DE2323231A1

DE2323231A1 - Aufblasvorrichtung

Info

Publication number: DE2323231A1
Application number: DE2323231A
Authority: DE
Inventors: Brian Keith Hamilton; Donald Joseph Lewis
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1972-05-11
Filing date: 1973-05-09
Publication date: 1973-11-22
Also published as: US3985375A; IT985888B; JPS4948034A; FR2184370A5

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath _D _ ₆₂ Wiesbaden

Dr. Dieter Weber ^{V/D Postfadi 1327}

Dipl.-Phys. Klaus SeifFert · «ο*¹«* ³^⁷*¹

TeIegraram«drt5K. WILLPATENT PATENTANWÄLTE

File 2000-187

Allied Chemical Corporation Morristown, rlew Jersey, 07960 /USA

Aufblasvorrichtung

Priorität: 11. Mai 1972 in USA Serial-No. 252 184

Die Erfindung betrifft die Erzeugung von Gas und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zur veränderlichen Erzeugung eines zu Aufblaszwecken verwendeten Gases. Eine solche Vorrichtung ist besonders bei der Verwendung in passiven Kraftfahrzeug-Rückhalteanlagen geeignet, bei denen nach Aufprall des Fahrzeuges ein Sack schnell durch das Gas aufgeblasen wird, damit die Insassen oder andere bewegliche 'feile des Fahrzeuges geschützt werden.

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In herkömmlichen Gaserzeugungsvorrichtungen zu Aufblaszwecken wird durch die Verbrennung eines Gaserzeugungsmaterials entwickeltes Gas durch eine Leitung in eine aufblasbare Vorrichtung geführt. Das Gaserzeugungsmaterial brennt während eines konstanten Zeitintervalls. Infolgedessen bleibt das Zeitintervall, währenddessen die Aufblasvorrichtung mit dem erzeugten Gas gefüllt wird, relativ konstant. Für gewisse Anwendungen der Aufblasvorrichtung, wie z. B. das Aufblasen von Luftsäcken, die in Kraftfahrzeugen als passive Rückhalteanlagen verwendet werden, ist es erwünscht, das Aufblas-Zeitintervall veränderlich zu steuern. Bei den beschriebenen Gaserzeugungsvorrichtungen sind jedoch der Querschnittsbereich der Leitung und die Brenndauer für eine feste Menge von Gaserzeugungsmaterial für konstante Parameter angesehen worden. Um somit die Aufblaszeit veränderlich zu steuern, war es bisher notwendig, entweder ein doppeltes System zu verwenden, bei dem ein unter Druck stehendes Gas veränderlich mit einem Gas vermischt wird, das von einer festen Menge gaserzeugenden Materials erzeugt wurde, oder Aufblassysteme zu verwenden, die mit veränderlichen Mengen erzeugten Gases versehen werden können.

Bei der Verwendung des Doppelsystems kann eine Beschädigung der aufblasbaren Vorrichtung auftreten, wenn der Druck und die Temperatur des Doppelgases nicht sorgfältig gesteuert sind. Wenn nicht das erzeugte Gas durch Berührung mit einer

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ausreichenden Menge unter Druck stehenden Gases gekühlt wird, kann heiß genug sein, um die aufblasbare Vorrichtung zu beschädigen. Um sicher den Druck und die Temperatur des Doppelgases zu regulieren, ist bislang eine Anlage mit relativ komplexen und teuren elektromechanischen Komponenten notwendig gewesen. Aifb lasanlagen, die den Betrag des erzeugten Gases variieren, sind noch teurer. Infolgedessen kann die Aufblaszeit nicht veränderlich in wirtschaftlicher Weise gesteuert werden.

Die vorliegende Erfindung schafft eine wirtschaftliche Vorrichtung zur veränderlichen Steuerung der Brenndauer eines festen Betrages von gaserzeugendem Material, das zu Aufblaszwecken verwendet wird. Eine mit dem gaserzeugenden Material in Verbindung stehende Betätigungseinrichtung in einer Gaserzeugungsvorrichtung zündet das gaserzeugende Material nach Empfang eines Zündbefehls. Das durch die Verbrennung des gaserzeugenden Materials entwickelte Gas strömt durch eine Leitung in der Gaserzeugungseinrichtung und in eine aufblasbare Vorrichtung hinein. Eine Blockiereinrichtung ist vorge-

ist

sehen, die wahlweise in der Leitung angeordnet^ den Querschnittsbereich der Leitung vernlndert und teilweise die Strömung des erzeugten Gases durch die Leitung hindurch blockiert.

Man fand, daß die Verminderung des Querschnittsbereiches der Leitung auf diese Weise in überraschender Weise die

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Massenfließgeschwindigkeit des erzeugten Gases ansteigen läßt. Die Brenndauer des gaserzeugenden Materials nimmt ab, und die Aufblaszeit wird vermindert. Der Begriff "Massenfließgeschwindigkeit" oder "Massenfließrate", wie er in diesem Absatz und später auch noch verwendet wird, ist dazu gedacht, sich auf das Gesamtgewicht eines gegebenen Volumen von Gas zu beziehen, das durch die Leitung während eines gegebenen Zeitintervalles hindurchströmt.

Bei einer besonderen Ausführungsform ist die Vorrichtung geeignet, in einem Kraftfahrzeug angeordnet zu sein, und einem Stoß ausgesetzt zu werden, um einen Sack mit Gas aufzublasen, das während veränderlich gesteuerter Zeit erzeugt ist. Die Vorrichtung weist eine Kraftquelle für die Zufuhr eines elektrischen Signals und eine Gasquelle auf, die eine gasenthaltende Einrichtung enthält, die mit einem unter Druck stehenden Gas und einer Gaserzeugungseinrichtung versehen ist. Die Gaserzeugungseinrichtung steht in Verbindung mit einer Betätigungseinrichtung zur Zündung des gaserzeugenden Materiis nach Empfang des elektrischen Signals. Eine Leitung in Verbindung mit der gaserzeugenden Einrichtung und der gasenthaltenden Einrichtung gestattet die Strömung von Gas in die gasenthaltende Einrichtung hinein, wobei das Gas durch die Verbrennung des gaserzeugenden Materials sich entwickelt hat. Die gasenthaltende Einrichtung steht in Verbindung mit einer Gasfreigabeeinrichtung, wodurch es dem unter Druck stehenden Gas und dem erzeugten Gas ermöglicht wird, nach Empfang des elektrischen Signals in den Sack hineinzuströmen. Ein Aufpralldetektor der auf den Aufprall des Fahr-

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zeuges anspricht, läßt das elektrishe Signal zu der Betätigungseinrichtung und der Gasfreigabeeinrichtung laufen. Eine Blockiereinrichtung ist beweglich neben der Leitung befestigt. Eine Verschiebeeinrichtung ist zur wahlweisen Verschiebung der Blockiereinrichtung in die Leitung anein vorgesehen. Sowohl der Aufpralldetektor als auch die Verschiebeeinrichtung sprechen in unterschiedlicher Weise auf die Aufprallgeschwindigkeit an. llach einer Verrückung vermindert die Blockiereinrichtung den Querschnittsbereich der Leitung und blockiert teilweise den Fluß des erzeugten Gases. Die Brenndauer des Gaserzeugungsmaterials nimmt ab, und erzeugtes Gas fließt durch die Leitung init größerer Geschwindigkeit. Die Aufblaszeit wird dadurch vermindert, und6er Sack ist schneller zwischen Fahrzeugteilen des Fahrzeuges und den Fahrzeuginsassen oder anderen beweglichen, darin enthaltenen Teilen angeordnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat vorteilhafte strukturelle Merkmale. Bei der Verwendung eines Doppelgases gestattet die veränderliche Brenngeschwindigkeit eine bessere Verteilung der erzeugten und unter Druck stehenden Gase. Die Temperatur und der Druck des Doppelgases sind leicht und sicher durch einfache elektrische Systeme zu steuern, die relativ preiswert sind. Man erhält daher eine größere Steuerung der Massenfließrate und der Aufblaszeit in wirtschaftlicher Weise.

Weitere Vorteile, Merkmale und AnwendungsmögXchkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be-

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Schreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Es handelt sich hier um eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur veränderlichen Zuführung von Gas in einen . aufblasbaren Sack hinein, wobei die Vorrichtung in schematischer Darstellung eine Kraftquelle, einen Aufpralldetektor und eine Steuereinrichtung aufweist, und

Fig. 2 eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Aufpralldetektors.

Die Gaserzeugungsvorrichtung gemäß der Erfindung kann aus einer Anzahl relativ einfacher Anordnungen hergestellt sein. Folglich arbeitet der Erfindungsgegenstand begründet mit den meisten Arten von Aufblasvorrichtungen. Zu Zwecken der Darstellung wird die Erfindung in Verbindung mit einer Doppelgasquelle mit einem gasenthaltenden Teil beschrieben, der mit unter Druck stehendem Gas versehen ist, und einem gaserzeugenden Teil, der mit gaserzeugendem Material versehen ist. Eine aolche Vorrichtung ist besonders für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug als passive Rückhalteanlage geeignet, bei der nach Aufprall des Fahrzeuges ein Sack schnell durch das Gas aufgeblasen wird, um die Fahrzeuginsassen oder anderen beweglichen Gegenstände des Fahrzeuges zu schützen. Das Aufblasmedium kann selbstverständlich rein aus erzeugtem Gas bestehen. Ferner ist es erwünscht,

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wenn die Erfindung für ähnliche und außerdem unterschiedliche Verwendungen benutzt wird, wie z, B. (1) Verändern der Aufblaszeit eines Floßbootes, Flugzeug-Fluchtgleitbahnen, Ballons und anderer ähnlicher Vorrichtungen, die auf einen konstanten Druck aufgeblasen werden, (2) gesteuertes Aufrichten aufblasbarer Anordnungen, wie z. B. einer Raumfahrzeugsantenne und (3) veränderliche Verschiebung nicht aufblasbarer Anordnungen, wie z. B. beim öffnen von Silotüren für unterirdische Wurfgeschoßabfeuervorrichtungen.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 10 weist eine Energiequelle 12, einen Aufpralldetektor 14, ein Steuerelement 16 und eine Mehrzahl von gaserzeugenden Komponenten auf, die an einem aufblasbaren Sack 28 angebracht sind. Die Kraftquelle kann eine Batterie üblicher Art, wie sie in Kraftfahrzeugen verwendet wird, sein. Eine Hilfskraftzufuhr, wie z. B. ein Kondensator, der nicht dargestellt ist, und parallel zur Batterie angeschlossen ist, kann als Kraftquelle für den Fall verwendet werden, daß die Batterie keine Energie zu dem System zuführt. Die Gaserzeugungskomponenten weisen eine Gasquelle mit einer gasenthaltenden Einrichtung 20 auf, die mit einem unter Druck stehenden Gas 22 gefüllt ist, und eine gaserzeugende Einrichtung 24, die mit einem gaserzeugenden Material 26 versehen ist, ferner weist sie eine Betätigungseinrichtung, die im allgemeinen mit 28 bezeichnet ist, für die Auslösung der Gaserzeugung in der Gaserzeugungseinrichtung

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24, und eine allgemein mit 30 bezeichnete Gasfreigabeeinrichtung für die Freigabe des Gases von der gasenthaltenden Einrichtung 20 auf. Sine Blockiereinrichtung 32 ist beweglich neben einer Leitung 34 angebracht, die zwischen der gasenthaitenßen Einrichtung 20 und der gaserzeugenden Einrichtung 24 so angeordnet ist, daß sich die gasenthaltende Einrichtung 20 in Verbindung mit der gaserzeugenden Einrichtung 24 befindet. Eine Verschiebe- oder Verlagerungseinrichtung ist vorgesehen, die eine elektroexpbsive, im allgemeinen mit 36 bezeichnete Einrichtung und das Steuerelement 16 aufweisen kann. Die elektroexplosive Einrichtung 36 steht konstruktiv mit der Blockiereinrichtung 32 in Verbindung und ist elektrisch mit dem Steuerelement 16 verbunden. Der Aufpralldetektor 14- und das Steuerelement 16 haben jeweils eine Einrichtung, die unterschiedlich auf den Aufprall eines Fahrzeuges ansprechen, in dem die Vorrichtung 10 angeordnet ist. Ein Zündbefehl in der Form eines elektrischen Signals, das durch die Kraftquelle 12 zugeführt wird, wird der Betätigungseinrichtung 28 und der Gasfreigabeeinrichtung 30 vom Aufpralldetektor 14 nach Aufprall des Fahrzeuges zugeführt. Die Gasfreigabeeinrichtung 30 schafft eine (nicht dargestellte) öffnung in der gasenthaltenden Einrichtung 20, welche die gasenthaltende Einrichtung 20 in Verbindung mit dem Innenteil des aufblasbaren Sackes 18 bringt. Von der gaserzeugenden Einrichtung 24 und der gasenthaltenden Einrichtung 20 austretendes Gas beginnt nach Empfang des elektrischen Signales in den Sack 18 hineinzuströmen. Das elektrische Signal wird wahlweise vom Steuerelement 16 zu der elektroexplosiven Einrichtung 36 übertragen. Wenn die Aufprallgeschwindigkeit einen

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vorbestimmten Wert überschreitet, wird die elektroexplosive Einrichtung 36 gezündet. Die Blockiereinrichtung 32 wird in die Leitung 34 geschoben, um den Querschnittsbereich der Leitung zu vermindern und teilweise den Fluß des erzeugten Gases durch die Leitung hindurch zu blockieren. In überrashender Weise erhöht sich die Massenflußrate des erzeugten Gases. Die Aufblaszeit wird vermindert, und der Sack wird schneller zwjfchen die harten Teile des Fahrzeuges und die Fahrzeuginsassen oder die anderen beweglichen Teile darin angeordnet.

Die gasenthaltende Einrichtung 20 weist eine Gaseinlaßeinrichtung, die im allgemeinen mit 38 bezeichnet ist, auf. Vorzugsweise enthält die Gaseinlaßeinrichtung 38 ein Gewindeloch 40, das mit einer (nicht dargestellten) Quelle für unter Druck stehende» Gas und einem Absperrventil 42-in Verbindung steht.

be Die Verwendung des Absperrventils 42 ist/vorzugt, um einen Rückfluß des unter Druck-tehenden Gases 22 zu verhindern. In Fig. 1 ist die Gaseinlaßeinrichtung 38 am abstromseitigen Ende der das Gas enthaltenden Einrichtung 20 angeordnet gezeigt. Diese Lage der Einlaßeinrichtung 38 ist jedoch wahlweise, und bei anderen Ausführungsformen term die Stelle der Einlaßeinrichtung 38 sich auch in anderen Positionen der gasenthaltenden Einrichtung 20 befinden. Die gasenthaltende Einrichtung 20 wird durch Eingeben eines urbar Druck stehenden Gases 22 durch die Gaseinlaßeinrichtung 38 gefüllt, bis ein vorgewählter Druck in der gasenthaltenden Einrichtung 20 erreicht ist. Stickstoff, Argon, Luft oder ein anderes geeignetes

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Gas, das für Menschen ungiftig ist, keinen schädlichen Effekt für den aufblasbaren Sack 18 hat und eine längere Zeit lang ohne Leckage aus der gasenthaltenden Einrichtung 20 gespeichert werden kann, wird gewöhnlich als das unter Druck stehende Gas benutzt. Die gasenthaltende Einrichtung hat bei einer Ausführungsfonti ein Volumen im Bereich von etwa 327,7 bis 2622 cm (20 bis 160 Kubikzoll) , und vorzugsweise etwa 1638 cm (100 Kubikzoll) . Das unter Druck stehende Gas ist normalerweise in der gasenthaltenden Einrichtung 20 bei einem Druck im Bereich von etwa 70,3

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bis 211 kg/cm (1000 bis etwa 3000 psi) und vorzugsweise bei

141 kg/cm (2000 pound per square inch) enthalten. In der gasenthaltenden Einrichtung 20 durch Zumischung der gespeicherten und erzeugten Gase ausgeübte Drücke können den Druck in der gasenthaltenden Einrichtung 20 auf einen Wert im Bereich von etwa

211 bis 352 kg/cm (3000 bis 5000 psi) oder mehr steigern. Wegen der Drücke, die in der gaserzeugenden Einrichtung 24 gehalten werden, ist letztere mit einem relativ dicken Gehäuse 43 versehen. Die Dicke des Gehäuses 43 ist so ausgestaltet, daß sie die konstruktive unversehrtheit des Gehäuses sicherstellt, wenn das Gehäuse 43 Drücken ausgesetzt wird, die über den vorerwähnten liegen. Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Stahl oder einem anderen geeigneten Metall hergestellt.

Die gaserzeugende Einrichtung 24 enthält die Betätigungseinrichtung 28 mit einer Zündladung 44. Diese ist strukturell mit einem Widerstandselement, z, B, einem Brückeidraht 46 verbunden, der einen geeigneten Volumenwiderstand vorsieht, um

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die Sündladung 44 nach Durchgang eines elektrischen Stromes zu erwärmen und zu zünden. Der Brückendraht 44 ist durch Leitung 47 geerdet und steht elektrisch über Leitung 48 und 50 mit einem Aufpralldetektor 14 in Verbindung, der wahlweise
den Brückendraht 46 und die elektrische Kraftquelle 12 nach Aufprall eines Fahrzeuges verbindet, in dem die Vorrichtung 10 angeordnet ist. Die gaserzeugende Einrichtung 24 ist mit einem gaserzeugenden Material 26 versehen, das neben der Zündleitung 44 angeordnet ist. Schwarzpulver, Nitrocellulose,
ein Verbindungstreibmittel, wie z. B. Ammoniumperchlorat
und Polyvinylchlorid oder ein anderes Material, das Gas und Wärme nach Verbrennung erzeugt, kann als das Gaserzeugungsmaterial verwendet werden.

Das Volumen und der Druck des unter Druck stehenden, ausgewählten Gases 22 hängen vom Volumen d.es aufblasbaren Sackes 18 und dem Druck und Volumen des durch das gaserzeugende Material 26 erzeugten Gases ab. Vorzugsweise sind der Druck und das
Volumen des unter Druck stehenden Gases 22 mindestens etwa 25 % des Volumens und Druckes des Gases, das durch die Verbrennung des gaserzeugenden Materiales 26 entwickelt ist. Das Volumen des in der gasentfialtenden Einrichtung 20 gespeicherten Gases kann verändert werden, um das Hochdruckgas_wpotential maximal und das Volumen der Gasquelle minimal zu machen. Somit kann das Aufblasgas nur aus Gas bestehen, das aus einer einzigen Gaserzeugungscharge erzeugt ist. Alternativ kann eine zweite nicht dargestellte Gaserzeugungseinrichtung an die Stelle der gasenthaltenden Einrichtung 20 gesetzt sein. Vorzugsweise

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v/ird eine Doppelkorabination aus unter Druck stehendem Gas und gaserzeugenden Materialien verwendet/ bei der das unter Druck stehende Gas 22 in der gasenthaltenden Einrichtung 20 unter einem ausreichenden Druck und einem ausreichenden Volumen gespeichert ist, um im wesentlichen den Sack zu füllen.

Die gasenthaltende Einrichtung 20, die das unter Druck gespeicherte Gas enthält, und die gaserzeugende Einrichtung 24, die das brennbare,Gas erzeugende Material 26 aufweist, stellen jeweils getrennte Kammern eines Drucktanks dar. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um es dem durch die Verbrennung des gaserzeugenden Materials 26 entwickelten Gas zu ermöglichen, in die gasenthaltende Einrichtung 20 zu fließen. Eine solche Einrichtung kann eine Leitung 34 aufweisen, die den entsprechenden Kammern zugeordnet ist. Die

34
Leitung/wird zwischen den Kammern angeordnet. Sie kann eine Vielzahl von Formen haben, namentlich gebogen, umgebogen, ringförmig und polygonal in der Konfiguration. Vorzugsweise hat die Leitung 34 eine relativ kurze Länge und ist im wesentlichen gerade und nicht gebogen, um für einen wirksamen Fluß des erzeugten Gases in die gasenthaltende Einrichtung 20 hinein zu sorgenaEine Leiteinrichtung oder Diffusor 52 ist in der Leitung 34 am abstromseitigen Ende der gaserzeugenden Einrichtung 24 angeordnet. Die Leiteinrichtung 52 enthält eine Mehrzahl von Durchgängen 54, die das durch die Verbrennung des

w V ji , '·? , , ij --.s V 14

gaserzeugenden Materials 26 erzeugte Gas sich in das aufstromseitige Ende der Leitung 34 mit gleichmäßigem Druck und gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegen lassen.

Die Blockiereinrichtung 32 ist bewegbar neben der Leitung 34 angebracht. Eine solche Einrichtung kann einen zylindrisch geformten Stift aufweisen der mit Reibung in einer stationären Lage la Gehäuse 43 befestigt ist. Die Befestigung kann von verschiedenster Art sein, und andere Formen von Blockiereinrichtungen können ebenfalls benutzt werden, wie z, B, gleitbar oder schwenkbar angebrachte Teile, die fest oder teilweise poröse Konstruktionen sind und ringförmige oder polygonale äußere Oberflächen haben. Die Blockiereinrichtung 32, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, ist zu Darstellungszwecken gedacht und sollte nicht nur Begrenzung des Schutzbereichs hinsichtlich der speziellen beschriebenen Konstruktion interpretiert werden. Demgemäß soll der Begriff "Blockiereinrichtung", wie er in der Beschreibung und in den Ansprüchen im Hinblick auf die gaserzeugende Einrichtung verwendet wird, auch Konfigurationen der in diesem Absatz diskutierten Art einschließen.

Die elektiöexplosive Einrichtung 36 weist eine Verschiebungszündladung 56 auf, die ein Widerstandselement, wie z, B. einen Brückendraht 58 aufweist, der mit ihr verbunden ist. Der Brückendraht 58 ist durch die Leitung 60 geerdet und elektrisch mit dem Steuerelement 16 über Leitung 62 verbunden. Die Verschiebezündladung 56 kann im Gehäuse 43 neben dem oberen Ende der Einrichtung 62 so angeordnet sein, daß nach Explosion der

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Verschiebesündladung 56 die Blockiereinrichtung in den Querschnittsbereich der Leitung 34 hineinverschoben ist und diesen verkleinert.

Um für die Freigabe des Gases aus der gasenthaltenden Einrichtung 20 Sorge au tragen, ist eine explosive Füllung, wie z, B, eine Sprengkapsel 64 neben eine» Auslaßpfropfen 66 angeordnet. Der Pfropfen 66 trennt den Innenteil des Sackes 18 von dem unter Druck^tehenden Gas 22, Die Sprengkapsel 64 steht konstruktiv mit einem Widerstandselemenfc, wie z, B, einem Brückendraht 68 in Verbindung, Der Brückendraht 68 ist elektrisch über Leitung 70 und 50 mit Leitung 72 und Kraftquelle 12 durch den Aufpralldetektor 14 nach Aufprall des Fahrzeuges verbunden*

In Fig, 2 ist eine Ausführungsform einer Aufprallabtasteinrichtung dargestellt. Andere Ausführungsformen der Aufprallabtasteimichtung können auch benutzt werden. Die in Fig. dargestellte Aufprallabtasteinrichtung sollte deshalb als Darstellung nicht im Sinne der Begrenzung interpretiert werden« Eine solche Einrichtung kann zumindestens eine Walze 74 aus Metall, wie z, B, nicht rostendem Stahl, goldplatiertem Kupfer oder einem anderen geeigneten leitfähigen Material aufweisen. Die Walze 74 steht in elektrischer Verbindung über Leitung mit der Kraftquelle 12 und ist beweglich auf einer nicht leitenden Unterstützung 76 befestigt, die beispielsweise aus Polycarbonat

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hergestellt ist. Ein dünnes Band, as elektrisch leitendem Material 78, wie z. B. nicht rostendem Stahl, goldplatiertem Kupfer oder dergleichen, welches um die Walze 74 herumgewickelt und durch Punktschweißung oder auf andere Heise mit der Unterstützung 76 befestigt ist, schafft eine Widerstandskraft,die im folgenden als die erste Widerstandskraft bezeichnet wird, gegen die die Walze 74 arbeitet. Das leitende Element 80 besteht aus elektrisch leitendem Material der Art, wie es zur Herstellung des Bandes 78 verwendet wird, und ist fest auf der Unterstützung 76 angebracht. Wenn die Walze 74 entlang der Oberfläche 82 der Unterstützung 76 in Richtung des Pfeiles verschoben wird, wird das Band 78 in Kontakt mit dem ^.eitfähigen Element 80 gebracht. Ein elektrisches Signal wird von der Kraftquelle 12 über Leitung 72, den Aufpralldetektor und Leitungen 50, 48 und 70 zu den Gaserzeugungskomponenten übermittelt.

Das Steuerelement 16 ist elektrisch mit dem Aufpralldetektor über Leitungen 84 und 50 und mit der elektroexplosiven Einrichtung über Leitung 62 verbunden. Ein solches Steuerelement ist im wesentlichen auf dieselbe Weise aufgebaut und betrieben, wie der Aufpralldetektor 14 mit der Ausnahme, daß die Widerstandskraft, gegen die seine Walze arbeitet, die im folgenden als die zweite Widerstandskraft bezeichnet wird, größer ist als die erste Widerstandskraft. Sonach sind der Aufpralldetektor 14 und das Steuerelement 16 in unterschiedlicher Weise von der Aufprallgeschwindigkeit abhängig.

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Es versteht sich, daß der Aufpralldetektor M auf einen breiteren Bereich von Aufprallgeschwindigkeiten anspricht, als das Steuerelement 16. Somit können die Aufprallgeschwindigkeiten, die sich bei der Erzeugung und Freigabe von Aufblasgas ergeben, eine unzureichende Größe haben, um eine Zündung der elektroexplosiven Einrichtung 36 zu bewirken. Bei solchen Geschwindigkeiten läßt die elektroexplosive Einrichtung 36 die Blockiereinrichtung 32 sich nicht in der Leitung 34 anordnen, und der Sack bläst sich während einer relativ längeren Zeit auf. Wenn die AufprallgesclKLndigkeit groß genug ist, um größere Kräfte zu erzeugen als die zweite vorgewählte Widerstandskraft, wird ein elektrisches Signal von der Kraftquelle 12 zu den Gaserzeugungskomponenten durch den Aufpralldetektor 14 und zusätzlich über Leitung 84, Steuerelement 16 und Leitung 62 zur elektroexplosiven Einrichtung 36 übertragen. Erzeugtes und unter Druck stehendes Gas beginnen in den aufblasbaren Sack zu strömen, und die elektroexplosive Einrichtung 36 wird gezündet. Die Blockiereinrichtung 32 wird gleitend in die Leitung 34 hineinverschoben, um den Querschnittsbereich der Leitung zu vermindern und teilweise die Strömung des erzeugten Gases durch die Leitung hindurch zu blockieren. Infolge der Verminderung des Querschnittsbereichs der Leitung steigen Druck und Temperatur in der Gaserzeugungseinrichtung schnell an. Die Brenndauer nimmt ab, und die Massenflußrate des erzeugten Gases durch die Leitung wird erheblich gesteigert. Infolge der Gegenwart der Blockier-

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einrichtung 32 in der Leitung 34 wird das unter Druck stehende Gas 22 in der gasenthaltenden Einrichtung 20 (1) durch eine größere Menge von erzeugtem Gas berührt und (2) auf eine höhere Temperatur erwärmt. Die erzeugten und unter Druck stehenden Gase strömen in den Sack 18 mit größerer Geschwindigkeit ein, und die Aufblaszeit wird reduziert.

Das Ausmaß, bis zu welchem die Brenndauer des gaserzeugenden Materials vermindert werden kann und die Massenflußrate des erzeugten Gases ansteigt hängt von der Art, Dichte und Menge des gaserzeugenden Materials 26, dem Querschnittsbereich der öffnung und der Blockierkapazität der Blockiereinrichtung 32 ab. Eine solche Blockierkapazität hängt sowohl von der Größe als auch von der Form der Blockiereinrichtung 32 ab. Im allgemeinen sollte die Blockiereinrichtung 32 ein Blockiervermögen haben, das den Querschnittsbereich der Leitung 34 von etwa 10 bis 75 %, vorzugsweise von 20 bis 50 % reduzieren kann.

Eine neue und einheitliche Einrichtung ist dadurch für die Veränderung der Aufblaszeit des Sackes 18 im Verhältnis zur Aufprallgeschwindigkeit des Fahrzeuges vorgesehen. Eine solche Einrichtung schafft eine vergrößerte Steuerung Über den Betrag der durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials 26 er-

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zeugten Wärme.

Soweit die Zündung der elektroexplosiven Einrichtung 36 gleichzeitig mit der Erzeugung und Freigabe des Gases geschieht, ist der Betrag des unter Druck stehenden, in der gasenthaltenden Einrichtung 20 zur Verfügung stehenden Gases 22 immer ausreichend, um in adäquater Weise das erzeugte Gas zu kühlen. Somit werden die Temperatur und der Druck des Doppelgases leicht und einfach durch einfache elektrische Systeme, die relativ preiswert sind, gesteuert. Eine bessere Verteilung der erzeugten und unter Druck stehenden Gase ist ermöglicht, und eine vergrößerte Steuerung der Massenfließ— rate und der Aufblaszeit wird in wirtschaftlicher Weise erhalten. Solange die Gasquelle eine Einrichtung für die wahlweise Blockierung der Strömung des erzeugten Gases aufweist, kann der Sack 18 während einer gesteuerten Zeit aufgeblasen werden, die umgekehrt zur Aufprallgeschwindigkeit variiert. Die Vorrichtung schafft somit eiren vergrößerten Schutz für Insassen oder andere bewegliche Gegenstände des Fahrzeuges, wenn ein Unfall bei Geschwindigkeiten auftritt, die von etwa 20 bis 50 Meilen/Std. (32,2 bis 80,5 km/Std.) liegen.

Im Betrieb verschieben bei der dargestellten Ausführungsform die sich aus dem Aufprall eines Fahrzeuges, in dem die Vorrichtung 10 angeordnet ist, ergebenden Kräfte die Walze 74 gegen die erste vorgewählte Widerstandskraft entlang der

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Oberfläche 82 der Unterstützung 76, bis das Band 78 in Kontakt mit dem leitfähigen Element 80 gebracht ist, wodurch ein Zündbefehl gegeben wird. Dieser Zündbefehl, in der Form eines elektrischen Signals, wird von der Kraftquelle 15 durch Leitung 72, Aufpralldetektor 14 und Leitungen 50, 48 und 70 zu den Gaserzeugungskomponenten übertragen. Der Brückendraht 68 heizt sich auf und zündet die Sprengkapsel 64 nach Empfang des elektrischen Signals. Eine solche Sprengkapsel entfernt den Stopfen 66, woraufhin (eine nicht dargestellte) öffnung in der Verbindung mit der gasenthaltenden Einrichtung 20 und dem Innenteil des aufblasbaren Sackes 18 erzeugt wird. Die Zündladung 44 der Betätigungseinrichtung 28 wird durch den Brückendraht 46 nach Empfang des elektrischen Signals erwärmt und gezündet. Die Zündladung 44 zündet das Gaserzeugungsmaterial 26, und die Produktion des erzeugten Gases beginnt. Durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials 26 entwickeltes Gas strömt durch die Leiteinrichtung 52 und die Leitung 34 in die gasenthaltende Einrichtung 20. Die kombinierten unter Druck stehenden und erzeugten Gase gehen dann in den aufblasbaren Sack 18 hinein.

Wenn die sich aus dem Aufprall des Fahrzeuges ergebenden Kräfte größer sind als die zweite vorgewählte Widerstandskraft, wird das elektrische Signal durch die Leitung 84, das Steuerelement 16 und Leitung 62 zum Brückendraht 58 übermittelt. Der Brückendraht 58 erwärmt sich und zündet die Verschiebezündladung 56,

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wodurch die Blockiereinrichtung 32 in die Leitung 34 hineinbewegt wird, um den Querschnittsberexch der Leitung zu vermindern und den Fluß des erzeugten Gases durch die Leitung hindurch teilweise zu blockieren. Der Druck und die Temperatur in der Gaserzeugungseinrichtung 24 steigen an, und das erzeugte Gas strömt durch die Leitung mit höherer Geschwindigkeit. Die Aufblaszeit ist vermindert, und der Sack wird schneller zwischen die harten Teile des Fahrzeuges und die Fahrzeuginsassen oder andere bewegliche Gegenstände, die darin enthalten sind, angeordnet.

Die hier beshriebene Vorrichtung 10 kann selbstverständlich auf verschiedene Weise verändert werden, ohne daß man&en grundsätzlichen Erfindungsgedanken verläßt. Obwohl die Erfindung mit Hinblick auf eine Vorrichtung zur Freigabe von Gas aus einer einzigen Gasquelle nach einem einzigen Fahrzeugaufprall beschrieben worden ist, kann sie selbstverständlich auch bei einer Vorrichtung zum sukzessiven Aufblasen eines Sackes mit Gas aus einer Mehrzahl von Gasquellen angewendet werden, wenn eine Vielzahl von Aufpallvorgängen in einer kurzen Zeit auftritt. In einer solchen Vorrichtung kann ein elektrisches Signal von einer Energiequelle über dfoe Schaltungseinrichtung zu einer primären Gasquelle nach einem ersten Aufprall des Fahrzeuges übermittelt und zu einer zweiten Gasquelle nach nachfolgendem Aufprall übermittelt werden. Eine druckempfindliche Steuereinrichtung, die elektrisch mit der Schalteinrichtung in Verbindung steht und auf den Druck des Gases in der

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primären Gasquelle anspricht, verbindet elektrisch die primäre Gasquelle mit der Schaltungseinrichtung vor einem Aufprall des Fahrzeuges und verbindet elektrisch die zweite oder Sekundärgasquelle mit der Schalteinrichtung nach dem Aufprall. Der Sack wird sukzessive aufgeblasen und nach einem ersten und zweiten Aufprall des Fahrzeuges durch nachfolgend aus der ersten und zweiten Gasquelle nach Empfang des elektrischen Signals freigegebenes Gas erneut aufgeblasen. Ferner kann die hier beschriebene Erfindung für eine oder mehrere Gasquellen zusätzlichbei einer Vorrichtung verwendet werden, in der das elektrische Signal von einer Energiequelle durch eine erste Schaltungseinrichtung zu der Gasfreigabeeinrichtung 30 und der Betätigungseinrichtung 28 während eines festen Zeitintervalles übermittelt werden, und dur<fr eine zweite Schaltungseinrichtung zu der elektroexplosiven Einrichtung 36 während einer veränderlichen Zeit von mindestens derselben Dauer wie das feste Zeitintervall; wobei aber die variable Zeit (1) ungefähr proportional zur Aufprallgeschwindigkeit des Fahrzeuges und/oder (2) direkt proportional zur Umgebungstemperatur des Teiles des Fahrzeuges ist, indem die Vorrichtung 10angeordnet ist. Konstruktion und Betrieb der Vorrichtung zum sukzessiven Aufblasen eines Sackes mit Gas aus einer Mehrzahl von Gasquellen, wenn mehrfach Aufprallvorgänge auftreten, zum Aufblasen des Sackes während einer Zeit, die im umgekehrten Verhältnis zur Aufprallgeschwindigkeit des Fahrzeuges variiert, und zum Aufblasen des Sackes während einer Zeit die direkt proportional zur Umgebungstemperatur sich

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verändert, ist jeweils in den entsprechenden Anmeldungen in USA von Donald G. Radke et al., Serial-No, 192,971 und Donald J. Lewis, Serial Nos, 192,850 und 192,916, die am 27. Oktober 1971 in den USA eingereicht wurden, beschrieben.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur veränderlichen Steuerung der Brenndauer einer festen Menge eines gaserzeugenden Materials, das zu Aufblaszwecken verwendet wird, insbesondere zum Aufblasen eines Luftsackes in einem Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Gaserzeugungseinrichtung (24), die mit einem Gaserzeugungsmaterial (26) versehen ist und eine Leitung (34) aufweist, eine mit der Gaserzeugungseinrichtung (24) zur Zündung des Gaserzeugungsmaterials (26) nach Empfancr eines Zündbefehls verbundene Betätigungseinrichtung (28) zur Schaffung einer Gasströmung durch die Leitung (34) und eine vorzugsweise in der Leitung (34) angeordnete Blockiereinrichtung (32) zur Verminderung des Querschnittsbereichs der Leitung (34) und Steigerung der Massenfließrate des erzeugten Gases (26) durch die Leitung (34).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung (32) bewegbar an der Leitung (34) angebracht ist und eine Verschiebeeinrichtung (36) mit der Blockiereinrichtung (32) zum Verschieben derselben in die Leitung (34) hinein nach Empfang des Befehls verbunden ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung (32) ein Blockiervermögen zur Verminderung des Querschnittsbereiches der Leitung (34) um etwa 10 bis 75 % hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaserzeugungseinrichtung (24) ein Gehäuse (42) aufweist, und die Blockiereinrichtung (32) ein zylindrisch geformter Stift ist, der in dem Gehäuse (43) durch Reibung befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (32) eine polygonale äußere Oberfläche aufweist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraftquelle (12) für die afuhr eines elektrischen Signales, eine gasenthaltende Einrichtung (20) mit unter Druck stehendem Gas (22) vorgesehen sind, die Leitung (34) in Verbindung mit der gaserzeugenden Einrichtung (24) zur Strömungsverbindung für das durch Verbrennung des gaserzeugenden Materials (26) entwickelte Gas in die gasenthaltende Eiiiichtung (20) hinein vorgesehen ist, eine Gasfeigabeeinrichtung (66) in Verbindung mit der gasenthaltenden Einrichtung (20) zur· Pließverbindung des unter Druck stehenden und des erzeugten Gases in den Sack (18) hinein, und zwar nach Empfang des elektrischen Signales, verbunden ist, ein Aufpralldetektor (14) zur Auslösung des elektrischen Signals und Leitung desselben zu der Betätigungseinrichtung (28) und zu der Gasfreigabeein-

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richtung (30) auf einen Aufprall des Fahrzeuges ansprechbar ist und eine Verschiebeeinrichtung (16_r 36) zur wahlweisen Verschiebung der Blockiereinrichtung (32) in die Leitung (34) hinein in unterschiedlicher Weise auf Aufprallvorgänge des Fahrzeuges ansprechend vorgesehen ist,

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung ein Steuerelement (16) und eine elektroexplosive Einrichtung (36) aufweist, die mit dem Steuerelement (16) körperlich in Verbindung steht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufpralldetektor (14) und das Steuerelement (16) unterschiedliche Ansprechmittel hinsichtlich der Aufprallgeschwindigkeit aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

der Aufpralldetektor (14) ein bewegliches, elektrisch leitendes Material (78) und eine Verschiebeeinrichtung (74) für das Material entgegen einer vorgewählten Widerstandskraft und in Kontakt mit einem elektrisch leitenden Element (80) aufweist, das mit der Betätigungseinrichtung (36) und der Gasfreigabeeinrichtung (30) elektrisch verbunden ist,

10, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (16) ein bewegliches, elektrisch leitendes Material aufweist, das elektrisch mit dem Aufpralldetektor

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(14) verbunden ist, und eine Verschiebeeinrichtung des Materials gegen eine vorgewählte Widerstandskraft und in Kontakt mit einem elektrisch leitenden Element aufweist, das elektrisch mit der elektroexplosiven Einrichtung in Verbindung steht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Material des Steuerelementes gegen eine vorbestimmte Widerstandskraft, die größer als die vorgewählte Widerstandskraft ist, gegen die der Aufpralldetektor verschoben wird, verschiebbar ist.

12, Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die gasenthaltende Einrichtung (20) und die gaserzeugende Einrichtung (24) in einem Gehäuse (43) angschlossen sind und die Gasfreigabeeinrichtung (30) einen entfernbar in dem Gehäuse (43) angeordneten Stöpsel (66) aufweist, der sich durch die volle Dicke des Gehäuses (43) und in Berührung mit dem unter Druck stehenden Gas (23) erstreckt, eine Sprengkapsel an dem Pfropfen (66) angeordnet ist und ein Brückendraht (48) körperlich mit der Sprengkapsel in Verbindung steht und elektrisch mit dem Aufpralldetektor (14) zur Zündung der Sprengkapsel nach Durchgang des elektrischen Signals durch den Brückendraht (68) verbunden ist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Zündladung (44) aufweist, die neben dem gaserzeugenden Material (26) und einem mit der Zundladung (44) körperlich in Verbindung stehenden Brückendraht(46) angeordnet ist, wobei die Zündladung (44) elektrisch zu ihrer Zündung nach Empfang eines elektrischen Signales und damit zur Zündung des gaserzeugenden Materiales (26) verbunden ist.

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