CZ281039B6

CZ281039B6 - Zařízení pro rychlé uvolnění plynu, dlouhodobě uloženého v zásobníku pod vysokým tlakem

Info

Publication number: CZ281039B6
Application number: CS923668A
Authority: CZ
Inventors: Artur Föhl
Original assignee: Trw Repa Gmbh
Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1996-06-12
Also published as: EP0533885B1; WO1992018356A1; ES2068711T3; DE59201017D1; JPH05507254A; PL168907B1; US5362099A; JP2501742B2; CZ366892A3; EP0533885A1; DE9104577U1

Abstract

Řešení se týká okamžitého uvolnění plynu, dlouhodobě uloženého v zásobníku pod vysokým tlakem pro naplnění vaku bezpečnostního zařízení uvnitř vozidla plynem. Zařízení je tvořeno uzavíracím prvkem (26) z předpjatého skla, uloženým ve směru proudu plynu před výstupním otvorem (66) zásobníku (60). O uzavírací prvek (26) se opírá uvnitř zásobníku (60) těsnicí folie (64). Na opačné straně v pravém úhlu z uzavíracího prvku (26) vyčnívá čepovitý výstupek (26a). Při odlomení výstupku (26a) tělískem (70) citlivým na změnu pohybu vozidla se rozruší struktura materiálu uzavíracího prvku (26), který se rozpadne samovolně na práškové částice a tím se uvolní výstupní otvor (66).ŕ

Description

Zařízení pro rychlé uvolnění plynu, dlouhodobě uloženého v zásobníku pod vysokým tlakem.

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro rychlé uvolnění plynu, dlouhodobé uloženého v zásobníku s vysokým tlakem a sloužícího k naplnění vaku plynu bezpečnostního zařízení uvnitř vozidla. Zařízení je tvořeno uzavíracím prvkem z předpjatého skla, uloženým ve směru proudu plynu před alespoň jedním výstupním otvorem zásobníku a spolu s těsněním udržujícím výstupní otvor v uzavřeném stavu a spouštěcím zařízením, citfivým na pohyb vozidla, jímž je rozrušitelná struktura materiálu uzavíracího tělesa tak, že se spontánně rozpadne na práškové částice.

Dosavadní stav techniky

Zařízení shora uvedeného typu je známé z DOS 20 52 621. V tomto zařízení je uzavírací prvek vytvořen ve formě válce a zasazen do vrtání zátky, která je našroubována do otvoru zásobníku, opatřeného závitem. Tento uzavírací prvek podpírá svou čelní plochou, přivrácenou do vnitřního prostoru zásobníku těsnicí fólii. Tato těsnicí fólie uzavírá prstencový prostor, vytvořený ve vnitřní části uzavíracího prvku a obsahující elektricky odpálitelnou pyrotechnickou nálož. Uvedením této pyrotechnické nálože do činnosti se rozruší uzavírací prvek tak, že se rozpadne na práškové částice a uvolní výstupní kanál v uzavírací zátce. K rozrušení uzavíracího prvku je zapotřebí použít pyrotechnickou nálož s dosti velkou silou.

Vynález si klade za úkol navrhnout zařízení k rychlému uvolnění plynu, dlouhodobé skladovaného v zásobníku pod vysokým tlakem, také s uzavíracím prvkem z předpjatého skla, uloženým před výstupním otvorem nebo výstupními otvory zásobníku, k rozrušení tohoto uzavíracího prvku by však mělo být zapotřebí jen malé energie.

Podstata vynálezu

Podle vynálezu je tento úkol vyřešen tak, že uzavírací prvek je opatřen výstupkem, směřujícím kolmo od uzavíracího prvku, tento výstupek je vybaven spouštěcím zařízením, jímž může být okamžité rozrušen.

Vynález je založen na poznání, že k spontánnímu rozrušení uzavíracího prvku v případě, že tento prvek je vyroben z předpjatého skla, je možno využít střihového namáhání přes výstupek masivnější části uzavíracího prvku, přičemž tento výstupek vytváří páku, na jejímž volném konci stačí vyvinout jen malou sílu ke vzniku velkého střihového namáhání na bázi výstupu. Rychlým odlomením výstupku tímto střihovým namáháním vznikne místní rozrušení povrchu uzavíracího prvku, které však vede ke stejně rychlému spontánnímu rozrušení uzavíracího prvku jako v případě použití pyrotechnické nálože. Sila, jíž je zapotřebí k odlomení výstupku, může být vyvinuta hmotou, citlivou na pohyb vozidla a uloženou bezprostředně v blízkosti uzavíracího prvku za vzniku kompaktní

-1CZ 281039 B6 jednotky, v níž je uloženo spouštěcí zařízení, citlivé na pohyb vozidla.

Aby bylo možno uložit do kompaktního zásobníku množství plynu, dostatečné k naplnění vaku plynem, je nutno uložit plyn do zásobníku pod velmi vysokým tlakem několika desítek MPa. Na zásobník jsou tedy kladeny vysoké požadavky, pokud jde o možnost udržet po dlouhou dobu plyn pod takto vysokým tlakem. Vzhledem k tomu, že tlak plynu uvnitř zásobníku podle známých fyzikálních zákonů závisí také na teplotě plynu, je nutno brát v úvahu při navrhování zásobníku celé teplotní rozmezí, které se běžně vyskytuje při provozu automobilu. Je však téměř nemožné zkonstruovat zásobník tak, aby vyhovoval i extrémně vysokým teplotám, k nimž může dojít například při požáru vozu. Aby bylo možno zabránit při přehřátí zásobníku jeho explozi, navrhuje se podle vynálezu, aby se výstupní otvor zásobníku již při podezřele zvýšených teplotách řízené uvolnil rozrušením uzavíracího členu odlomením jeho výstupu. K tomuto účelu je zařízení podle vynálezu vybaveno nezávisle na zařízení, citlivém na pohyb vozidla ještě spouštěcím zařízením, které je citlivé na teplotní změny, zejména bimetalovým prvkem, který je v tepelném kontaktu se zásobníkem a který se deformuje působením teploty, čímž dojde k odlomení výstupku střihovou silou.

Popis výkresů

Další znaky a přednosti vynálezu budou vysvětleny v souvislosti s připojenými výkresy, kde na obr. 1 je znázorněn příčný řez zásobníkem se stlačeným plynem, jehož výstupní otvor je uzavřen uzavíracím prvkem z předpjatého skla, na obr. 2 je znázorněno spouštěcí zařízení, citlivé na pohyb vozidla , na obr. 3 je znázorněno spouštěcí zařízení,citlivé na pohyb vozidla, s pyrotechnickou náloží a tělesem, rozrušeným nárazem, na obr. 4 je znázorněno spouštěcí zařízení, citlivé na pohyb vozidla, opatřené pyrotechnickou náloží, upravenou pro tvorbu rázové vlny, na obr. 5 je znázorněn v částečném axiálním řezu zásobník pro urychlování plynu pod tlakem v oblasti svého výstupního otvoru, na obr. 6 je znázorněn řez VI-VI z obr. 5 a na obr. 7 je znázorněn analogický pohled na řez jako na obr. 6, který se však týká druhé formy provedení spouštěcího zařízení citlivého na pohyb vozidla.

Příklady provedení vynálezu

Zásobník na stlačený plyn, znázorněný na obr. 1 je tvořen částmi 10, 12 krytu, tvořícími komoru 14 prstencového tvaru pro stlačený plyn, a střední částí 16 obklopenou válcovou komorou 18. Válcová komora 18 je spojena větším počtem otvorů 20 s komorou 14. Ve střední části 16 krytu se nacházejí výstupní otvory 22 udržované v uzavřeném stavu těsnicím prvkem 24 a uzavíracím prvkem 26., který je přitlačen na vnitřní stranu válcové komory

-2CZ 281039 B6

18. Tlak plynu uvnitř komory 14 může být několik desítek MPa. Uzavírací prvek 26 je tlačen proti těsnicímu prvku 24 a ten opět proti vnitřní stěně válcové komory 18.

Na straně protilehlé uzavíracímu prvku 26 je válcová komora uzavřena uzávěrem 28., v němž je vytvořen plnicí kanál 30 opatřený zpětným ventilem. Uzavírací prvek 26 je vyroben z materiálu, jehož struktura se při místním mechanickém poškození samovolně rozpadá na velké množství částic. Takovým materiálem je předpjaté sklo. Uzavírací prvek 26 je opatřen výstupkem 26a tvaru malé tyče vybíhající kolmo od plochy přivrácené k válcové komoře 18. Bezprostředně k výstupku 26a je přiřazeno spouštěcí zařízení 32, které je tvořeno elektricky aktivovatelnou zažíhací kuličkou, pro niž jsou přívodní dráty vedeny uzávěrem 28 a v něm pevně uchyceny.

K místnímu mechanickému poškození materiálu uzavíracího prvku 26 v tomto provedení dochází odlomením výstupku 26a činností zažíhací kuličky aktivované elektrickým impulsem v závislosti na pohybu vozidla. Tímto místním mechanickým poškozením materiálu uzavíracího prvku 26 dojde k jeho rozpadu na skelný prach nebo velmi malé částice skla, jejichž velikost je možno nastavit při výrobě uzavíracího prvku 26. Vzhledem k nesmírně vysokému tlaku ve vnitřním prostoru komory 14 a válcové komory 18 potom dojde k protržení těsnicího prvku £4, čímž se uvolní výstupní otvory 22. Takto uvolněným plynem se naplní uvnitř vozidla vaky s plynem, sloužící k přitlačení osob směrem dozadu. V jiném provedení může tento uvolněný plyn sloužit také k pneumatickému uvedení napínače pásu do chodu v systému bezpečnostních pásů.

V provedení znázorněném na obr. 2 dochází k místnímu mechanickému poškození materiálu uzavíracího prvku 26 čistě mechanickým způsobem. Tělísko 40 citlivé na pohyb vozidla je uložena otočné na páce 42. která je ve své klidové poloze udržována tlačnou pružinou 44. Tato klidová poloha je definována ramenem 46, které je ve styku s nárazovou plochou. Druhé rameno, které tvoří spouštěcí zařízení 48, se nachází v klidové poloze znázorněné na obr. 2, v malé vzdálenosti od výstupku 26a uzavíracího prvku 26. Vlivem síly vyvíjené na tělísko 40 ve směru šipky F se páka 42 otočí proti působení tlačné pružiny 44 a proti směru hodinových ručiček až do polohy, v níž druhé rameno tvořící spouštěcí zařízení 48 narazí na výstupek 26a a odlomí jej.

V provedení podle obr. 3 je znázorněna elektricky roznítitelná pyrotechnická nálož tvořící spouštěcí zařízení 50 a uložená ve válcové trubici 52 uzavřené na volném konci tělískem ve formě kuličky 54 uložené proti volnému konci výstupku 26a uzavíracího prvku 26. Aktivaci této pyrotechnické nálože je kulička 54 vržena jako projektil proti výstupku 26a a odlomí jej.

V provedení, které je znázorěno na obr. 4, je spouštěcí zařízení 50 citlivé na pohyb vozidla také tvořeno elektricky aktivovatelnou pyrotechnickou náloží, která je uložena ve válcové trubici 52. Válcová trubice 52 je na svém proti výstupku 26a uloženém volném konci zúžena do tvaru trysky. Toto zařízení je upraveno pro tvorbu rázové vlny, již dojde k odlomeni výstupku 26a od uzavíracího prvku 26.

-34¾

Na obr. 5 a 6 je znázorněno provedení, v němž má zásobník 60 na stlačený plyn přibližně válcový tvar. Tento zásobník 60 je napojen na jednotku se spouštěcím zařízením.

Zásobník 60 je na svém axiálním konci znázorněném na obr. 5 opatřen válcovým prostorem 62 pro masívní uzavírací prvek 26 také válcového tvaru. Na čelní ploše uzavíracího prvku 26. přivrácené do vnitřního prostoru zásobníku 60 je uložena těsnicí fólie 64 spojená svým zevním okrajem s vnitřní stranou zásobníku 60, například svařením. Těsnicí fólie 64 uzavírá válcový prostor 62. Koaxiálně s válcovým prostorem 62 je v zásobníku 60 vytvořen vstupní otvor 66. Mezi výstupním otvorem 66 a válcovým prostorem 62 je tvořen prstencový výstupek 68., o nějž se opírá uzavírací prvek 26. Koaxiálně z výstupního otvoru 66 vyčnívá také výstupek 26a uzavíracího prvku 26 tvaru čepu. V oblasti báze vybíhající z masívní části uzavíracího prvku 26 je výstupek 26a opatřen prstencovým žlábkem 26b, který pomáhá zajistit odlomení výstupku 26a při použití zvláště malé síly za přesně reprodukovatelných podmínek.

Na čelní stěně zásobníku 60, která je zobrazena na obr. 5, je uloženo tělísko 70, které je prstencového tvaru a je citlivé na pohyb vozidla, a to otočně k tyči 72. Tělísko 70 je přetlačováno tlačnou pružinou 74 proti zarážce 76 v klidové poloze tak, že nástavec 70a tělíska 70, směřující radiálně směrem dovnitř je uložen v předem určené stálé vzdálenosti od výstupku 26a uzavíracího prvku 26. Zásobník 60 na stlačený plyn je uložen ve vozidle takovým způsobem, že tělísko 70 je uloženo proti působení tlačné pružiny 74 ve směru, jímž se pohybuje vozidlo. Tento směr je na obr. 6 znázorněn šipkou F. Při dostatečně rychlém zpomalení pohybu pohybu vozidla dojde k odlomení výstupku 26a uzavíracího prvku 26 nárazem nástavce 70A.

V provedení, které je znázorněno na obr. 7 je tělísko 80, citlivé na pohyb vozidla vytvořeno ve formě poloviny prstence a slouží jako opěrná plocha pro předpjatou rázovou pružinu 82, zakotvenou v axiálním nástavci 60a zásobníku 60. Volný konec rázové pružiny 82, vytvořené jako listová pružina je přidržován nástavcem 80a tělíska 80 v určité vzdálenosti od výstupku 26a uzavíracího prvku 26. Pomocí tažné pružiny 84 je tělísko 80, citlivé na pohyb vozidla udržováno v klidové poloze, znázorněné na obr. 7. Při pohybu tělíska 80 ve směru šipky F v důsledku příliš rychlého zabrzdění vozidla se uvolní rázová pružina 82, která potom dostatečnou silou odlomí výstupek 26a.

V případě obou popsaných provedení tedy dochází při odlomení výstupku 26a k samovolnému rozrušení masivní části uzavíracího prvku 26., čímž dojde k uvolnění výstupku otvoru 66 zásobníku 60 na stlačený plyn.

Jak je dále zřejmé z obr. 5, je zásobník 60 na stlačený plyn na svém axiálním konci opatřen šroubovacím uzávěrem. Na vnitřní straně šroubovacího uzávěru 90 je upevněn přibližné pravoúhle ohnutý bimetalový prvek 92, který je v tepelném styku se šroubovacím uzávěrem 90 a v důsledku toho také se zásobníkem 60 na stlačený plyn. Volné konce bimetalového prvku 92 jsou uloženy v určité vzdálenosti od výstupku 26a uzavíracího prvku 26, pokud se teplota pohybuje v běžném teplotním rozmezí, předem určené pro

-4CZ 281039 B6 zásobník 60 na stlačený plyn. Při překročení této hodnoty dojde k deformaci bimetalového prvku 92 tak, že se jeho volný konec opře o výstupek 26a se silou, která je tím vyšší, čím vyšší je zahřátí. Ještě než je dosaženo teploty, při níž by bylo zapotřebí se obávat výbuchu zásobníku 60 na stlačený plyn, dojde k odlomení výstupku 26a bimetalovým prvkem 92, čímž dojde k rozrušení uzavíracího prvku 26, a tím i ke snížení tlaku plynu v zásobníku.

Tepelná ochrana zásobníku 60 na stlačený plyn tak, jak je znázorněno na obr. 5, je nezávislá na spouštěcím zařízení, citlivém na pohyb vozidla a je možno ji použít také v ostatních provedeních, například v provedení z obr. 1 nebo v provedeních podle obr. 2 až 4, kde je tento postup možno užít navíc ke spouštěcímu mechanismu, citlivému na změnu pohybu vozidla.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1.

Zařízení pro rychlé uvolnění plynu, v zásobníku pod vysokým tlakem, pro nostního zařízení uvnitř vozidla, cím prvkem z předpjatého skla, před alespoň jedním výchozím s těsněním udržujícím a spouštěcím zařízením, rozrušitelná struktura se tento prvek rozpadne vyznačující se je opatřen výstupkem (26a), prvku (26), 50), který je odlomitelný.

dlouhodobě uloženého nafouknutí vaku bezpečzařízení je tvořeno uzavírauloženým ve otvorem ze otvor v na pohyb uzavíracího prvku tak, směru proudu plynu zásobníku a spolu uzavřeném stavu vozidla, jímž je že na práškové částice, že uzavírací prvek (26) výstupní citlivým materiálu samovolně tím, vyčnívajícím kolmo od uzavíracího před nímž je uloženo spouštěcí zařízení (32; 48;
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupek (26a) má tvar čepu, který je opatřen prstencovým žlábkem (26b).
3. Zařízeni podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spouštěcí zařízení je tvořeno kuličkou (54), které je přiřazena elektricky roznítitelná pyrotechnická nálož.
4. Zařízení podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spouštěcí zařízení (50) je tvořeno elektricky roznititelnou pyrotechnickou náloží, při jejíž aktivaci vzniká rázová vlna.
5. Zařízení podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spouštěcí zařízení je tvořeno tělískem (40; 70; 80), citlivým na změnu pohybu vozidla.
6. Zařízení podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spouštěcí zařízení je tvořeno rázovou pružinou (82), která je opřena o tělísko (80) v odstupu od výstupku (26a) uzavíracího prvku (26).

-5CZ 281039 B6
7. Zařízení podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že výstupek (26a) uzavíracího prvku (26) je umístěn v blízkosti bimetalového prvku (92), který je v tepelném styku se zásobníkem (60).
8. Zařízení podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že uzavírací prvek (26) je vytvořen jako masivní opěrná část zasazená do výstupního otvoru (66) zásobníku (60) ve válcovém prostoru (62), přičemž opěrná část je opěrným prvkem pro těsnicí fólii (64) na své čelní ploše přivrácené do vnitřního prostoru zásobníku (60), čímž je ohraničen válcový prostor (62) směrem dovnitř a na svém zevním konci je pevně spojen s vnitřní stěnou zásobníku (60), protilehlá čelní plocha je opřena o prstencový výstupek (68) vytvořený mezi válcovým prostorem (62) a výstupním otvorem (66) a výstupek (26a) uzavíracího prvku (26) vyčnívá z výstupního otvoru (66) zásobníku (60) .
9. Zařízení podle nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že spouštěcí zařízení je spojeno se zásobníkem (60) do jedné jednotky a tělísko (70) je uloženo bezprostředně proti výstupku (26a) uzavíracího prvku (26).
10. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že výstupek (26a) uzavíracího prvku (26) vyčnívá přibližně v pravém úhlu z uzavíracího prvku (26) a jeho volný konec je ve styku se spouštěcím zařízením.