DE2114945C3

DE2114945C3 - Impact protection system for the occupants of a motor vehicle

Info

Publication number: DE2114945C3
Application number: DE19712114945
Authority: DE
Inventors: Günter 8012 Ottobrunn Herrmann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Filing date: 1971-03-27
Publication date: 1976-01-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufprallschutzsystern für die Insassen eines Kraftfahrzeuges, im wesentlichen bestehend aus einem aufblasbaren Schutzkissen, einem als Feststoffraketentriebwerk ausgebildeten Gasgenerator und einem beispielsweise auf Beschleunigungen ansprechenden Aufprallsensor, der im Falle eines Zusammenstoßes des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Gegenstand das Aufblasen des Schutzkissens durch das vom Gasgenerator erzeugte und auf seinem Weg zwischen Brennkammer und Schutzkissen gekühlte Gas auslöst.The invention relates to an impact protection system for the occupants of a motor vehicle, essentially consisting of an inflatable protective cushion, one designed as a solid rocket engine Gas generator and an impact sensor that responds to accelerations, for example, which in the event a collision of the motor vehicle with another object, the inflation of the protective cushion by the gas generated by the gas generator and cooled on its way between the combustion chamber and the protective cushion Gas triggers.

Bekanntlich wird beim Auffahren eines Fahrzeuges auf ein Hindernis ein Fahrzeuginsasse innerhalb von Millisekunden und weniger derart mit seinem Körper gegen die in Fahrtrichtung im Fahrzeug-Innenraum befindlichen Gegenstände wie Lenkrad, Armaturenbrett, Windschutzscheibe, Vordersitzlehne od. dgl. geschleudert, daß nachgewiesenermaßen bereits bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten schwere KörperverletzungenIt is known that when a vehicle hits an obstacle, a vehicle occupant is within Milliseconds and less so with his body against those in the vehicle interior in the direction of travel Objects such as steering wheel, dashboard, windshield, front seat back or the like thrown, that it has been proven that serious physical injuries are already carried out at medium driving speeds

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bereits ein bei Raketentriebwerken gebräuchlicher Gasgenerator mit festem Treibsatz und luftgekühltem Gasstrom als Druckmittelquelle für einen aufblasbaren Sack bekannt. Die hierbei verwendete bekannte Lavaldüse ist, bezogen auf die Abmessungen des Treibsatzes — beding» durch ihre zusätzliche injektorwirkung für die angesaugte Luft — sehr groß dimensioniert, wodurch sich für den Einbau ein erheblicher Raumbedarf ergibt.already a common gas generator for rocket engines with a fixed propellant and air-cooled one Gas flow known as a pressure medium source for an inflatable bag. The well-known Laval nozzle used here is, based on the dimensions of the propellant charge - due to its additional injector effect for the sucked in air - very large, which means that a considerable amount of space is required for installation results.

Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 35 32 360 ein Gasgenerator für eine passive Aufprallschutzeinrichtung für Fahrzeuge zum Autolasen eines Schutzkissens bekannt, der beispielsweise am oberen Lenksäulenende im Lenkrad angeordnet ist. Dieser Gasgenerator weist mehrere dezentrale Zündeinrichtungen mit zum Teil längeren Zündkanälen auf, wobei die erzeugten Gase über eine einfache Kanalverbindung in das aufzublasende Schutzkissen einströmen. Bei einer solchen Kanalverbindung werden die kurzen Aufblaszeiten, die eine Lavaldüse mit sich bringt, bei weitem nicht erreicht. In addition, US Pat. No. 35 32 360 discloses a gas generator for a passive impact protection device known for vehicles for car blowing a protective cushion, for example at the upper end of the steering column is arranged in the steering wheel. This gas generator has several decentralized ignition devices with some longer ignition channels, with the generated gases via a simple channel connection into the inflatable Flow in the protective cushion. With such a channel connection, the short inflation times, the a Laval nozzle brings with it, far from being reached.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und einen baulich kompakten und in seinem Funktionsverhalten günstigeren Hochleistungsgasgenerator für den einleitend angeführten Zweck zu schaffen.It is the object of the invention to avoid the disadvantages of the known constructions and a structurally compact high-performance gas generator, which is cheaper in terms of its functional behavior, for the introductory part to create the stated purpose.

Diese Aufgabe -wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei kreisringförmiger Ausbildung von Brennkammer und Lavaldüse des mit einem Schnellbrenner-Treibsatz ausgerüsteten Raketentriebwerkes die Zündeinrichtung in einem von einem inneren Düsenring unmittelbar gebildeten oder von einem vom inneren Du-This object is achieved according to the invention in that with a circular configuration of the combustion chamber and Laval nozzle of the rocket engine equipped with a rapid burner propellant, the ignition device in one formed directly from an inner nozzle ring or from one from the inner nozzle

senring umschlossenen kreisringförmigen Gehäuseteil gebildeten zentralen Einbauraum des Brennkammergehäuses untergebracht ist, von dem Oberströmbohrungen in die Brennkammer führen und der ringförmig ausgebildete feste Kühlstoff gegenüber vom Treibsatz S in Ausnehmungen des Düsenkörpers angeordnet ist.Senring enclosed circular housing part formed central installation space of the combustion chamber housing is accommodated from the overflow bores lead into the combustion chamber and the ring-shaped solid coolant opposite the propellant S is arranged in recesses of the nozzle body.

In Ausgestaltung der Erfindung isi im Düsenvorraum mindestens eine Verteilerplattt mit einer Vielzahl dem festen Kühlstoff gegenüberliegender Bohrungen, Schlitze od. dgl. angeordnet, wobei die Verteilerplatte bzw. -platten als Träger einer Verdammung aus Aluminiumfolie, Nitrofilmmaterial od. dgl. dient bzw. dienen.In an embodiment of the invention it is in the nozzle antechamber at least one distributor plate with a large number of bores facing the solid coolant, Slots or the like. Arranged, the distributor plate or plates as a support for a dam made of aluminum foil, Nitrofilmmaterial or the like serves or serve.

Bei einer speziellen konstruktiven Ausführung hierzu sind zwei Verteilerplatten im Düsenvorraum angeordnet, die die dazwischenliegende Verdammung tragen.In a special design, two distributor plates are arranged in the nozzle antechamber, who bear the damnation in between.

Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Träger der Verdammung durch mindestens einen Distanzring vom Treibsatz getrennt istAnother embodiment according to the invention is that the carrier of the dam by at least one spacer ring is separated from the propellant

Der erfindungsgemäße Gasgenerator ist konstruktiv einfach aufgebaut Er besteht aus fertigungstechnisch unkomplizierten Bauteilen und nützt den vorhandenen Konstruktionsraum optimal durch die Anordnung der Zündeinrichtung im Ringzentrum bzw. in Höhe der ringförmigen Lavaldüse und durch die relativ flachgestaltete Brennkammer. Dies erbringt eine kleinstmögliche Bauhöhe bzw. Baulänge für das Gesamtaggregat. Außerdem schafft die kreisringförmige Lavaldüse auch bei großem Gasmengendurchsatz die Voraussetzung für einen relativ kleinen Baudurchmesser. Schließlich garantiert der vorhandene Distanzring von Anfang an die freie Zugänglichkeit für die Zündgase ^u der den Zündkanälen zugewandten Stirnfläche des Treibsatzes.The gas generator according to the invention has a simple construction. It consists of manufacturing technology uncomplicated components and makes optimal use of the available construction space through the arrangement of the Ignition device in the center of the ring or at the level of the ring-shaped Laval nozzle and through the relatively flat design Combustion chamber. This results in the smallest possible overall height or overall length for the entire unit. In addition, the circular Laval nozzle creates the prerequisite for a large gas throughput for a relatively small construction diameter. After all, the existing spacer ring guarantees right from the start the free accessibility for the ignition gases ^ u of the Ignition channels facing end face of the propellant charge.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigtTwo exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows

F i g. 1 eine Ausführung des Aufprallschutzsystems mit im Lenkrad eines Kraftwagens eingebautem Gasgenerator undF i g. 1 shows an embodiment of the impact protection system with a gas generator installed in the steering wheel of a motor vehicle and

F i g. 2 einen abgewandelten gaserzeugenden Teil des Aufprallschutzsystems.F i g. 2 shows a modified gas-generating part of the impact protection system.

In der Zeichnung ist ein als Feststoffraketentriebwerk ausgebildeter Gasgenerator 1, der einer aufblasbaren Hülle 2 strömungstechnisch vorgeschaltet ist, in den Topf 3 eines Lenkrades 4 eingebaut, so daß im Bedarfsfall die durch den gezündeten Feststofftreibsatz erzeugten Gase die Hülle 2 in den nicht dargestellten Fahrzeug-Innenraum hinein aufblasen. Im wesentlichen besteht der Gasgenerator 1 aus einer zentral angeordneten Zündeinrichtung 5, von der radial nach außen verlaufende Überströmbohrungen 6 zu einem Treibsatz 7 in einer Brennkammer 8 führen, aus einer die Brennkammer 8 ausströmseitig begrenzenden und eine Verdammung 9 tragenden Verteilerplatte 10 bzw. 11 und aus einem strömungstechnisch nachgeschalteten Düsenkörper. 12.In the drawing is a solid rocket engine trained gas generator 1, which is fluidically connected upstream of an inflatable shell 2, in the pot 3 of a steering wheel 4 installed, so that, if necessary, the solid propellant ignited by the generated gases inflate the envelope 2 into the vehicle interior, not shown. Essentially the gas generator 1 consists of a centrally arranged ignition device 5, from which radially outwards running overflow bores 6 lead to a propellant charge 7 in a combustion chamber 8, from one the combustion chamber 8 on the outflow side and a dam 9 bearing distribution plate 10 or 11 and from a downstream nozzle body. 12th

Die schnelle Gaserzeugung wird durch einen in genoppter Ausführung als gestapelte Scheibenladung oder als gewickelte Ladung ausgebildeten Treibsatz 7 und den zwischen der Stirnfläche des Treibsatzes 7 und einer zu dieser auf Distanz gehaltenen Verteilerplatte 10 bzw. 11 angeordneten Einströmöffnungen für die Zündgdse in die Brennkammer 8 gefördert da auf Grund der somit schichtweise erhaltenen freien Abstände zwischen und des stirnflächenseitig entstandenen Zwischenraums zu den einzelnen Lagen den Zündgasen die größtmögliche Treibsatzoberfläche zugänglich ist Die Verdammung 9 trägt indessen dazu bei, während des Zündvorganges den kritischen Gasdruck in der Brennkammer 8 aufzubauen.The rapid gas generation is made possible by a knob Execution as a stacked disc charge or as a wound charge propellant charge 7 and between the end face of the propellant charge 7 and a distributor plate held at a distance from it 10 or 11 arranged inflow openings for the ignition gas in the combustion chamber 8 promoted there on The reason for the free spaces thus obtained in layers between and the end face The largest possible propellant surface is accessible to the ignition gases in the space between the individual layers The dam 9, however, contributes to the critical gas pressure during the ignition process build up in the combustion chamber 8.

Der relativ flachgestaltete Treibsatz 7 und die nachfolgende Lavaldüse 13 bewirken einen schnellen Gastransport zur und einen schnellen Gasdruckaufbau in der Hülle 2. Da die hierbei anfallenden heißen Gase mit Rücksicht auf die Materialfestigkeit der Hülle 2 jedoch nur bis zu einer bestimmten oberen Temperaturgrenze verwendbar sind, müssen diese auf eine erträgliche Temperatur gekühlt werden. Das geschieht durch ablative Kühlung der Gase nach den Durchströmen von Verteilerplattenbohrungen 14, die als Grobsiebe wirken. The relatively flat propellant charge 7 and the following Laval nozzle 13 cause rapid gas transport for and a rapid build-up of gas pressure in the envelope 2. Since the hot gases produced in this case with Consideration of the material strength of the shell 2, however, only up to a certain upper temperature limit can be used, they must be cooled to a tolerable temperature. This is done through ablative Cooling of the gases after flowing through distributor plate bores 14, which act as coarse sieves.

Wie den beiden Figuren weiter zu entnehmen ist, weist ein topfartig gestaltetes Brennkammergehäuse 15 einen vom kreisringförmigen Gehäuseteil 16 gebildeten zentralen Einbauraum 17 für den Zünder und einen dazu koaxialen kreisringförmigen Einbauraum 18 für den Treibsatz 7 auf. Ferner durchziehen die Überströmbohrungen 6 den kreisringförmigen Gehäuseteil 16 sternstrahlenartig.As can also be seen from the two figures, a pot-shaped combustion chamber housing 15 has a central installation space 17 formed by the annular housing part 16 for the igniter and a to this end coaxial circular installation space 18 for the propellant charge 7. The overflow bores also pass through them 6 the annular housing part 16 in the manner of a star beam.

Gemäß F i g. 1 ist die Verteilerplatte 10 mittels eines in das Brennkammergehäuse 15 eingesetzten Distanzringes 19 gegenüber dem Treibsatz 7 festgelegt. Des weiteren wird auf die Verteilerplatte 10 eine Verdämmungsschicht aus Aluminiumfolie, Nitrofilmmaterial od. dgl. aufgebracht, worauf eine weitere Verteilerplatte 20 folgt. Außerdem ist der Gehäuseteil 16 zu einem inneren Düsenring ausgebildet, und der den Deckel des Brennkammergehäuses 15 bildende äußere Düsenring 22 nimmt brennkammerseitig einen Ring aus festem Kühlstoff 23 mit Abstand zur Verteilerplatte 20 auf.According to FIG. 1 is the distributor plate 10 by means of a spacer ring inserted into the combustion chamber housing 15 19 set against the propellant charge 7. Furthermore, a damming layer is placed on the distributor plate 10 Made of aluminum foil, nitrate film material or the like. Applied, whereupon another distributor plate 20 follows. In addition, the housing part 16 is formed into an inner nozzle ring, and the cover of the Combustion chamber housing 15 forming outer nozzle ring 22 takes on the combustion chamber side a ring of solid Coolant 23 at a distance from the distributor plate 20.

Nach F i g. 2 wird der stirnflächenseitige Brennraum innerhalb der Brennkammer 8 auf Grund der in eine Ringstufe des Gehäuses 16 eingesetzten und in einem bestimmten Abstand zum Treibsatz 7 angeordneten Verteilerplatte 11 erreicht. Und letztlich zeigt diese Ausführung ebenfalls sowohl in den äußeren Düsenring 22 als auch in den inneren Düsenring 21 eingesetzte Ringe aus festem Kühlstoff 23 u.id 24.According to FIG. 2, the front surface-side combustion chamber within the combustion chamber 8 is due to the in a Ring step of the housing 16 used and arranged at a certain distance from the propellant charge 7 Distributor plate 11 reached. And finally, this version also shows both in the outer nozzle ring 22 as well as rings made of solid coolant 23 and 24 inserted into the inner nozzle ring 21.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Impact protection system for the occupants of a motor vehicle, consisting essentially of an inflatable protective cushion, a gas generator designed as a solid rocket engine and an impact sensor that is responsive to accelerations, for example, which in the event of a collision of the motor vehicle with another object inflating the protective cushion by the gas generated by the gas generator and on its way between the combustion chamber and the protective cushion triggers cooled gas, characterized that with a circular formation of the combustion chamber (8) and Laval nozzle (13) with a rocket engine equipped with a rapid burner propellant, the ignition device (5) in one formed directly by an inner nozzle ring (21) or by one from the inner nozzle ring (2t) enclosed circular housing part (16) formed central installation space (17) of the Combustion chamber housing (15) is housed, from the overflow bores (6) into the combustion chamber

(8) and the annular solid coolant (23; 24) opposite the propellant charge (7) in Recesses of the nozzle body (12) is arranged.

2. Impact protection system according to claim 1, characterized in that at least in the nozzle vestibule a distributor plate (10 and 20 or 11) with a plurality of the solid coolant (23; 24) opposite Bores (14), slots or the like. Is arranged, wherein the distributor plate (11) or plates (10 and 20) as a support for a dam

(9) made of aluminum foil, nitrate film material or the like serves or serves.

3. Impact protection system according to claim 2, characterized in that two distributor plates (ok and 20) are arranged in the nozzle vestibule and carry the dam (9) in between.

4. Impact protection system according to claim 2 or 3, characterized in that the carrier of the dam (9) is separated from the propellant charge (7) by at least one spacer ring (19).

occur - unless the body of the vehicle occupant is intercepted by an active or passive impact before it hits the said counter-S. The first-mentioned type of the two protective systems is mostly used by e.nem S.cherhe.tsbcnui ^ ya, _{t where} 5 _{e eä to take} effect SSSSÄden structural measures require a * ^C säuäη human effort when putting on a belt on the body to be protected.

hl so-called passive protection system, as it is en m ε in front of the body to be protected; An inflatable protective cushion that only becomes effective in the moment of danger and does not require any handling, represents an additional restraint device on the human head when it is installed correctly and is therefore preferable to the safety belt system.

So even at higher speeds em rupturing impact protection is achieved, the dated The car release process triggered by the impact sensor is ended as quickly as possible. ^ To the realization this request will be the necessary Gas quantities - for obvious reasons_- initially stored under high pressure in mountable bottles. Especially the high pressure storage of Gases, however, brings serious safety risks with sS those from the leaky bottle cap to to explosion through excessive heating the functionality affect the impact protection system or its ineffectiveness or even to Injuries to the vehicle occupants can result, so that the usability of the system of a safe Gas delivery device as well as a sufficient quickly acting in the cover of the protective cushion