweise etwa in der Mitte der Aufblasvorrichtung 2 angeordnet. Die Mischkammer 32 steht in offener Verbindung mit der Speichertjfaskammer 20 über den Durchgang 33. Somit ist komprimiertes Speichergas in der Mischkammer 3# vor der Betätigung der Aufblasvorrichtung 2 zugegen. Das komprimierte Speichergas aus der Speichergaskammer 20 und das erzeugte Verbrennungsgas aus der Gaserzeugungskammer 24 werden in der Mischkammer 32 gemischt, um ein Hybridgas zu bilden, das für das Aufblasen des Sicherheitssackes geeignet ist. Die Mischkammer 32 ist neben der Gaserzeugungskammer 24 und der Speichergaskammer 20 und vorzugswäse zum Teil benachbart aber getrennt von diesen.

Eine separate entfernbare Verbrennungsgasbarriere 34, die auf Wärme und Druck empfindlich ist, ist zwischen der Mischkammer 32 und der Gaserzeugurigakammer 24 angeordnet. Vor der Betätigung der Aufblasvorrichtung 2 bedeckt die Brenngasbarriere 34 den Durchgang 36 und blockt ihn ab unü ver-

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hindert, daß komprimiertes Speichergas vor der Betätigung das brennbaren Materials 26 in die Gaserzeugungskammer 24 eintritt. Nach der Betätigung der Aufblasvorrichtung 2 kann die Brenngasbarriere 34 als primäre Barriere bezüglich des erzeugten Brenngases von der Gaserseugungskaminer 24 wirken. Die Verbrennungsgasbarriere 34 versag zu serbrechen, wenn die Wärme und der Druck iß der GaserzeugungskaHuner 24 eine bestimmte maximale Teiapsratur tad Druck überschreiten, die sich aus der Varfar@aauag des pvrotech™ Siischen Materials 2S ergeben« Die durch die Verbrennung «ass pyrotechnische!! Materials 2β srse^gte Wlnas irSgt aar Entwicklung das Druckes bei., da der DzugIz des ¥erbrenni-_~igsgases sich direkt mx'c der Temperatur verändert«

Der Bruch der Verbrennungsgasbarriere 34 erlaubt es dem Verbrennungsgas, aus der Gaserzeugungskammer 2 4 in die Mischkammer 32 durch den Durchgang 36 in der abshromigen Wand 29 der Gaserzeugungskammer 24 zu strömen. Wenn das Verbrennungsgas in die Mischkammer 32 strömt, vermischt es sich mit dem komprimierten Speichergas aus der Speichergaskaminer 20, welches sich schon in der Mischkammer 32 befindet. Das Vermischen des Verbrennungsgases und des komprimierten Gases führt zu einem Hybridgas, welches für das Aufblasen des Sichecheitssackea geeignet ist.

ö Aual ißeinrichtung, wie /..B, ein Diffusor 38, ist zwischen <ler Mischkammer 32 und dem Sicherheitssack i und nahen diesen, v/ie in Figuren i und 2 gezeigt, angeordnet,

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wobei durch diese Auslaßeinrichtung das Hybridgas aus der Mischkammer 32 zu» Sicherheitssack 4 strömt. Tatsächlich ist die Auslaßeinrichtung innerhalb des Sicherheitssackes 4 angeordnet, und zwar sowohl bei der in Fig.l gezeigten als auch bei der in Fig.2 gezeigten Ausführungsform. Eine separate entfernbare Hybridgasbarriere 40, die auf Wärme und Druck anspricht, ist zwischen der Mischkammer 32 und der Auslaßeinrichtung, die bei dieser Ausführungsform ein Diffusor 38 ist, angeordnet. Vor der Betätigung der Aufblaseinrichtiang 2 hindert die Hybridgasbarriere 40 das komprimierte Speieaergas daran, in den Aalaßdiffusor 38 aus der Mischkaiir 32 durch an Burchgaa? 43 einzutreten. Mach der Betätigung der Auf·laevorrichtung 2 kaum die Hybridgasbarriere 4O als sekundäre Barriere wirken uaad ist so ausgestaltet, das sie bricht, w«a die M&va· vmd d*r Druck in der MischkaMMr 32 ei*· vearitostiMfe· maximale Gestaltimgstemperatur und -druck der Sybriögasbaarriex-e 4Θ ttberschreiten. Die Hybridgasbarriere 40 ist so ausgestaltet, daß sie bei einem Druck bricht, der etwas Meiner als jener Druck ist, bei welchem die Verbrennungsgasbarriere 34 zu brechen ausgebildet ist. Anders gesagt, ist" der maximale Gestaltungsdruck der Verbrennungsgasbarriere 34 größer als der maximale (Gestaltungs)-Druck der Hybridgasbarriere 40.

Infolgedessen bricht die Hybridgasbarriere 40 bald nach der Verbrennungsgasbarriere 34. Obwohl es eine bestimmte Zeit gibt zwischen dem Brechen der Verbrennungsgasbarriere 24 und dem Brechen der Hybridgasbarriere 40, ist dieses Zeitinter-

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vail so kurz, daß das Brechen der Hybridgasbarriere 40 im wesentlichen gleichzeitig mit dem Brechen der Brenngisbariere "* aufzutreten angesehen werden kann. Wenn die Hybridgasbariere 40 bricht, strömt das Hybridgas aus der Mischkammer 32 in die Durchgänge 42 der Auslaßeinrichtung, des Diffusors 38, und dann strömt das Hybridgas zu dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Sicherheitssack 4.

Die Hybridgasbarriere 40 kann die Gestalt einer dünnen Scheibe haben, die in den ringförmigen Rücksprung 41 der inneren Oberfläche der Wand 44 paßt, die zwischen dem Diffusor 38 und der Mischkammer 32 angeordnet ist. Die Wand 44 weist einen Durchgang 43 auf, der von der Hybridgasbarriere 40 abgedeckt und blockiert ist und in Verbindung steht zwischen der Mischkammer 32 und den Diffusordurchgängen 42 nach dem Brechen der Hybridgasbarriere 40. Die Verbrennungsgasbarriere 34 kann auch die Gestalt einer dünnen Scheibe haben, die in die kreisförmige Ausnehmung 45 auf der äußeren Oberfläche der oberen Wand 29 zwischen der Mischkammer 32 und der Verbreimungsgaskammer 24 paßt. Sowohl die Verbrennungsgasbarriere 34 als auch die Hybridgasbarriere 40 sind austauschbar. Somit kann nach der Betätigung der Aufblasvorrichtung 2 die gebrochene Gasbarriere 34 mit einer neuen Verbrennungsgasbarriere ausgewechselt werden, und die gebrochene Hybridgasbarriere 40 kann mit einer neuen Hybridgasbarriere ausgewechselt werden.

Bei einer speziellen Ausfuhrungsform sind z.B. sowohl die Hybridgasbarriero 40 als auch die VerhifTnungsgasbarri arc 34

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ü 8 8 h / 0 / Π H

aus ganz ausgeglühte»_tnfcht rostendem Stahl Nr. 304 hergestellt, der elnea Schmelzpunkt Ir Bereich ron 1398,89 bis 1 454,44°C (2550 bis 265O°F) hat. Wenn das pyrotechnische Material 26 gezündet wird, befindet sich die durch die Verbrennung des pyrotechnisc hen Materials 26 erzeugte Wärme bei einer Temperatur von etwa 2822,2°C (54OO°F). Mach dem Zünden des pyrotechnischen Materials 26 wird diese Wärme sowohl Ton der Verbrennungsgasbarriere 34 als auch von der

Hybridgasbarriere 40 abgefüllt. Die Verbrennungsgasbarriere

2 34 ist so ausgestaltet, daß sie etwa bei 2,93 kg/mm Druck (4200 psig) in der Gegenwart von Wärme nach der Zündung des pyrotechnischen Materials 26 bricht. Vor der Zündung des pyrotechnischen Materials 26, d.h. in der Abwesenheit von Wärme, kann die Verbrennungsgasbarriere 34 bei etwa

3,7 kg/mm (5250 psig) brechen. Die Hybridgasbarriere 40

2 ist so ausgestaltet, daß sie bei 2,8L kg/mm (4000 pr»ig) in der Gegenwart: von Wärme nach der Zündung des pyrotechnik chen Maberinls 26 bricht, Vor der Zündung des pyrotechnisjchen Materials 26, d.h. in der Abwesenheit von Wärme, ist die Hybridgasbarriere Ii5 so ausgestaltet, daß sie bei etwa J,7 kcj/iwn (5250 psi'j) bricht. Somit jind" vor der Re-t itiijung der Auf bias vor richtung 2 sowohL die Verbrennung rjaabarrier« 34 air, auch die Hybrid«jasbarriere 10 in dar L ti« j ti, dom Druck des £>pelchenja;3e^r5 im widerstehen/ welches sich in der ijpiiichttrfjaskaipnuir 20 und in der Mischkammer J2 befindet, wobei dis «je speicherte C}<i:s sich unter einem Druck von etwa 2,^)L l'tj/im' (Ji)(K) piiij) h tiultit. Wenn abf»r d vi pyrotahliLiiLh:! iliteri »L .'.»i r<>.2iinrlt;t ι _}L _uiui _ein holikvi Uochili τ-k

verbrennungsgas bei einer Temperatur von 2822,2°C (54OO°F)

2 erzeugt, sowie eisen Druck von über 3,52 kg/mm (5000 psigl wie z.B. 4,22 kg/mm (6000 psig), bewirken Wärme und Druck ein Brechen der Verbrennungsgasbarriere 34. Fast unmittel bar nach de« Brechen der Verbrennungsgasbarriere 34 bricht auch die Hybridgasbarriere 40. Der Durchgang 36 zwischen der Gaserzeugungskammer 24 und der Mischkammer 32 kann enger sein als der Durchgang 43 zwischen der Mischkammer 32 und dem Diffusor 38. Der Durchgang 36 kann 110/1000 eines Zolls und der Durchgang 34 kann 1/2 Zoll (1,2 cm) betragen. Die vorstehenden Größen sind nur zur Darstellung bei dieser speziellen Ausfuhrungsform gegeben. Die Ausgestaltung der Aufblasvorrichtung 2 kann zur Verwendung anderer Temperaturen, Drücke und anderer Größenmaße verwendet werden.

Die Brenngasbarriere 34 hat schwache Stellen, die so ausgestaltet sind, daß sie brechen, wenn die Wärme und der Druck eine maximale GestaItungstemperatür und -druck überschreiten. Folglich braucht nikt die ganze Verb rennuijgsgasbarri ere 34 zu brechen, sondern nur die schwachen Stellen in der Barriere. Wenn diese brechen, werden kleine öffnungen in der Verbrennung»· gasbarriere 34 gebildet. Diese Öffnungen lassen d.ia Verbrennungsgas mit hohejr Geschwindigkeit strömen und sich gegen den Diffusor J8 statt gegen die iipeichorgaskminer 20 richten.

Ein Sieb 16 kann wischen der (Jaserzeugungsk anmer Il und der Verbrennungsgas!) irriar i 31 angeordnet sein. üieutii iJieb 46 int so lUijgofjtiltet, daß ei dan Durchjmj 1 i.i Verbrennung

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gases von der Gaserzeugmngskammer 24 gestattet, aber den Durchgang der meisten Verbrennungsreste aus der Gaserzeugungskanner 24 in die Mischkammer 32 hinein verhindert, wobei die Reste sich aus der Verbrennung des pyrotechnischen brennbaren Materials 26 ergeben. Dieses Sieb 46 verhindert somit das Einströmen heißer Teilchen der Verbrennungsreste in den aufblasbaren Sicherheitssack 4, wie in den Figuren und 2 gezeigt ist.

Die Speichergaskammer 20 ist durch eine gekrümmte Außenwand 22 und durch die Innenwand 23 gebildet. Die Gaserzeugungskaramer 24 ist durch Seitenwände 27, die Bodenwand 28 und die obere Wand 29 gebildet. Die Gaserzeugungskammer 24 kann durch ihre Seitenwände ständig an der Innenwand 23 der Speichergaskammer 2O angebracht sein. Alternativ kann die Gaserzeugungskammer 24-abnehmbar durch ihre Seitenwände 27 an den Innenwänden 23 der Speichergaskammer 20 angebracht sein, z.B. durch Gewindeschrauben (nicht dargestellt). Solche Schraubgewinde ermöglichen das Entfernen der Gaserzeugungskaimner 24 von den Innenwänden 23 der Speichergaskammer 20 und somit von der Aufblaseinrichtung 2 zu Zwecken, wie z.B. Ersetzen der gebrochenen Brenngasbarriere 24 und der zerrissenen Hybridgasbarriere 40 nach der Betätigung der Aufblaseinrichtung 2. Als andere alternative Ausführungsform kann die hυίblasvorrichtung 2 so hergestellt sein, daß sie eine intern]« gemeinsame Wand hai , die durch die Wände 23 tmd 27 ;\i f!<n df ι Hped chergasJ anii-r 20 und der Garer7Gugungskaiii '< - u^s.b

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Im Folgenden wird das Verfahren beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig.5 ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufblasen mindestens eines Sicherheitssackes bei Verwendung der Aufblasvorrichtung 2 ausgebildet. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Das Füllen einer Speichergaskammer 20 mit einem komprimierten Gas, wobei die Speichergaskammer 20 in Verbindung mit einer Mischkammer 32 steht; Zünden eines brennbaren pyrotechnischen Materials 26, das in einer geschlossenen Gaserzeugungskammer 24 angeordnet ist, die getrennt von dem Speichergasbehälter 20 ist, wobei nach Aufprall des Fahrzeuges ein Verbrennungsgas in der Gaserzeugungskammer 24 erzeugt wird; Freigeben des erzeugten Verbrennungsgases aus der Gaserzeugungskammer 24 zur Mischkammer 32 durch Zerbrechen der Verbrennungsgasbarriere 34; Mischen des Verbrennungsgases, welches aus dem verbrennbaren pyrotechnischen Material 26 erzeugt ist, mit dem komprimierten Speichergas aus dem Speichergasbehälter 20 in der Mischkammer 32, wodurch ein Hybridgas in der Mischkammer 32 gebildet wird, welches aus dem erzeugten Verbrennungsgas und dem komprimierten Speiehergas besteht; und Freigeben des Hybridgases direkt zu einer Auslaßeinrichtung in Verbindung mit dem aufblasbaren Sicherheitssack 4, wie in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigt ist, und zwar durch Aufbrechen der Hybridgasbarriere 40.

Der Schritt des Freigebens des erzeugten Verbrennungsgases und der Schritt des Freigebens des Hybridgases können im wesentlichen gleichzeitig gewährleistet bzw. erreicht werden.

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Das Verbrennungsgas strömt direkt aus der Gaserzeugungskammer 24 zur Mischkammer 32, dann als Bestandteil des Hybridgases direkt von der Mischkammer 32 zur Auslaßeinrichtung, wie z.B. dem Diffusor 38,und dann zum Sicherheitssack 4, ohne Durchströmen durch die Speiehergaskammer 20, wodurch der Wärmeübergang vom Verbrennungsgas zu dem Speichergasbehälter 20 minimal ist. Wenn die Hybridgasbarriere 40 bricht, besteht ein Anstrum des gespeicherten komprimierten Gases aus der Hochdruckumgebung in der Speiehergaskammer 20 zu der Niederdruckumgebung im Diffusor 38. Diese Strömung des komprimierten gespeicherten Gases neigt dazu, das heiße erzeugte Gas mit in den Diffusor zu tragen, statt dem erzeugten Gas die Strömung in die Speichergaskammer hinein zu gestatten.

Das Freigeben des erzeugten Brenngases weist das Brechen der Brenngasbarriere 34 auf. Der Schritt des Freigebens des Hybridgases weist das Brechen einer Hybridgasbarriere 40 auf. Die Brenngasbarriere 40 kann schwache Stellen aufweisen, die darin angeordnet sind, und der Schritt des Freigebens des Brenngases weist das Brechen der Brenngasbarriere 34 an diesen schwachen Stellen in der Barriere auf. Dieses erzeugt kleine öffnungen in der Brenngasbarriere 34, wodurch die Geschwindigkeit des Brenngases, welches durch die Brenngasbarriere 34 an diesen öffnungen hindurchgeht, ansteigt. Dieser Geschwindigkeitsanstieg des Brenngases trägt helfend dazu bei, das Brenngas in den Diffusor 38 und in den aufblasbaren Sicherheitssack hinein zu richten, statt in die Speichergaskammer 20.

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Die meisten der Brenngasreste, dfe sich aus der Verbrennimg des pyrotechnischen brennbaren Materials ergeben, können daran gehindert werden, aus der Gaserzeugungskammer 24 in die Mischkammer zu strömen, und zwar durch Verwendung eines Siebes 46, das zwischen der Gaserzeugungskammer 24 und der Brenngasbarriere 34 angeordnet ist.

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Claims

Patentansprüche

1.) Vorrichtung zum Aufblasen mindestens einer Sicherheitsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine erste Kammer (20) für die Speicherung eines komprimierten Gases (5); eine zweite Kammer (24) neben der ersten Kammer (20), aber von dieser getrennt, wobei die zweite Kammer (24) zur Aufnahme eines brennbaren Materials (26) geeignet ausgebildet ist und das brennbare Material (26) geeignet ist, ein Hochdruckverbrennungsgas (7) zu erzeugen und die zweite Kammer (24) zur Aufnahme einer Betätigungseinrichtung (30) für die Zündung des brennbaren Materials (26) geeignet ausgebildet ist; eine dritte Kammer (32) in Verbindung mit der ersten Kammer (20), wibei in der dritten Kammer (32) das komprimierte Speichergas (5) und das erzeugte Brenngas (7) zur Bildung eines Hybridgases (3) vermischt werden, welches zum Aufblasen der Sicherheitsvorrichtung (4) geeignet ist; eine erste Barriereneinrichtung (34), de zwischen der dritten Kammer (32) und der zweiten Kammer (24) angeordnet ist, wobei die erste Barriereneinrichtung (34) geeignet ausgebildet ist, um das komprimierte Speichergas (5) daran zu hindern, in die zweite Kammer (24) aus der dritten Kammer (32) vor Betätigung der Vorrichtung (2) einzutreten und zum Aufbrechen oder Zerreißen ausgebildet ist, wenn die Wärme und der Druck in der zweiten Kammer (24) eine vorbestimmte Temperatur und Druck überschreiten; eine Auslaßeinrichtung (38, 42), die zwischen der dritten Kammer (32) und der Sicherheitsvorrichtung (4) und neben diesen angeordnet ist und durch welche das Hybridgas (3) aus der dritten

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Kammer (32) zu der Sicherheitsvorrichtung (4} hindurchgeht; und eine zweite Barriereneinrichtung (40), die zwischen der dritten Kammer (32) und der Auslaßeinrichtung (38) angeordnet ist, um das Speichergas (5) daran zu hindern, in die Auslaßeinrichtung (38) aus der dritten Kammer (32) vor der Betätigung des verbrennbaren Materials (26) einzutreten und geeignet ausgebildet ist, um zu zerbrechen oder zu zerreißen, wenn die Wärme und der Druck in der dritten Kammer (32) eine bestimmte Temperatur und Druck überschreiten.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (20) eine Speichergaskammer ist, die zur Füllung mit komprimiertem Gas (5) geeignet ausgebildet ist, die zweite Kammer (24) eine Gaserzeugungskammer ist, die dritte Kammer (32) eine Mischkammer ist, die erste Barriereneinrichtung (34) eine Brenngasbarriere ist, die geeignet ausgebildet ist, um das komprimierte Speichergas (5) daran zu hindern, in die Gaserzeugungskammer (24) aus der Mischkammer (32) vor der Zündung des brennbaren Materials einzutreten, und zum Aufbrechen oder Zerreißen geeignet ausgebildet ist, wenn Wärme und Druck in der Gaserzeugungskammer (24) eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Druck der Brenngasbarriere (34) überschreiten, wobei das Brenngas in die Mischkammer (32) fließe, und die zweite Barriereneinrichtung (40) eine Hybridgasbarriere ist, die zum Aufbrechen Reißen geeignet ausgebildet ist, wenn Wärme und Druck in der Mischkammer (32) eine bestimmte Temperatur und einen

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bestimmten Druck überschreiten, wodurch das Hybridgas durch die Auslaßeinrichtung (38, 42) und in die Sicherheitsvorrichtung (4) strömt.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngasbarriere (34) schwache Stellen aufweist, die zum Brechen oder Zerreißen ausgebildet sind, um Gasstrahlen emittierende öffnungen in der Barriere hervorzurufen, wenn Wärme und Druck in der Gaserzeugungskammer (24) eine bestimmte Temperatur und Druck überschreiten.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abstromige Wand (29) der Gaserzeugungskammer (24) einen Durchgang (36) aufweist, durch welchen das Brenngas (7) nach dem Zerreißen oder Aufbrechen der Brenngasbarriere (34) strömt und die abstromige Wand (44) der Mischkammer (32) einen Durchgang (43) aufweist, durch welchen Hybridgas (3) nach dem Brechen der Hybridgasbarriere (40) strömt, wobei der Durchgang (36) in der abstromigen Wand (29) der Gaserzeugungskammer (24) schmaler ist als der Durchgang (43) in der abstromigen Wand (44) der Mischkammer (32).

5.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (30) für die Zündung des brennbaren Materials (26) eine Zündladung (30) aufweist, die in der Wand der Gaserzeugungskammer (24) in Verbindung mit dem Äußeren der Vorrichtung (2) und mit dem brennbaren Material (26) in der Gaserzeugungskammer (24) angebracht ist; die

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Mischkaiiuner (32) teilweise benachbart der Gaserzeugungskammer (24), aber getrennt von dieser und von der Speichergaskammer (20) angeordnet ist; das brennbare Material (26) im äußeren umfang der Gaserzeugungskammer (24) um die Zündladung (30) herum angeordnet ist; und die Vorrichtung (2) ein Sieb (46) aufweist, welches zwischen der Gaserzeugungskammer (24) und der Brenngasbarriere (34) aigeordnet und so ausgebildet ist, daß ein Durchgang des Brenngases (7) von der Gaserzeugungskammer (24) zu der Mischkammer (32) ermöglicht und geeignet ausgebildet ist, um den Durchgang der meisten Verbrennungsreste aus der Gaserzeugungskammer (24) zur Mischkammer (32) zu verhindern, wobei sich die Reste aus der Verbrennung des brennbaren Materials (26) ergeben.

6.) VerfaHren zum Aufblasen mindestens eines Sicherheitssackes, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Füllen einer Speichergaszpne (20) mit einem komprimierten Gas (5), wobei die Speichergaszone (20) in Verbindung mit einer Mischzone (32) steht, Zünden des brennbaren Materials (26) , welches in einer Gaserzeugungszone (24)angeordnet ist, wobei die Gaserzeugungszone (24) getrennt von der Speichergaszone (20) vorgesehen ist, das Zünden nach dem Aufprall des Fahrzeuges vorgesehen ist, wodurch ein Brenngas (7) in der Gaserzeugungszone (24) gebildet wird, Freigeben des erzeugten Brenngases (7) zur Mischzone (32), Vermischen des Brenngases (7) mit dem komprimierten Speichergas (5) in der Mischζone (32), wodurch ein Hybridgas (3) in der Mischzone (32) gebildet wird, welches aus dem erzeugten Brenngas (7) und dem

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gespeicherten komprimierten Gas (5) besteht, und Freigeben des Hybridgases (3) direkt zu einem Auslaß (42) in Verbindung mit dem Sicherheitssack (4).

7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennungsgas (7) direkt von der Gaserzeugungszone (24) zur Mischzone (32) strömt und dann als Bestandteil des Hybridgases (3) direkt von der Mischzone (32) zum Auslaß (42), wodurch der Wärmeübergang von dem Verbrennungsgas (7) zur Speichergaszone (20) minimal gehalten wird.

8.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Freigeben des erzeugten Verbrennungsgases (7) das Aufbrechen einer Brenngasbarriere (34) aufweist und das Freigeben des Hybridgases (3) das Aufbrechen eher Hybridgasbarriere (40) aufweist»

9.) V erfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch das Verhindern des Durchganges der meisten Verbrennungsreste, die sich aus der Verbrennung des brennbaren Materials (26) ergeben, aus der Gaserzeugungszone (24) zur Mischzone (32) durch Anordnen eines Siebes (26) zwischen der Gaserzeugungszone (24) und der Verbrennungsgasbarriere (34).

10.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Freigeben des Verbrennungsgases (7) das Aufbrechen einer Brenngasbarriere (34) an schwachen Stellen in der Barriere

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aufweist, wodurch kleine öffnungen in der Barriere (34) erzeugt werden und die Geschwindigkeit des durch diese öffnungen strömenden Brenngases (7) erhöht wird.

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