DE2211355A1

DE2211355A1 - Schutzvorrichtung fuer einen fahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE2211355A1
Application number: DE19722211355
Authority: DE
Inventors: Jean Alfred Leon Pelousse
Original assignee: SA PRB SA
Current assignee: SA PRB SA
Priority date: 1971-10-28
Filing date: 1972-03-09
Publication date: 1973-05-03
Also published as: AU4819372A; AU444905B2; FR2158779A5; NL148837B; GB1334648A; CA967192A; NL7202694A; DE2211355B2; BE778386R; DE2265376B1; DE2265376C2; DE2211355C3; SE394630B; ES407425A1

Description

"s.a. PRB", Societe Anonyme, 1150 Brüssel (Belgien).

Vorliegende Erfindung betrifft eine passive Schutzvorrichtung für einen Fahrzeuginsass, deren Hauptbestandteil ein Kollisionsdetektor ist, der einen Gaserzeuger in Betrieb setzt, dessen abgegebenes Gas dazu dient, einen Sack aufzublasen der die kinetische Energie des Fahrzeuginsasses aufnimmt und den Fahrzeuginsass vor den Auswirkungen der Geschwindigkeitsabnahme eines Fahrzeugs schützt der mit einem anderen kollidiert hat.

Die Verwending zahlreicher Vorrichtungen dieses Typs wurde bisher vorgeschlagen. Solche Vorrichtungen werden zurzeit ständig geprüft zumal da die Vereinigten Staaten zurzeit beabsichtigen, Fahrzeughalter dazu zu verpflichten, ihre neuen ab 1974 hergestellten Fahrzeuge mit derartigen Schutzvorrichtungen zu versehen.

Die wirksame Arbeitsweise solcher Schutzvorrichtungen

setzt die Entwicklung von Gaserzeugern voraus, die in der Lage sind grosse Gasmengen bei sehr geringem Druck und in äusserst kurzer Zeit auf eine kontrollierbare Weise abzugeben.

üie Zeit die notwendig,ist um den Schutzsack aufzublasen, liegt zwischen zwanzig oder dreissig Millisekunden während der Zeitabstand zwischen dem Moment an dem das Fahr-

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zeug mit einem anderen in Berührung gekommen ist und dem Moment an dem der daraus entstandene Stoss aufgefangen worden ist, zwischen 50 bis 60 Millisekunden liegt. Jedoch erzeugen die Gase die aus dem Gaserzuge herausströmen und die in grossen Mengen je Zeiteinheit bei sehr geringem Druck abfliessen sollen, eine Schallwelle deren Pegel 150 db überschreitet und die dem Fahrzeuginsass körperliche Schaden zufügen und insbesondere dessen inneres Ohr gefährlich verletzen kann. Die psychologischen Auswirkungen dieser Schallwelle unter Berücksichtigung der Umstände die sie erzeugt hat, sind noch unbestimmt sowie deren mögliche Auswirkungen auf die Herzgegend.

Hauptzweck vorliegender Erfindung ist dieses Problem zu lösen.

Deshalb schlägt der Erfinder vor, eine Vorrichtung des obenerwähnten Typs zu benutzen in welcher dem sogenannten Gaserzeuger ein Schalldämpfer zugeordnet ist dessen Ausgang mit dem Sack verbunden ist der aufgeblasen werden soll, während die miteinander verbundenen Gaserzeuger und Schalldämpfer in Ruhestellung mit Hilfe einer Membran oder Scheidewand voneinander getrennt sind d.h. eine Vorrichtung in welcher entsprechende Mittel vorgesehen sind um die sogenannte Membran durchzustechen oder die sogenannte Scheidewand zu zerstückeln, sobald ein Signal durch ein Steuerorgan abgegeben wird, das mit dem sogenannten Kollisionsdetektor in Verbindung stellt.

So ist est mit Hilfe einer solchen Vorrichtung möglich, an jedem Moment die Zeit die zur Erzeugung der Gase notwendig ist, und die je Zeiteinheit abgegebene Gasmenge genau zu regeln.

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Nachstehend wird aus Gründen der Klarheit die Erfindung in einer ausführlicheren Weise beschrieben, dies mit Hilfe der diesem Text beigefügten Zeichnungen.

Abbildung 1 ist ein schematischer axialer Durchschnitt der Vorrichtung die in diesem Text beschrieben ist.

Abbildungen 2 bis 6 zeigen Vorrichtungen die die gleichen sind wie die der Abbildung 1. Es sind verschiedene Varianten die andere möglichen Ausführungsformen der Erfindung darstellen.

Wie aus Abbildung 1 zu ersehen ist, setzt sich erfindungsgemäss die obenerwähnte Schutzvorrichtung aus einem Kollisionsdetektor A, einem Gaserzeuger B, einem Sack C der aufgeblasen werden kann und einem Schalldämpfer D, der zwischen dem Sack und dem Gaserzeuger liegt, zusammen.

Der Kollisionsdetektor A mag vonirgendwelchem

zweckentsprechenden Typ sein und zum Beispiel so arbeiten, dass er ein elektrisches Signal erzeugt, 2 5 bis 30 Millisekunden, nachdem die kollidierenden Fahrzeuge in Berührung miteinander gekommen sind.

Der Gaserzeuger B ist ein Behälter JL der ein inertes Druckgas oder ein flüssiges inertes Gas enthält. Dieser Behälter läuft in einen Kais S^ aus, der den Schalldämpfer D enthält. In Ruhestellung sind der Behälter 1 under Schalldämpfer D mit einer gasdichten Membran 4 oder Scheidewand voneinander getrennt, die durchgestochen oder zerstückelt werden kann. Abbildung 1 zeigt, dass dieseMembran die Form eines Kugelabschnitts haben kann, die die berate ist um dem Druck, der auf die gasströmungs-'jui würtijeeit i.ge iieite der Membran oder .Scheidewand ausgeübt wird,

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standzuhalten. Zu gelegener Zeit wird die Membran oder Scheidewand mit Hilfe einer Vorrichtung durchgestochen oder zerstückelt die in den folgenden Zeilen des Textes näher beschrieben wird. Die Vorrichtung die zu diesem Zweck verwendet wird, setzt sich hauptsächlich aus einer rohrförmigen Führung 5 zusammen deren Achse mit der des Behälters 1 zusammenfällt und die in dem innenrohrförmigen Behältersende eingebaut ist das dem halsseitigen,

Behältersende gegenüberliegt. In dieser Führung mag ein Kolben 6 gleiten, dernit einer Kolbenstange 7 versehen ist, deren freies Ende 8 in ein Spitze ausläuft die bis zum Mittelpunkt der Membran 4 reicht.

In entgegengesetzter Richtung ist der Kolben 6 auch mit einer Schaft 9 versehen die in ein Gehäuse 10 hineindringt wo sie eine Feder 11 stark zusammendrückt. Der Kolben kann sich nicht bewegen, weil man einen Riegel 12 in eine Raste der Kolbenschaft eingerastet hat. Zu gelegener Zeit kann dieser Riegel beispielsweise mit Hilfe eines Elektromagnets 13 zurückgezogen werden, der von dem Kollisionsdetektor A erregt wird. Im Innenraum des Halses 3 befinden sich ein Expansionsraum 14 und ein Schalldämpfer. Dieser Innenraum 15. liegt zwischen einer gasstromungsaufwartssextxgen Wandung 16 und einer gasströmungsabwärtsseitigen Wandung 17 wenn man sich auf die Richtung der Gasströmung bezieht. Die Wandung 16 ist mit einer ganzen Reihe von konvergent-divergenten Innendüsen 18 versehen während die gasstromungsabwartsseitige Wandung die Form eines Gitters, eines Siebes oder einer durchlöcherten Platte hat.

Der Innenraum der zwischen diesen beiden Wandungen liegt, wird zur Bildung eines por"ösen Filters 19 mit vernetztem Schaum, zelligem Glas oder irgendwelchem, zweckentsprechenden

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Material gefüllt.

Der Sack C der mit Gas aufgeblasen werden soll, kann entweder direkt an den Ausgang des Behälterhalses 3 angeschlossen oder an einen Rohrstützen oder an einen Sammelbehälter angeschlossen sein.

Abbildungen 2 und 6 stellen Ausführungsformen,der Erfindung dar die sich voneinander dadurch unterscheiden, dass die Mittel zum Durchstechen oder Zerstückelung der Membran oder Scheidewand 4 verschiedenartig sind.

Abbildung 2 zeigt zum Beispiel eine Vorrichtung worin ein hydrostatischer Druck oder dergleichen den Kolben 6 in die Richtung der Membran 4 verdrängt. Deshalb ist der Innenraum der rohrförmigen Führung 5 zwischen deren Boden und dem Kolben 6 über die Leitung 20 an die Druckwasser- oder Druckluftanlage des Fahrzeugs angeschlossen, das mit der in diesem Text beschriebenen Vorrichtung versehen ist.

Abbildung 3 zeigt eine Vorrichtung, worin ein Lichtbogen der zwischen den zwei Elektroden 21 und 22 in einem um- . schlossenen Raum überspringt, eine Stosswelle erzeugt die den Kolben 6 verdrängt, kurz nachdem der Kollisionsdetektor A zu diesem Zweck ein Signal abgibt.

Wie ausden Abbildungen 4 bis 6 zu ersehen ist, können auch pyrotechnische Mittel gebraucht werden um den Kolben 6 zu bewegen. Abbildung 4 zeigt, dass eine Aussparung des Bodens 2 3 der rohrförmigen Führung 5 eine kleine Pulverlading mit Zündmittel 24 enthält und dass der Kolben 6 in Ruhestellung an der Seite des Bodens 23 anliegt die ihm gegenüberliegt. Am Hubende des Kolbens 6 der mit Klemmringen versehen ist, und mit

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sehr engen Toleranzen in der rohrförmigen Führung 5 gleiten kanii, können die Verbrennungsgase aus der Verbrennungskammer 1 über Abgaskanäle 2 5 herausströmen die in der Wandung der Führung 5 vorgesehen worden sind so dass sie den Innenraum des Behälters 1 füllen können und sich dort entspannen.

Wie es aus den Abbildungen 5 und 6 zu ersehen ist, füllt die Pulverladung 2 6 den Innenraum zwischen Boden 2 3 und Kolben 6. Die klassischen Gleichungen der inneren Ballistik und vor allem die Abelsche Gleichung gestatten uns den Höchstdruck zu berechnen der die Verbrennung einer Pulverladung in einem geschlossenen Raum erzeugt. Diese Abelsche Gleichung lautet wie folgt:

= f —i

1 - _1

Δ
f ist ein Kennwert der Pulverladung die von der Energie je

Gewichtseinheit abhängt.

Δ ist die Pulverladungsdichte d.h. das Verhältnis zwischen dem Gewicht der in der Verbrennungskammer liegenden Pulverladung und dem Volumen dieser Verbrennungskammer. Da das Schuttgewicht der Pulverladungen ungefähr 1 ist, ist Δ gleich 1, wenn die Pulverladung in einem Raum eingeschlossen ist der ihrem.Schuttgewicht entspricht. Da der Nenner Null wird, ist der

Wert von ρ gleich °° .
max

In diesem Falle beschleunigt sich der Pulverberbeen-· nungsVorgang. Der Druck der Verbrennungsgase nimmt rasch und ständig zu bis su einem Momentan dem alle Teilchen der Pülverladung zugleich zusammenbrennen. Unter diesen Umständen erreicht der Wärmewirkungsgrad der Pulverladung einen Grenzwert die sich aus der Resal -Saraultschen Gleichung ergibt, und zwar 2/3,

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während dieser Wärmewirkungsgrad, wenn man die klassischen Bedingungen der inneren Ballistik berücksichtigt, nie über 50% hinausgeht.

Es wirddann möglich die Kammern zu miniaturisieren oder verkleinern so dass die Verbrennung der Pulverladung weniger

als eine Millisekunde in Anspruch nimmt. So ist es möglich" die Wandung der Verbrennungskammer zu erleichtern, was die moderne Lehre der dynamischen Festigkeit der Materialien dem Druck gegenüber völlig bestätigt.

Am Hubende des Kolbens 6 strömen die durch die Verbrennung der Pulverladung 2 6 erzeugten Gase in den Behälter 1 durch die Abgaskanäle 25 hinein und bringen den verflüssigten Gasen oder Druckgasen einen Teil der Energie die zu deren Verdampfung beziehungsweise zu deren Optimalspannung notwendig ist. Beispielsweise kanrfman sagen, dass eine Ladung von rauchlosem Doppelbasis-Pulver, Gewicht 1,5 gr, Heizwert 1000 cal/gr, in der Lage ist innerhalb eines Zeitraums von 2 5 Millisekunden, 25 bis 30 1 Stickstoff oder Druckluft zu entspannen, dies unter Berücksichtigung, dass die Gase bei Umgebungstemperatur diffundiert werden.

Abbildung 5 zeigt, dass der Kolben 6an seinem

Hubende einen zweiten Kolben 6¹ verdrängt der mit einer Stange 7 versehen ist die in eine Spitze 8 ausläuft während die Vorrichtung die Abbildung 6 zeigt nur mit einem Kolben 6 versehen ist. Dieser Kolben, nachdem er die Membran 4 durchgestossen-hat, spiesst sich dann auf einen spitzenförmigen Anschlag 27 der Scheidewand Ib auf und bleibt dort stellen. In jeder der obenbeschriebenen Auführungsformen dieser Erfindung ist für den Filter 19

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die sorgfältige Wahl dessen Porositätsgrades zur Herabsetzung des Schalldruckpegels ausschlaggebend.

Natürlich sind viele Änderungen zu der obenbeschriebenen Ausführungsform dieser Erfindung denkbar, ohne dass man sagen kann, dass die. verbesserte Ausführungsform über den Rahmen der Erfindung hinaugeht. Unter anderen könnte man einen Kollisionsdetektor mit Masse und Feder benutzen, der mit Hilfe eines entsprechenden Zündsystems eine Pulverladung anzündet

Wenn der Verzicht auf gewisse Vorteile mit in Kauf genommen werden kann, könnte man sogar irgendwelcher Gaserzeuger verwenden unter der Bedingung, dass er das erzeugte Gas dem Schalldämpfer D zuführt.

Sollte der Gaserzeuger oder der mit Gas aufzublasende Sack solcher Abmessungen sein, dass die Stosswelle einen Schall dessen Druckpegel unter + 120 dbA liegt, könnte die mit Innendüssen versehene Wandung 16 ausfallen.

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Claims

ANSPRÜCHE.

Schutzvorrichtung für einen Fahrzeuginsass, deren Hauptbestandteil ein Kollisionsdetektor ist und die im Raum wo die Fahrzeuginsassen sitzen, mit einem Gaserzeuger und einem aufzublasenden Sack versehen ist» dadurch gekennzeichnet, dass der obenerwähnte Gaserzeuger an einem Schalldampfer anliegt dessen Ausgang mit dem aufzublasenden Sack verbunden ist, wobei der Gaserzeuger und der Schalldämpfer in Ruhestellung durch .eine Membran oder Scheidewand getrennt sind und wobei Mittel vorgesehen sind, die die sogenannten Membran oder Scheidewand durchstechen oder zerstückeln, nachdem der Kollisionsdetektor A zu diesem Zweck ein Signal abgibt.

2,- Schutzvorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaserzeuger ein zylinderfö'rmiger Behälter ist der auf einer Seite in einen Hals ausläuft der einen Schalldämpfer enthält, wobei eine Vorrichtung zum Durchstechen oder zur Zerstückeling der dem Halseingang gegenüberliegenden Membran oder Scheidewand sich in Richtung der Achse des Behälters erstreckt.

3.- Vorrichtung gemass Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Durchstechen oder zur Zerstückelung der Membran oder Scheidewand surch die Verbrennung einer Pulverladung verdrängt wird.

4.- Vorrichtung gemass Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtung zum Durchstechen oder zur Zerstückelung der Membran oder Scheidewand mit Hilfe eines Wasseroder Gasdrucks verdrängt wird.

5,- Vorrichtung gemass Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Durchstechen oder zur Zer-

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stückelung der Membran oder Scheidewand durch Entspannung einer _;;i> Feder verdrängt wird. _;■-■„«*.

6.- Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Durchstechen der Membran oder.. Scheidewand durch die Stosswelle verdrängt wird die durch einen zwischen zwei Elektroden überspringenden Lichtbogen erzeugt wird.

7.- Vorrichtung gemäss Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet dass die Pulverladung den Innenraum einer rohrförmigen Führung füllt und zwar zwischen einem Boden dieser Führung und ein Endstück dieser Vorrichtung zum Durchstechen oder zur Zerstückelung der Membran oder Scheidewand, welche Vorrichtung mit Klemmringen versehen ist und in der obenerwähnten Führung mit engen Toleranzen gleitet.

8,- Vorrichtung gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Abgaskanäle in der Wandung der rohrförmigen Führung und in der Nähe deren Endes vorgesehen sind dassder Membran oder Scheidewand am nächsten liegt.

9.- Vorrichtung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverladung mit einem Zündmittel versehen ist.

10.- Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Schalldämpfers mit einer gassströmungsaufwärtsseitigen Wandung und mit einer gasströmungsabwärtsseitigen Wandung abgegrenzt ist, welche gasströmungsaufwärtsseitige Wandung mit einer ganzen Reihe von konvergent-divergenten Innendüsen versehen ist, während die gasströmungsabwärtsseitige Wandung die Form eines Gitters, eines Siebes oder einer durchlöcherten Platte hat.

11.- Vorrichtung gemäss Anspruch 2,dadurch gekenn-

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zeichnet, dass der obenerwähnte Innenraum mit einem gasstromverteilenden Material gefüllt ist.

12.- Vorrichtung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses gasstromverteilende Material vernetzter Schaum, zelliges Glas oder dergleichen ist.

13,- Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Gaserzeuger die rohrförmigen Führung und der Schalldämpfer koaxial sind.

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