DE69208103T3 - Aufblasvorrichtung für airbag - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Füllen eines leeren Behälters im wesentlichen augenblicklich mit einem Gas, wenn die Geschwindigkeit eines Automobilfahrzeugs, in dem der Behälter installiert ist, stark und abrupt verzögert wird, wobei der Behälter die Verletzung von einer oder von mehreren in dem Fahrzeug anwesenden Personen verhindern ,oder das Ausmaß der beispielsweise im Falle eines Zusammenstoßes erlittenen Verletzungen reduzieren soll.
• Bestimmte Autos sind mit sogenannten Airbags (Luftsäcke) als einer Alternative oder als einem Zusatz zu Standardsicherheitsgurten in Kraftfahrzeugen ausgestattet. Diese Säcke werden rasch vor dem Fahrer oder den Mitfahrern des Kraftfahrzeugs im Fall eines Zusammenstoßes aufgeblasen, um den Fahrer oder die Mitfahrer gegen solche Verletzungen wie jenen zu schützen, die durch ein Vorwärtsschleudern gegen das Lenkrad oder das Armaturenbrett verursacht werden können.
• Bisher sind Kraftfahrzeuge nicht mit Airbags für die Mitfahrer auf dem Rücksitz ausgestattet worden. Der Grund hierfür liegt warscheinlich darin, daß Mitfahrer auf dem Rücksitz wesentlich größere Säcke benötigen würden, was wahrscheinlich mit einer Reihe von Problemen verbunden ist, die ausschließlich mit dem Bereich der Gaskinetik in Zusammenhang gebracht werden können.
• In dem Fall eines Frontalzusammenstoßes oder eines jeglichen anderen Zusammenstoßes, bei dem das Kraftfahrzeug sehr schnell angehalten wird, muß der Behälter mit Gas aufgeblasen werden und einen Airbag oder ein Gaskissen bilden, bevor die Person bei der Ausgangsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gegen die Rücklehne des Vordersitzes oder gegen das Lenkrad/oder das Armaturenbrett geschleudert wird.
• Um einen wirksamen Schutz zu erreichen, schätzt man, daß der Airbag innerhalb einer hunderstel Sekunde aufgeblasen werden muß.
• Unter der Annahme, daß ein Auto bei einer Geschwindigkeit von 110 km/Stunde fährt, wenn ein Zusammenstoß erfolgt, wird eine in dem Auto sitzende Person in dieser Zeit über eine Entfernung von etwa 0,3 Metern im Verhältnis zum Boden bewegt werden. Da die tatsächliche Karosserie des Kraftfahrzeugs aufgrund dessen nicht augenblicklich anhalten wird, daß der vordere Teil des Kraftfahrzeugs über eine Entfernung von einem oder mehreren Dezimetern nach innen verbeult wird, wird der Fahrer oder die Mitfahrer des Kraftfahrzeugs Zeit haben, sich in 0,01 Sekunden etwa einen oder zwei Dezimeter im Verhältnis zur Fahrzeugkarosserie zu bewegen, was bedeutet, daß der Airbag Zeit hat, sich aufzublasen und zu verhindern, daß der Fahrer oder die Mitfahrer gegen das Lenkrad, das Armaturenbrett oder die Rücklehne des Vordersitzes geschleudert werden.
• Eine Vorrichtung zum Füllen eines flexiblen Behälters (Airbag) im wesentlichen augenblicklich mit Gas beim Auftreten von starken Verzögerungskräften ist aus DE-A1-2061759 bekannt. Die Vorrichtung weist einen flexiblen mit Gas zu füllenden Behälter, ein längliches Druckgefäß, das ein Gas wie zum Beispiel Stickstoff oder Helium enthält, einen den flexiblen Behälter mit dem Druckgefäß verbindenden Kanal und eine Explosionsladung auf, die angeordnet ist, um den Kanal zwischen dem Gefäß und dem Behälter zu öffnen, wenn der Behälter aufzublasen ist. In diesem Dokument werden als geeignete Gase Stickstoff und Helium genannt, die beide unter anderen Gasen allgemein bevorzugt sind.
• Wenn sich ein Gas wie im Falle von Stickstoff ohne den Austausch von Energie (Iso-Enthalpie) ausdehnt, wird die Temperatur normalerweise in Übereinstimmung mit dem sogenannten Joule-Thomson-Effekt absinken.
• In dem Fall von Luft oder Stickstoff, die oder der sich von 400 auf 2 Bar ausdehnen darf, wird die Temperatur um etwa 70 bis 100 Grad abfallen. Wenn, wie im Fall von Airbags, das Gas in Hochdruckbehältern gelagert wird, ist es entweder erforderlich, dem Gas entsprechende Wärme zuzuführen, um das Volumen zu erhalten, das bei Raumtemperatur erhalten werden würde, oder der Druckbehälter muß mit etwa 30% mehr Gas gefüllt werden.
• Zusätzlich zu diesem Temperaturabfall muß bedacht werden, daß Luft, Stickstoff und andere Gase bei 400 Bar einen Verdichtbarkeitsfaktor von etwa 1, 2 aufweisen, was bei dem Dimensionieren des Behälters berücksichtigt werden muß, da ansonsten der Druck oder das Volumen auf ein entsprechendes Maß entsprechend mit dem Fall eines idealen Gases erhöht werden muß.
• Ein weiteres mit allen Schwergasen verbundenes Problem besteht darin, daß in dem vorliegenden Fall die Ausflußgeschwindigkeit des Gases verhältnismäßig niedrig sein würde, da die Gasgeschwindigkeit eine Funktion sowohl des Molekulargewichts als auch der Temperatur darstellt.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zum Füllen eines leeren, flexiblen Behälters mit Gas im wesentlichen augenblicklich in dem Fall einer abrupten Verzögerung der Geschwindigkeit eines Automobilfahrzeuges, wobei der gasgefüllte Behälter als ein kraftaufzehrendes Kissen dient, um das Ausmaß der Verletzungen, die erlitten werden können, zu reduzieren. Die Anordnung umfaßt ein unter Hochdruck stehendes gasgefülltes Druckgefäß, eine das Druckgefäß mit dem Behälter verbindende Leitung, eine mechanische Öffnungseinrichtung zum Öffnen der Verbindung zwischen dem Gefäß und dem Behälter wenn die Verzögerung einen niedrigsten Wert überschreitet, und eine Verzögerungsmeßeinrichtung.
• Diese Aufgabe wird in Übereinstimmung mit der Erfindung durch eine Anordnung gelöst, die die in dem Hauptanspruch dargelegten charakteristischen Merkmale aufweist. Vorteilhafte weitere Entwicklungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
• Gase, die einen umgekehrten Joule-Thomson Effekt zeigen, sind Wasserstoff und Helium sowie Mischungen derselben. Der Vorteil von Helium besteht darin, daß es nicht brennbar ist und keine Verbrennung unterhalten wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sogar ein geringes Ausströmen des Gases entdeckt werden kann. Der Nachteil bei Helium besteht darin, daß es ein verhältnismäßig teures Gas ist.
• Andererseits ist Wasserstoff ein reichlich vorhandenes Element und ist daher verhältnismäßig preisgünstig. Reines Wasserstoffgas brennt in Luft und ist daher nicht zur Verwendung in seiner reinen Form geeignet. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Wasserstoff-Helium- Mischung verwendet, die in Luft nicht entzündbar ist.
• Zusätzlich zu dem Vorteil, daß sie einen umgekehrten Joule- Thomson-Effekt zeigen, sind Wasserstoff und Helium Gase, die niedrige Molekulargewichte aufweisen, was bedeutet, daß sie im Vergleich zu Gasen mit höheren Molekulargewichten hohe Ausströmgeschwindigkeiten aufweisen. Die Ausströmgeschwindigkeit von Wasserstoff und Helium ist etwa dreimal höher als die Ausströmgeschwindigkeit von Luft unter entsprechenden Bedingungen.
• Es ist sehr wichtig, daß ein Druckbehälter zum Füllen eines Airbags in dem Fall eines Zusammenstoßes nicht undicht wird und daß der Behälter den benötigten Druck viele Jahre lang, nachdem er gefüllt worden ist, aufrechterhalten wird. Da hochsensible Heliumaustrittsdetektoren erhältlich sind, ist es für das verwendete Gas zweckdienlich, Helium zu enthalten.

Claims (3)

1. Anordnung zum Füllen eines flexiblen Behälters im wesentlichen augenblicklich mit Gas bei Auftreten von starken Verzögerungskräften, wobei der gasgefüllte Behälter als ein kraftaufzehrendes Kissen für Schutz gegen Verletzung wirkt und wobei die Anordnung ein Helium enthaltendes Hochdruckgefäß, eine Leitung, die das Druckgefäß mit dem Behälter verbindet, eine mechanische Öffnungseinrichtung zum Öffnen der Verbindung zwischen dem Gefäß und dem Behälter bei Auftreten einer Verzögerungskraft, die einen kleinsten Wert überschreitet, und ein Verzögerungsmeßgerät aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruckgefäß hauptsächlich Helium und Wasserstoff enthält.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstoffkonzentration der Gasmischung unterhalb des Wertes ist, bei dem die Mischung in Gegenwart von Umgebungsluft brennbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmischung weniger als 15 Volumenprozent Wasserstoff enthält.