DE2429919A1

DE2429919A1 - Aufblaseinrichtung fuer insassenaufprallschutzkissen

Info

Publication number: DE2429919A1
Application number: DE2429919A
Authority: DE
Inventors: Richard Lind Merrell
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1974-06-21
Publication date: 1975-01-23
Also published as: GB1465284A; JPS5035829A; US3869143A

Description

PATENTANWÄLTE 7A9QQ1Q

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 28. JUH11874 S/G 3034

General Motors Corporation Detroit, Michigan (USAj

Aufblaseinrichtung für Insassen-Aufprallschutzkissen

Die Erfindung betrifft Aufblaseinrichtungen vom verstärkten Typ und insbesondere solche Aufblaseinrichtungen, die eine vom Druckgefäß getrennte Verbrennungskammer aufweisen, die mit dem Druckgefäß über einen Auslaß, der mit einer zerreißbaren Dichtung verschlossen ist, in Verbindung steht.

Aufblaseinrichtungen vom verstärkten Typ sind an sich bekannt. Die zerreißbare Dichtung besteht üblicherweise aus einer zerreißbaren Membran, die als Teil der Verbrennungskammer ausgebildet ist oder getrennt ausgestaltet und mit der Kammer verbunden ist. Es ist ebenfalls bekannt, ein Aufschlagteil an der zerreißbaren Dichtung der Verbrennungskammer vorzusehen,zum Aufschlagen und Entfernen eines herausschlagbaren Auslaßstopfens aus dem Druckgefäß, um das Gefäß mit einem Insassen-

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Aufprallschutzkissen zu verbinden. Des weiteren ist es bekannt, das Druckgefäß mit einem Niederdruckfühler zu versehen, der ein Signal abgibt, wenn der Gasdruck im Druckgefäß unter einen bestimmten Wert abgesunken ist.

Die erfindungsgemäße Aufblaseinrichtung umfaßt ein Druckgefäß, das ein Druckfluid enthält und mit einem normalerweise verschlossenen Auslaß, der die Strömung des Druckfluids zu einem Insassen-Aufprallschutzkissen steuert, versehen ist, eine Verbrennungskammer innerhalb des Druckgefäßes mit einem zum Druckgefäß hin offenen Auslaß, eine gaserzeugende Treibstoffladung innerhalb der Verbrennungskammer und Mittel zum Zünden der Treibstoffladung, um Gas unter hohem Druck und hoher Temperatur zu erzeugen und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfühlervorrichtung am Verbrennungskammerauslaß und diesen überlagernd angeordnet ist, daß ein zerreißbares Dichtungsteil die Druckfühlervorrichtung zur Verbrennungskammer hin abdichtet, um ihren Auslaß zum Druckgefäß hin normalerweise zu verschließen, wobei das Dichtungsteil durch das unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Gas zerreißbar ist , um die Durckfühlervorrichtung vom Auslaß zu entfernen und daß Vorrichtungen vorgesehen sind, die aufgrund der Bewegung der Druckfühlervorrichtung wirksam werden und den Auslaß des Druckgefäßes zum Kissen hin öffnen.

Da die erfindungsgemäße Aufblaseinrichtung vom verstärkten Typ ist, sind die zerreißbare Dichtung für den Verbrennungskammerauslaß und der Niederdruckfühler vereint, um beide Funktionen von einer Struktur zu erhalten und trotzdem ein normales Öffnen des Verbrennungskammerauslasses und des Druckgefäßauslasses zu ermöglichen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Niederdruckfühler mit einem druckempfindlichen oder ablenkbaren Ring dicht verbunden, der mit der Verbrennungskammer um ihren Auslaß herum

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dicht verbunden ist. Da der Druck innerhalb des Druckgefäßes größer als derjenige innerhalb der Verbrennungskammer ist, wird der Ring abgelenkt. Die Verbindung des Fühlers mit der Verbrennungskammer begrenzt die Ablenkung des Ringes. Da der Druckfühler und der Ring den Auslaß verschließen, ist die Verwendung einer Membran zu diesem Zweck überflüssig. Der Ring braucht außerdem nicht von der Stärke zu sein, die normalerweise erforderlich ist,da der Ring durch den die Verbrennungskammer aufnehmenden Druckfühler zurückbewegt wird. Der Druckfühler ist durch die Verbrennungskammer hindurch mit einem inneren Anzeigekreis verbunden. Dadurch sind keine Öffnungen in der Wand des Druckgefäßes erforderlich. Ein Aufschlagteil ist am Druckfühler angeordnet und schlägt einen herausschlagbaren Stopfen aus dem Druckgefäß heraus zum öffnen des Druckgefäßauslasses, wenn der Druckfühler und der Ring vom Verbrennungskammerauslaß herausgedrückt werden aufgrund der Zündung der Treibstoffladung in der Verbrennungskammer und wenn die erzeugten Gase einen vorbestimmten Wert erreichen.

Der Umfang der Erfindung ist in den Patentansprüchen näher definiert. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben;.in dieser zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Aufblaseinrichtung,

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Figur 1 und Figur 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles Von Figur 1.

Die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Aufblaseinrichtung 10 weist ein zylinderförmiges Druckgefäß 12 auf, welches sich an einem Ende 14 zu einem schmaleren Durchmesser verjüngt, sowie eine integrale Wand 16, die dieses Ende verschließt. Im Druckgefäß ist eine zylindrische Verbrennungskammer 18 angeordnet, die eine Wand 20 aufweist, die ihr inneres Ende verschließt und die mit einem zylindrischen Auslaß 22 versehen ist, der koaxial

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zur Verbrennungskammer angeordnet ist. Das andere Ende der Verbrennungskammer ist mit einer sich nach außen erweiternden oder konischen Wand 24 versehen, die in einen radialen Flansch 26 mündet. Der Flansch 26 grenzt an das andere offene Ende des Druckgefäßes an und ist mit ihm bei 28 in konventioneller Weise verschweißt, um das Druckgefäß abzuschließen. Das Druckgefäß ist mit einem geeigneten Gas unter Druck gefüllt, beispielsweise mit Argon bei einem Druck von 168,74 at (2400 psi).

Die Verbrennungskammer 18 weist eine patronenförmige Anordnung 30 auf, wie sie im einzelnen in den Patentanmeldungen P 24 06 645 nnd P 24 28 137 der Anmelderin beschrieben ist. Die patronenförmige Anordnung 30 weist im allgemeinen ein zylindrisches Plastikgehäuse 32 auf, das innerhalb der Verbrennungskammer angeordnet ist und eine zylindrische Treibstoff ladung 34 enthält, die beim Zünden der Ladung Gas unter hohem Druck und unter hoher Temperatur erzeugt. Solche Treibstoffe sind an sich bekannt, so daß sie hier nicht weiter beschrieben werden. Die äußere Endwand 36 des Gehäuses 32 ist im wesentlichen dick und mit einem Paar Bohrungen 38 und 49 versehen. Die Bohrung 38 enthält einen Zünder oder ein Auslöseelement 42 und die Bohrung 40 enthält einen Sprengsatz 44. Innerhalb der Bohrung und rechts vom Sprengsatz 44 ist eine konventionelle Kugel 46 angeordnet.

Das innere Ende des Gehäuses 32 weist einen teilweise radialen Flansch 48 auf, der gegen eine Verschlußplatte 50 mit einer zentralen gerippten Öffnung 52 anliegt und diese festhält. Der Auslaß 22, die öffnung 52 und die Kugel 46 sind koaxial zueinander. Eine Dichtungsplatte 54 ist mit der Wand 36 fest verbunden und trägt einen elektrischen Stecker 56. Der Stecker 56 ist mit dem Zünder 42 und dem Sprengsatz 44 durch elektrische Leitungen verbunden, die sich durch die Dichtungsplatte erstrecken. Die patronenförmige Anordnung wird innerhalb der Verbrennungskammer durch einen kreisförmigen, geschlitzten

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Ring 58, der in einer halbkreisförmigen Nut in der Verbrennungskammerwand sitzt,und durch die ausgeholte äußere Kante der Dichtungsplatte gehalten.

Der Stecker 56 verbindet den Zünder und den Sprengsatz mit einem bekannten mehrstufigen Auslösesystem für ein Fahrzeuginsassen-Rückhalte system. Solche Auslösesysteme können einen geschwindigkeit sempfindlichen Sensor und einen trägheitsempfindlichen Sensor aufweisen. Wenn der geschwindigkeitsempfindliche Sensor oder der trägheitsempfindliche Sensor auf Zusammenstöße mit niedriger Wucht ansprechen, wird der Zünder 52 mit der Fahrzeugbatterie oder einer anderen Energiequelle verbunden, so daß die Treibstoff ladung 34 gezündert wird, um Gas unter hohem Druck und unter hoher Temperatur zu erzeugen. Wenn die Aufprallwucht größer ist, wird der Sprengsatz 44 mit derselben Energie—quelle verbunden, um die Kugel 46 in die Öffnung 52 zu schleudern. Dies verkleinert die Öffnungsfläche und erhöht den Druck innerhalb der Verbrennungskammer, wodurch die Verbrennungsrate erhöht wird. Diese Beschreibung ist nur kurz, jedoch sei für weitere Einzelheiten auf die obengenannten Patentanmeldungen verwiesen.

Wie in Figuren 2 und 3 dargestellt, ist eine ablenkbare, ringförmige Dichtung oder Scheibe 60 um den Auslaß 22 herum mit der Wand 20 durch Schweißen oder Hartlöten verbunden. Die Schabe 60 weist eine integrale axiale Wand 62 auf, die wiederum in eine integrale radiale Wand 64 mündet, die eine zum Auslaß koaxiale Öffnung 66 bildet. Eine Platte 68 ist mit dem Flansch 64 durch Schweißen fest verbunden und weist eine zentrale, hohle Aushöhlung 70 auf, die ebenfalls koaxial mit dem Auslaß 22 ist. Die Platte ist Teil eines Druckfühlers 72, der außerdem noch ein zylindrisches Gehäuse 74 aufweist, das mit einem radialen Flansch 76 versehen ist, der mit der Wand 64 gegenüber der Platte 68 verschweißt ist. Das Gehäuse 74 weist ferner eine integrale Endwand 78 auf, die mit einer zentralen öffnung versehen ist, sowie mit einer ausgeprägten Nut 82,in ihrer

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äußeren Oberfläche und sich bis zur Öffnung erstreckend. Erforderlichenfalls können mehrere dieser ausgeprägten Nuten vorgesehen sein.

Eine druckempfindliche Membran oder Scheibe 84 weist eine zentrale kreisförmige Fläche 86 auf, die von einem kreisförmigen gerippten oder gewellten Teil 88 umgeben ist, das normalerweise gegen die innere Fläche der Wand 78 anliegt. Das gewellte Teil ist mit einem Rand 90 durch eine kreisförmige ,am Umfang angeordnete Rippe 92 verbunden. Ein Rückhalteteil 94 weist einen Rand 96 und eine Rippe 98 auf, die den Rand 90 und die Rippe 92 der Scheibe 84 mit dem Gehäuse 74 verbinden und diese festhalten. Das Teil 94 umfaßt eine quasi-konische Wand 100, die mit einer zentralen öffnung 102 koaxial zur öffnung 80 versehen ist.

Ein Schaltkontakt 104 erstreckt sich durch die Aushöhlung 70, und ragt etwas in die Öffnung 102 hinein und ist durch Glasschweißen bei 106 mit der Aushöhlung 70 verbunden. Dadurch wird die Platte 68 abgedichtet. Eine ablenkbare Blattfeder 108 ist mit dem Schaltkontakt verbunden und erstreckt sich durch den Auslaß 22 und die öffnung 66 unter Eingreifen mit der Öffnungsplatte 50, die aus Metall/besteht, aber durch das Plastikgehäuse 32 elektrisch isoliert ist. Eine Leitung 110 (Figur 1) erstreckt sich durch eine Nut im Gehäuse 32 und durch öffnungen in der Wand 36 und der Platte 54 heraus bis zum Stecker 56. Vom Stecker 56 ist die Leitung mit einem geeigneten Anzeigekreis über eine Energiequelle verbunden.

Aus Figur 1 geht hervor, daß ein hohler zylindrischer Stab mit einem Ende von einer geteilten Muffe 114 gehalten wird, die innerhalb einer zentralen kreisförmigen Aussparung 116 in der Wand 16 angeordnet ist. Die Aussparung 116 ist Teil eines integralen,herausschlagbaren oder zerreißbaren Stopfens 118, der in der Wand 16 durch gegenüber angeordnete ausgeprägte Nuten 120 und 122 gebildet wird.

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Das andere Ende des Stabes 112 ist, wie es Figur. 2 und 3 zeigen bei 124 mit der Wand 78 um die Öffnung 80 herum verschweißt, wobei die Schweißnaht jedoch die Nut 82 nicht verschließt.

Ein sich verjüngendes Auslaßteil 126 ist radial nach außen hin von der Nut 122 weg mit der ¥and 16 fest verbunden und weist eine Anzahl radialer Öffnungen 128 und eine integrale, mit einem Gewinde versehene Verlängerung 130 auf. Eine Verzweigung 132 nimmt das Auslaßteil auf und ist mit ihm durch eine Mutter 134 verbunden. Obwohl es nicht dargestellt ist, steht die Verzweigung mit einem konventionellen Verteiler eines Insassen-Rückhalte systems in Verbindung, das wiederum mit einem aufblasbaren Insassen-Aufprallschutzkissen verbunden ist.

Das Gehäuse 72 und die Platte 68 werden mit der Scheibe 60 zusammengebaut, bevor die Scheibe mit der Wand 20 der Verbrennungskammer fest verbunden wird. Die Platte schließt ein Ende des Gehäuses ab, während das andere Ende durch die druckempfindliche Scheibe 84 verschlossen wird. Nach dem Verschließen des Gehäuses wird dieses mit einem geeigneten Gas unter einem bestimmten vorgegebenen' Druck gefüllt, wie z.B. 160 at (2200 psi). Die Füllung erfolgt mittels eines Füllrohres 136, das nach dem Füllvorgang abgeklemmt und abgedichtet wird. Nach dem Füllen des Gehäuses wird die Scheibe 84, wie es in Figur 3 dargestellt ist, ange- . bracht. Danach wird die Scheibe 60 mit der Verbrennungskammerwand 20 feet verbunden, um den Auslaß 22 zu schließen (Figur 3). Die Platte 68 ist in einem geringen Abstand von der Wand 20 angeordnet.

Nachdem die Verbrennungskammer im Druckgefäß angebracht ist und dieses verschließt, wird das Druckgefäß durch ein geeignetes Füllventil 138 mit geeignetem Gas gefüllt, wie beispielsweise Vrgon unter einem Druck von 168,74 at (2400 psi), wie bereits weiter oben erwähnt. Da der Gasdruck im Druckgefäß größer als

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derjenige innerhalb des Gehäuses 72 ist, wird die Scheibe nach links (Figur 3) abgelenkt, so daß das gewellte Teil 88 gegen die quasi konische Wand 100 des Rückhalteteils 94 anliegt, so daß die zentrale Fläche 86 mit dem Schaltkontakt 104 in Berührung steht. Dadurch wird der Anzeigekreis durch die Energiequelle geerdet. Und da das Gas im Druckgefäß einen höheren Druck aufweist, als dasjenige innerhalb der Verbrennungskammer 18, wird der Fühler 72 etwas nach links (Figur 3) gedrückt, so daß die Platte 68 um den Auslaß 22 herum gegen die Wand 20 anliegt. Diese leichte Verschiebung des Fühlers wird durch die Ablenkung der Wand 64 der Scheibe 60 relativ zur Wand 62 ermöglicht.

Wenn die Gase unter hohem Druck,die durch Zünden der Treibstoffladung 34 erzeugt werden, einen vorbestimmten Druckwert erreichen, zerreißt die Scheibe 60 entweder an der Verbindungsstelle der Scheibe mit der Wand 62 oder an der Verbindungsstelle der Wände 62 und 64. Dadurch fliegt der Druckfühler und die an ihm hängenden Teile der Scheibe 60 (bei Betrachtung von Figur 3)nach rechts, so daß der Auslaß 22 geöffnet wird und die Gase in das Druckgefäß strömen können. Gleichzeitig verschiebt der Fühler 72 den Stab 112(bei Betrachtung von Figur i)nach rechts, wobei das rechte Ende des Stabes in die geteilte Muffe 114 eindringt, so daß er auf den Stopfen 118 aufschlägt, um diesen herauszuschlagen, und es den erzeugten Gasen und den Gasen des Druckgefäßes zu emöglichen, zum Insassen-Aufprallschutzkissen zu strömen und dadurch das Kissen aufzublasen.

Aus der oben stehenden Beschreibung wird deutlich, daß, obwohl die Scheibe 60 und die Platte 68 normalerweise den AusLaß 22 der Verbrennungskammer verschließen und der Schaltkontakt 104 in diesem Auslaß angeordnet ist, die Platte sowie der Kontakt leicht und wirksam entfernt werden können, um den Auslaß dann

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zu öffnen, wenn die erzeugten Gase innerhalb der Verbrennungskammer einen vorbestimmten Druckwert erreichen.

Wenn zu irgendeiner Zeit der Druck innerhalb des Druckgefäßes 12 unter dem vorbestimmten Druckwert von 160 at (2200 ρsi) absinkt, entfernt sich die Scheibe 84 von ihrer in Figur 3 dargestellten Stellung, so daß der Anzeigekreis anspricht ^u und dem Fahrer ein Signal gibt, daß der Druck innerhalb des Druckgefäßes unter diesen Referenzdruck gesunken ist.

Eine der Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ist es, daß sie eine verbesserte Aufblaseinrichtung vom verstärkten Typ schafft, worin ein Druckfühler für das Druckgefäß den Verbrennungskammerauslaß überlagert und mit ihm fest verbunden ist, um den Auslaß des Druckgefäßes bis zu dem Zeitpunkt zu verschließen, zu den die Treibstoffladung der Verbrennungskammer gezündet wird, wodurch Gaseunter hohem Druck und unter hoher Temperatur erzeugt werden. Eine andere Besonderheit der Erfindung ist es, daß der Druckfühlerfclen Auslaß des Druckgefäßes zu einem aufblasbaren Insassen-Aufprallschutzkissen hin öffnet, wenn dis Gase erzeugt werden. Eine weitere Besonderheit der Erfindung ist es, daß der Druckfühler beweglich mit der Verbrennungskammer oberhalb ihres Auslasses mittels druckablenkbarer Dichtungsmittel angeordnet ist und die Verbrennungskammer aufnimmt, wenn die Dichtungsmittel unter dem Druck der Gase innerhalb des Druckgefäßes abgelenkt werden. Noch eine andere Besonderheit der Erfindung ist es, daß der Druckfühler vom Auslaß der Verbrennungskammer durch die erzeugten Gase fortgeblasen wird. Gemäß einer weiteren Besonderheit der Erfindung ist der Druckfühler elektrisch mit einem äußeren Anzeigekreis der Aufblaseinrichtung durch die Verbrennungskammer hindurch verbunden, anstatt durch öffnungen in den Wänden des Druckgefäßes.

Dadurch wird also erfindungsgemäß eine verbesserte Aufblaseinrichtung geschaffen.

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Claims

P a t e η t a ns ρ r ü c h e

Aufblaseinrichtung umfassend ein Druckgefäß, das ein Druckfluid enthält und mit einem normalerweise verschlossenen Auslaß, der die Strömung des Druckfluids zu einem Insassen-Aufprallschutzkissen steuert, versehen ist, eine Verbrennungskammer innerhalb des Druckgefäßes mit einem zum Druckgefäß hin offenen Auslaß _t eine gaserzeugende Treibstoffladung innerhalb der Verbrennungskammer und Mittel . zum Zünden der Treibstoffladung,um Gas unter hohem Druck und hoher Temperatur zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet , daß eine Druckfühlervorrichtung (72) am Verbrennungskammerauslaß (22) und diesen überlagernd angeordnet ist, daß ein zerreißbares Dichtungsteil (60) die Druckfühlervorrichtung zur Verbrennungskammer (18) hin abdichtet, um ihren Auslaß zum Druckgefäß (12) hin normalerweise zu verschließen, wobei das Dichtungsteil durch das unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Gas zerreißbar ist, um die Druckfühlervorrichtung vom Auslaß zu entfernen und daß Vorrichtungen (112, 114) vorgesehen sind, die aufgrund der Bewegung der Druckfühlervorrichtung wirksam werden und den Auslaß des Druckgefäßes zum Kissen hin öffnen..

Aufblaseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Dichtungsteil (60), das die Druckfühlervorrichtung (72) zur Verbrennungskammer (18) abdichtet, durch Druck ablenkbar ist und daß eine Vorrichtung (68) auf der Druckfühlervorrichtung die Verbrennungskammer

(18) infolge der Ablenkung des Dichtungsteiles aufgrund des

Ca)· Druckes des Druckfluids im Druckgefäß aufnimmt, um diese Ablenkung zu begrenzen.

Aufblaseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die durch Druck ablenkbare Dichtungsvorrichtung ein durch Druck ablenkbarer Ring (60) ist, der

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mit der Kammer (18) um den Auslaß (22) herum dicht verbunden ist.

4. Aufblaseinrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3, dactach gekennzeichnet , daß die Vorrichtung auf der Druckfühlervorrichtung eine Wand (68) umfaßt, die mit der Verbrennungskammer um ihren Auslaß herum verbindbar ist.

5. Aufblaseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckfühlervorrichtung (72) mit einer äußeren Anzeigevorrichtung durch die Verbrennungskammer (18) hindurch verbunden ist.

6. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet ., daß die Druckfühlervorrichtung (72) mit der äußeren Anzeigevorrichtung durch innerhalb der Verbrennungskammer angeordnete Mittel (50, 108), die auf den Druckunterschiedswert zwischen der Kammer und dem Druckgefäß ansprechen, verbunden ist.

7. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 6, dadrch gekennzeichnet , daß die Mittel innerhalb der Verbrennungskammer einen hervorspringenden Schaltkontakt (108) auf der Druckfühlervorrichtung umfassen.

8. Aufblaseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckfühlervorrichtung (72) eine geschlossene Kammer (74) umfaßt, die eine Einlaflwand (78) mit einer darin angeordneten Öffnung (80) aufweist, wobei die öffnung durch eine druckempfindliche Vorrichtung (84) innerhalb der geschlossenen Kammer verschlossen ist, und wobei die druckempfindliche Vorrichtung vom Druck des Druckfluids durch die Öffnung in der Einlaßwand beaufschlagt wird.

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9. Aufblaseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die infolge der Bewegung der Druckfühlervorrichtung zum Öffnen des Druckgefäßauslasses zum Kissen hin wirksam werdende Vorrichtung ein Aufschlagteil (112) ist, das auf der Einlaßwand (78) der geschlossenen Kammer (74) um ihre Öffnung (80) herum angeordnet ist, wobei ein Zugang (82) für das Druckfluid durch diese Anordnung vorgesehen ist.

10. Aufblaseinrichtung nach Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß die geschlossene Kammer (74) ein Druckfluid unter einem niedrigeren Druck als denjenigen des im Druckgefäß (12) enthaltenen Druckfluids enthält.

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