DE2151221A1

DE2151221A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Fuellen von Fahrzeuggassaecken

Info

Publication number: DE2151221A1
Application number: DE19712151221
Authority: DE
Inventors: Stevenson Robert Larry
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1970-10-19
Filing date: 1971-10-14
Publication date: 1972-04-20
Also published as: GB1326189A; IT940012B; SE385827B; CA936559A; US3674059A; AU3449971A; AU456090B2; FR2111442A5

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath d-« Wiesbaden

Dr. Dieter Weber ^Po«^tfa*

FV 1 DU V\ C 'CC ^.

Dipl.-Phys. Klaus beiffert

PATENTANWÄLTE

V/pf

File 2000-71

ALLIED CHEMICAL CORPORATION

P.O. Box IO57 R, Morristown» New Jersey, USA

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM FÜLLEN VON FAHRZEUGGASSÄCKEN

Priorität vom 29₁_Oktober_1270 in USA entspr. der USA Serial No. 81

Die vorliegende Erfindung richtet «ich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen eine· Automobilgassackes. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen eines Gassackes unter Verwendung sowohl unter Druck stehenden Gases als auch eines pyrotechnischen Mittels. Speziell ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen «fries Automobilgassackes vermittels eines kombinierten Stromes von auf Flaschen gefülltem Gas und Gas als Produkt einer Verbrennung gerichtet, wobei das Verbrennungsgas für den notwendigen Druck für das Aufblasen des Gassackes für die ausreichende Zeitdauer während des Unfalles sorgt.

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!■.itbtl.«* F/mlfurt/Main »76Ϊ Bank; Dresdner Bank AG, Wiesbaden. Konto-Nr. Σ76 807

Xs ist vorgescHagen worden, daß nichtbrennbare Gas säcke in Kraftfahrzeugen und insbesondere in Automobilen verwendet werden als Einrichtungen zum Festlegen der Xxmssen in den Fahrzeugen, um ernstere Verletzungen für den Fall zu verhindern, daß das Fahrzeug in einen Unfall verwickelt wird. Die Verwendung von Gas säcken ist als Alternative zu Sicherheiteriemen vorgeschlagen worden, die zur Zeit verwendet werden· Obwohl Sicherheiteriemen einen hervorragenden Schutz gegen schwere Verletzungen bei einem Autoaufprall vorsehen, leiden sie an dem Nachteil, daS sie oft nicht verwendet werden. Ein genügender Beweis ihrer Nichtbenutzung ist durch den ständig steigenden Tribut tldlicher Unfälle und «raster Verletzungen gegeben, die jedes Jahr auf den Straßen infolge Automobil- und Kraftfahrzeugunfällen auftreten.

die Fahrlässigkeit der Fahrer von Automobilen in der Öffentlichkeit zu überwinden, wurde vorgeschlagen, daß ein Verfahren verwendet wird, das den Schutz von Sicherheit sriemen bietet, ohne das Erfordernis einer dem Willen unterworfenen Tätigkeit seitens des Kraftfahrzeugfahrerβ oder des Insassen. Ein Verfahren und eine Vorrichtung, welches diesen Erfordernissen genügt, sind die Kraftfahrzeug- oder Automobilgassäeke> Ein Fahr zeuggas sack wird automatisch nach dem Aufprall betätigt. Der Fahrzeug-= Gassack wird sofort nach dem Aufprall gefüllt und hält die; Fahrzeuginsassen während der dem Aufprall folgenden kritischen Augenblicke in ihrem Sitz fest.

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Als dieses Schutzverfahren zuerst vorgeschlagen wurde, waren die zum Füllen der Gassäcke vorgeschlagenen Mittel das üblicherweise verwendete Verfahren zum Füllen von nicht brennbaren Vorrichtungen. D.h. die Verwendung eines Zylinders mit unter Druck stehendem Gas. Bis zu dieses Zeitpunkt ist dies das zum Aufblasen des Gassakkes verwendete Verfahren gewesen. Obwohl dieses Verfahren arbeitet, unterliegt es gewissen Nachteilen, wenn es bei Automobilen und Kraftfahrzeugen verwendet wird.

Ein wichtiger Nachteil einer Gaszylindereinrichtung zum Füllen von Gassäcken besteht in dem beachtlichen Gewicht und Volumen eines typischen zum Aufblasen eines Gaβsackeβ erforderlichen Gaszylinder«. Xn der Kraftfahrzeugtechnik ist es bekannt, daß zunehmendes Gewicht beachtlich die Gestehungs- und Wartungskosten des Automobils erhöhen. Ee versteht sich, daß der von diesen Zylindern geforderte beachtliche Druck dicke Wände erfordert. Ein Zylinder mit dicken Wänden ist recht schwer. Außerdem benötigt das beachtliche Volumen des erforderlichen Gases die Verwendung eines Zylinders mit relativ großem Volumen. Sinnvollerweise ist der Platz für die Anordnung des Zylinders unter der Haube in der Motorkammer des Automobils. Derzeit ist die Motor kammer eines typischen Automobils recht ausgefüllt. Somit ist Raum sehr geschätzt. Die Verwendung eines Zylinders mit großem Volumen erhöht beachtlich ein bereits schwierigeβ Problem.

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Der zweite Nachteil der vorgeschlagenen Zylinderart einer Füllvorrichtung bezieht eich auf die Sicherheit. Der bdL einem Verfahren und einer Vorrichtung verwendete Druck, bei denen ein Gaeiylinder verwendet wird zum Füllen eines, das sacke β, ist auereichend hoch, um eine ernsthafte Explosionsgefahr hervorzurufen« Ein Gaszylinder unter Hochdruck kann in Falle einer fehlerhaften Funktion wie eine Bombe wirken»

Aus diesem Grunde besteht die Aufgabe gemäß der Erfindung in der Schaffung einer Automobilgasfüllvorrichtung und eines Verfahrens, mit denen die Nachteile der gegenwärtig vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtungen überwunden werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung

richtet sich auf das Füllen eines in einem sich bewegenden

-es Fahrzeug angeordneten Gassack, wodurch die Vorteile bei der Verwendung von Gassäcken anstelle von Sicherheitsriemen ohne die oben beschriebenen Nachteile gegeben sind. Somit verwendet das Verfahren und die Vorrichtung zum Gasfüllen gemäß der vorliegenden Erfindung einen kleineren Gaszylinder, der unter viel niedrigerem Druck gehalten wird als die bekannten Zylinder. Da der Gaszylinder der vorliegenden Erfindung viel kleiner ist, sind sein Gewicht und Volumen im Vergleich zu den bei den bekannten Verfahren zum Füllen von Gassäcken vorgeschlagene Auebildungeformen geringer. Außerdem ist

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durch, den geringeren Druck, der in dee Glaszylinder gemftß der vorliegenden Erfindung aufrechterhalten wird, die Explosions-» gefahr entsprechend vermindert·

Um das herabgesetzte Maß des Gaszylinders der vorliegenden Erfindung auszugleichen, sind Mittel zum Ersetzen der Masse und des Druckes der Flasche alt einer pyrotechnischen Vorrichtung vorgesehen. Diese sorgt auch für den Auslösemechanismus für den Beginn der Füllttttigkeit. Venn das mit der vorliegenden Erfindung ausgerüstete Fahrzeug in einen Aufprall verwickelt wird, wird ein Signal zu dem pyrotechnisohen Auslösemechanismus geschickt, das die pyrotechnische Vorrichtung zündet, wonach die Verbrennung des in der Vorrichtung enthaltenen verbrennbaren Produktes erfolgt. Die Verbrennungeprodukte der Reaktion führen zur Bildung großer Gasmengen. Da das Gas in einem sehr kleinen Volumen festgehalten wird, ist der Druckanstieg derart, daß eine zwischen der pyrotechnischen Vorrichtung und dem Gaszylinder angeordnete Scheibe zerbricht und die Bewegung des erzeugten Gases in den schon mit eine» zweiten Gas gefüllten Gaszylinder hinein bewirkt. Dies führt zu einer Drucksteigerung in dem Gaszylinder, wenn dieser nicht gleichzeitig an einer anderen Stelle entlastet wird, da das Entlasten des Zylinders beginnt, bevor die Vereinigung zwlsohen den erzeugten Gasen und dem Zylinder beginnt« Danach wird das unter Druck gesetzte Gas zu einem Diffusor gerichtet, um den ein Gassack angeordnet 1st.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung iat eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Füllen von in Kraftfahrzeugen angeordneten Gassäcken vorgesehen, die eine in einem eingeschlossenen Raum in Verbindung mit einer Gas enthaltenden Einrichtung angeordnete Gaserzeugungseinrichtung aufweisen, wobei die Gas enthaltende Einrichtung mit einem Gas gefüllt ist und abstromseitig von der Gaserzeugungseinrich— tung angeordnet ist. Die Gaserzeugungeeinrichtung und die Gas enthaltende Einrichtung sind vermittels einer druckempfindlichen Barriere getrennt. Eine Betätigungseinrichtung für die Erzeugung des Gases in der Gaserzeugungeeinrichtung ist vorgesehen, wodurch das in der Gaserzeugung*— einrichtung erzeugte Gas infolge des Bruches der Barriere zwischen der Gaserzeugungs- und der Gas enthaltenden Einrichtung freigegeben wird. Das Gas aus der Gaserzeugungseinrichtung fließt in die Gas enthaftende Einrichtung und führt zu einem Anstieg an zu dem Diffusor fließender Masse und Druck, die ausreichen, um einen Gassack in Verbindung mit der Gas enthaltenden Einrichtung zu füllen. Es sind Mittel zum Aufbrechen des abgedichteten Auslasses der Gas enthaltenden Einrichtung vorgesehen, und zwar vor, gleichzeitig oder nach dem Bruch der Barriere zwischen der Ga* erzeugenden und der Gas enthaltenden Einrichtung, wodurch ein das erzeugte Gas und des in der Gas enthaltende» Einrichtung ursprünglich enthaltende Gasstrom für die Ver-Wendung zum Füllen des Gassatzes freigegeben wird«

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Weitere Vorteile, Merimale und Anwendungsraöglichkeiten der vorliegenden Erffcidung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt der Gasfülleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnitteansicht der GasfÜllmittel der vorliegenden Erfindung unter Darstellung einer anderen Ausführungsform und

Fig. 3 ^e*ⁿ Teil der GasfUlleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Darstellung einer anderen Ausführungeform ,

Wir wenden uns nun den Einzelheiten der Flg. 1 zu. Die gesamte Gasfülleinrichtung der vorliegenden Erfindung 1st allgemein bei 2 bezeichnet. Die Gasfülleinrichtung 2 wei*t eine Gas aufweisende, im allgemeinen bei k bezeichnete und eine Gas erzeugende, im allgemeinen bei 8 bezeichnet-e Einrichtung auf. Beide Kammern sind in einem unter Druck stehenden Tank 6 eingeschlossen. Wie für unter Druck stehende Tanks typisch, ist Tank 6 vorzugsweise von der Form eines Zylinders. Die Gas enthaltende Einrichtung h weist alles innerhalb des Tankes 6 mit Ausnahme der Gas erzeugenden Einrichtung 8 auf. Diese weist eine Gasdnlaßelnrichtung 20 auf. Diese hat bei einer bevorzugten Ausführungsform eine einge-

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schnittene Bohrung 21, die für die Verbindung mit der nicht dargestellten Quelle für komprimiertes Gas und einem Kugelabsperrventil 22 sorgt. Die Verwendung des Absperr- ventiles 22 ist bevorzugt, um gegen jeden Rückfluß aufgespeicherten Gases zu sorgen. In Flg. 1 ist die Gaseinlaßeinrichtung als beim aufstromseitigen Ende des Tankes angeordnet gezeigt. Bs versteht sich, daß diese Anordnung der Einlaßeinxichtung 20 freisteht bzw. beliebig ist, und bei anderen be-

W vorzugten Ausftihrungebeispielen kann die Anordnung der Einlaßeinrichtung 20 an anderen Stellen am Tank sein. Der Auslaß der Gas enthaltenden Einrichtung k weist ein Auslaß-Sperrorgan 18 auf, das im einzelnen weiter unten-beschrieben wird. Wegen der hohen Drücke, die innerhalb der Gas enthaltenden Einrichtung k aufrechterhalten werden, ist der Tank 6 mit einem dickwandigen Metallgehäuse 9 versehen. Die Dicke der Yand 9 ist so ausgebildet! um die strukturelle Unversehrtheit des Tankes 6 sicherzustellen, wenn die Wand Drücken ausgesetzt wird, die über den erwarteten liegen. Das innerhalb des Tanks enthaltene Gas ist vorzugsweise Luft oder Stickstoff. Andere Gase der Art, die für Menschen nicht giftig sind und keinen zerstörerischen Effekt auf die Gas säcke haben, in denen sie aufbewahrt werden müssen, können an die Stelle der bevorzugten Gase, die oben aufgezählt wurden, gesetzt werden.

Die Gas erzeugende Einrichtung 8 weist eine Zündladung 10 auf. Diese steht in Verbindung mit einer elektrischen Im-

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pulseinrichtung, die nicht dargestellt ist und den Funken für die Zündung der Zündladung 1O liefert. Die Zündladung 10 ist neben einer Quelle brennbaren Materials* angeordnet, das in einer brennbaren Kammer 12 angeordnet ist. Diese als Teil der Gaserzeugungseinriohtung 8 weist irgendeiim brennbaren Festkörper auf, der relativ große Gasvolumina auf die Verbrennung hin erzeugt. Bei einer bevoräugten Aueführungeform wird Schwarzpulver als verbrennbares Material in der Kassier 12 verwendet. Andere Materialien, die leicht verbrannt werden und die große Gasmengen erzeugen, kunnen das Schwarzpulver ersetzen. Ein Diffusor 14 ist am abstromseitigen Ende der Brennkammer 12 angeordnet. Der Diffusor 14 sorgt für gleichmäßigen Druck und Geschwindigkeit der Verbrennungsgasprodukte, die sich abstromseitig in der Kammer 12 bewegen. Die Gaeerzeugungseinrichtung 8 weist auch eine Brechscheibe 16 auf. Diese trennt die Gaserzeugungseinrichtung 8 von der Gas enthaltenden Einrichtung h. Die Scheibe 16 ist so ausgebildet, daß sie bei einem bestimmten Druck zerbricht. Yie unten beschrieben wird, liegt dieser Druck im Bereich von etwa 210 - 350 kg/cm² (3000 - 5000 psi). Die Scheibe 16 kann aus jede· geeigneten Material hergestellt worden sein, das den Ausbildungsparametern genügt.

Zusätzlich zu der Gas enthaltenden Einrichtung k und der Gas erzeugenden Einrichtung 8 weist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Auelaßeinrichtung 26 auf. Diese sieht eine Leitung zur Bewegung des aus der Gas

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enthaltenden Einrichtung k austretenden Gase· In einen Diffusor 27 hinein vor. Die Ausbildung oder Konfiguration der in Fig. 1 gezeigten Auelaßeinrichtung 26 ist iur Darstellung geeignet, soll jedeoh nicht die Ausbildung dieser Einrichtung 26 in irgendeiner Weise beschränken. In Jedem Falle richtet die Einrichtung 26 die Gase τοη der öasfülleinrichtung 2 au eines Diffusor 27« übe37(1 em zumindest ein Gassaok angeordnet ist* Bei der in Flg. 1 gezeigten bevorzugten Aus führung» form sind ivei Gassäcke kl und k2 vorgesehen. Diese sind über den Diffusor 27 angeordnet und stehen in Verbindung mit diesem.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Füllung eines Gassaokes weist die Verwendung einer Gaserzeugungseinrichtung 8 auf_t zum Zufügen -von Gas zu der Gas enthaltenden Einrichtung k XUB Veraischen der zwei Gase und somit Aufheizen und Expandieren der Gase in der Gas enthaltenden Einrich-. tung k. Auf diese ¥eise erhalt man dieselbe Wirkung aus einer viel kleineren Gas enthaltenden Einrichtung k, als dem großen nach der bekannten Technik vorgeschlagenen Zylinder. Eine bevorzugte taserzeugungseinrichtung 8 ist von der oben beschrieboan pyrotechnischen Art. Eine pyrotechnische Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art s:kfet den doppelten Vorteil eines absolut minimalen Volumenerfordernisses mit dem zusätzlichen Vor teil der Speicherung eines unter hohem Druck stehenden Gaspotentiales bei atmosphärischem Druck vor.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsforra wird die Gaserzeugungs.einrichtung 8 auf ein durch die Zündladung 1O übermitteltes elektrisches Signal hin betätigt. Somit sorgt die Gas erzeugende Vorrichtung 8 in der Form einer pyrotechnischen Vorrichtung für einen zusätzlichen Vorteil gegenüber dem bekannten Verfahren zum Füllen von Gassäkken. Das bedeutet, daß bei dem pyrotechnischen Verfahren der vorliegenden Erfindung die Gaserzeugungseinrichtung eine hervorragende Betätigungseinrichtung vorsieht. Das elektrische Signal wir d auf den Aufprall des Fahrzeuges hin erzeugt, in dem der Gassack angeordnet ist. Die Signalerzeugung dieser Art ist bekannt, und es können alle bekannten Verfahren elektrischer Signalerzeugung verwendet werden. Das elektrische Signal zündet die Zündladung 10. Diese enthält ein schnell brennendes Pulver und zündet fast gleichzeitig das brennbare Material in der Brennkammer 12. Das Material in der Kammer 12 zündet und führt zu schneller Erzeugung von Gasprodukten unter hohem Druck und hoher Temperatur. Infolge des kleinen Volumens der Kammer 12 bauen sich dte Drücke sehr schnell auf. Das Gas übt einen gleichmäßigen Druck auf die Wände der Kammer 12 aus. Drei der vier Wände sind so ausgebildet, daß sie höheren Drücken widerstehen als dem, der von dem gasförmigen Produkt der Reaktion in der Kammer 12 erzeugt ist. Die vierte Wand jedoch ist mit einer Zerreiß- oder Durchbruchseheibe 16 versehen, die so ausgebildet ist, daß sie Drücken widersteht, die nicht etwa 210-350 kg/cm

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(3OOO - 5OOO psi) übersteigen. Drücke über diesem Wert führen zum Durchbrechen oder Zerreißen der Scheibe i6 mit dem Ergebnis der Befreiung der festgehaltenen erzeugten Gase in den Tank 6 der Gas enthaltenden Vorrichtung k hinein. Bei dem in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel 1st die Scheibe 16 in axialer Ausrichtung zu der Achse des horizontalen Tankes 6. Diese Anordnung der Scheibe 16 im Verhältnis zum Tank 6 schafft die einfachste und wirksamste Vermischung der in der Kammer 12 erzeugten Gase mit dem in dem Tank 6 enthaltenen Gas. Die Vermischung wird dadurch optimiert, daß das Vermischen gleichmäßig und schneller bei dieser Ausbildung ist als bei jeder anderen möglichen Konfiguration. Der Diffusor 14 ist unmittelbar aufstromseitig von der Zerreißscheibe 16 angeordnet, um jede Ungleichmäßigkeit des Druckes auf der Scheibe 16 zu verhindern. Dieβ verhindert das unerwünschte Auftreten eines Druckaufbaues auf einem Abschnitt der Scheibe mit sich ergebendem Zerreißen derselben, bevor der Druck in der Kammer 12 den gleichmäßigen Plandruck erreicht.

Der Tank 6 der Gas enthaltenden Einrichtung h ist ursprünglich mit einem inerten Gas gefüllt, wie z.B. Luft, Stickstoff oder dergleichen, bis zu einem Druck im Bereich von

etwa 70 - 210 kg/cm (IOOO-3OOO pounds per square inch) und vorzugsweise etwa IkO kg/cm (2000 psi). Um mit diesem ursprünglichen Druck Übereinstimmung zu schaffen, hat

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der Tank 6 ein Volumen im Bereich, von etwa 820 cm bis 2460 cnr (50 - 150 Kubikzoll) und vorzugsweise 1640 cm (IOO Kubikzoll). Die Stoßwelle des heißen Gases von der Gaserzeugungseinrichtung 8 erhöht fast unmittelbar den Druck im Tank 6 auf einen Druck im Bereich von 210 - 350

ρ Ο

kg/cm (3OOO - 50OO psi) und vorzugsweise 280 kg/cm (4000 psi). Wenn der Druck im Tank 6 den erwünschten Druckwert erreicht, wird ein Auslaßpfropfen 18 geöffnet, und das Gas strömt durch die Austrittseinrichtung 26 zum Diffusor 27.

Es ist von höchster Wichtigkeit, daß der Druck des durch die Auslaßeinrichtung 26 heraustretenden Gases ausreichend hoch ist, um ein geeignetes Aufblähen der Gassäcke 41 und sicherzustellen. Somit ist es sehr wichtig, daß der Auslaßstöpsel entfernt wird, wenn der Druck im Tank 6 den erwünschten Wert erreicht hat. Eine Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens zum Sicherstellen eines geeigneten Aufblähens liegt bei einem bevorzugten Beispiel in der Verwendung des Auslaßpfropfens 18, der in derselben Weise wie die Zerreißscheibe 16 arbeitet. In diesem Falle ist der Pfropfen 18 so ausgebildet, daß er Drücken, die nidt über den zum Füllen der Gassäcke 41 und 42 erforderlichen liegen, widersteht. Wenn.deshalb der erforderliche Druck zum Füllen des Sackes etwa 280 kg/cm (4000 psi) beträgt, dann wird der Pfropfen 18 bei 280 kg/cm (4000 pei) zerieeen oder von seinem Platz entfernt.

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Eine zweite AusfÜhrungsform des vorliegenden Verfahrens zum Entfernen des Pfropfens 18 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Vielzahl der Formfüllungen Zh sind um den Umfang des Pfropfens 18 herum angeordnet. Auf ein elektrisches Signal hin explodieren die Formfüllungen 2k und geben den Pfropfen 18 vom Tank 6 frei· Das Signal zum Zünden der explosiven Füllungen Zh hängt in diesem Falle mit dem ursprünglichen Zündsignal der Zündladung 10 zusammen. Dieses zweite Signal wird um eine gewisse Zeit nach dem Zündsignal übermittelt. Fig. 2 verdeutlicht dieses zweite Verfahren. Nach dem Aufbrechen oder Zerreißen der Scheibe 16 wird eine Sonde ?>h angesprochen oder gestört, die einen vermittels einer elektrischen Leitung 31 zu einem Generator. ,28 für ein elektrisches Signal übermittelten elektrischen Impuls erzeugt. Der Generator 28 erzeugt ein Signal, das von einer zweiten elektrischen Leitung 32 weitergeleitet wird. Eine Zeiteinstelleinrichtung 3Of die verwendet werden kann, kann die Übertragung des elektrischen Signals zu den Formfüllungen Zh die erforderliche Zeit lang aufhalten, eo daß die Entfernung des Pfropfens einige Zeit nach dem Aufbrechen oder Zerreißen der Scheibe vonstatten geht. Der Zeitraum zwisohen dem Zerreißen der Scheibe und dem Erzeugen des Signals wird so auegewählt, daß der Druckaufbau im Tank 6 ausreicht, um die Gas enthaltende Einrichtung h durch das Gasverbrennungsprodukt der Gas erzeugenden Einrichtung 8 unter Druck zu setzen. Dieses notwendige Zeitintervall kann experimentell oder analytisch berechnet werden.

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Diese zweite Ausführungsform illustriert ein alternatives Ausftihrungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens. Bei dieser Ausführungsform hängt das Signal für die Sprengung der Formfüllungen Zk vom Zerreißen der Scheibe 16 ab. Sobald diese zu zerreißen beginnt, übermittelt sie ein Signal, welches die Formfüllungen Zh sprengt, so daß die zwei Explosionen im wesentlichen gleichzeitig stattfinden. Dieses Verfahren ist wiederum in Fig. 2 dargestellt. Nach dem Zerreißen der Scheibe 16 wird von dem oben dargelegten Verfahren ein Signal erzeugt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zeiteinstelleinrichtung 30 Jedoch nicht in dem Schaltkreis enthalten. Deshalb wird der von der Sonde "}k erz eugte Impuls unmittelbar als Signal zu den Formfüllungen Zk übermittelt, wodurch sich das gleichzeitige Entfernen des Pfropfens und das Zerreissen der Scheibe ergeben. Dies sieht den#orteil vor, daß man nur eine einzige Explosion während der Gasfülltätigkeit hat. Der Druckaufbau im Tank 6 ist bei dieser Ausführungsform nicht ganz so hoch wie bei der mit zwei Stufen, dem Scheibenaufbrechen und folgenden Pfropfenentfernnen ·, wie oben beschrieben, und führt zu einer Geräuschbekämpfung und zum Fluß kühleren Anfangsgases.

Fig. 3 stellt noch eine andere bevorzugte Aueführungsform des vorliegenden Verfahrens dar. Anstelle der Formfüllungen 3^ ist ein einfacher Zünder 38 neben dem Ausgangspfropfen 18 angeordnet. Der Zünder steht mit der nicht dargestellten Zündeinrichtung vermittels einer elektrischen

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Leitung 37 in Verbindung, die nach dem Aufprall betätigt wird. Somit wird gleichzeitig ein Signal zur Zündladung 10 und zum Zünder 38 übermittelt. Dieses führt zur Freigabe des in der Gas enthaltenden Einrichtung h enthaltenden Gases vor dem Zerreißen der Zerreißscheibe 1O₁ da zwischen der Zündung der Zündladung 10 und dem Bersten der Scheibe 16 eine Zeitverzögerung vorhanden ist. Diese Periode ist jedoch ausreichend kurz, so daß ein Vermischen des heissen, in der Gaserzeugungseinrichtung 8 entstehenden Gases mit einem Teil des ursprünglich in der Gas enthaltenden · Einrichtung h enthaltenen Gases geschieht.

Die in der Fig. 3 dargestellte Ausftihrungsform kann auch verwendet werden, um die anderen bevorzugten Ausführungsbeispiele des vorliegenden Verfahrens vorzusehen. Beispielsweise steht im Falle der Freigabe der Gas enthaltenden Einrichtung K nach dem Aufbrechen der Scheibe 16 die elektrische Leitung 37 in. Verbindung mit einer Zeiteinstelleinrichtung der in Fig. 2 gezeigten Art. Ein Signal wird nach dem Aufprall zur Zündladung 10 übermittelt. Dasselbe Signal wird zum Zünder 38 vermittels der elektrischen Leitung 37 übermittelt. ·. Bws's-e-ibe'-St(^Wi--nrij^-z«m-»i*»(*e-3*-38-->"e-s*- ι«*·*·^«·!?»-*^^-©·^*·!**!'*»©·!»»»-^**·*·!*!»^-^¹?"·*^*'!¹»»»***«·^*·· Die Zeiteinstelleinrichtung in der Leitung 37 verzögert jedoch die Übermittlung dieses Signals zum Zünder 38 eine Zeit lang, die ausreicht, um den Druckaufbau und das Zerreißen der Scheibe 16 zu gestatten.

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In ähnlicher Weise kann die Aueführungsform verwendet werden, um gleichzeitig Gas aus der Gas enthaltenden Einrichtung k und der Gas erzeugenden Binrichtu-ng 8 freizugeben. Xn diesem Falle verzögert eine Zeiteinstelleinrichtung in der elektrischen Leitung 37 die Übertragung des Signals, das nach dem Aufprall des Fahrzeuges eingeleitet und gleichzeitig zur Zündladung 10 übermittelt worden ist, eine Zeit lang, die gleich der für den Druckaufbau in der Gas erzeugenden Einrichtung 8 erforderliche Zeit ist, so daß das Zerreißen der Scheibe 16 gleichzeitig mit der Sprengung des Zünders 38 geschieht ·

Aus dem oben Gesagten ergibt sich, daß bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung Gas aus der Gaserzeugungseinrichtung 8 in die Gas enthaltende Einrichtung k fließen kann, bevor der Auslaßpfropfen 18 freigegeben ist, gleichzeitig mit der Freigabe oder auch nach derselben. Somit kann Gas in der Gas enthaltenden Einrichtung in den Diffusor 27 und in die Gassäcke 41 und k2 bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken fließen. Selbstverständlich ist der in die Gassäcke 41 und h2 fließende Strom unter höherer Temperatur und höherem Druck, wenn die Scheibe 16 der Gas erzeugenden Einrichtung 8 freigegeben wird, und zwar vor der Freigabe der Gas enthaltenden Einrichtung h aufgrund der höheren Temperatur des erzeugten Gases und der Tatsache, daß diese zusätzliche Masse des Gases in demselben festen Volumen festgehalten wird. Die niedrigste Tempera-

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tür und der niedrigste Druck werden erreicht, wenn die Freigabe der Gas enthaltenden Einrichtung h vor der Freigabe dee Gases erfolgt, das in der Gas erzeugenden Einrichtung 8 in die Gas enthaltende Einrichtung k hinein erzeugt ist. Obwohl die optimalen Füllbedingungen höchetmöglichen Druck und relativ niedrigstmögliche Temperatur erfordern, führen alle obigen Folgen zur Erzeugung eines Gases, dessen Druck groß genug ist, um die Gassäcke 41 und h2. eine ausreichende Zeit lang aufzublasen, um ein Festhalten des Insassen während der kritischen Zeitdauer während des Aufpralles tu ermöglichen, und dessen Temperatur ausreichend niedrig ist, so daß eine Überhitzung der Säcke nicht geschieht.

Ein anderes beim Aufblasen von Fahrzeug-Gassäcken entstehendes Problem besteht in dem Geräusch, das mit dem Bersten der Barriere zwischen dem Auslaß 26 und der Gas enthaltenden Einrichtung k und der Barriere zwischen der Gas enthaltenden Einrichtung h und der Gas erzeugenden Einrichtung 8 zusammenhängt. Dieses Geräuschniveau muß innerhalb annehmbarer Grenzen liegen. Das minimale Niveau des erzeugten Gesamtgeräusches tritt in dem Fall auf, wo die Freigabe der Barriere zwischen der Gas enthaltenden Einrichtung und dem Auslaß vor der Freigabe der Barriere zwischen der Gas erzeugenden Einrichtung 8 und der Gas enthaltenden Einrichtung h auftritt. Das maximale Geräuschniveau tritt auf, wenn die Folge der Freigabe der zwei Barrieren umgekehrt ist, d.h. die Frei--

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gäbe der Gas erzeugenden Einrichtung vor der Freigabe der Gas enthaltenden Einrichtung liegt. Selbstverständlich iet die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß gleich welche der drei Folgen ausgewählt ist, das erzeugte Geräuschniveau innerhalb annehmbarer Grenzen liegt.

In diesem Zusammenhang versteht es sich, daß in dem Fall, wo ein einfacher Zünder zum Zersprengen des Auslaßpfropfens verwendet wird, die Sprengvorrichtung vorzugsweise in der Gas enthaltenden Einrichtung angeordnet ist, um die mit der Aufblasung des Gassackes zusammenhängende Geräuschintensität minimal zu halten. Dies ist in Fig. 3 dargestellt, wo der Zünder 38 neben dem Auslaßpfropfen 18 auf der Seite des Pfropfens angeordnet ist, der das abstromseitige Ende der Gas enthaltenden Einrichtung h bildet« Somit ist der Zünder in der Gas enthaltenden Einrichtung ange ordne t.

Aus dem oben Gesagten versteht sich, daß die Auswahl der oben beschriebenen Folge Sache der Auswertung der Form der Installation ist. Die in jeder Installation oder Anlage ausgewählte Folge sieht die optimale Kombination maximalen Druckes und minimaler Temperatur sowie Geräuschpegels vor.

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Das unter Druck stehende Gas tritt durch die Auslaßeinrichtung 26 nach Entfernen des Pfropfens 18 aus und wird zum Diffusor 27 gerichtet, um den der Gassack angeordnet ist. Die Gnssäcke 41 und 42 werden aufgeblasen und hai- · ten die Fahrgäste oder den Fahrer auf dem Sitz fest. Es versteht sich, daß verschiedene Gassä-cke in einem einzelnen Kraftfahrzeug erforderlich sind. Mindestens ein Gassack (der einen einzigen Sack oder einen Sack innerhalb eines Sackes aufweisen kann) kann für jeden Insassen im Fahrzeug erforderlich sein.

Die Flußrichtung aus der Gaserzeugungseinrichtung durch die Gas enthaltende Einrichtung oder das Reservoir und aus der Gas enthaltenden Einrichtung hemuB zum Diffusor und zum Sack geschieht vorzugsweise im wesentlichen in einer einzigen Richtung. Diese einzige Flußrichtung sorgt für die Einfachheit und Wirksamkeit, ein maximales Vermischen des erzeugten Gases und des komprimierten Gases, ein schnelles Entleeren des Gases in den Sack hinein und die Verminderung von Querfluß- oder Gegenstromfluß der Gase unter anderen Vorteilen.

Obwohl die Gasfülleinrichtung der vorliegenden Erfindung so ausgebildet sein kann, um einen Sack zu füllen, bezieht sich eine beschriebene bevorzugte Ausführungsform auf eine Fülleinrichtung zum Füllen zweier, um einen Diffusor herum angeordneter Sacksysteme. Es versteht

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sich, daß die Auslaßeinrichtung 26 eine Sammelleitung sein kann, die auf verschiedene Diffuseren im ganzen Fahrzeug gerichtet ist, wodurch die Gasfülleiniichtung der vorliegenden Erfindung zum Füllen verschiedener Säcke verwendet werden kann. Eine einzige Gasfülleinrichtung kann zur Füllung eines oder zweier Säcke verwendet werden, da eine Fülleinrichtung, die mehr als einen oder zwei Säcke füllt, mehr Raum erfordern würde, als wahrscheinlich an irgendeinem beliebigen Platz im Fahrzeug vorhanden ist. Dies ist jedoch Sache der Auswahl durch den Gestalter.

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Claims

Patentansprüche

1. /Vorrichtung zum Füllen eines in einem Fahrzeug angeordneten Gassackes, gekennzeichnet durch eine eingeschlossene Gas enthaltende Einrichtung, die mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist und mit Einlaß- und Auslaßeinrichtungen versehen ist, eine eingeschlossene Gaserzeugungseinrichtung, die neben der Gas enthaltenden Einrichtung angeordnet ist, eine zwischen der Gas enthaltenden Einrichtung und der Gas erzeugenden Einrichtung angeordnete Barrier· einrichtung, eine Gasbetätigungseinrichtung zur Betätigung der Erzeugung des Gases vermittels der Gaserzeugungeeinrichtung, wobei das Gas einen ausreichenden Druck vorsieht, um die Barriereinrichtung aufzubrechen, wodurch das unter Druck stehende erzeugte Gas in die Gas enthaltende Einrichtung fließt, eine Einrichtung zum Aufbrechen des eingeschlossenen Auslasses der Gas enthaltenden Einrichtung, wodurch das unter Druck stehende Gas und das erzeugte Gas aus der Gas enthaltenden Einrichtung austreten, und eine Auslaßeinrichtung in Verbindung mit der Gas enthaltenden Einrichtung und dem Gassack, wodurch ein das unter Druck stehende Gas und das erzeugte Gas aufweisender Gasstrom von der Gas enthaltenden Einrichtung zum Gassack fließt und dadurch den Sack füllt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß der Gas enthaltenden Einrichtung ein Kugelabsperrventil ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Gas in der Gas enthaltenden Einrichtu-ng vor der Zugabe des erzeugten Gases Luft ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß das unter Druck stehende Gas in der Gas enthaltenden Einrichtung vor der Zugabe des erzeugten Gases Stickstoff ist.

5· Vorrichtung zum Füllen mindestens eines in einem Fahrzeug angeordneten Gassackes, gekennzeichnet durch eine eingeschlossene Gas enthaltende Eindchtung, die mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist, eine eingeschlossene Gaserzeugungseinrichtung, die mit einem brennbaren Material versehen und neben der Gas enthaltenden Einrichtung angeordnet ist, eine Betätigungseinrichtung für die Zündung des brennbaren Materials, wodurch das Produkt der sich daraus ergebenden Brennreaktion ein unter hohem Druck stehendes Verbrennungsgas ist, eine druckempfindliche Barriereinrichtung, die zwischen der Gas erzeugenden Einrichtung und der Gas enthaltenden Einrichtung angeordnet. iet_f wobei die Barriere aufbricht, wenn der Druck in der Gas erzeugenden Einrichtung den maximalen Plandruck der Barriereinrichtung

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übersteigt, wodurch das Verbrennungsgas in die Gas enthaltende Einrichtung fließt, eine Einrichtung zur Freigabe des Gases in die Gas enthaltende Einrichtung und eine mit der Gas enthaltenden Einrichtung verbundene und abstromseitig von dieser angeordnete Auslaßeinrichtung in Verbindung mit dem Gassack, wodurch das freigegebene Gas in den Gassack fließt und diesen füllt»

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine neben dem brennbaren Material angeordnete Zündladung aufweist, die von einem elektrischen Signal gezündet wird, das nach dem Aufprall des Fahrzeuges damit in Verbindung steht, wodurch die Zündladung das brennbare Material zündet.

7· Vorrichtung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Freigabe des G_ases in die Gas enthaltende Einrichtung einen Auslaßpfropfen aufweist, der so ausgebildet ist, daß er den Drücken bis zu den für die Füllung des Gassackes erforderlichen Drücken widersteht, wodurch der Pfropfen entfernt wird, wenn der erforderliche Druck in der Gas enthaltenden Einrichtung aufgebaut ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5ι dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Freigabe des Gases in die Gas enthaltende Einrichtung einen Auslaßpropfen aufweist, der mit einer Sprengeinrichtung versehen ist, in elektrischer

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Verbindung mit einer Zeiteinstelleinrichtung, die auch in elektrische33Verbindung mit der druckempfindlichen Barriere· einrichtung steht, wodurch die Zeiteinstelleinrichtung die den Pfropfen entfernende Sprengeinrichtung nach dem Aufbrechen der druckempfindlichen Barriereinrichtung betätigt.

9· Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Freigabe des Gases in die Gas enthaltende Einrichtung einen Auslaßpfropfen auf-weist_t der mit einer Sprengeinrichtung in elektrischem Kontäcb mit der druckempfindlichen Barriereinrichtung versehen ist, wodurch die Sprengeinrichtung durch Aufbrechen der Barriereinrichtung betätigt wird, welche bewirkt, daß der Pfropfen gleichzeitig mit dem Aufbrechen der Barriereinrichtung entfernt wird.

10, Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Freigabe des Gases in die Gas enthaltende Einrichtung einen Auslaßpfropfen aufweist, der mit niner Sprengeinrichtung in elektrischem Kontakt mit der Dotätigungseinrichtung versehen ist, wodurch die Zündung flor Zündlndung und der Sprengeinrichtung gleichzeitig geschieht und dadurch das Entfernen des Pfropfens vor dem Aufreißen flor druckempfindlichen Barriereinrichtung geschicht.

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11. Vorrichttang nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengeinrichtung einen in der Gas erzeugenden Einrichtung neben dem Auslaßpfropfen angeordneten Zünder aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch geleinzeichnet, daß die Sprengeinrichtung mehrere um den Auslaßpfropfen angeordnete Formfüllungen aufweist.

13· Vorrichtung zum Füllen zumindest eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Gassackes, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Tank, der mit einer Einlaßeinrichtung versehen ist und mit einem unter Druck stehenden Gas bei einem Druck gefüllt ist, der zur Füllung des Gassackes nicht ausreicht, eine eingeschlossene Gaserzeugungseinrichtung, die in dem zylindrischen Tank angeordnet und mit einem brennbaren Material gefüllt ist, eine aufstromseitig ψ von der Gas erzeugenden Einrichtung und neben dieser angeordnete.·- Zündeinrichtung, die durch den Aufprall des Kraftfahrzeuges betätigt wird, wodurch die Zündeinrichtung gezündet wird und zur Brennreaktion mit de^feich ergebenden Bildung eines gasförmigen, unter hoher Temperatur stehenden Verbrennungsproduktes führt, eine in der abstromseitigen Wand der eingeschlossenen Kammer angeordnete Zerrdßscheibe in axialer Ausrichtung zur zentralen Achse des aylindrisohen Tanks , wobei die Scheibe so auegebildet istι daß sie aufbricht oder zerreißt, wenn der durch die

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Gaserzeugung in der gaserzeugenden Einrichtung aufgebaute Druck den erwünschten Brenngasdruck erreicht, wodurch das Verbrennungsgas in den zylindrischen Tank hineinfließt, einen im abstromseitigen Ende des Zylinders angeordneten Auslaßpfropfen und eine abstromseitig von dem Auslaßpfropfen und in Verbindung mit einem Diffusor, um den ein Gassack herum angeordnet, ist, angeordnete Auslaßeinrichtung, wodurch das Gas in der Gas erzeugenden Einrichtung zu dem Gassack nach Freigabe des Auslaßpfropfens transportiert wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13f dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des zylindrischen Tanks ein Kugelabsperrventil aufweist.

15i Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Material Schwarzpulver aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch I3» dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Gas in dem zylindrischen Tank vor der Freigabe des Gases in der Gas erzeugenden Einrichtung unter einem Druck im Bereich von etwa 70 bis 175 kg/cm (1000 bis 25ΟΟ psi) steht.

17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas unter einem Druck von etwa IkO kg/cm (2000 psi) steht.

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18. Vorrichtung nach Anspruch I3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zerreißscheibe so ausgebildet ist, daß sie bei einem Druck im Bereich von etwa 210 - 35O kg/cm (3OOO bis 5OOO psi) aufbricht oder zerreißt.

19. Verfahren zum Füllen eines in einem sich bewegenden Fahrzeug angeordneten Gassackes, gekennzeichnet durch das Füllen einer Gas enthaltenden Einrichtung mit einem komprimierten Gas, Zünden eines brennbaren Materials, das in einer geschlossenen Kammer neben der Gas enthaltenden Einrichtung angeordnet ist, nach dem Aufprall des Fahrzeuges, wodurch das gasförmige Verbrennungsprodukt erzeugt wird, das Vermischen der durch die Verbrennung erzeugten Gase in der Gas enthaltenden Einrichtung mit dem schon in dieser Einrichtung vorhandenen Gas, wodurch die Gas enthaltende Einrichtung mit einer Gasmischung bei erhöhtem Druck versehen ist, und Freigabe der Gasmischung zu einer Auslaßeinrichtung in Verbindung mit dem Gassack, wodurch dieser gefüllt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß das komprimierte Gas Luft ist.

21. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß das komprimierte Gas Stickstoff ist.

22. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß das verbrennbare Material Schwarzpulver ist.

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23· Verfahren zum Füllen eines in einem Fahrzeug angeordneten Gassackes, gekennzeichnet durch Füllen einer Gas enthaltenden Einrichtung mit einem komprimierten Gas, Zünden eines brennbaren, in einer geschlossenen Kammer neben der Gas enthaltenden Einrichtung ageordneten Materials nach Aufprall des Fahrzeuges, wodurch Verbrennungsgase in der Kammer erzeugt werden, und Freigabe des komprimierten Gases zu einer Auslaßeinrichtung in Verbindung mit dem Gassack, gleichzeitig mit der Freigabe der Verbrennungsgase in die Gas enthaltende Einrichtung hinein, wodurch der Gassack aufgeblasen wird.

2h. Verfahren zum Füllen eines in einem Fahrzeug angeordneten Gassackes, gekennzeichnet,durch Füllen einer Gas enthaltenden Einrichtung mit einem komprimierten Gas und Zünden eines brennbaren, in einer geschlossenen Kammer neben der Gas enthaltenden Einrichtung angeordneten Materials nach Aufprall des Fahrzeuges, wodurch die Verbrennungsgase in der Kammer erzeugt werden, Freigabe der Verbrennungsgase zu einer ^uslaßeinrichtung in Verbindung mit dem Gassack und danach Freigabe der Verbrennungsgase in die Gas enthaltende Einrichtung hinein, wodurch der Gassack aufgeblasen wird.

25· Verfahren zum Zuführen von Gas zu einem Gas aufweisenden Luftsack, gekennzeichnet durch das Leiten des erzeugten Gases in ein Reservoir und durch dieses hindurch bei zumindest teilweise enthaltenem komprimierten

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Gas, Strömen&es komprxmierten Gases und des erzeugten Gases in den Luftsack hinein, anfängliches Strömen des komprimierten Gases in- den Luftsack hinein zu einer Zeit, die mit dem Leiten des erzeugten Gases in das Reservoir hinein zusammenhängt, ausgewählt aus einer Gruppe, die besteht aus 1) vor dem Leiten,

2) im wesentlichen gleichzeitig zum Leiten

3) nach dem Leiten, wobei das Leiten des ψ Gases in und durch das Reservoir und

das Fließen des komprimierten Gases und des erzeugten Gases aus dem Reservoir im wesentlichen in einer einzigen Richtung erfolgen.

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