DE4231356B4

DE4231356B4 - Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung

Info

Publication number: DE4231356B4
Application number: DE4231356A
Authority: DE
Inventors: Jack L. Los Angeles Blumenthal; Nahum Manhattan Beach Gat; John H. Royal Oak Semchena; Earnest M. Imlay City Faigle; Richard J. Imlay City Thompson
Original assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc
Current assignee: ZF Passive Safety Systems US Inc
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2012-09-19
Also published as: JP2001347917A; JP3607215B2; JPH05278554A; JP3203063B2; DE4231356A1; JP2001354107A; DE9218965U1

Abstract

Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung (12, 12a, 12b), wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
einen Behälter (14, 14a, 14b) zur Aufnahme einer brennbaren Gasmischung (18, 18a, 18b);
einen Zünder (24, 24a, 88) zum Zünden der Gasmischung (18, 18a, 18b), zum Erwärmen und Erhöhen des Gasdrucks in dem Behälter (14, 14a, 14b), und Leitmittel (28, 28a, 28b, 32, 40, 70) zum Leiten des Gases aus dem Behälter (14, 14a, 14b) zu der aufblasbaren Einrichtung (12, 12a, 12b).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue verbesserte Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung, wie zum Beispiel einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung.
Bekannte Strukturen zum Aufblasen einer Fahzeuginsassen-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 Fahrzeugverzögerung, 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 Fahrzeugverzögerung, 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 aufwärmen, und die aufgewärmte Mischung von Gase fließt in die Insassenrückhaltevorrichtung.
Aus der EP 0 468 724 A1 , die Stand der Technik im Sinne von § 3(2) PatG ist, ist eine Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung bekannt, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: einen Behälter; einen Zünder zum Erwärmen und Erhöhen des Gasdrucks in dem Behälter, und Leitmittel zum Leiten des Gases aus dem Behälter zu der aufblasbaren Einrichtung.
Der in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung der Aufblasgeschwindigkeit und des Druckes in einer aufblasbaren Einrichtung zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung sieht hierzu eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung, wie zum Beispiel einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung vor. Die Vorrichtung umfaßt die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorzugsweise umfaßt die Mischung von Gasen ein inertes Gas, ein brennbares Treibstoffgas und ein Oxidierungsgas. Das inerte Gas ist vorzugsweise Stickstoff oder Argon oder eine Mischung aus Stickstoff und Argon. Das Treibstoffgas 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 treibstoffarm oder mager ist, könnte verwendet werden. Auch eine kleine Menge eines inerten Spurengases, wie beispielsweise Helium, kann hinzugefügt werden, um die Dichtigkeitsüberprüfung der Vorrichtung zu erleichtern. Die Aufbewahrungsmittel können eine Mehrzahl von verschiedenen Formen annehmen. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Aufbewahrungsmittel ein einzelner Behälter zur Aufbewahrung des inerten Gases des Treibstoffgases und des Oxidationsgases, und zwar als eine Mischung von Gasen. Alternativ kann der einzelne Behälter diese treibstoffarme, verbrennbare Gasmischung enthalten.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel enthält ein erster Behälter das Treibstoffgas, ein zweiter Behälter das Oxidationsgas, und die Aufbewahrungsmittel definieren eine Brennkammer, die das Treibstoffgas und das Oxidationsgas aufnehmen und in der die Gasmischung gezündet wird. In diesem Ausführungsbeispiel geht die Menge des verwendeten Oxidationsgases über eine stöchiometsrische Menge heraus, um die Verbrennung des Treibstoffgases zu unterstützen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Aufblasmenge der aufblasbaren Einrichtung gesteuert werden, um bei einer gegebenen Zeit nach Zündung des Treibstoffgases ein erwünschtes Volumen der aufblasbaren Einrichtung vorzusehen. Die Aufblasmenge der aufblasbaren Einrichtung und der Druck in der aufblasbaren Einrichtung kann gesteuert werden durch die Menge des Treibstoffgases und des Oxidationsgases, um eine erwünschte Verbrennungsmenge zu ergeben, die ihrerseits die vorbestimmte Volumenflußmenge des warmen Gases in die aufblasbare Einrichtung bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Aufblasmenge gesteuert werden durch Flußsteueröffnungen oder ähnliches, durch die das Gas in die aufblasbare Einrichtung fließt. Eine andere Technik zum Steuern der Zeit, die zum Aufblasen benötigt wird, besteht darin, die Anzahl der Stellen in dem Aufbewahrungsmittel zu ändern, an denen das Treibstoffgas gezündet wird.
Ein verbessertes Zündmittel ist vorgesehen zum Zünden einer Mischung von Gasen. Das Zündmittel dient zum Übertragen von Energie durch einen geschlossenen Wandteil der Aufbewahrungsmittel. Die durch den geschlossenen Wandteil der Aufbewahrungsmittel übertragene Energie bewirkt das Zünden des zündbaren Materials in dem Aufbewahrungsmittel. Insbesondere ist eine zündbare Ladung, die neben einer Außenseite des geschlossenen Wandteils der Aufbewahrungsmittel angeordnet ist, zündbar, um ein Zünden einer zündbaren Ladung zu bewirken, die neben einer Innenseite des geschlossenen Wandteils der Aufbewahrungsmittel angeordnet ist. Gemäß einem anderen Merkmal der Zündmittel ist in den Aufbewahrungsmitteln 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 Aufbewahrungsmittel.
Die 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:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsbeispiels der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
4 eine Schnittansicht eines Teils einer Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung, gebaut gemäß der Erfindung;
5 eine graphische Darstellung von Leistungscharakteristiken einer typischen Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung, gebaut gemäß der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
7 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;
8 eine vergrößerte teilweise schematische Darstellung von einem Teil der Vorrichtung aus 7; und
9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 aus 8.
Ausführungsbeispiel I
Die vorliegende Erfindung kann in einer Anzahl verschiedener Strukturen ausgeführt werden. Als Beispiel zeigt 1 die vorliegende Erfindung in einer Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung 10 verkörpert. Die Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung 10 umfaßt eine aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12, und eine Vorrichtung zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung.
Beim Auftreten einer großen Fahrzeugverzögerung, die eine Fahrzeugkollision anzeigt, wird die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 aufgeblasen, um Bewegung eines Insassen des Fahrzeugs zurückzuhalten. Die aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 wird an einer Stelle in dem Fahrzeug aufgeblasen, und zwar zwischen dem Insassen und bestimmten Teilen des Fahrzeugs, wie zum Beispiel einem Lenkrad, einer Instrumententafel oder ähnlichem, bevor sich der Insasse zu diesen Teilen hin bewegt und während einer Fahrzeugkollision gewaltsam auf die Teile 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 auf die Teile des Fahrzeugs auftrifft. 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 (air bag) bezeichnet.
Die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 wird aufgeblasen durch einen Gasfluß aus dem Behälter 14. Der Behälter 14 hat eine Kammer 16, die eine Gasmischung 18 beinhaltet. Die Gasmischung 18 umfaßt vorzugsweise ein Treibstoffgas, in Oxidationsgas zur Unterstützung der Verbrennung des Treibstoffgases, und ein inertes Gas. Das inerte Gas ist vorzugsweise Stickstoff, Argon oder eine Mischung aus Stickstoff und Argon. Das Oxidationsgas ist vorzugsweise Sauerstoff. Das Treibstoffgas ist vorzugsweise Wasserstoff, kann aber Methan oder eine Mischung aus Wasserstoff und Methan sein.
Alternativ kann die Gasmischung in dem Behälter 14 ein Oxidationsgas und ein Treibstoffgas sein, und zwar in Mengen, die eine sehr treibstoffarme oder magere Mischung vorsehen, d. h. die Menge des Oxidationsgases übersteigt die Menge, die benötigt wird zur Unterstützung der Verbrennung des Treibstoffgases.
Die Gasmischung 18 in dem Behälter 14 verbrennt leicht, wenn sie gezündet wird, ist aber ansonsten nicht explosiv. Als solche könnte die Gasmischung 18 viele verschiedene Zusammensetzungen haben. Das Treibstoffgas kann 2 bis 16 Mol% der Gasmischung 18 betragen. Das Oxidationsgas könnte 7 bis 98 Mol% der Gasmischung 18 betragen. Das Gegengewicht ist das inerte 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.
Die Gasmischung 18 in dem Behälter 14 steht normalerweise unter Druck. Der Druck ist abhängig von Faktoren, wie beispielsweise dem Volumen der aufzublasenden Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12, der vorhandenen Zeit zum Aufblasen, dem erwünschten Aufblasdruck, dem Volumen des Behälters für die Gasmischung 18 und den Anteilen von jedem der Gase in der Gasmischung 18. Normalerweise ist die Gasmischung 18 in dem Behälter 14 bei einem Druck von 500 bis 5000 Pfund pro Quadratzoll (psi). Vorzugsweise ist die Gasmischung 18 in dem Behälter 14 bei einem Druck von 1000 bis 3000 psi. Jedoch ist die Erfindung anwendbar auf jede Gasmischung unbhängig vom Druck.
In einem bestimmten Ausführungsbeispiel ist die Gasmischung 18 Trockenluft und Wasserstoff. Die Mischung von Trockenluft und Wasserstoff kann sich zwischen 86 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 10 Mol% Wasserstoff bis 87 Mol% Luft und 13 Mol% Wasserstoff besitzen.
Beim Auftreten einer plötzlichen Fahrzeugverzögerung aktiviert ein Verzögerungssensor 22 jeder bekannten und geeigneten Bauart einen Zünder 24 in der Kammer 16, um das Treibstoffgas in der Gasmischung 18 zu zünden. Die Verbrennung des Treibstoffgases wird gefördert durch das Oxidationsgas. Beim Verbrennen der Treibstoffgases erhöht sich der Druck in der Kammer 16 infolge des Erwärmens der Gase durch die Verbrennungswärme, die erzeugt wird durch Verbrennen des Treibstoffgases, und der Bildung von zusätzlichen Gasen oder Dämpfen, die erzeugt werden durch Verbrennung des Treibstoffgases. 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 strömt in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 durch eine Flußsteueröffnung. Wenn das Gas in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 fließt, bläst das Gas die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung in eine vorbestimmte Stellung zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassen auf. Wenn die Menge des Wasserstoffs geringer ist als ungefähr 8 Mol% könnten Schwierigkeiten beim Zünden des Wasserstoffs auftreten. Wenn die Menge des Wasserstoffs mehr als 14 Mol% beträgt, können nicht-akzeptierbare Drücke und/oder Temperaturen in der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 erzeugt werden. Vorzugsweise ist das Treibstoffgas in der Gasmischung 18 in einer solchen Menge umfaßt, 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 zurückbleibenden Oxidationsgas in dem Fall, wo inertes Gas verwendet wird oder durch zurückbleibende Oxidationsgas und Verbrennungsprodukte in dem Fall, wo inertes Gas nicht verwendet wird.
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 Sicherheitsvorrichtung 10 in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 gesaugt werden, wenn die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung aufgeblasen wird. Diese angesaugte Luft kühlt auch das Gas in der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12.
Da das Treibstoffgas in der Gasmischung 18 verbrennt, um Wärme zu erzeugen, was den Druck des Gases in der Kammer 16 erhöht, wird das totale Volumen des Gases, welches in dem Behälter 14 gelagert werden muß, um die Fahrzeuginsassen- Rückhaltevorrichtung 12 auf einen gewünschten Druck aufzublasen, minimiert. Da die Verbrennung des Treibstoffgases gasförmige Produkte erzeugt, d. h. Wasserdampf im Gegensatz zu feststofflichen Materialien, besteht keine Notwendigkeit für einen Partikelfilter oder ähnliches.
Der Behälter 14 in der Sicherheitsvorrichtung 10 ist in größerem Detail in 4 gezeigt. Wie in 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 unterdurchlässig ist. Daher kann der Tank 30 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.
Ein Zündergehäuse 34 erstreckt sich durch eine Öffnung an einem Ende des Tanks 30 und stützt den Zünder 24. Der Zünder 24 kann jeder 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 4 gezeigte spezifische Zünder 24 ist eine bekannte Zündkapsel, die ein pyrotechnisches Material enthält, welches vorzugsweise Zirkonkaliumperchlorat ist. Ein einzelner Zünder, wie in 4 gezeigt, oder eine Vielzahl von Zündern kann verwendet werden. Die Anteile des Treibstoffgases in der Gasmischung können verändert werden, um die Zündung des Treibstoffgases durch den Zünder oder die Zünder zu erleichtern.
Eine zylindrische Sammelleitung 40 erstreckt sich durch eine Öffnung in dem Ende des Tanks 30 gegenüberliegend vom Zünder 24 und erstreckt sich auch durch eine benachbarte Öffnung in dem Diffusor 32. Eine runde Endwand 42 der Sammelleitung 40, die innerhalb des Tanks 30 angeordnet ist, besitzt eine mittig angeordnete Steueröffnung 44. Eine zylindrische Seitenwand 46 der Sammelleitung 40 besitzt eine sich umfangsmäßig erstreckende Anordnung von Gasflußöffnungen 48, angeordnet zwischen dem Tank 30 und dem Diffusor 32. Die Endwand 28, die schematisch in 1 gezeigt ist, ist eine Berst- oder Bruchscheibe, die innerhalb der Sammelleitung 40 zwischen der Steueröffnung 44 und den Gasflußöffnungen 48 gehalten wird.
Wenn das Treibstoffgas in der Gasmischung 18 in der Kammer 16 durch den Zünder 24 gezündet wird, erzeugt die Verbrennung des Treibstoffgases Wärme und gasähnliche Verbrennungsprodukte, die den Druck in der Kammer 16 erhöhen. Wenn der sich erhöhende Druck in dem Tank 30 einen vorbestimmten Pegel erreicht, bricht die Endwand 28. 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.
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 in der Kammer 16 ist in 5 dargestellt durch die Kurve P. Die Einheiten für die Kurve P sind an der linken Seite des 5 gezeigt. Das Gasvolumen in der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 ist in 5 durch die Kurve V dargestellt. Die Einheiten für die Kurve V ist auf der rechten Seite der 5 gezeigt. Zur Zeit To wird das Treibstoffgas in der Gasmischung 18 in der Kammer 16 gezündet, und der Druck in der Kammer 16 beginnt sich über den Lagerdruck Ps zu erhöhen, und zwar als ein Resultat der Verbrennung. Zu einer Zeit Ti 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 beginnt 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 Gasmischung schneller ausbreitet, als das Gas durch die Öffnung 44 in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 ausströmt. 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 16 verringert, erhöht sich das Gasvolumen in der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12, bis die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 voll aufgeblasen ist, zum Zwecke des Rückhaltens eines Fahrzeuginsassen.
5 ist nur ein Beispiel für die Arbeitsweise einer Aufblasvorrichtung für einen Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die in 5 gezeigten Kurven können in verschiedener Art und Weise verändert werden, und zwar zum Anpassen der Volumen/Zeit-Kurven, um den Aufblasvorgang der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung für eine bestimmte Anwendung für ein bestimmtes Fahrzeug anzupassen. Zum Beispiel kann die Zeit, die benötigt wird bis zum vollen Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 reduziert werden durch Erhöhen des Treibstoffgehalts der Gasmischung 18 und/oder durch Erhöhen des Oxidationsgasgehaltes. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Anzahl der Stellen, an denen das Treibstoffgas in der Gasmischung 18 gezündet wird, und/oder die Fläche der Steueröffnung 44 erhöht werden. Weiterhin können Kombinationen dieser Veränderungen verwendet werden, um die benötigte Zeit zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 zu vermindern. Dagegen kann die benötigte Zeit bis zum vollen Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12 erhöht werden durch zum Beispiel Verringern des Treibstoffgasgehalts und/oder des Oxidationsgasgehalts der Gasmischung 18.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel 1 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Unten finden sich Beschreibungen anderer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die alternative Wege zur Durchführung der Erfindung sind.
Zweites Ausführungsbeispiel II
Da das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung im allgemeinen ähnlich dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist, werden ähnliche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Bauteile zu bezeichnen. Das Zusatzzeichen "a" wird dem Bezugszeichen hinzugefügt zum Bezeichnen der Bauteile des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung, um Verwirrung zu vermeiden.
Eine Fahrzeug-Sicherheitsvorrichtung 10a (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 Treibstoffgas, ein Oxidationsgas zum Fördern der Verbrennung des Treibstoffgases und inertes Gas. Alternativ hierzu kann die Gasmischung 18a eine sehr treibstoffarme oder magere brennbare Gasmischung eines Treibstoffgases und eines Oxidationsgases sein. Auch kann die Gasmischung 18a unter Druck stehen.
Beim Auftreten einer Fahrzeugverzögerung aktiviert ein Verzögerungssensor 22a einen Öffner 60, um mechanisch eine Endwand 28a des Behälters 14a durchzudrücken. Der Öffner 16a kann einen Kolben 60 aufweisen, der durch eine explosive Ladung gegen die Endwand 28 bewegt wird. Vor zugsweise aktiviert zur selben Zeit der Verzögerungssensor 22a einen Zünder 24a zum Zünden des Treibstoffgases in der Gasmischung 18a. Somit wird in diesem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Behälter 14a durch den Öffner 60 geöffnet, und zwar gleichzeitig mit dem Zünden des Treibstoffgases in der Gasmischung 18a durch den Zünder 24a. Alternativ hierzu könnte die Gasmischung kurze Zeit nach dem Durchdrücken der Endwand gezündet werden, um eine etwas "sanfteren" oder langsameren Anfangsfluß in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung zu erhalten. Außerdem kann die Gasmischung vor dem öffnen der Endwand 28 gezündet werden. Beim Verbrennen des Treibstoffgases 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 12a zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung. Die Gasmischung 18a kann viele unterschiedliche Zusammensetzungen besitzen. Die Vorzüge zum Zusammensetzen 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 22 Mol% Wasserstoffgas als Treibstoffgas hinzugefügt wurde. Vor dem öffnen des Behälters 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 gehalten. Die Vorzüge des Aufbewahrungsdrucks für die Gasmischung 18a sind genau dieselben wie die für die oben beschriebene Mischung 18.
Ausführungsbeispiel III
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 3 dargestellt. Da die Bauteile dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung im allgemeinen ähnlich den Bauteilen der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind, werden ähnliche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Bauteile zu bezeichnen, wobei das Zusatzzeichen "b" assoziiert ist mit den Bezugszeichen der 3, um Verwirrung zu vermeiden.
Eine Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 10b (3) umfaßt eine Fahzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12a, die aufgeblasen wird durch einen Gasfluß aus einem Behälter 14b, und zwar zum Zurückhalten der Bewegung eines Fahrzeuginsassen. Der Behälter 14b umfaßt ein oberes Abteil 70 mit einer Endwand 28a und einem unteren Abteil 72. Die oberen und unteren Abteile 70 und 72 sind voneinander durch eine Zwischenwand 7 getrennt. Das untere 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 Treibstoffgas, ein inertes Gas und ein Oxidationsgas zur Unterstützung der Verbrennung des Treibstoffgases in einer Mischung mit dem inerten Gas. Alternativ hierzu könnte die Gasmischung 80 ein Oxidationsgas und ein Treibstoffgas mit Mengen sein, die eine sehr treibstoffarme Mischung vorsehen.
Beim Auftreten einer plötzlichen Fahrzeugverzögerung aktiviert ein Verzögerungssensor 22b einer 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.
Während das Gas 78 von 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 ein vorbestimmtes Druckdifferential zwischen den Gasen in den oberen und unteren Abteilen 70 und 72 erreicht wurde, bricht die Zwischenwand 74 zum Verbinden des unteren Abteils 72 in Strömungsmittelver bindung 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.
Das Brechen der Zwischenwand 74 durch das Druckdifferential wird detektiert durch einen Sensor 86. Alternativ hierzu kann der Sensor 86 detektieren, daß die Wand 74 über eine vorbestimmte Stellung hinaus ausgelenkt wurde. Beim Detektieren, daß die Zwischenwand 74 gebrochen ist oder über eine vorbestimmte Stellung hinaus ausgelenkt wurde, aktiviert der Sensor 86 einen Zünder 88 zum Zünden des Treibstoffgases in der Gasmischung 80. Das Zünden und das resultierende Verbrennen des Treibstoffgases in der Gasmischung 80 erwärmt das Gas in dem unteren 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 Gasflußmenge durch die Zwischenwand 74 und die Endwand 28b zu der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12b und das vorhandene Gasvolumen zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 12b wird erhöht.
Das obere Abteil 70 kann mit Trockenluft mit einem Druck von 2000 psi 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 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 Aufbewahrungsdruck besitzen, der oben in Bezug auf die Gasmischung 18 in dem Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben wurde.
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 verbunden werden. Zum Beispiel könnte ein Öffner, ähnlich dem Öffner 60b vorgesehen werden zum mechanischen Durchstoßen der Zwischenwand 74. Der Betrieb des Öffners zum Durchstoßen der Zwischenwand 74 und gleichzeitig der Betrieb des Zünders 88 zum Zünden des Treibstoffgases in der Gasmischung 18 würde in einem vorbestimmten Zeitintervall erfolgen, nachdem der Verzögerungssensor 22b das Auftreten der plötzlichen Fahrzeugverzögerung detektiert hat.
Ausführungsbeispiel IV
Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 6 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Wasserstoff unter Druck in einem Behälter 100 gelagert, und Sauerstoff wird unter Druck in einem Behälter 101 gelagert. Der Behälter 100 besitzt einen Auslaß 102, der in Verbindung steht mit einer Verbrennungskammer 104, definiert durch Aufbewahrungsmittel 106. Der Behälter 101 besitzt auch einen Auslaß 108, der in Verbindung steht mit der Verbrennungskammer 104.
Der Auslaß 102 besitzt eine Flußsteueröffnung 110 und eine Bruchscheibe 112. Wenn sich die Bruchscheibe 112 öffnet, fließt Wasserstoff in die Verbrennungskammer 104 der Aufbewahrungsmittel 106. Der Fluß des Wasserstoffs wird teilweise gesteuert durch den Bereich der Flußsteueröffnung 110. Der Auslaß 108 besitzt eine Flußsteueröffnung 114 und eine Bruchscheibe 116. Wenn sich die Bruchscheibe 116 öffnet, fließt Sauerstoff in die Verbrennungskammer 104 der Aufbewahrungsmittel 106. Der Fluß des Sauerstoffs wird teilweise gesteuert durch den Bereich der Flußsteueröffnung 114. Wenn sich die Bruchscheiben 112, 116 öffnen, erhalten somit die Aufbewahrungsmittel 106 Gase, d. h. Wasserstoff und Sauerstoff, um eine brennbare Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff vorzusehen.
Ein geeigneter Zünder 130 ist mit den Aufbewahrungsmitteln 106 assoziiert. Der Zünder 130 zündet, wenn er betätigt wird, die Gasmischung in der Verbrennungskammer 104 der Aufbewahrungsmittel 106, um den Druck zu erhöhen und das Gas in der Verbrennungskammer 104 zu erwärmen. Das Gas wird aus der Verbrennungskammer 104 durch eine Flußsteueröffnung 131 und eine Auslaßleitung 132 in die aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 134 geleitet. Die Flußsteueröffnung 131 steuert zum Teil die Gasflußmenge an die aufblasbare Insassenrückhaltevorrichtung und den Druck in der Verbrennungskammer 104. Die aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung 134 kann, wie oben im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben werden.
Eine geeignete Öffnereinrichtung 140 ist mit der Bruchscheibe 112 assoziiert. Wenn die Öffnereinrichtung 140 betätigt wird, wird die Bruchscheibe 112 geöffnet. Auch ist eine geeignete Öffnereinrichtung 142 mit der Bruchscheibe 116 assoziert. Wenn die Öffnereinrichtung 140 betätigt wird, wird die Bruchscheibe 116 geöffnet.
Die Öffnereinrichtungen 140, 142 werden betätigt durch einen Fahrzeugverzögerungssensor, der schnelle Fahrzeugverzögerung als Anzeige für eine Kollision abfühlt. Als Resultat fließen der Wasserstoff- und der Sauerstoff in die Verbrennungskammer 104 hinein und mischen sich dort. Der Fahrzeugverzögerungssensor betätigt auch den Zünder 130, der wiederum die Mischung aus Wasserstoff 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.
Die Menge des in den Behältern 100, 101 aufbewahrten Wasserstoff und Sauerstoff kann variieren. Es ist wünschenswert, daß die Mengen Wasserstoff in der Verbrennungskammer 104 ungefähr 10 Mol% der Gesamtmenge aus Wasserstoff und Sauerstoff in der Verbrennungskammer 104 beträgt, und daß die Menge des Sauerstoffs in der Verbrennungskammer 104 ungefähr 90 Mol% der Gesamtmenge aus Wasserstoff und Sauerstoff in der Verbrennungskammer 104 ist. Dies sieht wesentlich mehr Sauerstoff vor, als gebraucht wird, um die Verbrennung des Wasserstoffs zu fördern. Somit wird die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung aufgeblasen durch den Sauerstoff und Verbrennungsprodukte der Gasmischung in der Verbrennungskammer 104. Die Verbrennungsprodukte umfassen Wasserdampf.
Ausführungsbeispiel V
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 7, 8 und 9 gezeigt. Da die Bauteile dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung im allgemeinen ähnlich den Bauteilen des Ausführungsbeispiels der in 1 bis 4 gezeigten Erfindung ist, werden ähnliche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Bauteile zu bezeichnen, wobei das Zusatzzeichen "c" mit den Bezugszeichen der 7 bis 9 assoziiert ist, um Verwirrung zu vermeiden.
Ein Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 10c (7) umfaßt eine Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung (nicht gezeigt), die aufgeblasen wird durch einen Gasfluß aus einem Behälter 14c. Der Behälter 14c besitzt eine Kammer 16c, die eine Gasmischung 18c hält. Die Gasmischung 18c umfaßt vorzugsweise ein Treibstoffgas, ein Oxidationsgas zum Fördern der Verbrennung des Treibstoffgases und ein inertes Gas. Alternativ hierzu kann die Gasmischung 18c in dem Behälter 14c ein Oxidationsgas und ein Treibstoffgas sein, und zwar in solchen Mengen, die eine sehr treibstoffarme oder magere Mischung vorsehen, d. h. die Menge des Oxidationsgases geht über die Menge hinaus, die benötigt wird, um die Verbrennung des Treibstoffgases zu fördern.
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 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
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 Treibstoffgas in der Gasmischung 18c. Die Verbrennung des Treibstoffgases in der Mischung 18c wird gefördert durch das Oxidationsgas. Bei der Verbrennung des Treibstoffgases erhöht sich der Druck in der Kammer 16c infolge der Wärme, die durch den Zünder 24c und durch das Verbrennen des Treibstoffgases geliefert wurde.
Wenn ein vorbestimmter Druck in der Kammer 16c erreicht wurde, oder nach einer vorbestimmten Zeit, birst eine Bruchscheibe (nicht gezeigt) in einer Bruchscheibenanordnung 156 und warmes Gas fließt in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung durch eine oder mehrere Flußsteueröffnungen. Während das Gas in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung fließt, bläst das Gas die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung in eine vorbestimmte Stellung auf, und zwar zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassen.
Gemäß einem Merkmal dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung wirkt der Zünder 24c zum Übertragen von Energie durch einen geschlossenen Wandteil 160 (8) des Be hälters 14c, um Zündung der Gasmischung 18c in dem Behälter 14c zu bewirken. Der Zünder 24c umfaßt eine zündbare äußere Ladung 164, angeordnet benachbart zu einer 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 in Eingriff mit der geschlossenen Außenseite 166 des Wandteils 160.
Eine entzündbare Innenladung 174 ist angeordnet in Eingriff mit einer geschlossenen Innenseite 176 des Wandteils 160. Die innere Ladung 174 ist umgeben von einem zylindrischen Metallgehäuse 174, 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.
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 Gestaltung mit einem Durchmesser von ungefähr 0,1 Zoll (2,54 mm).
In dem spezifischen dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die innere Ladung 174 in zwei Abschnitte, einen zylindrischen äußeren Abschnitt 180 und einen zylindrischen inneren Abschnitt 182, aufgeteilt. Der äußere Abschnitt 180 ist aus Pentaerythrittetranitrat hergestellt. Der innere Abschnitt 182 ist aus Borkaliumnitrat (BKNO₃) hergestellt. In diesem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Zylinder 14c aus einer 304 rostfreien Vakuumbogenumschmelzung gebildet. Der Teil 160 der Zylinderwand zwischen der äußeren Ladung 164 und der inneren Ladung 174 besitzt eine Dicke von ungefähr 0,085 Zoll (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 (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 übereinstimmt mit einer Längsmittelachse der Behälters 14c. Die Zündungsleitung 192 erstreckt sich von dem Gehäuse 178 durch ein Mittelteil des Behälters 14c in Richtung eines rechten (wie in 7 gesehen) Endteil des Behälters. Somit besitzt die Zündungsleitung 192 ein Endteil 196 (7), angeordnet benachbart zu der Bruchscheibe 156.
Obwohl der Endteil 196 der Zündleitung 192 in 7 als ungestützt gezeigt ist, kann eine Stütze an der Innenseite der Bruchscheibenanordnung 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.
Die Zündleitung 192 (8) umfaßt eine zylindrische Hülle 202. Die Hülle 202 ist hergestellt aus einem zerbrechlichen Material, wie zum Beispiel Plastik, Keramik oder einem Verbundmaterial. Ein verlängerter Kern 204 ist innerhalb der Hülle 202 angeordnet. Der Kern 204 wird gebildet aus einem nicht-detonativem, zündbaren Material und besitzt eine große Verbrennungswärme.
Der Kern 204 wird gebildet aus drei zylindrischen Strängen 206, 208 und 210 (9), die umgeben sind durch eine geschlossene zylindrische Seitenwand der Hülle 202. Die Stränge 206, 208 und 210 umfassen sich längserstreckende Stützelemente 214, die überzogen sind mit einer nicht-detonativen zündbaren Mischung eines pulverisierten Treibstoffes, Oxidationsmittel und einem geeigneten Bindemittel. Die Stützelemente 214 werden aus einem Material, wie zum Beispiel Glasfasern, Metall oder einem Polymermaterial, hergestellt.
Der durch die Hülle 202 begrenzte Bereich ist größer als der diagonale Querschnittsbereich des Kerns 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.
Die Zündleitung 192 ist im Handel erhältlich von Explosive Technology in Fairfield, Kalifornien, und ist bekannt als ITLX. Obwohl die Zündleitung 192 beschrieben wurde mit einer zylindrischen Hülle 202 und einem Kern 204, gebildet aus drei Strängen 206, 208 und 210, wird ins Auge gefaßt, daß die Zündleitung 192 viele verschiedene Bauweisen aufweisen kann, wie zum Beispiel die in US-Patent 4 220 087 gezeigten.
Beim Auftreten einer plötzlichen Fahrzeugverzögerung überträgt der Verzögerungssensor (nicht gezeigt) ein Signal über die Leitungen 150 und 152, um Zünden der äußeren Ladung 164 zu bewirken. Zünden der äußeren Ladung 164 resultiert in einer Vibration des geschlossenen Wandteils 160 des Behälters 14c. Die Kraft, die übertragen wird durch Vibration des Wandteils 160 zwischen den Ladungen 164 und 174 bewirkt Zündung des Abschnitts 180 der inneren Ladung 174. Dies zündet den Ladungsabschnitt 182. Zünden der Ladungsabschnitte 180 und 182 der inneren Ladung 174 zerstört die Dichtungsscheibe 186 und zündet den Kern 204 an dem Endteil 194 der Zündleitung 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 ergibt, daß kleine glühende Partikel der Reaktionsprodukte radial von der Zündleitung 192 vorspringen.
Wärme, vorgesehen durch die Zündung der Zündleitung 192, erwärmt schnell das direkt benachbart zur Oberfläche der Hülle 202 liegende Gas, und zwar auf eine Temperatur von ungefähr 1000°F (538°C). Dies zündet die brennbare Gasmischung 18c in der Kammer 16c. Zusätzlich bewirken die kleinen glühenden Partikel der Reaktionsprodukte, die aus der Zündleitung 192 vorspringen, wenn die Hülle zertrümmert wird, das Zünden der brennbaren Gasmischung 18c an Stellen, die mit Abstand von der Zündleitung angeordnet sind.
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 geringere Menge des Treibstoffgases benötigt als in dem Fall, wenn eine unterschiedliche Art eines Zünders verwendet würde.
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 (6) ein inertes Gas, wie zum Beispiel Stickstoff sowie Sauerstoff, umfassen. In einer Alternative zum Ausführungsbeispiel der 6 kann ein inertes Gas unter Druck in einem getrennten Behälter ähnlich dem Behälter 100 und 101 gelagert werden. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auch verwendet werden für andere Aufblaseinrichtungen als eine aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung, die als Airbag bekannt ist. Zum Beispiel kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden zum Aufblasen eines aufblasbaren Fahrzeugsitzgurtes, eines Floßes oder einer Rettungsinsel, einer Rettungsrutsche usw. Solche Anwendungen, Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen innerhalb des Fachgebiets werden durch die folgenden Ansprüche abgedeckt.

Claims

Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung (12, 12a, 12b), wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: einen Behälter (14, 14a, 14b) zur Aufnahme einer brennbaren Gasmischung (18, 18a, 18b); einen Zünder (24, 24a, 88) zum Zünden der Gasmischung (18, 18a, 18b), zum Erwärmen und Erhöhen des Gasdrucks in dem Behälter (14, 14a, 14b), und Leitmittel (28, 28a, 28b, 32, 40, 70) zum Leiten des Gases aus dem Behälter (14, 14a, 14b) zu der aufblasbaren Einrichtung (12, 12a, 12b).
Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung (134), wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: einen ersten Behälter (100) für ein erstes Gas und einen zweiten Behälter (101) für ein zweites Gas, wobei das Zusammenführen der beiden Gase in einer Verbrennungskammer (104) eine brennbare Gasmischung der Gase vorsieht; einen Zünder (130) zum Zünden der Gasmischung, zum Erwärmen und Erhöhen des Gasdrucks in der Verbrennungskammer (104), und Leitmittel (131, 132) zum Leiten des Gases aus der Verbrennungskammer (104) zu der aufblasbaren Einrichtung (134).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufblasbare Einrichtung (12, 12a, 12b, 134) eine Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (24, 24a, 88) auf plötzliche Fahrzeugverlangsamung anspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmischung (18, 18a, 18b) ein inertes Gas, ein Treibstoffgas und ein Oxidationsgas zum Unterstützen der Verbrennung des Treibstoffgases umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Mengen des inerten Gases, des Treibstoffgases und des Oxidationsgases so ausgewählt sind, daß sie bei der Verbrennung des Treibstoffgases eine vorbestimmte Volumenflußmenge des erwärmten Gases ergeben, um die Einrichtung bzw. die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung aufzublasen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5–6, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibstoffgas Wasserstoff und/oder ein gasförmiger Kohlenwasserstoff ist, das Oxidationsgas Sauerstoff ist, und das inerte Gas Stickstoff und/oder Argon ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. der Behälter (12, 12a, 12b, 134) unter einem Druck von ungefähr 500 bis 5000 psi stehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibstoffgas Wasserstoff ist und ungefähr 10 bis 14 Molar% der Gasmischung aufweist, das Oxidationsgas Sauerstoff ist, der ungefähr 15 bis 25 Molar% der Gasmischung aufweist, und das inerte Gas Stickstoff ist, der ungefähr 61 bis 75 Molar% der Gasmischung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmischung aus einer mageren Mischung aus Treibstoffgas und einem Oxidationsgas besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 10 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Behälter (100) das Treibstoffgas und der zweite Behälter (101) das Oxidationsgas aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (130) die Gasmischung in der Verbrennungskammer (104) zündet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder eine längliche Wärmequelle (192) umfasst, die sich von einem Endteil des Behälters (14c) durch einen zentralen Teil des Behälters erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (24c) folgendes umfassen: einen länglichen Kern (204), angeordnet in einer zerbrechlichen Hülle (202) in dem Behälter (14c), und Mittel (164) zum Auslösen des Verbrennens des Kerns (204) mit einem darin resultierenden Zertrümmern der Hülle (202) und Ausspeien von glühenden Reaktionsprodukten in die brennbare Gasmischung (18c) entlang der Länge des länglichen Kerns (204).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14c) einen geschlossenen Wandteil (160) umfasst, und der Zünder (24c) folgendes umfasst: eine erste zündbare Ladung (164), angeordnet benachbart zu einer ersten Seite des geschlossenen Wandteils (160), und eine zweite zündbare Ladung (174), angeordnet benachbart zu einer zweiten Seite des geschlossenen Wandteils (160).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen geschlossenen Wandteil (160) umfasst, und der Zünder folgendes umfasst: eine Energiequelle, angeordnet benachbart zu einer ersten Seite des geschlossenen Wandteils (160), und Mittel, angeordnet benachbart zu einer zweiten Seite des geschlossenen Wandteils (160) und betätigbar infolge der durch den geschlossenen Wandteil (160) übertragenen Energie, um die Zündung der brennbaren Gasmischung (18c) zu bewirken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder einen länglichen Kern (204) eines zündbaren Materials umfasst, der in einer zerbrechlichen Hülle (202) angeordnet ist, und zwar mit einem Ende des Kerns benachbart zu der zweiten zündbaren Ladung (174), wobei eine erste zündbare Ladung (164) zündbar ist, um Zündung der zweiten zündbaren Ladung und Zündung des länglichen Kerns (204) des zündbaren Materials zu bewirken, und wobei der längliche Kern des zündbaren Materials zündbar ist, um ein Zertrümmern der Hülle (202) und Ausspeien von glühenden Reaktionsprodukten in die brennbare Gasmischung (18c) zu bewirken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14c) einen geschlossenen Wandteil (160) mit inneren und äußeren Seiten (176; 166) aufweist; und der Zünder (24c) folgendes aufweist: eine Energiequelle benachbart zu der äußeren Seite des geschlossenen Wandteils (166) des Behälters und Mittel an der inneren Seite des geschlossenen Wandteils des Behälters, und zwar betätigbar infolge der durch den geschlossenen Wandteil (160) des Behälters (14c) übertragenen Energie, um die Zündung der zündbaren Gasmischung (18c) in dem Behälter (14c) zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle eine erste zündbare Ladung (164) umfaßt, und die Mittel angeordnet an dem inneren Seitenteil (176) des geschlossenen Wandteils (160) des Behälters (14c) eine zweite zündbare Ladung (174) umfassen, die gezündet wird unter Einfluß von Vibrationen, die durch den geschlossenen Wandteil des Behälters ansprechend auf Zünden der ersten zündbaren Ladung (164) übertragen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (24c) eine längliche Wärmequelle (192) umfasst, die sich von einer Stelle, benachbart zu der zweiten zündbaren Ladung (174) durch einen Mittelteil des Behälters (14c) erstreckt, um Wärme von der länglichen Wärmequelle auf die Gasmischung zu übertragen, und zwar entlang der Länge der länglichen Wärmequelle.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14c) eine Längsmittelachse besitzt, und die längliche Wärmequelle (192) auf der Längsmittelachse des Behälters (14c) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder einen länglichen Kern umfasst, der in einer zerbrechlichen Hülle in dem Behälter (14c) angeordnet ist, wobei die Mittel, angeordnet benachbart zu der inneren Seite der geschlossenen Wand bewirken, daß der Kern anfängt zu verbrennen, mit einem resultierenden Zertrümmern der Hülle und Ausspeien von glühenden Reaktionsprodukten in die Gasmischung (18c) in dem Behälter (14c).
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14c) eine Längsmittelachse besitzt und der längliche Kern und die zerbrechliche Hülle (202) auf der Längsmittelachse des Behälters (14c) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Kern und die zerbrechliche Hülle (202) sich von einem Endteil des Behälters durch einen Mittelteil des Behälters (14c) erstrecken, um zu ermöglichen, daß glühende Reaktionsprodukte in Richtung der Gasmischung ausgespieen werden, und zwar in mindestens dem Endteil und dem Mittelteil des Behälters (14c).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14b) zum Aufnehmen von mindestens zwei Gasen (78, 80) dient, und daß der Zünder zum Zünden einer dieser Gase dient.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die mindenstens zwei Gase (78, 80) in dem Behälter (14b) ein Treibstoffgas und ein Oxidationsgas zur Unterstützung der Verbrennung des Treibstoffgases umfassen.