DE9218965U1 - Device for inflating a vehicle occupant restraint - Google Patents
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Description
Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückha1tevorrichtung Device for inflating a vehicle occupant restraint device
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue verbesserte Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung, wie zum Beispiel einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung .The present invention relates to a new improved apparatus for inflating an inflatable device, such as a vehicle occupant restraint.
Bekannte Strukturen zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung sind in US-Patenten 3 806 153, 3 868 124 und 3 895 821 offenbart. In jeder in diesen Patenten offenbarten Strukturen wird Luft oder ein anderes Gas und Feststoffgaserzeugungsmaterial in einem Behälter aufbewahrt. Beim Auftreten einer hohen Fahrzeugverlangsamung bzw. -verzögerung, die eine Kollision anzeigt, wird das Gas aus dem Behälter herausgelassen, um eine Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung aufzublasen, die einen Fahrzeuginsassen wegen der Kollision zurückhält. Weiterhin wird beim Auftreten der hohen Fahrzeug-Verzögerungsrate, die eine Fahrzeugkollision anzeigt, das Gaserzeugungsmaterial gezündet. Beim Verbrennen des gaserzeugenden Materials werden heiße Gase oder Dämpfe gebildet, die sich mit dem aufbewahrten Gas mischen und dieses erhitzen, und die erhitzten Mischung von Gasen fließt in die Insassenrückhaltevorrichtung.Known structures for inflating a vehicle occupant restraint are disclosed in U.S. Patents 3,806,153, 3,868,124, and 3,895,821. In each of the structures disclosed in these patents, air or other gas and solid gas generating material are stored in a container. Upon the occurrence of a high vehicle deceleration rate indicative of a collision, the gas is released from the container to inflate a vehicle occupant restraint that restrains a vehicle occupant due to the collision. Further, upon the occurrence of the high vehicle deceleration rate indicative of a vehicle collision, the gas generating material is ignited. As the gas generating material burns, hot gases or vapors are formed that mix with and heat the stored gas, and the heated mixture of gases flows into the occupant restraint.
Die vorliegende Erfindung sieht eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung, wie zum Beispiel einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung vor. Die Vorrichtung umfaßt Behältermittel zur Aufnahme von Gasen, um eine brennbare Mischung von Gasen vorzusehen. Die Vorrichtung umfaßt auch Zündmittel zum Zünden der Mischung von Gasen, und zwar zum Erwärmen und Erhöhen des Druckes des Gas in den Behältermitteln. Die Vorrichtung umfaßt weiterhin Leitmittel, die Gas vom den Behältermitteln an die aufblasbare Einrichtung leiten.The present invention provides a new and improved apparatus for inflating an inflatable device, such as a vehicle occupant restraint. The apparatus includes container means for containing gases to provide a combustible mixture of gases. The apparatus also includes ignition means for igniting the mixture of gases to heat and increase the pressure of the gas in the container means. The apparatus further includes directing means for directing gas from the container means to the inflatable device.
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Vorzugsweise umfaßt die Mischung von Gasen ein inertes Gas, ein brennbares Brennstoffgas und ein Oxidierungsgas. Das inerte Gas ist vorzugsweise Stückstoff oder Argon oder eine Mischung aus Stickstoff und Argon. Das Brennstoffgas ist vorzugsweise Wasserstoff oder Methan oder eine Mischung aus Wasserstoff und Methan, aber kann auch jedes andere brennbare Gas sein. Das Oxidationsgas ist vorzugsweise Sauerstoff. Alternativ kann das inerte Gas eliminiert und eine brennbare Gasmischung, die sehr Brennstoffarm ist könnte, verwendet werden. Auch eine kleine Menge eines inerten Markiergases kann hinzugefügt werden, um die Lecküberprüfung der Vorrichtung zu unterstützen. Die Behältermittel können eine Mehrzahl von verschiedenen Formen annehmen. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Behältermittel ein einzelner Behälter bzw. Container zur Aufbewahrung des inerten Gases des Brennstoffgases und des Oxidationsgases, und zwar als eine Mischung von Gasen. Alternativ kann der einzelne Behälter diese brennstoffarme, verbrennbare Gasmischung enthalten.Preferably, the mixture of gases comprises an inert gas, a combustible fuel gas and an oxidizing gas. The inert gas is preferably lump gas or argon or a mixture of nitrogen and argon. The fuel gas is preferably hydrogen or methane or a mixture of hydrogen and methane, but may be any other combustible gas. The oxidizing gas is preferably oxygen. Alternatively, the inert gas may be eliminated and a combustible gas mixture which may be very low in fuel used. Also, a small amount of an inert tracer gas may be added to assist in leak testing of the device. The container means may take a variety of different forms. In one embodiment of the invention, the container means is a single container for storing the inert gas, the fuel gas and the oxidizing gas as a mixture of gases. Alternatively, the single container may contain this low-fuel combustible gas mixture.
In einem anderen Ausführungsbeispiel enthält ein erster Behälter das Brennstoffgas, ein zweiter Behälter das Oxidationsgas, und die Aufbewahrungemittel definieren eine Brennkammer, die das Brennstoffgas und das Oxidationsgas aufnehmen und in der die Gasmischung gezündet wird. In diesem Ausführungsbeispiel geht die Menge des verwendeten Oxidationsgases über eine stöchiometrische Menge heraus, um die Verbrennung des Brennstoffgases zu unterstützen.In another embodiment, a first container contains the fuel gas, a second container contains the oxidizing gas, and the storage means defines a combustion chamber which receives the fuel gas and the oxidizing gas and in which the gas mixture is ignited. In this embodiment, the amount of oxidizing gas used exceeds a stoichiometric amount to assist in the combustion of the fuel gas.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Aufblasrate oder -geschwindigkeit der aufblasbaren Einrichtung gesteuert werden, um bei einer gegebenen Zeit nach Zündung des Brennstoffgases ein erwünschtes Volumen der aufblasbaren Einrichtung vorzusehen. Die Aufblasrate der aufblasbaren Einrichtung und der Druck in der aufblas-According to the present invention, the inflation rate or speed of the inflatable device can be controlled to provide a desired volume of the inflatable device at a given time after ignition of the fuel gas. The inflation rate of the inflatable device and the pressure in the inflatable
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baren Einrichtung kann gesteuert werden durch die Menge des Brennstoffgases und des Oxidationsgases, um eine erwünschte Verbrennungsrate zu ergeben, die ihrerseits die vorbestimmte Volumenflußrate des warmen Gases in die Aufblaseinrichtung bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Aufblasrate gesteuert werden durch Strömungssteuerzumeßöffnungen oder ähnlichem, durch die das Gas in die aufblasbare Einrichtung fließt. Eine andere Technik zum Steuern der Zeit, die benötigt wird, zum Aufblasen ist die Anzahl der Stellen in dem Behältermittel an denen Brennstoffgas gezündet wird.The inflatable device can be controlled by the amount of fuel gas and oxidizer gas to give a desired combustion rate, which in turn determines the predetermined volume flow rate of warm gas into the inflator. Alternatively or additionally, the inflation rate can be controlled by flow control orifices or the like through which the gas flows into the inflatable device. Another technique for controlling the time required for inflation is the number of locations in the container means at which fuel gas is ignited.
Ein verbessertes Zündmittel ist vorgesehen zum Zünden einer Mischung von Gasen. Die Zündmittel dienen zum Übertragen von Energie durch einen geschlossenen Wandteil der Behältermittel. Die durch den geschlossenen (nicht perforierten) Wandteil der Behältermittel übertragene Energie bewirkt das Zünden des zündbaren Materials in dem Behältermittel. Insbesondere ist eine zündbare Ladung 0 angeordnet neben einer Außenseite des geschlossenen Wandteils der Behältermittel zündbar, um Zünden einer zündbaren Ladung zu bewirken, die angeordnet ist neben einer Innenseite des geschlossenen Wandteils der Behältermittel. Gemäß einem anderen Merkmal der Zündmittel ist in den Behältermitteln ein länglicher Kern in einer zerbrechlichen Hülle angeordnet. Der längliche Kern wird gezündet mit einem resultierenden Zerbrechen der Hülle und Ausspeien von glühenden Reaktionsprodukten in die Behältermittel.An improved ignition means is provided for igniting a mixture of gases. The ignition means serves to transfer energy through a closed wall portion of the container means. The energy transferred through the closed (non- perforated) wall portion of the container means causes ignition of the ignitable material in the container means. In particular, an ignitable charge disposed adjacent an outside of the closed wall portion of the container means is ignitable to cause ignition of an ignitable charge disposed adjacent an inside of the closed wall portion of the container means. According to another feature of the ignition means, an elongated core is disposed in the container means within a frangible shell. The elongated core is ignited with a resultant rupture of the shell and spewing of glowing reaction products into the container means.
Die vorhergehenden und weitere Merkmale der Erfindung werden für den Fachmann, an den sich diese Erfindung wendet, durch Lesen der folgenden Beschreibung in Bezug auf die Zeichnung deutlich. In der Zeichnung zeigt:The foregoing and other features of the invention will become apparent to those skilled in the art to which this invention pertains by reading the following description with reference to the drawings. In the drawings:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsbeispiels der Erfindung;Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the invention;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teils einer Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung, gebaut gemäß der Erfindung;Fig. 3 is a schematic representation of a third embodiment of the invention; Fig. 4 is a sectional view of a portion of a vehicle occupant safety device constructed according to the invention;
Fig. 5 eine graphische Darstellung von Leistungscharakteristiken einer typischen Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung, gebaut gemäßFig. 5 is a graphical representation of performance characteristics of a typical vehicle occupant safety device, built according to
der Erfindung;the invention;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;Fig. 6 is a schematic representation of a fourth embodiment of the invention;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;Fig. 7 is a schematic representation of a fifth embodiment of the invention;
Fig. 8 eine vergrößerte teilweise schematische Darstellung von einem Teil der Vorrichtung aus Fig. 7; undFig. 8 is an enlarged, partially schematic view of a portion of the device of Fig. 7; and
Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 aus Fig. 8.Fig. 9 is a sectional view taken along line 9-9 of Fig. 8.
Ausführungsbeispiel IExample I
Die vorliegende Erfindung kann in einer Anzahl verschiedener Strukturen verkörpert sein. Als Beispiel zeigt Fig. 1 die vorliegende Erfindung in einer Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung 10. Die Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung 10 umfaßt eine aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12, und eine Vorrichtung zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung.The present invention may be embodied in a number of different structures. As an example, Figure 1 shows the present invention in a vehicle occupant safety device 10. The vehicle occupant safety device 10 includes an inflatable vehicle occupant restraint 12, and a device for inflating the vehicle occupant restraint.
Beim Auftreten einer großen Fahrzeugverzögerung oder -Verzögerungsrate, die eine Fahrzeugkollision anzeigt, wird die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 aufgeblasen, um Bewegung eines Insassens des Fahrzeugs zurückzuhalten. Die aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 wird aufgeblasen in einer Stellung in demUpon the occurrence of a large vehicle deceleration or deceleration rate indicative of a vehicle collision, the vehicle occupant restraint 12 is inflated to restrain movement of an occupant of the vehicle. The inflatable vehicle occupant restraint 12 is inflated to a position in the
Fahrzeug, und zwar zwischen dem Insassen und bestimmten Teilen des Fahrzeugs, wie zum Beispiel einem Lenkrad, einem Armaturenbrett oder ähnlichem, bevor sich der Insasse bezüglich zu diesen Teilen bewegt und die Teile während einer Fahrzeugkollisiön gewaltsam trifft. Die aufgeblasene Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 absorbiert kinetische Energie der Bewegung des Insassen und hält die Bewegung des Insassen zurück, so daß der Insasse nicht gewaltsam die Teile des Fahrzeugs trifft.Vehicle, namely between the occupant and certain parts of the vehicle, such as a steering wheel, a dashboard or the like, before the occupant moves relative to those parts and forcibly strikes the parts during a vehicle collision. The inflated vehicle occupant restraint 12 absorbs kinetic energy of the occupant's movement and restrains the occupant's movement so that the occupant does not forcibly strike the parts of the vehicle.
Eine solche Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung kann durch verschiedene Gase aufgeblasen werden. Ungeachtet des verwendeten Gases zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 wird die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung normalerweise als Luftsack (Airbag) bezeichnet.Such a vehicle occupant restraint device can be inflated by various gases. Regardless of the gas used to inflate the vehicle occupant restraint device 12, the vehicle occupant restraint device is usually referred to as an air bag.
Die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 wird durch einen Gasfluß aus dem Behälter 14 aufgeblasen. Der Behälter 14 besitzt eine Kammer 16, die eine Gasmischung 18 beinhaltet. Die Gasmischung 18 umfaßt vorzugsweise ein Brennstoffgas, ein Oxidationsgas zur Unterstützung der Verbrennung des Brennstoffgases und ein inertes Gas. Das inerte Gas ist vorzugsweise Stickstoff, Argon oder eine Mischung aus Stickstoff und Argon. Das Oxidationsgas ist vorzugsweise Sauerstoff. Das Brennstoffgas ist vorzugsweise Wasserstoff, kann aber Methan oder eine Mischung aus Wasserstoff und Methan sein.The vehicle occupant restraint 12 is inflated by a flow of gas from the container 14. The container 14 has a chamber 16 containing a gas mixture 18. The gas mixture 18 preferably comprises a fuel gas, an oxidizing gas to assist in the combustion of the fuel gas, and an inert gas. The inert gas is preferably nitrogen, argon, or a mixture of nitrogen and argon. The oxidizing gas is preferably oxygen. The fuel gas is preferably hydrogen, but may be methane or a mixture of hydrogen and methane.
Alternativ kann die Gasmischung in dem Behälter 14 ein Oxidationsgas und ein Brennstoffgas sein, und zwar in
Mengen, die eine sehr brennstoffarme Mischung vorsehen, d. h. die Menge des Oxidationsgases übersteigt die Menge,
die benötigt wird zur Unterstützung der Verbrennung des Brennstoffgases.
35Alternatively, the gas mixture in the vessel 14 may be an oxidizer gas and a fuel gas in amounts that provide a very fuel-lean mixture, ie, the amount of oxidizer gas exceeds the amount needed to support combustion of the fuel gas.
35
Die Gasmischung 18 in dem Behälter 14 verbrennt leicht, wenn sie gezündet wird, ist aber ansonsten nicht explo-The gas mixture 18 in the container 14 burns easily when ignited, but is otherwise non-explosive.
siv. Als solche könnte die Gasmischung 18 viele verschiedene Zusammensetzungen haben. Das Brennstoffgas kann 2 bis 16 Mol-% der Gasmischung 18 betragen. Das Oxidationsgas könnte 7 bis 98 Mol-% der Gasmischung 18 betragen. Der Rest ist inertes Gas, welches 0 bis 91 Mol-% der Gasmischung 18 betragen kann. Vorzugsweise umfaßt die Gasmischung 18 10 bis 14 Mol-% Wasserstoff, 15 bis 25 Mol-% Sauerstoff und 61 bis 75 Mol-% inertes Gas.siv. As such, the gas mixture 18 could have many different compositions. The fuel gas can be from 2 to 16 mole percent of the gas mixture 18. The oxidizing gas could be from 7 to 98 mole percent of the gas mixture 18. The remainder is inert gas, which can be from 0 to 91 mole percent of the gas mixture 18. Preferably, the gas mixture 18 comprises 10 to 14 mole percent hydrogen, 15 to 25 mole percent oxygen, and 61 to 75 mole percent inert gas.
Die Gasmischung 18 in dem Behälter 14 steht normalerweise unter Druck. Der Druck ist abhängig von solchen Faktoren wie dem Volumen der aufzublasenden Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12, der vorhandenen Zeit zum Aufblasen, dem erwünschten Aufblasdruck, dem Volumen des Behälters für die Gasmischung 18 und dem Prozentsatz von jedem der Gase in der Gasmischung 18. Normalerweise ist die Gasmischung 18 in dem Behälter 14 bei einem Druck von 500 bis 5000 psi (3,447 &khgr; 106 bis 34,47 X 106 N/m2). Vorzugsweise ist die Gasmischung 18 in dem Behälter 14 auf einem Druck von 1000 bis 3000 psi (6,894 &khgr; &Igr;&Ogr;6 bis 20,684 &khgr; 106 N/m2). Jedoch ist die Erfindung unbhängig vom Druck auf jede Gasmischung anwendbar.The gas mixture 18 in the container 14 is normally under pressure. The pressure depends on such factors as the volume of the vehicle occupant restraint 12 to be inflated, the time available for inflation, the desired inflation pressure, the volume of the container for the gas mixture 18, and the percentage of each of the gases in the gas mixture 18. Normally, the gas mixture 18 in the container 14 is at a pressure of 500 to 5000 psi (3.447 x 10 6 to 34.47 x 10 6 N/m 2 ). Preferably, the gas mixture 18 in the container 14 is at a pressure of 1000 to 3000 psi (6.894 x 10 6 to 20.684 x 10 6 N/m 2 ). However, the invention is applicable to any gas mixture regardless of pressure.
In einem bestimmten Ausführungsbeispiel ist die Gasmischung 18 Trockenluft und Wasserstoff. Die Mischung von trockener Luft und Wasserstoff kann sich zwischen Mol-% Luft und 14 Mol-% Wasserstoff sowie 92 Mol-% Luft und 8 Mol-% Wasserstoff bewegen. Jedoch ist es momentan bevorzugt, daß sie einen Bereich von 90 Mol-% Luft und Mol-% Wasserstoff bis 87 Mol-% Luft und 13 Mol-% Wasserstoff besitzen.In a particular embodiment, the gas mixture 18 is dry air and hydrogen. The mixture of dry air and hydrogen can range from mol% air and 14 mol% hydrogen to 92 mol% air and 8 mol% hydrogen. However, it is presently preferred that they range from 90 mol% air and mol% hydrogen to 87 mol% air and 13 mol% hydrogen.
Beim Auftreten einer plötzlichen Fahrzeugverzögerung aktiviert ein Verzögerungssensor 22 jeder bekannten und geeigneten Bauart einen Zünder 24 in der Kammer 16, um das Brennstoffgas in der Gasmischung 18 zu zünden. Die Verbrennung des Brennstoffgases wird durch das Oxida-When a sudden vehicle deceleration occurs, a deceleration sensor 22 of any known and suitable type activates an igniter 24 in the chamber 16 to ignite the fuel gas in the gas mixture 18. The combustion of the fuel gas is induced by the oxidation
tionsgas gefördert. Beim Verbrennen der Brennstoffgases erhöht sich der Druck in der Kammer 16 infolge des Erwärmens der Gase durch die Verbrennungswärme, die erzeugt wird durch Verbrennen des Brennstoffgases und der Bildung von zusätzlichen Gasen oder Dampfen, die erzeugt werden durch Verbrennung des Brennstoffgases. Nach einer vorbestimmten Zeit, oder wenn ein vorbestimmter Druck in der Kammer 16 erreicht wird, bricht eine Endwand 28 des Behälters 14 und warmes Gas fließt in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 durch eine Strömungssteuerzumeßöffnung. Wenn das Gas in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 fließt, bläst das Gas die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 in eine vorbestimmte Stellung zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassen auf.tion gas. As the fuel gases burn, the pressure in the chamber 16 increases due to heating of the gases by the heat of combustion generated by burning the fuel gas and the formation of additional gases or vapors generated by combustion of the fuel gas. After a predetermined time, or when a predetermined pressure is reached in the chamber 16, an end wall 28 of the container 14 ruptures and warm gas flows into the vehicle occupant restraint 12 through a flow control orifice. As the gas flows into the vehicle occupant restraint 12, the gas inflates the vehicle occupant restraint 12 to a predetermined position for restraining a vehicle occupant.
Wenn die Menge des Wasserstoffs geringer ist als ungefähr 8 Mol-% könnte man auf Schwierigkeiten beim Zünden des Wasserstoffs treffen. Wenn die Menge des Wasserstoffs mehr als 14 Mol-% beträgt, können unannehmbare bzw. nicht akzeptable Drücke und/oder Temperaturen in der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 erzeugt werden. Vorzugsweise ist das Brennstoffgas in der Gasmischung 18 in einer solchen Menge vorhanden, daß es im wesentlichen durch die Verbrennung in dem Behälter 14 verbraucht wird. Somit ist die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 fast ganz aufgeblasen durch inertes Gas, Verbrennungsprodukte und zurückbleibendes Oxidationsgas in dem Fall, wo inertes Gas verwendet wird oder durch zurückbleibends Oxidationsgas und Verbrennungsprodukte in dem Fall, wo inertes Gas nicht verwendet wird.If the amount of hydrogen is less than about 8 mole percent, difficulty in igniting the hydrogen may be encountered. If the amount of hydrogen is greater than 14 mole percent, unacceptable pressures and/or temperatures may be created in the vehicle occupant restraint 12. Preferably, the fuel gas is present in the gas mixture 18 in an amount such that it is substantially consumed by combustion in the canister 14. Thus, the vehicle occupant restraint 12 is almost entirely inflated by inert gas, combustion products, and residual oxidizing gas in the case where inert gas is used, or by residual oxidizing gas and combustion products in the case where inert gas is not used.
Wenn das Gas aus dem Behälter 14 in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 fließt, dehnt sich das Gas aus und kühlt ab. Zusätzlich kann Luft aus der Umgebung um die Sicherheitvorrichtung 10 in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 gesaugt werden, wenn die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung aufgeblasen wird.As the gas flows from the container 14 into the vehicle occupant restraint device 12, the gas expands and cools. Additionally, air from the environment around the safety device 10 may be drawn into the vehicle occupant restraint device 12 when the vehicle occupant restraint device is inflated.
Diese angesaugte Luft kühlt auch das Gas in der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12.This sucked-in air also cools the gas in the vehicle occupant restraint device 12.
Da das Brennstoffgas in der Gasmischung 18 verbrennt, um Wärme zu erzeugen, was den Druck des Gases in der Kammer 16 erhöht, wird das Gesamtvolumen des Gases, welches in dem Behälter 14 gespeichert werden muß, um die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 auf einen gewünschten Druck aufzublasen, minimiert. Da die Verbrennung des Brennstoffgases gasförmige Materialien, d. h. Wasserdampf, im Gegensatz zu festeren Materialien bzw. Feststoffen, erzeugt, besteht ferner keine Notwendigkeit für einen Partikelfilter oder ähnliches.Since the fuel gas in the gas mixture 18 burns to generate heat, which increases the pressure of the gas in the chamber 16, the total volume of gas that must be stored in the canister 14 to inflate the vehicle occupant restraint 12 to a desired pressure is minimized. Furthermore, since the combustion of the fuel gas produces gaseous materials, i.e., water vapor, as opposed to more solid materials, there is no need for a particulate filter or the like.
Der Behälter 14 in der Sicherheitsvorrichtung 10 ist in größeren Einzelheiten in Fig. 4 gezeigt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weist der Behälter 14 einen zylindrischen Tank 30 auf. Der Tank 30 definiert die Kammer 16, die die Gasmischung 18 enthält. Der Tank 30 muß aus einem Material hergestellt sein, das für die in dem Behälter enthaltenen Gase undurchlässig ist. Daher kann der Tank 3 0 aus einem geeigneten Metall, wie zum Beispiel Stahl oder Aluminium, hergestellt sein und kann eine Glasauskleidung besitzen. Ein zylindrischer Gasflußdiffusor 32 umgibt den Tank 30. Der Diffusor 32 besitzt eine Vielzahl von Gasflußöffnungen 35.The container 14 in the safety device 10 is shown in greater detail in Fig. 4. As shown in Fig. 4, the container 14 comprises a cylindrical tank 30. The tank 30 defines the chamber 16 containing the gas mixture 18. The tank 30 must be made of a material that is impermeable to the gases contained in the container. Therefore, the tank 30 may be made of a suitable metal, such as steel or aluminum, and may have a glass lining. A cylindrical gas flow diffuser 32 surrounds the tank 30. The diffuser 32 has a plurality of gas flow openings 35.
Ein Zündergehäuse 34 erstreckt sich durch eine Öffnung an einem Ende des Tanks 30 und trägt den Zünder 24. Der Zün-0 der 24 kann irgendeiner der vielen bekannten Arten von Zündern sein. Somit kann der Zünder eine Zündkerze, ein Blitzlichtzünder (wie zum Beispiel im US-Patent 3 695 179 gezeigt) oder ein pyrotechnischer Zünder sein. Der in Fig. 4 gezeigte spezifische Zünder 24 ist eine bekannte Zündkapsel, die ein pyrotechnisches Material enthält, welches vorzugsweise Zirconkaliumperchlorat ist. Ein einzelner Zünder, wie in Fig. 4 gezeigt, oder eineAn igniter housing 34 extends through an opening at one end of the tank 30 and carries the igniter 24. The igniter 24 may be any of many known types of igniters. Thus, the igniter may be a spark plug, a flash igniter (as shown, for example, in U.S. Patent 3,695,179), or a pyrotechnic igniter. The specific igniter 24 shown in Fig. 4 is a known igniter cap containing a pyrotechnic material which is preferably zirconium potassium perchlorate. A single igniter as shown in Fig. 4 or a
Vielzahl von Zündern kann verwendet werden. Der Prozentsatz des Brennstoffgases in der Gasmischung 18 kann verändert werden, um die Zündung des Brennstoffgases durch den Zünder oder die Zünder zu erleichtern. 5A variety of igniters may be used. The percentage of fuel gas in the gas mixture 18 may be varied to facilitate ignition of the fuel gas by the igniter or igniters. 5
Eine zylindrische Sammelleitung 40 erstreckt sich durch eine Öffnung in dem Ende des Tanks 3 0 gegenüberliegend vom Zünder 24 und erstreckt sich auch durch eine benachbarte Öffnung in dem Diffusor 32. Eine kreisförmige Endwand 42 der Sammelleitung 40, die innerhalb des Tanks 30 angeordnet ist, besitzt eine mittig angeordnete Steuerzumeßöffnung 44. Eine zylindrische Seitenwand 46 der Sammelleitung 40 besitzt eine sich umfangsmäßig erstreckende Anordnung von Gasflußöffnungen 48, angeordnet zwichen dam Tank 30 und dem Diffusor 32. Die Endwand 28, die schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine Berstscheibe, die innerhalb der Sammelleitung 40 zwischen der Steuerzumeßöffnung 44 und den Gasflußöffnungen 48 gehalten wird.A cylindrical manifold 40 extends through an opening in the end of the tank 30 opposite the igniter 24 and also extends through an adjacent opening in the diffuser 32. A circular end wall 42 of the manifold 40 disposed within the tank 30 has a centrally located control orifice 44. A cylindrical side wall 46 of the manifold 40 has a circumferentially extending array of gas flow orifices 48 disposed between the tank 30 and the diffuser 32. The end wall 28, shown schematically in Fig. 1, is a rupture disk held within the manifold 40 between the control orifice 44 and the gas flow orifices 48.
Wenn das Brennstoffgas in der Gasmischung 18 in der Kammer 16 durch den Zünder 24 gezündet wird, erzeugt die Verbrennung des Brennstoffgases Wärme und gasförmige Verbrennungsprodukte, die den Druck in der Kammer 16 erhöhen. Wenn der sich erhöhende Druck in dem Tank 3 0 einen vorbestimmten Pegel erreicht, bricht die Endwand 28.When the fuel gas in the gas mixture 18 in the chamber 16 is ignited by the igniter 24, the combustion of the fuel gas produces heat and gaseous combustion products which increase the pressure in the chamber 16. When the increasing pressure in the tank 30 reaches a predetermined level, the end wall 28 ruptures.
Unter Druck stehendes Gas fließt dann von der Kammer 16 durch die Sammelleitung 40 zu den Gasflußöffnungen 35 in den Diffusor 32 und durch die Gasflußöffnungen 35 in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12.Pressurized gas then flows from the chamber 16 through the manifold 40 to the gas flow openings 35 in the diffuser 32 and through the gas flow openings 35 into the vehicle occupant restraint 12.
Fig. 5 zeigt graphisch die Beziehung zwischen dem Druck in der Kammer 16 und dem Volumen des Gases in der Fahrzeuginassen-Rückhaltevorrichtung 12 während des Betriebs der Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung 10. Der Druck 5 in der Kammer 16 ist in Fig. 5 dargestellt durch die Kurve P. Die Einheiten für die Kurve P sind an der linken Seite der Fig. 5 gezeigt. Das Gasvolumen in der Fahr-Fig. 5 graphically shows the relationship between the pressure in the chamber 16 and the volume of gas in the vehicle occupant restraint device 12 during operation of the vehicle occupant safety device 10. The pressure in the chamber 16 is shown in Fig. 5 by the curve P. The units for the curve P are shown on the left side of Fig. 5. The volume of gas in the vehicle
zeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 ist in Fig. 5 durch die Kurve V dargestellt. Die Einheiten für die Kurve V sind auf der rechten Seite der Fig. 5 gezeigt. Zur Zeit To wird das Brennstoffgas in der Gasmischung 18 in der Kammer 16 gezündet, und der Druck in der Kammer 16 beginnt sich über den Speicherdruck Ps zu erhöhen, und zwar als ein Resultat der Verbrennung. Zu einer Zeit Tl bricht die Endwand 28 und das unter Druck stehende Gas beginnt in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 zu fließen. Das Gasvolumen in der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 fängt an sich zu erhöhen, wie dies durch die Kurve V angezeigt ist. Der Druck in der Kammer 16 bleibt anfänglich konstant oder erhöht sich weiter, nachdem die Endwand geöffnet wird, da der Verbrennungsprozeß weiterhin Wärme erzeugt und bewirkt, daß sich die Gasmischung mit einer schnelleren Rate ausdehnt, als das Gas durch die Zumeßöffnung 44 in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 ausfließt. Wenn sich die Verbrennung dem Ende nähert, verringert sich der Druck in der Kammer 16, wenn sich das unter Druck stehende Gas von der Kammer 16 in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 bewegt. Während sich der Druck in der Kammer verringert, erhöht sich das Gasvolumen in der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12, bis die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 voll aufgeblasen ist, zum Zwecke des Rückhaltens eines Fahrzeuginsassens.The combustion of the vehicle occupant restraint 12 is represented by curve V in Fig. 5. The units for curve V are shown on the right side of Fig. 5. At time To, the fuel gas in the gas mixture 18 in the chamber 16 is ignited and the pressure in the chamber 16 begins to increase above the reservoir pressure Ps as a result of combustion. At a time Tl, the end wall 28 ruptures and the pressurized gas begins to flow into the vehicle occupant restraint 12. The volume of gas in the vehicle occupant restraint 12 begins to increase as indicated by curve V. The pressure in the chamber 16 initially remains constant or continues to increase after the end wall is opened because the combustion process continues to generate heat and causes the gas mixture to expand at a faster rate than the gas flows out through the orifice 44 into the vehicle occupant restraint 12. As the combustion nears completion, the pressure in the chamber 16 decreases as the pressurized gas moves from the chamber 16 into the vehicle occupant restraint 12. As the pressure in the chamber decreases, the volume of gas in the vehicle occupant restraint 12 increases until the vehicle occupant restraint 12 is fully inflated for the purpose of restraining a vehicle occupant.
Fig. 5 ist nur ein Beispiel für die Arbeitsweise einer Aufblasevorrichtung für eine Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 5 gezeigten Kurven können verändert werden, und zwar in einer Anzahl von Arten, um die Volumen/Zeit-Kurven derart zuzuschneiden bzw. anzupassen, daß das Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung für eine bestimmte Anwendung für ein bestimmtes Fahrzeug zurechtgeschnitten bzw. angepaßt werden kann. Zum Beispiel kann die Zeit, die zum vollen Aufblasen derFig. 5 is just one example of the operation of an inflator for a vehicle occupant restraint according to the present invention. The curves shown in Fig. 5 can be modified in a number of ways to tailor the volume/time curves so that the inflation of the vehicle occupant restraint can be tailored for a particular application for a particular vehicle. For example, the time required to fully inflate the
Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 benötigt wird, reduziert werden durch Erhöhen des Brennstoffgehalts der Gasmischung 18 und/oder durch Erhöhen des Oxidationsgasgehaltes. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Anzahl der Stellen, an denen das Brennstoffgas in der Gasmischung 18 gezündet wird, und/oder die Fläche der Steuerzumeßöffnung 44 erhöht werden. Weiterhin können Kombinationen dieser Veränderungen verwendet werden, um die benötigte Zeit zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 zu vermindern. Umgekehrt kann die benötigte Zeit zum vollen Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 erhöht werden durch zum Beispiel Verringern des Brennstoffgasgehalts und/oder des Oxidationsgasgehalts der Gasmischung 18.vehicle occupant restraint 12 may be reduced by increasing the fuel content of the gas mixture 18 and/or by increasing the oxidizer gas content. Additionally or alternatively, the number of locations at which the fuel gas in the gas mixture 18 is ignited and/or the area of the control orifice 44 may be increased. Furthermore, combinations of these changes may be used to reduce the time required to inflate the vehicle occupant restraint 12. Conversely, the time required to fully inflate the vehicle occupant restraint 12 may be increased by, for example, reducing the fuel gas content and/or the oxidizer gas content of the gas mixture 18.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel 1 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Unten finden sich Beschreibungen anderer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die alternative Arten der Umsetzung bzw. Ausführung der Erfindung sind.Embodiment 1 described above is the preferred embodiment of the invention. Below are descriptions of other embodiments of the present invention, which are alternative ways of implementing or carrying out the invention.
Zweites Ausführungsbeispiel IISecond embodiment II
Da das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung im allgemeinen ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist, werden ähnliche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Bauteile zu bezeichnen. Das Suffix "a" wird dem Bezugszeichen hinzugefügt zum Bezeichnen der Bauteile des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung, um Verwechslungen zu vermeiden.Since the embodiment of the invention shown in Fig. 2 is generally similar to the embodiment shown in Fig. 1, like reference numerals are used to designate like components. The suffix "a" is added to the reference numeral to designate the components of the embodiment of the invention shown in Fig. 2 to avoid confusion.
Eine Fahrzeug-Sicherheitsvorrichtung 10a (Fig. 2) umfaßt eine aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12a, welche durch den Fluß eines Gases aus dem Behälter 14a aufgeblasen wird. Der Behälter 14a besitzt eine Kammer 16a, in der eine Gasmischung 18a gehalten wird. Wie die Mischung 18 umfaßt die Gasmischung 18a ein Brennstoff gas, ein Oxidationsgas zum Fördern der Verbrennung des Brennstoffgases und inertes Gas. Alternativ hierzu kann die Gasmischung 18a eine sehr Brennstoffarme brennbare Gasmischung eines Brennstoffgases und eines Oxidationsgases sein. Auch kann die Gasmischung 18a unter Druck stehen.A vehicle safety device 10a (Fig. 2) includes an inflatable vehicle occupant restraint device 12a which is inflated by the flow of a gas from the container 14a. The container 14a has a chamber 16a in which a gas mixture 18a is held. Like the mixture 18, the gas mixture 18a includes a fuel gas, an oxidizing gas for promoting combustion of the fuel gas, and inert gas. Alternatively, the gas mixture 18a may be a very low fuel combustible gas mixture of a fuel gas and an oxidizing gas. The gas mixture 18a may also be pressurized.
Beim Auftreten einer Fahrzeugverlangsamung aktiviert ein Verlangsamungssensor 22a einen Öffner 60, um mechanisch ein Endwand 28a des Behälters 14a durchzudrücken. Der Öffner 16a kann einen Kolben 60 aufweisen, der gegen die Endwand 28 durch eine explosive Ladung bewegt wird. Vorzugsweise aktiviert zur selben Zeit der Verlangsamungssensor 22a einen Zünder 24a zum Zünden des Brennstoffgases in der Gasmischung 18a. Somit wird in diesem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Behälter 14a durch den Öffner 60 geöffnet, und zwar gleichzeitig mit dem Zünden des Brennstoffgases in der Gasmischung 18a durch den Zünder 24a. Alternativ hierzu könnte die Gasmischung kurze Zeit nach dem Durchdrücken der Endwand gezündet werden, um einen etwas "sanfteren" oder langsameren Anfangsgasfluß in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung zu erhalten. Zusätzlich kann die Gasmischung vor dem öffnen der Endwand 28 gezündet werden. Beim Verbrennen des Brennstoffgases wird das Gas in der Kammer 16a erwärmt. Das erwärmte Gas fließt aus der Kammer 16a durch die Öffnung in der Endwand 28a des Behälters 14a in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 5 12a zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung. Die Gasmischung 18a kann viele unterschiedliche Zusammensetzungen besitzen. Die bevorzugten Zusammen-When vehicle deceleration occurs, a deceleration sensor 22a activates an opener 60 to mechanically push through an end wall 28a of the container 14a. The opener 16a may include a piston 60 that is moved against the end wall 28 by an explosive charge. Preferably, at the same time, the deceleration sensor 22a activates an igniter 24a to ignite the fuel gas in the gas mixture 18a. Thus, in this embodiment of the invention shown in Figure 2, the container 14a is opened by the opener 60 at the same time as the fuel gas in the gas mixture 18a is ignited by the igniter 24a. Alternatively, the gas mixture could be ignited a short time after the end wall is pushed through to provide a somewhat "softer" or slower initial flow of gas into the vehicle occupant restraint. In addition, the gas mixture can be ignited before the end wall 28 is opened. When the fuel gas burns, the gas in the chamber 16a is heated. The heated gas flows from the chamber 16a through the opening in the end wall 28a of the container 14a into the vehicle occupant restraint device 12a to inflate the vehicle occupant restraint device. The gas mixture 18a can have many different compositions. The preferred compositions
Setzungen der Gasmischung 18a sind dieselben wie die oben in Hinblick auf Mischung 18 beschriebenen. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfaßt die Gasmischung 18a Trockenluft zu der ungefähr 11 Mol-% Wasserstoffgas als Brennstoffgas hinzugefügt wurden. Vor dem Öffnen des Behälters bzw. der Kammer 16a durch den Öffner 60 und vor dem Zünden des Wasserstoffgases in der Gasmischung 18a wird die Gasmischung 18a in dem Behälter 14a unter einem Druck von ungefähr 2000 psi (13,789 &khgr; &Igr;&Ogr;6 N/m2) gehalten. Die bevorzugten Speicherdrucke für die Gasmischung 18a sind genau dieselben wie die für die oben beschriebene Mischung 18.Settings of the gas mixture 18a are the same as those described above with respect to mixture 18. In a specific embodiment, the gas mixture 18a comprises dry air to which approximately 11 mole percent hydrogen gas has been added as a fuel gas. Prior to opening the vessel or chamber 16a by the opener 60 and prior to igniting the hydrogen gas in the gas mixture 18a, the gas mixture 18a is maintained in the vessel 14a at a pressure of approximately 2000 psi (13.789 x Ω 6 N/m 2 ). The preferred storage pressures for the gas mixture 18a are exactly the same as those for the mixture 18 described above.
Ausführungsbeispiel IIIExample III
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Da die Bauteile dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung im allgemeinen ähnlich den Bauteilen der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind, werden ähnliche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Bauteile zu bezeichnen, wobei das Suffix "b" den Bezugszeichen der Fig. 3 hinzugefügt wurde, um Verwechslungen zu verhindern.A third embodiment of the invention is shown in Fig. 3. Since the components of this embodiment of the invention are generally similar to the components of the embodiments of the invention shown in Figs. 1 and 2, like reference numerals are used to designate like components, with the suffix "b" added to the reference numerals of Fig. 3 to avoid confusion.
Eine Fahrzeugsicherheitvorrichtung 10b (Fig. 3) umfaßt eine Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12b, die aufgeblasen wird durch einen Gasfluß aus einem Behälter 14b, und zwar zum Zurückhalten der Bewegung eines Fahrzeuginsassens. Der Behälter 14b umfaßt ein oberes Abteil 70 mit einer Endwand 28b und ein unteres Abteil 72. Die oberen und unteren Abteile 70 und 72 sind voneinander durch eine Zwischenwand 74 getrennt. Das obere Abteil 70 enthält ein unter Druck stehendes Gas 78, das nicht brennbar ist. Das untere Abteil 72 enthält eine unter Druck stehende Gasmischung 80. Die Gasmischung 80 enthält vorzugsweise ein Brennstoffgas, ein inertes Gas und ein Oxidationsgas zur Unterstützung der Verbrennung des Brennstoffgases inA vehicle safety device 10b (Fig. 3) includes a vehicle occupant restraint 12b that is inflated by a flow of gas from a container 14b to restrain the movement of a vehicle occupant. The container 14b includes an upper compartment 70 having an end wall 28b and a lower compartment 72. The upper and lower compartments 70 and 72 are separated from each other by a partition wall 74. The upper compartment 70 contains a pressurized gas 78 that is non-combustible. The lower compartment 72 contains a pressurized gas mixture 80. The gas mixture 80 preferably contains a fuel gas, an inert gas and an oxidizing gas to assist combustion of the fuel gas in
einer Mischung mit dem inerten Gas. Alternativ hierzu
könnte die Gasmischung 80 ein Oxidationsgas und ein Brennstoffgas mit Mengen sein, die eine sehr Brennstoffarme
Mischung vorsehen.
5a mixture with the inert gas. Alternatively, the gas mixture 80 could be an oxidizer gas and a fuel gas in amounts that provide a very fuel-lean mixture.
5
Beim Auftreten einer plötzlichen Fahrzeugverzögerung aktiviert ein Verzögerungssensor 22b einen Öffner 60b, um die Behälterendwand 28b mechanisch zu durchstoßen. Da das Gas 78 in dem oberen Abteil 70 unter Druck gehalten wird, fließt das Gas 78 aus dem oberen Abteil 70 in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12b, wenn die Endwand 28b durchstoßen wird.Upon the occurrence of a sudden vehicle deceleration, a deceleration sensor 22b activates an opener 60b to mechanically pierce the canister end wall 28b. Since the gas 78 is maintained under pressure in the upper compartment 70, the gas 78 flows from the upper compartment 70 into the vehicle occupant restraint 12b when the end wall 28b is pierced.
Während das Gas 78 aus dem oberen Abteil 70 in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12b fließt, wird der Druck in dem oberen Abteil 70 reduziert. Demzufolge wird das Druckdifferential zwischen der Gasmischung 80 in dem unteren Abteil 72 und dem Gas 78 in dem oberen Abteil 70 vergrößert. Wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz zwisehen den Gasen in den oberen und unteren Abteilen 70 und 72 erreicht wurde, bricht die Zwischenwand 74 zum Verbinden des unteren Abteils 72 in Strömungsmittelverbindung mit dem oberen Abteil 70. Dies resultiert darin, daß das untere Abteil 72 in Strömungsmittelverbindung mit der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12b durch das obere Abteil 70 verbunden wird.As the gas 78 flows from the upper compartment 70 into the vehicle occupant restraint 12b, the pressure in the upper compartment 70 is reduced. Consequently, the pressure differential between the gas mixture 80 in the lower compartment 72 and the gas 78 in the upper compartment 70 is increased. When a predetermined pressure differential between the gases in the upper and lower compartments 70 and 72 has been reached, the partition wall 74 connecting the lower compartment 72 in fluid communication with the upper compartment 70 ruptures. This results in the lower compartment 72 being connected in fluid communication with the vehicle occupant restraint 12b through the upper compartment 70.
Das Bersten der Zwischenwand 74 durch die Druckdifferenz wird detektiert durch einen Sensor 86. Alternativ hierzu kann der Sensor 86 detektieren, daß die Wand 74 sich über eine bestimmte voreingestellte Stellung ausgelenkt hat. Beim Detektieren, daß die Zwischenwand 74 gebrochen ist oder abgelenkt wird, über eine bestimmte vorgesetzte Stellung hinaus aktiviert der Sensor 86 einen Zünder 88 zum Zünden des Brennstoffgases in der Gasmischung 80. Das Zünden und das resultierende Verbrennen des Brennstoffgases in der Gasmischung 80 erwärmt das Gas in dem un-The rupture of the partition wall 74 due to the pressure difference is detected by a sensor 86. Alternatively, the sensor 86 may detect that the wall 74 has deflected beyond a certain preset position. Upon detecting that the partition wall 74 has broken or is deflected beyond a certain preset position, the sensor 86 activates an igniter 88 to ignite the fuel gas in the gas mixture 80. The ignition and resulting combustion of the fuel gas in the gas mixture 80 heats the gas in the un-
teren Abteil 72. Während das Gas in dem unteren Abteil 72 erwärmt wird, wird der Druck in dem unteren Abteil 72 erhöht. Somit erhöht sich die Gasflußrate oder -menge durch die Zwischenwand 74 und die Endwand 28b zu der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12b und das vorhandene Gasvolumen zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12b erhöht sich.lower compartment 72. As the gas in the lower compartment 72 is heated, the pressure in the lower compartment 72 is increased. Thus, the rate or amount of gas flow through the intermediate wall 74 and the end wall 28b to the vehicle occupant restraint 12b increases and the volume of gas available to inflate the vehicle occupant restraint 12b increases.
Das obere Abteil 70 kann mit Trockenluft mit einem Druck von 2000 psi (13,789 &khgr; 106 N/m2) gefüllt sein. Die Gasmischung in dem unteren Abteil 72 kann viele verschiedene Zusammensetzungen bei verschiedenen Drücken besitzen. Das untere Abteil 72 kann mit einer Gasmischung mit einem Druck von 2000 psi (13,789 &khgr; &Igr;&Ogr;6 N/m2) gefüllt sein. Die Gasmischung 80 in dem unteren Abteil 72 kann aus 85 bis 90 Mol-% Trockenluft und 10 bis 15 Mol-% Wasserstoffgas bestehen. Es wurde ins Auge gefaßt, daß das obere Abteil 70 mit Stickstoffgas gefüllt werden könnte und das untere Abteil 72 mit einer Mischung aus Stickstoffgas, Wasserstoffgas und einem Oxidationsgas gefüllt sein könnte. Die Gasmischung in dem unteren Abteil 72 könnte auch jede Zusammensetzung und/oder Speicherdruck besitzen, wie oben in Bezug auf die Gasmischung 18 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beschrieben wurde.The upper compartment 70 may be filled with dry air at a pressure of 2000 psi (13.789 x 10 6 N/m 2 ). The gas mixture in the lower compartment 72 may have many different compositions at different pressures. The lower compartment 72 may be filled with a gas mixture at a pressure of 2000 psi (13.789 x 10 6 N/m 2 ). The gas mixture 80 in the lower compartment 72 may consist of 85 to 90 mole percent dry air and 10 to 15 mole percent hydrogen gas. It was envisaged that the upper compartment 70 could be filled with nitrogen gas and the lower compartment 72 could be filled with a mixture of nitrogen gas, hydrogen gas and an oxidizing gas. The gas mixture in the lower compartment 72 could also have any composition and/or storage pressure as described above with respect to the gas mixture 18 in the embodiment of Fig. 1.
Obwohl es vorgezogen wird, das untere Abteil 72 in Strömungsmittelverbindung mit dem oberen Abteil 70 und der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12b durch Zerreißen der Zwischenwand 74 zu verbinden, wenn ein vorbestimmtes Druckdifferential zwischen den oberen und unteren Abteilen 70 und 72 hergestellt wurde, könnten aber auch die oberen und unteren Abteile 70 und 72 des Behälters 14b in einer anderen Weise in eine Strömungsmittelverbindung gebracht bzw. verbunden werden. Zum Beispiel könnte ein Öffner ähnlich dem Öffner 60b zum mechanischen Durchstoßen der Zwischenwand 74 vorgesehen werden. Der Betrieb des Öffners zum Durchstoßen der Zwischenwand 74 undAlthough it is preferred to place the lower compartment 72 in fluid communication with the upper compartment 70 and the vehicle occupant restraint 12b by rupturing the partition wall 74 when a predetermined pressure differential has been established between the upper and lower compartments 70 and 72, the upper and lower compartments 70 and 72 of the container 14b could be placed in fluid communication in another manner. For example, an opener similar to opener 60b could be provided for mechanically puncturing the partition wall 74. The operation of the opener to pierce the partition wall 74 and
gleichzeitig der Betrieb des Zünders 88 zum Zünden des Brennstoffgases in der Gasmischung 80 würde auftreten an einem vorbestimmten Zeitintervall, nachdem der Verzögerungssensor 22b das Auftreten der plötzlichen Fahrzeugverzögerung detektiert hat.simultaneously, the operation of the igniter 88 to ignite the fuel gas in the gas mixture 80 would occur at a predetermined time interval after the deceleration sensor 22b detects the occurrence of the sudden vehicle deceleration.
Ausführungsbeispiel IVExample IV
Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Wasserstoff unter Druck in einem Behälter 100 gespeichert, und Sauerstoff wird unter Druck in einem Behälter 101 gespeichert. Der Behälter 100 besitzt einen Auslaß 102, der mit einer durch Behältermittel 106 definierten Verbrennungskammer 104 in Verbindung steht. Der Behälter 101 besitzt auch einen Auslaß 108, der mit der Verbrennungskammer 104 in Verbindung steht.A fourth embodiment of the invention is shown in Figure 6. In this embodiment, hydrogen is stored under pressure in a vessel 100 and oxygen is stored under pressure in a vessel 101. The vessel 100 has an outlet 102 communicating with a combustion chamber 104 defined by vessel means 106. The vessel 101 also has an outlet 108 communicating with the combustion chamber 104.
Der Auslaß 102 besitzt eine Stromungssteuerzumeßöffnung 0 110 und eine Berstscheibe 112. Wenn sich die Berstscheibe 112 öffnet, fließt Wasserstoff in die Verbrennungskammer 104 der Behältermittel 106. Der Fluß des Wasserstoffs wird teilweise gesteuert durch den Bereich der Stromungssteuerzumeßöffnung 110. Der Auslaß 108 besitzt eine Strömungssteueröffnung 114 und eine Berstscheibe 116. Wenn sich die Berstscheibe 116 öffnet, fließt Sauerstoff in die Verbrennungskammer 104 der Behältermittel 106. Der Fluß des Sauerstoffs wird teilweise durch die Fläche der Stromungssteuerzumeßöffnung 114 gesteuert. Somit erhalten, wenn sich die Berstscheiben 112, 116 öffnen, die Behältermittel 106 Gase, d. h. Wasserstoff und Sauerstoff, um eine brennbare Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff vorzusehen.The outlet 102 has a flow control orifice 110 and a rupture disk 112. When the rupture disk 112 opens, hydrogen flows into the combustion chamber 104 of the container means 106. The flow of hydrogen is controlled in part by the area of the flow control orifice 110. The outlet 108 has a flow control orifice 114 and a rupture disk 116. When the rupture disk 116 opens, oxygen flows into the combustion chamber 104 of the container means 106. The flow of oxygen is controlled in part by the area of the flow control orifice 114. Thus, when the rupture disks 112, 116 open, the container means 106 receives gases, i.e., hydrogen and oxygen, to provide a combustible mixture of hydrogen and oxygen.
Ein geeigneter Zünder 130 ist mit den Behältermitteln 106 assoziiert. Der Zünder 130 zündet, wenn er betätigt wird, die Gasmischung in der Verbrennungskammer 104 derA suitable igniter 130 is associated with the container means 106. The igniter 130, when actuated, ignites the gas mixture in the combustion chamber 104 of the
Behältermittel 106, um den Druck zu erhöhen und das Gas in der Verbrennungskammer 104 zu erwärmen. Das Gas wird aus der Verbrennungskammer 104 durch eine Stromungssteuerzumeßoffnung 131 und eine Auslaßleitung 132 in die aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 134 geleitet. Die Stromungssteuerzumeßoffnung 131 steuert zum Teil die Gasflußrate an die aufblasbare Insassenrückhaltevorrichtung und den Druck in der Verbrennungskammer 104. Die aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 134 kann wie die oben im Ausführungsbeispiel 1 beschriebene sein.containment means 106 to increase the pressure and heat the gas in the combustion chamber 104. The gas is directed from the combustion chamber 104 through a flow control orifice 131 and an outlet line 132 into the inflatable vehicle occupant restraint 134. The flow control orifice 131 controls, in part, the gas flow rate to the inflatable vehicle occupant restraint and the pressure in the combustion chamber 104. The inflatable vehicle occupant restraint 134 may be as described above in Embodiment 1.
Eine geeignete Öffnereinrichtung 140 ist mit der Berstscheibe 112 assoziiert. Wenn die Öffnereinrichtung 140 betätigt wird, wird die Berstscheibe 112 geöffnet. Auch mit der Berstscheibe 116 ist eine geeignete Öffnereinrichtung 142 assoziert. Wenn die Öffnereinrichtung 142 betätigt wird, wird die Berstscheibe 116 geöffnet.A suitable opening device 140 is associated with the rupture disk 112. When the opening device 140 is actuated, the rupture disk 112 is opened. A suitable opening device 142 is also associated with the rupture disk 116. When the opening device 142 is actuated, the rupture disk 116 is opened.
0 Die Öffnereinrichtungen 140, 142 werden durch einen Fahrzeugverzögerungssensor betätigt, der schnelle bzw. starke Fahrzeugverzögerung als Anzeige für eine Kollision abfühlt. Als Resultat fließen der Wasserstoff- und der Sauerstoff in die Verbrennungskammer 104 hinein und 5 mischen sich dort. Der Fahrzeugverlangsamungssensor betätigt auch den Zünder 130, der wiederum die Mischung aus Waserstoff und Sauerstoff in der Verbrennungskammer 104 zündet. Zünden der Gasmischung in der Verbrennungskammer 104 erwärmt das Gas und erhöht den Gasdruck in der Verbrennungskammer 104. Das Gas fließt dann in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 134.0 The openers 140, 142 are actuated by a vehicle deceleration sensor which senses rapid vehicle deceleration as an indication of a collision. As a result, the hydrogen and oxygen flow into the combustion chamber 104 and mix there. The vehicle deceleration sensor also actuates the igniter 130 which in turn ignites the mixture of hydrogen and oxygen in the combustion chamber 104. Ignition of the gas mixture in the combustion chamber 104 heats the gas and increases the gas pressure in the combustion chamber 104. The gas then flows into the vehicle occupant restraint device 134.
Die Menge des in den Behältern 100, 101 aufbewahrten Wasserstoffs und Sauerstoffs kann variieren. Es ist wünschenswert, daß die Menge an Wasserstoff in der Verbrennungskammer 104 ungefähr 10 Mol-% der Gesamtmenge aus Wasserstoff und Sauerstoff in der Verbrennungskammer 104The amount of hydrogen and oxygen stored in the containers 100, 101 can vary. It is desirable that the amount of hydrogen in the combustion chamber 104 be approximately 10 mole % of the total amount of hydrogen and oxygen in the combustion chamber 104
beträgt, und daß die Menge des Sauerstoffs in der Verbrennungskammer 104 ungefähr 90 Mol-% der Gesamtmenge aus Wasserstoff und Sauerstoff in der Verbrennungskammer ist. Dies liefert wesentlich mehr Sauerstoff, als gebraucht wird, um die Verbrennung des Wasserstoffs zuand that the amount of oxygen in the combustion chamber 104 is approximately 90 mole percent of the total amount of hydrogen and oxygen in the combustion chamber. This provides substantially more oxygen than is needed to fuel the combustion of the hydrogen.
fördern. Somit wird die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung durch den Sauerstoff und Verbrennungsprodukte der Gasmischung in der Verbrennungskammer 104 aufgeblasen. Die Verbrennungsprodukte umfassen Wasserdampf. 10Thus, the vehicle occupant restraint is inflated by the oxygen and combustion products of the gas mixture in the combustion chamber 104. The combustion products include water vapor. 10
Ausführungsbeispiel VExample V
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 7, 8 und 9 gezeigt. Da die Bauteile dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung im allgemeinen ähnlich den Bauteilen des Ausführungsbeispiels der in Fig. 1 bis 4 gezeigten Erfindung ist, werden ähnliche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Bauteile zu bezeichnen, wobei das Suffix "c" den Bezugszeichen der Fig. 7 bis 9 hinzugefügt wurde, um Verwechslungen zu verhindern.A fifth embodiment of the invention is shown in Figures 7, 8 and 9. Since the components of this embodiment of the invention are generally similar to the components of the embodiment of the invention shown in Figures 1 to 4, like reference numerals are used to designate like components, with the suffix "c" added to the reference numerals of Figures 7 to 9 to avoid confusion.
Eine Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 10c (Fig. 7) umfaßt eine Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung (nicht gezeigt) , die durch einen Gasfluß aus einem Behälter 14c 5 aufgeblasen wird. Der Behälter 14c besitzt eine Kammer 16c, die eine Gasmischung 18c enthält. Die Gasmischung 18c umfaßt vorzugsweise ein Brennstoffgas, ein Oxidationsgas zum Fördern der Verbrennung des Brennstoffgases und ein inertes Gas. Alternativ hierzu kann die Gasmischung 18c in dem Behälter 14c ein Oxidationsgas und ein Brennstoffgas sein, und zwar in solchen Mengen, die eine sehr Brennstoffarme Mischung vorsehen, d. h. die Menge des Oxidsationsgases geht über die Menge hinaus, die benötigt wird, um die Verbrennung des Brennstoffgases zu fördern.A vehicle safety device 10c (Fig. 7) includes a vehicle occupant restraint device (not shown) that is inflated by a flow of gas from a container 14c 5. The container 14c has a chamber 16c containing a gas mixture 18c. The gas mixture 18c preferably comprises a fuel gas, an oxidizing gas for promoting combustion of the fuel gas, and an inert gas. Alternatively, the gas mixture 18c in the container 14c may be an oxidizing gas and a fuel gas in amounts that provide a very fuel-lean mixture, i.e., the amount of oxidizing gas exceeds that required to promote combustion of the fuel gas.
Die Gasmischung 18c in dem Behälter 14c verbrennt leicht, wenn sie gezündet wird, ist aber ansonsten nicht explosiv. Die Gasmischung 18c in dem Behälter 14c steht normalerweise unter Druck. Die Gasmischung 18c besitzt die gleiche Zusammensetzung wie die Gasmischung 18, die in Verbindung mit dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.The gas mixture 18c in the container 14c burns readily when ignited, but is otherwise non-explosive. The gas mixture 18c in the container 14c is normally under pressure. The gas mixture 18c has the same composition as the gas mixture 18 described in connection with the embodiment shown in Figs. 1 to 4.
Beim Auftreten einer plötzlichen Fahrzeugverzögerung überträgt ein Verzögerungssensor (nicht gezeigt) jeder
bekannten und geeigneten Bauweise, ein Signal über Leiter 150 und 152 zum Aktivieren eines Zünders 24c. Die Aktivierung
des Zünders 24c zündet das Brennstoffgas in der Gasmischung 18c. Die Verbrennung des Brennstoffgases in
der Mischung 18c wird durch das Oxidationsgas gefördert. Bei der Verbrennung des Brennstoffgases erhöht sich der
Druck in der Kammer 16c infolge der Wärme, die durch den Zünder 24c geliefert wurde, und durch das Verbrennen des
Brennstoffgases.
20Upon the occurrence of a sudden vehicle deceleration, a deceleration sensor (not shown) of any known and suitable design transmits a signal over conductors 150 and 152 to activate an igniter 24c. Activation of the igniter 24c ignites the fuel gas in the gas mixture 18c. Combustion of the fuel gas in the mixture 18c is promoted by the oxidizing gas. As the fuel gas burns, the pressure in the chamber 16c increases due to the heat supplied by the igniter 24c and the combustion of the fuel gas.
20
Wenn ein vorbestimmter Druck in der Kammer 16c erreicht wurde, oder nach einer vorbestimmten Zeit, birst eine Berstscheibe (nicht gezeigt) in einer Berstscheibenanordnung 156 und warmes Gas fließt in die Fahrzeug-5 insassen-Rückhaltevorrichtung durch eine oder mehrere Fließsteuerzumeßöffnungen. Während das Gas in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung fließt, bläst das Gas die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung in eine vorbestimmte Stellung auf, und zwar zum Zurückhalten 0 eines Fahrzeuginsassen.When a predetermined pressure in chamber 16c is reached, or after a predetermined time, a rupture disk (not shown) in rupture disk assembly 156 ruptures and warm gas flows into the vehicle occupant restraint through one or more flow control orifices. As the gas flows into the vehicle occupant restraint, the gas inflates the vehicle occupant restraint to a predetermined position for restraining a vehicle occupant.
Gemäß einem Merkmal dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung wirkt der Zünder 24c zum Übertragen von Energie durch einen geschlossenen Wandteil 160 (Fig. 8) des Behälters 14c, um Zündung der Gasmischung 18c in dem Behälter 14c zu bewirken. Der Zünder 24c umfaßt eine zündbare äußere Ladung 164, angeordnet benachbart zu einerAccording to a feature of this embodiment of the invention, the igniter 24c acts to transmit energy through a closed wall portion 160 (Fig. 8) of the container 14c to cause ignition of the gas mixture 18c in the container 14c. The igniter 24c includes an ignitable external charge 164 disposed adjacent to a
20 "% 20 " %
geschlossenen Außenseitenoberfläche 166 des Wandteils 160. Die äußere Ladung 164 ist durch ein zylindrisches Metallgehäuse 170 umgeben, welches an der geschlossenen Außenseite 166 des Wandteils 160 angeschweißt ist. Die äußere Ladung 164 steht mit der geschlossenen Außenseite 166 des Wandteils 160 in Eingriff.closed outside surface 166 of the wall part 160. The outer charge 164 is surrounded by a cylindrical metal housing 170 which is welded to the closed outside surface 166 of the wall part 160. The outer charge 164 engages the closed outside surface 166 of the wall part 160.
Eine zündbare Innenladung 174 ist in Eingriff mit einer geschlossenen Innenseite 176 des Wandteils 160 angeordnet. Die innere Ladung 174 ist von einem zylindrischen Metallgehäuse 174 umschlossen, welches an der geschlossenen Innenseite 176 des Wandteils 160 angeschweißt ist. Eine kreisförmige Dichtscheibe 186 verhindert, daß die innere Ladung 174 der Gasmischung 18c in der Kammer ausgesetzt ist.An ignitable inner charge 174 is arranged in engagement with a closed inner surface 176 of the wall portion 160. The inner charge 174 is enclosed by a cylindrical metal housing 174 which is welded to the closed inner surface 176 of the wall portion 160. A circular sealing disk 186 prevents the inner charge 174 from being exposed to the gas mixture 18c in the chamber.
In einem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung könnte die zündbare äußere Ladung 164 RDX (Royal Danish Explosive) sein. Jedoch, könnte HMX (Her Majesty's Explosive) verwendet werden, wenn dies erwünscht ist. Die äußere Ladung 164 und die innere Ladung 174 besitzen beide eine zylindrische Gestalt mit einem Durchmesser von ungefähr 0,100 inch (2,54 mm).In a specific embodiment of the invention, the ignitable outer charge 164 could be RDX (Royal Danish Explosive). However, HMX (Her Majesty's Explosive) could be used if desired. The outer charge 164 and the inner charge 174 both have a cylindrical shape with a diameter of approximately 0.100 inch (2.54 mm).
In dem spezifischen dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die innere Ladung 174 in zwei Abschnitte einem zylindrischen äußeren Abschnitt 180 und einem zylindrischen inneren Abschnitt 182 aufgeteilt. Der äußere Abschnitt 180 ist aus Penta-erythrit-tetranitrat hergestellt. Der innere Abschnitt 182 ist dargestellt aus Borkaliumnitrat (BKNO3). In diesem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Zylinder 14c aus einer 304 rostfreien Stahl-Vakuumbogenumschmelzung gebildet. Der Teil 160 der Zylinderwand zwischen der äußeren Ladung 164 und der inneren Ladung 174 besitzt eine Dicke von ungefähr 0,085 inch (2,16 mm).In the specific embodiment of the invention shown, the inner charge 174 is divided into two sections, a cylindrical outer section 180 and a cylindrical inner section 182. The outer section 180 is made of penta-erythritol tetranitrate. The inner section 182 is shown to be made of boron potassium nitrate (BKNO3). In this specific embodiment of the invention, the cylinder 14c is formed of 304 stainless steel vacuum arc remelt. The portion 160 of the cylinder wall between the outer charge 164 and the inner charge 174 has a thickness of approximately 0.085 inch (2.16 mm).
Der Zünder 24c umfaßt auch eine verlängerte Zündungsleitung
192. Die Zündungsleitung 192 besitzt ein Endteil 194, angeordnet benachbart zu der inneren Ladung 174 und
eine Dichtscheibe 186. Der Endteil 194 (Fig. 8) der Zündleitung 192 ist teleskopartig an dem Gehäuse 178 angebracht,
so daß das Ende der Zündleitung 192 in anliegendem Eingriff mit der Dichtscheibe 186 steht und eng
benachbart zur inneren Ladung 174 ist. Die Zündungsleitung
192 besitzt eine Längsmittelachse, die mit einer Längsmittelachse der Behälters 14c übereinstimmt. Die
Zündungsleitung 192 erstreckt sich von dem Gehäuse 178
durch ein Mittelteil des Behälters 14c in Richtung eines rechten (wie in Fig. 7 gesehen) Endteil des Behälters.
Somit besitzt die Zündungsleitung 192 ein Endteil 19 6The igniter 24c also includes an extended ignition line
192. The ignition line 192 has an end portion 194 disposed adjacent to the inner charge 174 and a sealing disk 186. The end portion 194 (Fig. 8) of the ignition line 192 is telescopically attached to the housing 178,
so that the end of the ignition cable 192 is in tight engagement with the sealing disk 186 and closely
adjacent to the inner charge 174. The ignition line
192 has a longitudinal center axis which coincides with a longitudinal center axis of the container 14c. The
Ignition line 192 extends from the housing 178
through a central portion of the container 14c toward a right (as seen in Fig. 7) end portion of the container.
Thus, the ignition line 192 has an end part 19 6
(Fig. 7), angeordnet benachbart zu der Berstscheibe 156.(Fig. 7), arranged adjacent to the rupture disk 156.
Obwohl das Endteil 196 der Zündleitung 192 in Fig. 7 als ungestützt gezeigt ist, kann eine Stütze oder ein Träger an der Innenseite der Berstscheibenanordnung 156 oder der Seitenwand des Behälters 14c vorgesehen werden. Weiterhin könnte die Zündleitung 192 zu einer Seite von der Mittelachse des Behälters 14c versetzt sein.Although the end portion 196 of the ignition line 192 is shown as unsupported in Figure 7, a support or beam may be provided on the inside of the rupture disk assembly 156 or the side wall of the container 14c. Furthermore, the ignition line 192 could be offset to one side from the central axis of the container 14c.
Die Zündleitung 192 (Fig. 8) umfaßt eine zylindrische
Hülle 202. Die Hülle 202 ist aus einem zerbrechlichenThe ignition line 192 (Fig. 8) comprises a cylindrical
Case 202. The case 202 is made of a fragile
Material hergestellt, wie zum Beispiel Plastik, Keramik oder einem Verbundmaterial. Ein verlängerter Kern 204 ist innerhalb der Hülle 202 angeordnet. Der Kern 204 ist aus einem nicht-detonativem, zündbaren Material hergestellt 0 und besitzt eine große Verbrennungswärme.material, such as plastic, ceramic or a composite material. An elongated core 204 is disposed within the shell 202. The core 204 is made of a non-detonative, ignitable material and has a high heat of combustion.
Der Kern 204 wird gebildet aus drei zylindrischen Strängen 206, 208 und 210 (Fig. 9), die von einer geschlossenen zylindrischen Seitenwand der Hülle 202 umgeben sind. Die Stränge 206, 208 und 210 umfassen sich in Längsrichtung erstreckende Stützelemente 214, die mit einer nichtdetonativen zündbaren Mischung eines pulverisiertenThe core 204 is formed from three cylindrical strands 206, 208 and 210 (Fig. 9) which are surrounded by a closed cylindrical side wall of the shell 202. The strands 206, 208 and 210 comprise longitudinally extending support elements 214 which are filled with a non-detonative ignitable mixture of a powdered
Brennstoffes, Oxidationsmittel und einem geeigneten Bindungsmittel überzogen sind. Die Stützelemente 214 werden aus einem Material, wie zum Beispiel Glasfasern, Metall oder einem Polymermaterial, hergestellt. 5fuel, oxidizer and a suitable binding agent. The support elements 214 are made of a material such as glass fibers, metal or a polymer material. 5
Der durch die Hülle 202 begrenzte Bereich ist größer als der diagonale Querschnittsbereich des Kerns 204.The area bounded by the shell 202 is larger than the diagonal cross-sectional area of the core 204.
Daher gibt es Räume 220 zwischen den Kernsträngen 206, 208, 210 und der Hülle 202, und zwischen den Kernsträngen selbst. Eine anhaftende pulvrige Zündlage 222, hergestellt aus demselben Material wie die Stränge 206, 208, 210, ist an der Innenseite der Hülle 202 angeordnet.Therefore, there are spaces 220 between the core strands 206, 208, 210 and the shell 202, and between the core strands themselves. An adherent powdery ignition layer 222, made of the same material as the strands 206, 208, 210, is arranged on the inside of the shell 202.
Die Zündleitung 192 ist im Handel erhältlich von Explosive Technology in Fairfield, Kalifornien, und ist bekannt als ITLX. Obwohl die Zündleitung 192 mit einer zylindrischen Hülle 202 und einem aus drei Strängen 206, 208· und 210 gebildeten Kern 204 beschrieben wurde, wird ins Auge gefaßt, daß die Zündleitung 192 viele verschiedene Bauweisen aufweisen kann, wie zum Beispiel im US-Patent 4 22 0 087 vom 7. September 1980 mit dem Titel "Lineare Zündsicherung" gezeigt ist.The ignition cable 192 is commercially available from Explosive Technology of Fairfield, California, and is known as ITLX. Although the ignition cable 192 has been described as having a cylindrical sheath 202 and a core 204 formed of three strands 206, 208 and 210, it is envisaged that the ignition cable 192 may have many different constructions, such as shown in U.S. Patent 4,220,087, issued September 7, 1980, entitled "Linear Ignition Fuse."
5 Beim Auftreten einer plötzlichen Fahrzeugverzögerung überträgt der Verzogerungssensor (nicht gezeigt) ein Signal über die Leitungen 150 und 152, um die Zündung der äußeren Ladung 164 zu bewirken. Das Zünden der äußeren Ladung 164 resultiert in einer Vibration des geschlossenen Wandteils 160 des Behälters 14c. Die Kraft, die durch Vibration des Wandteils 160 zwischen den Ladungen 164 und 174 übertragen wird, bewirkt die Zündung des Abschnitts 180 der inneren Ladung 174. Dies zündet den Ladungsabschnitt 182. Die Zündung der Ladungsabschnitte 5 180 und 182 der inneren Ladung 174 zerstört die Dichtungsscheibe 186 und zündet den Kern 204 an dem Endteil 194 der Zündleitung 192.5 Upon the occurrence of a sudden vehicle deceleration, the deceleration sensor (not shown) transmits a signal over lines 150 and 152 to cause the ignition of the outer charge 164. The ignition of the outer charge 164 results in vibration of the closed wall portion 160 of the container 14c. The force transmitted by vibration of the wall portion 160 between the charges 164 and 174 causes the ignition of the section 180 of the inner charge 174. This ignites the charge section 182. The ignition of the charge sections 180 and 182 of the inner charge 174 destroys the sealing disk 186 and ignites the core 204 at the end portion 194 of the ignition line 192.
Beim Zünden des Kerns 204 breitet sich die Zündreaktion mit einer sehr hohen Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1000 bis 1500 m/s entlang der Zündleitung 192 aus. Während sich die Reaktion entlang der Zündleitung 192 fortbewegt, wird die Hülle 202 zertrümmert. Das Zertrümmern der Hülle 202 resultiert darin, daß kleine glühende Partikel der Reaktionsprodukte radial von der Zündleitung 192 wegspringen.When the core 204 is ignited, the ignition reaction propagates along the ignition line 192 at a very high speed on the order of 1000 to 1500 m/s. As the reaction moves along the ignition line 192, the shell 202 is shattered. The shattering of the shell 202 results in small glowing particles of the reaction products jumping radially away from the ignition line 192.
Durch die Zündung der Zündleitung 192 gelieferte Wärme erwärmt schnell das direkt benachbart zur Oberfläche der Hülle 202 liegende Gas, und zwar auf eine Temperatur von ungefähr 1000 0F (538 0C). Dies zündet die brennbare Gasmischung 18c in der Kammer 16c. Zusätzlich bewirken die kleinen glühenden Partikel der Reaktionsprodukte, die aus der Zündleitung 192 wegspringen bzw. -sprühen, wenn die Hülle 202 zertrümmert wird, das Zünden der brennbaren Gasmischung 18c an Stellen, die mit Abstand von der Zündleitung angeordnet sind.Heat provided by the ignition of the ignition line 192 rapidly heats the gas immediately adjacent to the surface of the envelope 202 to a temperature of approximately 1000 ° F (538 ° C). This ignites the combustible gas mixture 18c in the chamber 16c. In addition, the small glowing particles of reaction products which jump or spray from the ignition line 192 when the envelope 202 is shattered cause the ignition of the combustible gas mixture 18c at locations spaced from the ignition line.
Somit bewirkt die Zündleitung 192 die duale Funktion des Heizens der Gasmischung 18c in dem Behälter 14c und des Zündens der Gasmischung. Da die Zündleitung 192 eine wesentliche Wärmemenge zur Gasmischung 18c hinzufügt, wird eine geringer Menge des Brennstoffgases als in dem Fall benötigt, wenn eine andere Art eines Zünders verwendet würde.Thus, the ignition line 192 performs the dual function of heating the gas mixture 18c in the container 14c and igniting the gas mixture. Since the ignition line 192 adds a substantial amount of heat to the gas mixture 18c, a smaller amount of the fuel gas is required than if another type of igniter were used.
Von der oben gegebenen Beschreibung der Erfindung wird der Fachmann Anwendungen, Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung erkennen. Zum Beispiel könnte das Gas in dem Behälter 101 zusätzlich zu Sauerstoff (Fig. 6) ein inertes Gas, wie zum Beispiel Stickstoff, umfassen. In einer Alternative zum 5 Ausführungsbeispiel der Fig. 6 kann ein inertes Gas unter Druck in einem getrennten Behälter ähnlich dem Behälter 100 und 101 gespeichert werden. Die Vorrichtung derFrom the description of the invention given above, those skilled in the art will recognize applications, improvements, changes and modifications of the present invention. For example, the gas in the container 101 could comprise, in addition to oxygen (Fig. 6), an inert gas such as nitrogen. In an alternative to the embodiment of Fig. 6, an inert gas can be stored under pressure in a separate container similar to containers 100 and 101. The device of the
vorliegenden Erfindung kann auch für andere Aufblaseinrichtungen als eine als Airbag bekannte, aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung verwendet werden. Zum Beispiel kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden zum Aufblasen eines aufblasbaren Fahrzeugsitzgurtes, eines Floßes, einer Rettungsrutsche usw.. Solche Anwendungen, Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen innerhalb des Fachgebiets werden durch die folgenden Ansprüche abgedeckt.The present invention may also be used for inflators other than an inflatable vehicle occupant restraint known as an air bag. For example, the apparatus of the present invention may be used to inflate an inflatable vehicle seat belt, a raft, a rescue slide, etc. Such applications, improvements, changes and modifications within the art are covered by the following claims.
Zusammenfassend sieht die Erfindung also folgendes vor: Eine Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung umfaßt Behältermittel zur Aufnahme von Gasen, um eine brennbare Mischung der Gase vorzusehen. Ein Zünder wird aktiviert, um die Zündung der Gasmischung ansprechend auf eine plötzliche Fahrzeugverlangsamung zu bewirken. Leitmittel leiten einen Gasfluß aus den Behältermitteln in die aufblasbare Insassen-Rückhaltevorrichtung. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Gase ein inertes Gas, ein Brennstoffgas und ein Oxidationsgas. Auch eine magere Mischung eines Brennstoffgases und eines Oxidationsgases kann verwendet werden. Ein verbesserter Zünder überträgt Energie durch einen geschlossenen Teil einer Wand der Behältermittel zum Zünden einer Ladung in den Behältermitteln. Der Zünder kann einen länglichen Kern umfassen, der in einer zerbrechlichen Hülle angeordnet ist, die zertrümmert wird, wenn der Kern verbrennt.In summary, the invention provides: An apparatus for inflating a vehicle occupant restraint comprises container means for containing gases to provide a combustible mixture of the gases. An igniter is activated to cause ignition of the gas mixture in response to sudden vehicle deceleration. Directing means directs a flow of gases from the container means into the inflatable occupant restraint. In the preferred embodiment, the gases are an inert gas, a fuel gas and an oxidizing gas. A lean mixture of a fuel gas and an oxidizing gas may also be used. An improved igniter transmits energy through a closed portion of a wall of the container means to ignite a charge in the container means. The igniter may comprise an elongated core disposed in a frangible shell which is shattered when the core burns.
Claims (42)
1014. The apparatus of claim 1, wherein said ignition means comprises an elongated heat source extending from an end portion of said container means through a central portion of said container means.
10
ein Brennstoffgas;39. An apparatus for supplying a vehicle occupant restraint inflation gas for inflating a vehicle occupant restraint, the apparatus comprising: container means;
a fuel gas;
zweite Mittel, die eine zweite Kammer zur Aufnahme 0 eines zweiten Gases definieren; ein erstes Gas in der ersten Kammer; ein zweites Gas, welches eine verbrennbare Gasmischung umfaßt, in der zweiten Kammer; Mittel zur Freigabe des ersten und zweiten Gases zu unterschiedlichen Zeiten bzw. Zeitpunkten, so daß die ersten und zweiten Gase zu unterschiedlichen Zeiten aus der ersten und zweiten Kammer strömen; Zündmittel zum Zünden der verbrennbaren Gasmischung; undfirst means defining a first chamber for containing a first gas;
second means defining a second chamber for receiving a second gas; a first gas in the first chamber; a second gas comprising a combustible gas mixture in the second chamber; means for releasing the first and second gases at different times so that the first and second gases flow from the first and second chambers at different times; ignition means for igniting the combustible gas mixture; and
Gasbehältermittel mit einer Kammer zur Aufnahme einer5 Restraint device, the device comprising:
Gas container means with a chamber for receiving a
ein Oxidationsgas in dem zweiten Behälter; Mittel zum Bewirken, daß der Brennstoff und das Oxidationsgas miteinander in Kontakt kommen und Verbrennungsprodukte erzeugen; und Mittel zum Leiten der Verbrennungsprodukte in die 0 Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung.a fuel in the first container; a second container;
an oxidizing gas in the second container; means for causing the fuel and the oxidizing gas to contact each other and produce combustion products; and means for directing the combustion products into the vehicle occupant restraint.
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