DE2150465A1

DE2150465A1 - Stossdaempfungssystem

Info

Publication number: DE2150465A1
Application number: DE19712150465
Authority: DE
Inventors: Guenter Herrmann
Original assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Current assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Priority date: 1971-10-09
Filing date: 1971-10-09
Publication date: 1973-04-12
Also published as: US3845970A; DE2150465B2; IT968681B; FR2155649A5; DE2150465C3

Description

BAYERN-CHEMIE Ottobrunn, 30. Sept. 1971

Gesellschaft für B 513 Jk/sch

flugchemische Antriebe - 7297
mit beschränkter Haftung
A s c h a u

S toßdämpfungs system

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stoßdämpfungssystem, mit dessen Hilfe die Verletzungsgefahr von Fahrzeuginsassen im Unglücksfall auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, bestehend im wesentlichen aus einer aufblasbaren Hülle, einer Gas für das Aufblasen der Hülle liefernden Einrichtung und einem Unfallsensor, wie Trägheitsfühlvorrichtung, welcher den Aufblasevorgang einleitet.

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Bekanntlich wird in einem auffahrenden Fahrzeug jeder Insasse in durchschnittlich 30 Millisekunden nach vorn geschleudert. Die negativen Folgen davon sind schwere, häufig sogar tödliche Verletzungen· Vermeiden lassen sich Verletzungen solchen Ausmasses durch eine Installation von Stoßdampfungssystemen eingangs genannter Gattung an bestimmten Fahrzeugstellen, wie Lenkrad, Armaturenbrett und Vordersitzlehnen. Die Hülle solch eines Stoßdampfungssystems wirkt nämlich im aufgeblasenen Zustand als nachgiebige Barriere, welche die unfallbedingte, nach vorn gerichtete Bewegung eines Fahrzeuginsassen innerhalb menschlicher Toleranzen verzögert.

Bei den bekannten Stoßdampfungssystemen eingangs genannter Gattung finden hauptsächlich

a) mit Stickstoff gefüllte Hochdruckflaschen,

b) flüssige Kältemittel enthaltende Druckbehälter mit nachgeschalteten Verdampfern und

c) im Innern der aufblasbaren Hülle installierte und auf chemischem, elektrochemischem oder pyrotechnischem Wege Niederdruckgas erzeugende Materialien festen Aggregatzustands

als Gaslieferanten Verwendung.

Die Gaslieferanten gemäß den Punkten a und b haben zwei gravierende Nachteile gemeinsam. Erstens macht sich ihre Verwendung bei Stoßdämpfungssystemen eingangs genannter Gattung in einer starken Temperaturabhängigkeit des Aufblasevorgangs äußerst negativ bemerkbar. Zweitens

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sind infolge der problematischen Abdichtung praktisch weder bei der gasgefüllten Hochdruckflasche noch beim flüssigkeitsgefüllten Druckbehälter Druckverluste zu vermeiden. In der statistisch relativ großen Zeitspanne zwischen zwei Auffahrunfällen ein- und desselben Fahrzeugs erreichen diese Druckverluste ein die Schutzwirkung des entsprechenden Stoßdämpfungssystems stark beeinträchtigendes bzw· zunichtemachendes Ausmaß· Darüber hinaus bedeutet die Mitführung von Druckflaschen bzw. -behältern eine zusätzliche Gefährdung für Fahrzeuginsassen, da jederzeit die Möglichkeit eines Flaschen- bzw. Behälterbruchs besteht.

Bei dem unter Punkt c aufgeführten Gaslieferanten stellt die getroffene Anordnung des gaserzeugenden Materials im Innern der Hülle einmal für letztere eine beachtliche mechanische Mehrbeanspruchung dar. Zum anderen ist dadurch die Gefahr gegeben, daß die aufgrund der großen mechanischen Belastungen ohnehin reißgefährdete Hülle durch die erzeugten Gase thermisch überbelastet wird. Dies macht eine intensive Gaskühlung erforderlich, was sich im vorliegenden Fall all» iigs problematisch gestaltet. Schließlich ist noch die bei einem Gaslieferanten des in Rede stehenden Typs relativ geringe Ausbreitungsgeschwindigkeit der Niederdruckgase zu erwähnen, so daß ein rechtzeitiges Aufblasen der Hülle in der extrem kurzen Zeitspanne zwischen Unfallbeginn und unfallbedingter Insassenbewegung relativ zum verunglückten Fahrzeug in Frage gestellt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Stoßdämpfungssystem eingangs genannter Gattung zu entwickeln, das bei einfachem Aufbau stets zuverlässig funktioniert.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Feststoff-Gasgenerator mit vom Innern der aufblasbaren Hülle getrenntem Reaktionsraum und einer oder mehreren, ins Hülleninnere mündenden Auslaßöffnungen als gasliefernde Einrichtung dient.

Das erfindungsgernäße S toßdämpfungs system zeichnet sich durch eine Vielzahl von Vorteilen aus: Zunächst einmal ist seine kompakte Bauweise als positive Folge des kleinen Gasgeneratorvolumens zu erwähnen· Dadurch ist die Möglichkeit eines Einbaus des Stoßdämpfungssystems in derzeit gebräuchliche Lenkräder, Handschuhkästen oder dergleichen gegeben·

Des weiteren bewahrt die Verlegung der Gaserzeugung aus der Hülle in den Reaktionsraum eines von letzterer losgelösten, vollwertigen Gasgenerators das Hüllenmaterial sowohl vor übermäßigen mechanischen als auch vor übermäßigen thermischen Belastungen· Aufgrund dessen kommen nicht nur Sekundärverletzungen von Fahrzeuginsassen durch berstende gasgefüllte Hochdruckflaschen bzw· flüssigkeitsgefüllte Druckbehälter sondern auch Sekundärverletzungen von Fahrzeuginsassen durch vorzeitigem Hüllenbruch sicher zum Fortfall. Die geringe mechanische Belastung geht dabei hauptsächlich auf die Befrei-" ung der Hülle vom Generatorgewicht zurück· Der Vorteil fehlender thermischer Überbelastungen beim Hüllenmaterial resultiert aus der Expansion der Druckgase ins Hülleninnere und dem damit verbundenen intensiven Kühleffekt · Da diese Expansion infolge der herrschenden Druckverhältnisse außerdem mit hohen Geschwindigkeiten vonstatten geht, ist im Bedarfsfalle stets ein rechtzeitiges Aufblasen der Hülle mit ausreichenden Gasmengen gewährleistet.

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Eine Anpassung der Geschwindigkeit des Feststoffabbrands- bzw. der Feststoffzersetzung, der dabei anfallenden Druckgasmenge, der Einströmgeschwindigkeit der Druckgase ins Hülleninnere und der Temperatur der einströmenden Gase an Hüllen unterschiedlicher Größe und Hitzebeständigkeit bereitet beim erfindungsgemäßen Stoßdämpfungssystem keinerlei Schwierigkeiten· Hierzu bedarf es lediglich einer Wahl geeigneter gaserzeugender Feststoffe für die Gasgeneratoriadung sowie einer gezielten Beeinflussung der Ladungsgeometrie und/oder der Geometrie der Auslaßöffnung bzw. -öffnungen· Bewährt haben sich besonders Feststoffladungen in Form von Scheiben und gewickelten Folien. Für die Auslaßöffnungen kommen neben Bohrungs-, Schlitz- und Ringspaltformen mit über die Länge konstanten Querschnitten auch Düsenformen mit konvergentem bzw. konvergentdivergentem Querschnittsverlauf in Betracht, vor allem bei extremen Anforderungen hinsichtlich Einströmgeschwindigkeit der Druckgase ins Hülleninnere und Absenkung der Gastemperatur.

Aus der Vielzahl der möglichen gaserzeugenden Feststoffe haben sich beim erfindungsgemäßen Stoßdämpfungssystem vor allem diejenigen bewährt, welche unter anderem Ammonium und/oder siliciumhaltigen Kunststoff (Silikon) enthalten, wie

Gemische aus Ammoniumnitrat und/oder Kaliumnitrat,

Aktivkohle großer spezifischer Oberfläche, Ammoniumoxalat und/oder Dihydroxylglyoxim und Abbrandmoderatoren,

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Gemische aus Ammoniumnitrat,

Polybutadien und/oder
Polyurethan und
Abbrandmoderatoren,

Gemische aus Aminoguanidinnitrat,
Silikon und
Abbrandmoderatoren,

Gemische aus Aminotetrazolnitrat,
Silikon und
Abbrandmoderatoren sowie

Gemische aus Aminoguanidinnitrat und/oder Aminotetrazolnitrat und
Abbrandmoderatoren·

Ebenfalls gut geeignet als Feststoffladung für den Gasgenerator des erfindungsgemäßen Stoßdampfungssystems sind die bei Feststoffraketen gebräuchlichen Treibstoffe vom doppelbasigen oder zusammengesetzten Typ.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den gaserzeugenden Teil einer Ausführung des Stoßdampf ungssystems, und zwar im Längsschnitt und

Fig. 2 ebenfalls im Längsschnitt das Lenkrad

eines Personenkraftwagens mit einer eingebauten abgewandelten Ausführungsform des Stoßdämpfungssystems·

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Figur 1 gibt einen längsgeschnittenen Feststoff-Gasgenerator 1 wieder. Dieser dient - wie bereits erwähnt - einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoßdämpfungssystems als Gaslieferant. Das Generatorgehäuse ist von rotationssymmetrischem Aufbau. Zusammengesetzt ist es aus einem Oberteil 2 und einem damit verschraubten Unterteil 3. Die beiden Gehäuseteile 2 und 3 schließen im verschraubten Zustand einen ringförmigen Reaktionsraum 4 ein. Darin befindet sich zwischen zwei Deckblechen 5a, b eine durch Stifte 6a, b und zugeordnete Sicherungsscheiben 7a, b fixierte Feststoffladung 8. Letztere ist beispielsweise von der Art eines doppelbasigen Raketentreibstoffs und besitzt ebenso wie die Deckbleche 5a, b Scheibenform. Ihre Zündung erfolgt beispielsweise auf elektrischem Wege. Zur Zündeinrichtung gehören unter anderem zwei Versorgungsleitungen 9a, b, zwei Zündkapseln, von denen lediglich eine (10) zu sehen ist, und eine Pelletladung 11. Untergebracht sind die Zündkapseln 10 und die Pelletladung 11 in einem vom eigentlichen Reaktionsraum 4 durch einen Lochblechzylinder 12 abgeschnürten Vorraum 13.

Die nach erfolgter Zündung von der Feststoffladung 8 erzeugten Druckgase gelangen über beispielsweise neun Auslaßöffnungen 14 im Gehäuseoberteil 2 vom Reaktionsraum 4 ins Innere 16 der ausschnittsweise dargestellten, aufblasbaren Hülle 15. Auf diesem Wege erfährt die Gastemperatur durch expansive Kühlung eine Absenkung auf einen fürs Hüllenmaterial verträglichen Wert. Bis zur unfallbedingten Ladungszündung sind die vorerwähnten Ausblaseöffnungen 14 - wie dargestellt - verdämmt. Als Verdammung 17 dient beispielsweise Aluminium folie.

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Figur 2 zeigt ein Lenkrad 21 eines Personenkraftwagens, in das Hülle 22 und Feststoff-Gasgenerator 23 eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfungssystems eingebaut sind. Beim Feststoff-Gasgenerator 23 schließen wiederum zwei miteinander verschraubte Gehäuseteile 24, 25 einen ringförmigen Reaktionsraum 26 sowie einen durch einen Lochblechzylinder 27 davon abgeschnürten Vorraum 28 ein· Im Reaktionsraum 26 sind beispielsweise fünf, durch Distanzringe 29 getrennte scheibenförmige Feststoffladungen 30 untergebracht. Distanzringe 29 und Ladungsscheiben 30 weisen im zentralen Bereich beispielsweise acht über den Ring- bzw· Scheibenumfang gleichmäßig verteilte Bohrungen auf. Darin verlaufen zum Innern 31 der Hülle 22 hin offene Rohrstutzen 32· In Verbindung mit von der Seite des Gehäuseoberteils 24 eingesetzten und bis zur Druckgaserzeugung beispielsweise mittels selbstklebender Aluminiumfolie 34 verdammten Buchsen dienen diese Rohrstutzen 32 der Ladungsfixierung· Gleichzeitig stellen sie die Auslaßöffnungen des Gasgenerators 23 dar· Die Zündung der Feststoffladung 30 erfolgt - ebenso wie bei der Generatorausführung gemäß Fig. 1 - auf elektrischem Wege, und zwar mittels zweier Zündkapseln 35a, b, deren Versorgungsleitungen mit 36a, b bezeichnet sind· Eingebettet sind die elektrischen Zündkapseln 35a, b in Schwarzpulver 37, dessen Lage im Vorraum 28 durch eine Scheibe 38 fixiert ist.

Bei der letztbeschriebenen Gasgeneratorausführung 23 erfahren die erzeugten Druckgase auf dem Wege ins Hülleninnere 31 eine besonders intensive Abkühlung· Zurückzuführen ist dieser äußerst positive Sachverhalt auf die spezielle Gestaltung und Anordnung der Auslaßöffnungen 32 und die daraus resultierende, wiederholte

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Gasumlenkung. Gestaltung und Anordnung der Auslaßöffnungen schließen bei der in Rede stehenden Gasgeneratorausführung 23 auch Beschädigungen der ÖffnungsVerdammungen 34 und Feststoffladungen 30 von außen sicher aus·

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. /Stoßdämpfungssystem, mit dessen Hilfe die Verletzungsgefahr von Fahrzeuginsassen im Unglücksfall auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, bestehend im wesentlichen aus einer aufblasbaren Hülle, einer Gas für das Aufblasen der Hülle liefernden Einrichtung und einem Unfallsensor, wie Trägheitsfühlvorrichtung, welcher den Aufblasevorgang einleitet, dadurch gekennzeichnet , daß ein Feststoff-Gasgenerator (1,23) mit vom Innern (16, 31) der aufblasbaren Hülle (15, 22) getrenntem Reaktionsraum (4, 26) und einer oder mehreren, ins Hülleninnere (16, 31) mündenden Auslaßöffnungen (14, 32) als gasliefernde Einrichtung dient.

2. Stoßdämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Feststoff ladung (8, 30) des Gasgenerators (1, 23) zusammensetzt aus

Ammoniumnitrat und/oder

Kaliumnitrat,

Aktivkohle großer spezifischer Oberfläche,

Ammoniumoxalat und/oder

Dihydroxylglyoxim und

Abbrandmoderatoren.

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3. Stoßdämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feststoff ladung (8, 30) des Gasgenerators (1, 23) zusammensetzt aus

Ammoniumnitrat,
Polybutadien und/oder
Polyurethan und
Abbrandmoderatoren·

4· Stoßdämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Feststoff ladung (8, 30) des Gasgenerators (1, 23) zusammensetzt aus

Aminoguanidinnitrat,
siliciumhaltigem Kunststoff und Abbrandraoderatoren·

5· Stoßdämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Feststoff ladung (8, 30) des Gasgenerators (1, 23) zusammensetzt aus

Aminotetrazolnitrat,
siliciumhaltigem Kunststoff und Abbrandmoderatoren·

6. Stoßdämpfungssystera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Feststoff ladung (8, 30) des Gasgenerators (1, 23) zusammensetzt aus

Aminoguanidinnitrat und/oder Aminotetrazolnitrat und Abbrandmoderatoren·

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7. Stoßdämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Feststoffladung (8, 30) des Gasgenerators (1, 23) von doppelbasigen und/oder zusammengesetzten Raketentreibstoffen gebildet wird·

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