Vorrichtung zum Schutz des Insassen eines Fahrzeuges Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schutz des Insassen eines Fahrzeuges, wie z. B. eines Flugzeuges, Kraftwagens usw., bei rascher Fahr geschwindigkeitsabnahme.
Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vor richtung, die bei einer rasch erfolgenden Fahrgeschwin- digkeitsabnahme innerhalb einiger Millisekunden selbst tätig zur Wirkung kommt, so dass die Vorwärtsbewe gung des einer raschen Fahrgeschwindigkeitsabnahme ausgesetzten Fahrzeuginsassen wirkungsvoll aufgefan gen wird und verhindert, dass er auf umgebende Fahr zeugteile aufprallt.
Die Vorrichtung ist zweckmässig zwischen Bauteilen des Fahrzeuges und dem Körper eines Fahrzeuginsassen angeordnet, um das Vorwärtsbewegungsmoment dessel ben aufzufangen und zu dämpfen.
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine ausdehnbare und im eingezogenen Zustand befind liche Zurückhalteeinrichtung für den Insassen sowie ein Behälter zur Aufnahme eines Strömungsmittels und fer ner Mittel vorgesehen sind, die betätigbar sind, damit ein Strömungsmittel vom Behälter zur Zurückhalteein- richtung strömt, um diese bei einer Fahrzeugkollision in unmittelbare Nachbarschaft zum Fahrzeuginsassen zu bringen, um dessen Bewegung einzuschränken;
wobei die Zurückhalteeinrichtung ein Bremselement darstellt, das aus einem im wesentlichen irreversibel ausdehnbaren Material besteht, dessen Volumen also aufgrund der Bewegung des Insassen relativ zu dem Bremselement zunimmt, um dabei mindestens einen Teil der durch die Bewegung hervorgerufenen kinetischen Energie des In sassen zu absorbieren und damit ein Zurückprallen des Insassen von dem Bremselement auf ein Minimum her abzusetzen.
Die Fahrzeus Insassen-Bewegung behindernde Vor richtung ist vorzugsweise ein aufblasbarer Sicherheits beutel.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist zweckmä ssig einen länglichen, nur an bestimmten Stellen zer- reissbaren Behälter für Druckmittel mit einer Explosiv ladung auf, mit welchem der aufblasbare Sicherheits beutel verbunden ist, so dass dann infolge der Detonation der Explosivladung dieser Behälter bei einem gewünsch ten Belastungsbereich zerreisst und das Druckmittel mit dem aufblasbaren Beutel in Verbindung kommt.
Um zu erreichen, dass durch den aufblasbaren Si cherheitsbeutel im wesentlichen verhindert wird, dass ein einem plötzlichen Stoss oder einer abrupten Fahrge- schwindigkeitsabnahme ausgesetzter Fahrzeuginsasse bei spielsweise aus einer Fahrgeschwindigkeit von 48 Stun denkilometern heraus verwundet wird, muss der auf blasbare Sicherheitsbeutel innerhalb von 40-60 Milli- sekunden ganz aufgeblasen werden. Entsprechende Ver suche haben gezeigt, dass etwa 130 Millisekunden erfor derlich sind, bis der Körper eines Fahrzeuginsassen mit dem Armaturenbrett oder der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges kollidiert, wenn das mit 48 km/Std. fahrende Fahrzeug mit einer feststehenden Schranke zusammenstösst.
Diese Versuche haben gezeigt, dass sich der Körper des Fahrzeuginsassen während der Zeit spanne (40-60 Millisekunden), die zum Aufblasen des Sicherheitsbeutels erforderlich, etwa 10-15 cm vorwärts bewegt. Es ist somit ersichtlich, dass der aufblasbare Si cherheitsbeutel am Ende der 60 Millisekunden ganz auf geblasen sein muss, nachdem eine abrupte Fahrgeschwin- digkeitsabnahme zweckmässig durch eine auf die Mas senkraft ansprechende Einrichtung abgefühlt wurde, die vorzugsweise mit einer Druckmittelquelle zum Füllen des Sicherheitsbeutels mit Druckmittel kraftschlüssig verbunden ist.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht eines Fahrzeugabteiles mit dem aufblasbaren Sicherheitsbeutel, woraus auch die Relativlage des Fahrzeuginsassen zum aufblasbaren Si cherheitsbeutel ersichtlich ist, Fig. 2 eine Querschnittsansicht bzw.
ein Schaubild der auf die Massenkraft ansprechenden Vorrichtung, die mit einer in einem Hochdruckmittelbehälter vor gesehenen Explosivladung elektrisch verbunden ist, Fig. 3 eine Teilschnittansicht des Schalters für die auf die Massenkraft ansprechende Vorrichtung in seiner geschlossenen oder Erregungsstellung, Fig. 4 eine Ansicht einer Ausführungsform der Sicherheitsvorrichtung mit einer Prallplatte sowie ihre Lage hinsichtlich der Auslassöffnungen für das Strö mungsmittel, Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4,
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der der Fig. 4, nachdem die Sprengladung explodiert ist und das Hochdruckgas den Sicherheitsbeutel gefüllt hat, Fig. 7 eine Ansicht einer weiteren Ausführungs form, Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 der Fig. 7, Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 der Fig. 7, nachdem die Sprengladung explodiert ist und das Hochdruckgas den Sicherheitsbeutel gefüllt hat, Fig. 10, 11 und 12 eine Ansicht der verschiede nen Stellen,
in welchen ein Sicherheitsbeutel in einem Fahrzeug zum Schutz eines Fahrgastes gegen Stoss und Zurückprallen infolge einer drastischen Geschwindig keitsabnahme durch eine Bremsung angebracht werden kann, Fig. 13 eine Querschnittsansicht der verwendeten Sprengladung.
In der nachstehenden Beschreibung wird zweck mässigerweise, jedoch nicht einschränkend eine gewisse Terminologie verwendet. Die Begriffe nach oben oder aufwärts , nach unten oder abwärts , nach rechts und nach links betreffen Richtungen in den Zeichnun gen, auf welche Bezug genommen wird. Die Begriffe vor wärts oder nach vorn und rückwärts oder nach hinten beziehen sich auf die normale Vorwärts- und Rückwärtsfahrrichtung des Fahrzeuges, in welchem die erfindungsgemässe Sicherheitsvorrichtung angeordnet ist. Die Begriffe nach innen und nach aussen beziehen sich auf Richtungen zum bzw. weg vom geometrischen Mittelpunkt der Vorrichtung und der Vorrichtung zu geordneter Teile.
Diese Ausdrucksweise umfasst die oben erwähnten Wörter sowie von ihnen abgeleitete Wörter und Wörter ähnlichen Inhaltes.
In den Zeichnungen, welche Bezugszahlen für glei che Bauteile in sämtlichen Zeichnungsfiguren enthalten, betrifft die Bezugszahl 10 in Fig. 1 allgemein die Si- cherheitsbeutelanordnung mit einem aufblasbaren Si cherheitsbeutel oder Schutzbehälter 12 aus einem wärmehärtenden oder thermoplastischen Polymerisa- tionsprodukt wie Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder einer anderen thermoplastischen oder wärmehärtenden Polymerisatzusammensetzung bzw.
einem dehnbaren Material mit hohem Plastizitäts- und Dehnungsgrad und niedriger Zugfestigkeit bei Zugbeanspruchung. Ein der artiger aus thermoplastischem oder wärmehärtendem Polymerisationsmaterial hergestellter Sicherheitsbeutel wird ohne Bruch und nicht umkehrbar verformt, wenn eine im Fahrzeug befindliche Person gegen den aufge blasenen Beutel infolge rascher Geschwindigkeitsab nahme bzw. abrupter Bremsung geworfen wird, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Rückprallens auf ein Mini mum herabgesetzt ist.
Die physikalischen Eigenschaften wie Härte, Elastizitätsmodul, Flexibilität und Steifheit der thermoplastischen oder wärmehärtenden Polymeri- satzusammensetzung können bekanntlich durch Rege lung der verwendeten Plastifiziermittelmengen oder an derer Kunststoffbestandteile beeinflusst werden.
Der aufblasbare Sicherheitsbeutel 12 kann ganz oder teilweise einen ersten Aussenbehälter 14 umgeben, der eine Anzahl von Auslassöffnungen 16 für das Strömungs mittel (Fig. 2) aufweist, die derart ausgebildet und ange ordnet sind, dass durch sie Strömungsmittel in das Innere des Beutels 12 strömen kann. Eine Anzahl Klemmen 17 und dergleichen halten den Sicherheitsbeutel 12 lösbar um den Aussenbehälter 14 herum fest.
Ein in Fig. 4, 5 und 6 gezeigter Innenbehälter 18 weist Flansche 20 auf, die radial nach aussen verformt oder gebogen sind, so dass sie mit der Innenwandober- fläche 22 des Aussenbehälters 14 in Reibungsverbindung stehen, wobei sich die Aussenoberfläche 24 des Behälters 18 in Abstand von der Innenoberfläche 22 des Behälters 14 befindet und somit einen ersten Strömungsweg bil det. Eine geschwächter Querschnitt 26 als Sollbruch stelle bildet mit dem Innenbehälter 18 ein gemeinsames Teil.
Eine Sollbruchstelle stellt eine Ausbildung mit einer Kerbe oder. einer abrupten Querschnittsverände- rung dar, wodurch die grösste Spannung in diesem ver änderten Querschnitt erfolgt und diese grösser ist als die Spannung, die durch Elementarformel aufgrund verein fachter Annahmen in bezug auf die Spannungsverteilung berechnet ist.
Die Sollbruchstelle 26 erstreckt sich im wesentlichen entlang der gesamten Länge des Behälters 18 und im allgemeinen parallel zu seiner geometrischen Achse. Diese Sollbruchstelle 26 kann mit zahlreichen allgemein bekannten, herkömmlichen Mitteln gebildet werden, wie z. B. durch eine Nut oder Ausnehmung in der Ober fläche des Behälters 18, durch Zusammenschweissen zweier Enden einer Metallplatte, die den Behälter 18 bilden, durch Verwendung eines eingeschweissten Mate rials oder Schweissmetall mit niedrigerer Zugfestigkeit als der Grundwerkstoff usw.
Die sich in Längsrichtung erstreckende Sollbruchstelle 26 überschneidet eine An zahl ähnlicher Sollbruchstellen 28, die sich im allgemei nen quer oder senkrecht zur Sollbruchstelle 26 erstrek- ken und gewöhnlich an entgegengesetzten Enden des Behälters 18 angeordnet sind. Die Sollbruchstellen 28 sind jedoch für die Arbeitsweise des Erfindungsgegen standes nicht erforderlich.
Eine Sprengladung 30 ist im allgemeinen mittig in nerhalb des Behälters 18 mit Hilfe einer Anzahl arm kreuzartiger Stützelemente 32 gestützt, die jeweils eine mittig angeordnete Nabe 34 mit einer Bohrung 36 zur Aufnahme der darin verschiebbar angeordneten und in Reibungsverbindung stehenden Aussenoberfläche der Sprengladung 30 aufweisen.
Eine Anzahl Lappenglieder 38 erstreckt sich von der Nabe 34 radial nach aussen und kommt in Reibungsverbindung mit der Innenober fläche 40 des Behälters 18, wodurch die Sprengladung 30 mittig gehalten wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass auch andere Mittel zur Anbringung der Spreng ladung innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung Verwendung finden können.
Eine Anzahl gewölbter Kopfglieder 42 und 44 (Fig. 4) ist in entgegengesetzten Enden des Behälters 14 eingesetzt und bei 46 zum Erhalt einer Dichtung zwischen den Kopfgliedern 42 und 44 und dem Innen behälter 18 durch Nahtschweissung befestigt, so dass kein Strömungsmittel entweichen kann. Ein Kupplungsteil 48 mit einem Innengewinde ist in der Öffnung 50 des gewölbten Kopfgliedes 44 durch Schweissen und der- gleichen zum Erhalt einer strömungsdichten Verbindung befestigt.
Der abnehmbare Stöpsel 52 mit einem Aussen gewinde und das Kupplungsglied 48 ermöglichen, dass der Behälter 18 mit einem verhältnismässig inerten Hochdruckgas gefüllt werden kann, wie z. B. Stickstoff gas, Luft, einem kohlensauren Gas oder einem verhält nismässig inerten Gasgemisch, das für Menschen verträg lich ist. Das entgegengesetzte, gewölbte Kopfglied 42 enthält eine Durchgangsverbindung 54 mit elektrischen Drähten 56 und 58, welche die Sprengladung 30 mit einer Stromquelle und im vorliegenden Fall mit der Batterie des Fahrzeuges verbinden.
Eine Halterung 60 enthält eine Anzahl von Löchern zur Aufnahme der Drähte 56 und 58 und dient zusätzlich als Dichtung ge gen das Entweichen von Strömungsmittel zwischen den Drähten und dem gewölbten Kopfglied 42.
Eine in Fig. 2 gezeigte auf die Massenkraft an sprechende Vorrichtung 62 weist ein Gehäuse 64 auf, das durch die Wand 66 in Kammern 68 und 70 geteilt ist. Die Kammer 68 weist einen erweiterten Abschnitt 72 mit einem grösseren Querschnitt als der restliche Abschnitt 74 der Kammer 68 auf. Der erweiterte Kam merabschnitt 72 befindet sich neben dem abnehmbaren Deckel 76, der vermittels einer Anzahl von Schraub bolzen 78 am Gehäuse 64 befestigt ist. Der abnehmbare Deckel 76 verschliesst ein Ende der Kammer 68 und weist eine Ausnehmung 80 auf, die mit dem Kammer abschnitt 68 axial fluchtet und denselben Querschnitts bereich und dieselbe Form wie der Kammerabschnitt 68 hat.
Eine Schwungkraftmasse oder ein Gewicht 82 ist innerhalb des vergrösserten Abschnittes 72 derart angeordnet, dass es in der einen oder anderen Richtung hin und her gehen kann. Eine Anzahl von Anschlag flächen 84 und 68 ist durch die Oberflächenbereiche ge bildet, welche die durch die Kammer 68, 74 und 80 ge bildeten Differenzialdurchschnittsbereiche miteinander verbinden und zur Begrenzung der Längsbewegung des Gewichtes oder der Trägheitsmasse 82 dienen. Die Träg heitsmasse 82 hat einen länglichen Körper mit einer Bohrung 88, die im allgemeinen durchgehend ist und deren geometrische Achse mit den Kammerabschnitten 68, 70 und 80 fluchtet.
Eine vergrösserte Ausnehmung 90 ist an einem Ende der Trägheitsmasse 82 vorgesehen und weist einen grösseren Querschnitt als die Bohrung 88 sowie eine verhältnismässig flache Bodenwand 94 auf, welche die Bohrung 88 überschneidet.
Ein Abschnitt des restlichen Oberflächenbereiches 93 des Endes 92 der Masse 82 kommt mit der Oberfläche 84 in Anlage, sobald sich die Masse 82 mit ihrer ganzen Längsaus dehnung in einer Richtung bewegt, während ein Ab schnitt des Oberflächenbereiches 95 am entgegengesetz ten Ende 96 der Masse 82 mit der Oberfläche 86 in Anlage kommt, wenn sich die Masse 82 mit ihrer ganzen Längsausdehnung in der anderen Richtung bewegt.
Eine Federhalterung 98 in der Kammer 68 ist ver mittels einer Stellschraube 100 in der Kammer 68 ver stellbar angebracht, wobei diese Stellschraube 100 in das Gehäuse 64 eingeschraubt ist und durch eine Ge genmutter 102 in Stellung gehalten wird. Dieses sich auf die Verstellung beziehende Merkmal ist für die vor liegende Vorrichtung weder wesentlich noch erforder lich, insofern als eine Feder 104 vorgesehen werden kann, welche den erforderlichen Biegungsgrad hat und den Kammerabschnitt 68 ganz ausfüllt.
Die Feder oder das Vorspannglied 1004 steht mit einem Ende 106 mit der Federhalterung 98 in Anlage, während das ent gegengesetzte Ende 108 mit der Bodenwand 94 in An- Lage steht und den Oberflächenbereich 95 der Trägheits- masse 82 in Anschlag mit der Oberfläche 86 bringt.
Eine in Fig. 2 und 3 gezeigte kreisringförmige Aus- nehmung 110 ist am entgegengesetzten Ende 96 vor gesehen und unterbricht die Aussenoberfläche 112 der Trägheitsmasse 82, während sich eine Nockenfläche 114, die an der Aussenoberfläche 112 vorgesehen ist, von der Innenkante 116 der Ausnehmung <B>110</B> in Rich tung auf das Ende 92 erstreckt.
Die Trennwand 66 weist eine öffnung 118 auf, die einen Nockenstössel 120 ent hält, dessen eine Stirnoberfläche 122 sich durch das Loch erstreckt und mit der Nockenfläche 114 in Anlage kommt. Ein elektrischer Schalter 124 weist zwei ela stische Blattglieder 126 und 128 auf, die zumindest je eine Berührungsfläche <B>130</B> bzw. 132 aufweisen, die ent- gegegesetzt liegen. Eine Anzahl von Schraubbolzen 134 verbindet den Schalter 124 mit der Wand 66 und dient als Verankerung für die Blattglieder 126 und 128.
Eine Anzahl Isolierglieder und Abstandshalter ist zur elek trischen Isolierung der Blattglieder 126 und 128 von einander bzw. von der Wand 66 und den Schraubbolzen 134 vorgesehen. Das Blatt 128 weist einen Abschnitt 136 auf, der sich über den Kontaktpunkt 132 hinaus erstreckt und mit der anderen Stirnfläche<B>138</B> des Nok- kenstössels 128 in Kontakt steht.
Da der Nockenstössel 120 etwas länger ist als es zur normalen Kontakther stellung zwischen den entgegengesetzten Kontakten 130 und 132 bzw. zum Schliessen des Schalters erforderlich ist, befindet sich der elektrische Schalter 124 in der nor malerweise offenen Stellung (als Ruhekontakt), wenn die Oberfläche 122 des Nockenstössels 120 mit der Nocken fläche 114 in Anlage kommt.
Elektrische Drähte 58 und 140 erstrecken sich ab gedichtet durch entsprechende Öffnungen 142 und 144 in einer Seitenwand der Kammer 70. Ein Ende des Drahtes 140 ist mit einer elektrischen Stromquelle ver bunden (wie z. B. mit der Batterie 146 eines Fahrzeu ges), wobei sein entgegengesetztes Ende mit dem Blatt 126 des elektrischen Schalters verbunden ist, während der Draht 58 mit dem Blatt 128 des elektrischen Schal ters und sein entgegengesetztes Ende mit dem Draht schenkel 148 der Sprengladung 30 verbunden ist.
Die in Fig. 13 gezeigte Sprengladung weist zwei Drahtschenkel 148 und 150 auf, die durch eine Draht brücke 152 miteinander verbunden sind, die als elek trischer Widerstand für den durch sie strömenden elek trischen Strom zum Erhalt der erforderlichen Hitze in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Strom zum Zünden des Zündgemisches 154 dient, welches dann die Zündladung 156 zündet und somit die Hauptspreng ladung<B>158</B> zur Explosion bringt.
Ein Metallmantel 160 umgibt teilweise die oben erwähnten Bestandteile zum Erhalt des Sprengladungskörpers 30, während ein Gummistöpsel<B>162</B> als Verschlussteil für das offene Ende 164 des Metallmantels 160 dient und zusätzlich die Drahtschenkel 148 und 150 stüzt und sie vom Me tallmantel<B>160</B> isoliert. Der Draht 56 verbindet elek trisch den Drahtschenkel 150 mit der Erde und stellt den elektrischen Stromkreis her. Beide elektrischen Drähte 56 und 58 sind gegen durch eine aussen befind liche Quelle - wie z. B. ein Radiosender - gebildete magnetische Felder abgeschirmt.
Diese Abschirmung gegen elektromagnetische Einflüsse dient zur Verhin derung einer vorzeitigen Detonation bzw. einer Im promptudetonation der Sprengladung 30.
Fig. 4-6 zeigen eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Eine Prallplatte 166 ist in der Beutelanordnung 10 auf herkömmliche Weise gegenüber den Auslassöffnungen 16 für das Strömungsmittel vor gesehen.
Sie dient einerseits zum Ablenken und Verteilen des durch die Öffnungen 16 strömenden Strömungsmit- telstromes und anderseits zum Auffangen, Schwächen und Dämpfen der Schallstosswellen oder einer durch die Explosion der Sprengladung 30 erzeugten Kräftean sammlung und somit zur Verhinderung des Zubruch- gehens des aufblasbaren Beutels 12. Die Sicherheits- beutelanordnung 10 mit dem aufblasbaren Beutel kann auf beliebige (nicht gezeigte) Art in einem Fahrzeug an geordnet werden.
Es wurde jedoch gefunden, dass es vorteilhaft ist, :eine längliche Ausnehmung im Armatu renbrett eines Fahrzeuges zur Aufnahme der Anordnung 10 vorzusehen. Fig. 10, 11 und 12 zeigen verschiedene Stellungen der Anordnung 10 innerhalb eines Personen kraftwagens. So kann z. B. eine Ausnehmung im Vor der- oder Hintersitz für die Sicherheitsbeutelanordnung vorgesehen werden.
Fig. 7, 8 und 9 zeigen eine andere Ausführungs form des Erfindungsgegenstandes mit einem Begren zungsglied 19 zwischen den in Abstand voneinander lie genden Wänden 22 und 24 zur Begrenzung einer Ver formung des Innenbehälters 18 nach aussen. Das Be grenzungsglied 19 dient zum Erhalt eines vorbestimmten Strömungsmittelweges zwischen der Aussenwand 22 und der Innenwand 24. Das Begrenzungsglied 19 nach Fig. 7 besteht vorzugsweise aus einem zwischen dem Innen behälter 18 und dem Aussenbehälter 14 angeordneten Zwischenbehälter. Auch eine Anzahl in Abstand von einander angeordneter Ringe, Bänder und dergleichen kann genauso wirkungsvoll eingesetzt werden.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform weist der Zwi schenbehälter oder Begrenzer 19 eine Anzahl fluchten der Öffnungen 21 auf, die gegenüber der Sollbruchstelle 26 in einem Winkel von etwa 180 in bezug auf die Öffnungen 16 im Aussenbehälter 14 angeordnet sind. Infolge dieser Winkelanordnung der Öffnungen 21 in bezug auf die Öffnungen 16 muss die Strömungsrichtung des vom Innenbehälter 18 strömenden Strömungsmittels umgekehrt werden, bevor es durch die Öffnungen 16 in das Innere des Sicherheitsbeutels 12 einströmt.
Die auf Trägheit ansprechende Vorrichtung 62 ist im Fahrzeug vor dem Insassenraum .angeordnet. Es ist einleuchtend, dass bei abrupter Geschwindigkeitsab nahme die aufgrund der mit einer bestimmten Geschwin digkeit erfolgenden Bewegung des Fahrzeuges in gerad liniger Bahn im Trägheitsgewicht 82 enthaltene poten tielle Energie in kinetische Energie umgewandelt und das Gewicht 82 den Widerstand der Feder 104 über windet und sich nach vorne bewegen wird, bis ein Be reich der Oberfläche 93 mit dem Anschlag 84 in Anlage kommt.
Während sich das Gewicht 82 in seiner Vorder stellung befindet, gibt die Stirnoberfläche 122 des Nok- kenstössels 120 die Kante 116 der Nockenfläche 114 vollständig frei. Danach drückt das elastische Blatt bei 136 den Nockenstössel 120 nach oben in die in Fig. 3 gezeigte kreisringförmige Ausnehmung 110 und verbin det gleichzeitig die Kontakte<B>130</B> und 132, um den normalerweise offenen Schalter 124 und somit den elek trischen Stromkreis zu schliessen, der die Batterie 146 mit der Sprengladung 30 verbindet.
Die kreisringför mige Ausnehmung 110 und der Nockenstössel 120 die nen zur Verhinderung einer plötzlichen Abprall- oder Rückwärtsbewegung des Gewichtes 82, nachdem es auf dem Anschlag 84 aufgeschlagen ist. Daher wird bei der erfindungsgemässen Vorrichtung eine Rückwärtsbewe- gung des Gewichtes 82 nach seiner Vorwärtsbewegung durch das Verblocken des Nockenstössels 120 in der Ausnehmung 110 unterbrochen. Dies geschieht, damit genügend elektrischer Strom im elektrischen Stromkreis zur zwangläufigen Explosion der Sprengladung 30 auf gebaut werden kann.
Die Nockenfläche 114 und/oder die Oberfläche 122 können abgeschrägt oder abgekantet sein (was in der Zeichnung nicht gezeigt ist). Dadurch wird das Gewicht 82 bei seiner Rückwärtsbewegung in folge der Reibungsverbindung zwischen den Oberflächen 114 und 122 vorübergehend verzögert oder gehemmt.
Dadurch verharrt der Schalter 124 lange genug in einer Schliessstellung, um die Sprengladung 30 zwangläufig zur Explosion zu bringen. Die Detonation der Spreng ladung 30 erzeugt Schallstosswellen und führt infolge dessen zum sofortigen Druckanstieg im Behälter 18, so dass der innere Behälter 18 entlang der sich in Längs richtung erstreckenden Sollbruchstelle 26 geöffnet und gleichzeitig der Innenbehälter 18 in Richtung auf den Aussenbehälter 14 nach aussen verformt wird.
Dann strömt Druckmittel aus dem Innenbehälter 18 in den Raum zwischen den Wänden 22 und 24 und dann durch die Öffnung 16 in das Innere des aufblasbaren Sicher heitsbeutels 12. Wird die Prallplatte 166 verwendet, dann beaufschlagt das die Öffnung 16 verlassende Strö mungsmittel die Prallplatte 166 und wird zumindest in einen anderen Strömungsweg im wesentlichen quer zum aus der Öffnung 16 strömenden Gas abgelenkt.
Aus der obigen Beschreibung erhellt ohne weiteres, dass ein verbesserter aufblasbarer Sicherheitsbeutel zur Verwendung für die Insassen eines Fahrzeuges geschaf fen wurde, wobei noch weitere Abwandlungen des hier offenbarten Erfindungsgegenstandes möglich sind.
Device for protecting the occupant of a vehicle The invention relates to a device for protecting the occupant of a vehicle, such as. B. an aircraft, motor vehicle, etc., with rapid travel speed decrease.
The aim of the invention is to create a device which itself comes into effect within a few milliseconds in the event of a rapid decrease in speed, so that the forward movement of the vehicle occupant exposed to a rapid decrease in speed is effectively caught and prevents him from hitting the surrounding area Vehicle parts impacts.
The device is expediently arranged between components of the vehicle and the body of a vehicle occupant in order to absorb and dampen the forward movement moment of the same ben.
The device is characterized in that an expandable and retracted restraint device is provided for the occupant as well as a container for receiving a fluid and further means which can be actuated so that a fluid flows from the container to the restraint device, around the latter bring them into the immediate vicinity of the vehicle occupant in the event of a vehicle collision in order to restrict their movement;
wherein the restraint device is a braking element which consists of a substantially irreversibly expandable material, the volume of which increases due to the movement of the occupant relative to the braking element, in order to absorb at least part of the kinetic energy of the occupant caused by the movement and thus a rebound of the occupant from the braking element to a minimum.
The device obstructing the movement of the vehicle's occupants is preferably an inflatable safety bag.
The device according to the invention expediently has an elongated container for pressure medium with an explosive charge, which can only be torn at certain points, with which the inflatable safety bag is connected so that this container then ruptures at a desired load area as a result of the detonation of the explosive charge and the pressure medium comes into communication with the inflatable bag.
In order to ensure that the inflatable safety bag essentially prevents a vehicle occupant exposed to a sudden impact or an abrupt decrease in speed from being wounded, for example at a speed of 48 kilometers per hour, the inflatable safety bag must be inflated within 40 minutes. 60 milliseconds to be fully inflated. Corresponding Ver searches have shown that about 130 milliseconds are neces sary until the body of a vehicle occupant collides with the dashboard or the windshield of the motor vehicle when the 48 km / h. moving vehicle collides with a stationary barrier.
These tests have shown that the vehicle occupant's body moves forward approximately 10-15 cm during the time (40-60 milliseconds) required to inflate the security bag. It can thus be seen that the inflatable safety bag has to be fully inflated at the end of the 60 milliseconds, after an abrupt decrease in driving speed has been sensed by a device responsive to the mass force, which preferably has a pressure medium source for filling the safety bag with pressure medium is positively connected.
Further advantages of the present invention are explained in the following description with reference to the accompanying drawings. 1 shows a top view of a vehicle compartment with the inflatable safety bag, from which the position of the vehicle occupant relative to the inflatable safety bag can also be seen, FIG.
a diagram of the device responsive to the inertia force, which is electrically connected to an explosive charge provided in a high-pressure medium container, Fig. 3 is a partial sectional view of the switch for the device responsive to the inertia force in its closed or energized position, Fig. 4 is a view of an embodiment of the Safety device with a baffle plate and its position with regard to the outlet openings for the flow medium, Fig. 5 is a sectional view along the line 5-5 of Fig. 4,
6 is a sectional view along the line 5-5 of FIG. 4 after the explosive charge has exploded and the high-pressure gas has filled the safety bag, FIG. 7 is a view of a further embodiment, FIG. 8 is a sectional view along the line 8- 8 of Fig. 7, Fig. 9 is a sectional view along the line 8-8 of Fig. 7 after the explosive charge has exploded and the high pressure gas has filled the safety bag, Figs. 10, 11 and 12 are a view of the various locations,
in which a safety bag in a vehicle to protect a passenger against impact and rebound as a result of a drastic decrease in speed can be attached by braking, Fig. 13 is a cross-sectional view of the explosive charge used.
In the following description, a certain terminology is expediently used, but not restrictively. The terms up or up, down or down, to the right and to the left refer to directions in the drawings to which reference is made. The terms forwards or forwards and backwards or to the rear refer to the normal forward and reverse direction of travel of the vehicle in which the safety device according to the invention is arranged. The terms inwards and outwards relate to directions towards and away from the geometric center of the device and the device to ordered parts.
This expression includes the above-mentioned words as well as words derived from them and words with similar content.
In the drawings, which contain reference numbers for identical components in all drawing figures, the reference number 10 in FIG. 1 generally relates to the safety bag arrangement with an inflatable safety bag or protective container 12 made of a thermosetting or thermoplastic polymerisation product such as polyvinyl chloride, polyethylene or one other thermoplastic or thermosetting polymer composition or
a stretchable material with a high degree of plasticity and elongation and low tensile strength when subjected to tensile stress. Such a security bag made of thermoplastic or thermosetting polymerisation material is deformed without breakage and irreversibly if a person in the vehicle is thrown against the inflated bag as a result of rapid decrease in speed or sudden braking, so that the likelihood of rebounding to a minimum is reduced.
The physical properties such as hardness, modulus of elasticity, flexibility and rigidity of the thermoplastic or thermosetting polymer composition can, as is known, be influenced by regulating the amounts of plasticizers used or other plastic components.
The inflatable safety bag 12 can completely or partially surround a first outer container 14, which has a number of outlet openings 16 for the flow medium (FIG. 2), which are designed and arranged in such a way that fluid flows through them into the interior of the bag 12 can. A number of clamps 17 and the like hold the security bag 12 releasably around the outer container 14.
An inner container 18 shown in FIGS. 4, 5 and 6 has flanges 20 which are deformed or bent radially outwards so that they are in frictional connection with the inner wall surface 22 of the outer container 14, the outer surface 24 of the container 18 is located at a distance from the inner surface 22 of the container 14 and thus bil det a first flow path. A weakened cross section 26 as a predetermined breaking point forms a common part with the inner container 18.
A predetermined breaking point represents a training with a notch or. an abrupt change in cross-section, whereby the greatest stress occurs in this changed cross-section and this is greater than the stress that is calculated using the elementary formula on the basis of simplified assumptions with regard to the stress distribution.
The predetermined breaking point 26 extends essentially along the entire length of the container 18 and generally parallel to its geometrical axis. This predetermined breaking point 26 can be formed by numerous well known, conventional means, such as. B. by a groove or recess in the upper surface of the container 18, by welding together two ends of a metal plate that form the container 18, by using a welded Mate rials or weld metal with lower tensile strength than the base material, etc.
The predetermined breaking point 26 extending in the longitudinal direction overlaps a number of similar predetermined breaking points 28, which generally extend transversely or perpendicular to the predetermined breaking point 26 and are usually arranged at opposite ends of the container 18. The predetermined breaking points 28 are not required for the operation of the subject invention.
An explosive charge 30 is generally supported centrally within the container 18 with the aid of a number of cross-like support elements 32, each of which has a centrally arranged hub 34 with a bore 36 for receiving the outer surface of the explosive charge 30, which is slidably arranged therein and is in frictional connection.
A number of tab members 38 extend radially outward from the hub 34 and come into frictional connection with the inner upper surface 40 of the container 18, whereby the explosive charge 30 is held centrally. It is readily apparent that other means of attaching the explosive charge can be used within the scope of the present invention.
A number of domed head members 42 and 44 (Fig. 4) are inserted into opposite ends of the container 14 and are seam welded at 46 to provide a seal between the head members 42 and 44 and the inner container 18 so that no fluid can escape. A coupling part 48 with an internal thread is fastened in the opening 50 of the arched head member 44 by welding and the like in order to obtain a flow-tight connection.
The removable plug 52 with an external thread and the coupling member 48 enable the container 18 to be filled with a relatively inert high pressure gas, such as. B. nitrogen gas, air, a carbonate gas or a behaving inert gas mixture that is compatible with people Lich. The opposite, domed head member 42 contains a through connection 54 with electrical wires 56 and 58 which connect the explosive charge 30 to a power source and, in the present case, to the vehicle's battery.
A bracket 60 contains a number of holes for receiving the wires 56 and 58 and also serves as a seal against the escape of fluid between the wires and the domed head member 42.
A device 62 shown in FIG. 2 on the inertia force of speaking has a housing 64 which is divided into chambers 68 and 70 by the wall 66. The chamber 68 has an enlarged section 72 with a larger cross section than the remaining section 74 of the chamber 68. The expanded chamber section 72 is located next to the removable cover 76, which is attached to the housing 64 by means of a number of screw bolts 78. The removable cover 76 closes one end of the chamber 68 and has a recess 80 which is axially aligned with the chamber section 68 and has the same cross-sectional area and the same shape as the chamber section 68.
An inertia mass or weight 82 is arranged within enlarged portion 72 such that it can go back and forth in one direction or the other. A number of stop surfaces 84 and 68 is formed by the surface areas which connect the differential average areas formed by the chamber 68, 74 and 80 and serve to limit the longitudinal movement of the weight or the inertial mass 82. The inertial mass 82 has an elongated body with a bore 88 which is generally continuous and whose geometrical axis is aligned with the chamber sections 68, 70 and 80.
An enlarged recess 90 is provided at one end of the inertial mass 82 and has a larger cross-section than the bore 88 and a relatively flat bottom wall 94 which overlaps the bore 88.
A portion of the remaining surface area 93 of the end 92 of the mass 82 comes into contact with the surface 84 as soon as the mass 82 moves with its entire longitudinal extension in one direction, while a section of the surface area 95 at the opposite end 96 of the mass 82 comes into contact with the surface 86 when the mass 82 moves with its entire longitudinal extent in the other direction.
A spring holder 98 in the chamber 68 is ver adjustable by means of an adjusting screw 100 in the chamber 68, this adjusting screw 100 is screwed into the housing 64 and held by a counter nut 102 in position. This feature relating to the adjustment is not essential for the device in front of it, nor is it necessary, inasmuch as a spring 104 can be provided which has the required degree of flexion and completely fills the chamber section 68.
One end 106 of the spring or the prestressing member 1004 is in contact with the spring holder 98, while the opposite end 108 is in contact with the bottom wall 94 and brings the surface area 95 of the inertial mass 82 into abutment with the surface 86.
An annular recess 110 shown in FIGS. 2 and 3 is seen at the opposite end 96 and interrupts the outer surface 112 of the inertial mass 82, while a cam surface 114, which is provided on the outer surface 112, extends from the inner edge 116 of the recess B> 110 </B> in the direction of the end 92 extends.
The partition wall 66 has an opening 118 which contains a cam follower 120, one end surface 122 of which extends through the hole and comes into contact with the cam surface 114. An electrical switch 124 has two elastic leaf members 126 and 128, which each have at least one contact surface 130 and 132, which are opposite. A number of bolts 134 connect the switch 124 to the wall 66 and act as anchors for the leaf members 126 and 128.
A number of insulating members and spacers are provided for the elec tric isolation of the leaf members 126 and 128 from each other or from the wall 66 and the bolts 134. The blade 128 has a section 136 which extends beyond the contact point 132 and is in contact with the other end face 138 of the cam follower 128.
Since the cam follower 120 is slightly longer than it is required for normal Kontakther position between the opposite contacts 130 and 132 or to close the switch, the electrical switch 124 is in the normally open position (as a normally closed contact) when the surface 122 of the cam follower 120 with the cam surface 114 comes into contact.
Electrical wires 58 and 140 extend, sealed, through corresponding openings 142 and 144 in a side wall of chamber 70. One end of wire 140 is connected to a source of electrical power (such as the battery 146 of a vehicle), wherein its opposite end is connected to the sheet 126 of the electrical switch, while the wire 58 to the sheet 128 of the electrical switch and its opposite end to the wire leg 148 of the explosive charge 30 is connected.
The explosive charge shown in Fig. 13 has two wire legs 148 and 150 which are connected to each other by a wire bridge 152, which acts as an electrical resistance for the electrical current flowing through them to obtain the required heat depending on a predetermined current Ignition of the ignition mixture 154 is used, which then ignites the ignition charge 156 and thus causes the main explosive charge 158 to explode.
A metal jacket 160 partially surrounds the above-mentioned components to obtain the explosive body 30, while a rubber stopper <B> 162 </B> serves as a closure part for the open end 164 of the metal jacket 160 and additionally supports the wire legs 148 and 150 and them from the metal jacket <B> 160 </B> insulated. The wire 56 electrically connects the wire leg 150 to ground and establishes the electrical circuit. Both electrical wires 56 and 58 are against by an external located Liche source - such. B. a radio station - shielded magnetic fields formed.
This shielding against electromagnetic influences serves to prevent a premature detonation or an immediate detonation of the explosive charge 30.
4-6 show a further embodiment of the subject matter of the invention. A baffle plate 166 is seen in the bag assembly 10 in a conventional manner opposite the outlet openings 16 for the fluid.
It serves, on the one hand, to deflect and distribute the flow of fluid flowing through the openings 16 and, on the other hand, to intercept, weaken and dampen the sound shock waves or an accumulation of forces generated by the explosion of the explosive charge 30 and thus to prevent the inflatable bag 12 from breaking. The safety bag arrangement 10 with the inflatable bag can be arranged in a vehicle in any desired manner (not shown).
However, it has been found that it is advantageous to: Provide an elongated recess in the dashboard of a vehicle for receiving the arrangement 10. Fig. 10, 11 and 12 show different positions of the assembly 10 within a passenger car. So z. B. a recess can be provided in front of the or rear seat for the security bag assembly.
7, 8 and 9 show another embodiment of the subject invention with a limiter 19 between the spaced-apart walls 22 and 24 to limit a deformation of the inner container 18 to the outside. The limiting member 19 is used to obtain a predetermined fluid path between the outer wall 22 and the inner wall 24. The limiting member 19 according to FIG. 7 preferably consists of an intermediate container arranged between the inner container 18 and the outer container 14. A number of rings, bands and the like arranged at a distance from one another can also be used just as effectively.
In the embodiment shown in FIG. 7, the intermediate container or limiter 19 has a number of aligned openings 21 which are arranged in relation to the predetermined breaking point 26 at an angle of approximately 180 with respect to the openings 16 in the outer container 14. As a result of this angular arrangement of the openings 21 in relation to the openings 16, the direction of flow of the fluid flowing from the inner container 18 must be reversed before it flows into the interior of the security bag 12 through the openings 16.
The inertia responsive device 62 is located in the vehicle in front of the passenger compartment. It is evident that in the event of an abrupt decrease in speed, the potential energy contained in the inertial weight 82 due to the vehicle moving at a certain speed in a straight line is converted into kinetic energy and the weight 82 overcomes the resistance of the spring 104 and follows will move forward until a Be rich of the surface 93 with the stop 84 comes into contact.
While the weight 82 is in its front position, the end surface 122 of the cam follower 120 completely exposes the edge 116 of the cam surface 114. Thereafter, the elastic sheet at 136 presses the cam follower 120 upwards into the annular recess 110 shown in FIG. 3 and at the same time connects the contacts 130 and 132 to the normally open switch 124 and thus the electrical one To complete the circuit that connects the battery 146 to the explosive charge 30.
The circular recess 110 and the cam follower 120 are used to prevent sudden rebound or backward movement of the weight 82 after it has hit the stop 84. Therefore, in the device according to the invention, a backward movement of the weight 82 after its forward movement is interrupted by the locking of the cam follower 120 in the recess 110. This is done so that sufficient electrical current in the electrical circuit for the inevitable explosion of the explosive charge 30 can be built on.
The cam surface 114 and / or the surface 122 may be beveled or beveled (which is not shown in the drawing). This temporarily decelerates or inhibits weight 82 as it moves backward due to the frictional connection between surfaces 114 and 122.
As a result, the switch 124 remains in a closed position long enough to cause the explosive charge 30 to explode. The detonation of the explosive charge 30 generates sound shock waves and as a result leads to an immediate increase in pressure in the container 18, so that the inner container 18 opens along the predetermined breaking point 26 extending in the longitudinal direction and at the same time the inner container 18 is deformed outwards in the direction of the outer container 14 .
Pressure medium then flows from the inner container 18 into the space between the walls 22 and 24 and then through the opening 16 into the interior of the inflatable safety bag 12. If the baffle plate 166 is used, the flow medium leaving the opening 16 acts on the baffle plate 166 and is deflected into at least one other flow path substantially transversely to the gas flowing out of the opening 16.
From the above description it is readily apparent that an improved inflatable safety bag has been created for use by the occupants of a vehicle, with further modifications of the subject matter of the invention disclosed herein being possible.