DE69407391T2

DE69407391T2 - Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückhalteeinrichtung

Info

Publication number: DE69407391T2
Application number: DE69407391T
Authority: DE
Inventors: Jack L Blumenthal; Peter Staudhammer
Original assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc
Current assignee: ZF Passive Safety Systems US Inc
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2014-10-28
Also published as: EP0658460A1; MX9409580A; JPH07195996A; KR950017518A; KR0142019B1; CA2134532C; DE69407391D1; CA2134532A1; EP0658460B1; JP2672077B2; US5454592A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung, z. B. einen Airbag.

Hintergrund der Erfindung

Ein bekannte Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung, wie z. B. ein Airbag, umfaßt ein Druckgefäß zum Speichern einer Menge eines Aufblasfluids unter Druck. Das Druckgefäß umfaßt eine Brechscheibe, welche in Reaktion auf eine Fahrzeugverzögerung mit einer Größenordnung zerbricht, die das Auftreten einer Kollision anzeigt. Wenn die Brechscheibe zerbrochen ist, definiert sie eine Auslaßöffnung, durch welche das Aufblasfluid von dem Druckgefäß zur Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung strömt, um die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung aufzublasen. Das durch die zerbrochene Brechscheibe definierte Gebiet der Öffnung ist ein Faktor zur Bestimmung der Rate (Geschwindigkeit), mit der das Aufblasfluid in die Fahrzeuginsassen- Rückhaltevorrichtung strömt.
Speziell offenbart DE-A-42 31 356 (D1) eine Vorrichtung eines Typs zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung, auf den im Oberbegriff des Anspruchs 1 Bezug genommen wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichung, wie z. B. ein Airbag, aus Druckgefäßmittel und Zündmittel auf. Die Druckgefäßmittel definieren eine Kammer, die unter Druck stehendes Gas enthält. In der Kammer befindet sich eine brennbare Gasmischung. Das Zündmittel erhöht durch Zünden der Gasmischung den Druck der Gasmischung.
Gemäß eines Hauptmerkmals der vorliegenden Erfindung umfaßt die Vorrichtung weiterhin Auslaßmittel, damit freigegebenes Gas die Kammer verläßt. Das Auslaßmittel gibt das Gas zum Verlassen der Kammer mit einer ersten Flußrate frei, und danach mit einer zweiten größeren Flußrate. Das Auslaßmittel stellt eine erste Gasauslaßöffnung im Druckgefäßmittel zur Verfügung, um das Druckgefäßmittel zu öffnen, wenn das Auslaßmittel betätigt wird. Das Auslaßmittel sieht eine zweite Gasauslaßöffnung im Druckgefäßmittel zu einer vorbestimmten Zeit nach dem Vorsehen der ersten Gasauslaßöffnung vor. Ein Leitmittel leitet Gas von den Gasauslaßöffnungen in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben die erste und zweite Gasauslaßöffnung vorbestimmte Strömungsflächen oder -gebiete. Zusätzlich zur Zeitsteuerung der ersten und zweiten Strömungsraten steuert die Vorrichtung somit die Größen der ersten und zweiten Strömungsrate, die durch die Strömungsgebiete bestimmt sind. Durch die Steuerung der Größen und des Zeitversatzes (Zeitsteuerung) der ersten und zweiten Strömungsraten, mit welchen das Gas zum Verlassen der Kammer freigegeben wird, steuert die Vorrichtung die Rate, mit welcher das Gas in die Fahrzeuginsassen- Rückhaltevorrichtung zum Aufblasen der Rückhaltevorrichtung geleitet wird.
Gemäß eines anderen Hauptmerkmals der vorliegenden Erfindung umfaßt das Druckgefäßmittel eine Verschlußwand. Die Verschlußwand hat einen Wegbrechteil, welcher durch den Gasdruck innerhalb der Kammer gezwungen ist, sich von der Verschlußwand wegzubewegen. Der Wegbrechteil der Verschlußwand weist eine vorbestimmte Umfangsgrenze auf, welche durch einen zerbrechbaren Teil der Verschlußwand definiert ist.
Der zerbrechbare Teil der Verschlußwand wird durch den Gasdruck zerbrochen, wenn der Gasdruck durch das Zündmittel erhöht wird. Der zerbrechbare Teil der Verschlußwand gibt somit den Wegbrechteil frei, um sich vollständig von der Verschlußwand an der vorbestimmten Umfangsgrenze des Wegbrechteils zu trennen, und um sich von der Verschlußwand wegzubewegen, um eine Gasauslaßöffnung innerhalb der vorbestimmten Umfangsgrenze zu bilden. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die innerhalb der vorbestimmten Umfangsgrenze des zerbrechbaren Teils der Verschlußwand gebildete Gasauslaßöffnung die zweite Gasauslaßöffnung. Sie wird somit zu einer vorbestimmten Zeit nach der Ausbildung der ersten Gasauslaßöffnung gebildet.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt weiterhin ein Oberflächenmittel, um die zweite Gasauslaßöffnung als eine runde Zumeßöffnung zu definieren, die einen Kontraktionskoeffizienten von mindestens ungefähr 0,90 und vorzugsweise ungefähr 0,97-0,98 aufweist. Die zweite Gasauslaßöffnung ist derart gestaltet, daß das Gas in Form eines Strahles aus der Kammer geleitet wird, der im wesentlichen nicht relativ zum Strömungsgebiet oder der Strömungsfläche der zweiten Gasauslaßöffnung kontrahiert ist. Dies führt zu einer maximalen Strömungsrate des Gases nach Außen, welches von der Kammer durch die zweite Gasauslaßöffnung ausströmt, um die aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung aufzublasen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann beim Lesen der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Aufblasanordnung, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, und die Aufblasanordnung in einem unbetätigten Zustand zeigt;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von Teilen der Aufblasanordnung der Fig. 1;
Fig. 3 eine zur Fig. 2 ähnliche Ansicht, die die Teile in verschiedenen Positionen zeigt;
Fig. 4 eine zur Fig. 3 ähnliche Ansicht, die die Teile in anderen Positionen zeigt;
Fig. 5 eine zur Fig. 4 ähnliche Ansicht, die die Teile in noch anderen Positionen zeigt;
Fig. 6 eine zur Fig. 1 ähnliche Ansicht, die die Aufblasanordnung in einem betätigten Zustand zeigt; und
Fig. 7 einen Graph, der nach Betätigung von Testaufblasvorrichtungen erhaltene Leistungsdaten zeigt.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Eine Aufblasanordnung 10, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Die Aufblasanordnung 10 sieht ein Aufblasfluid zum Aufblasen eine aufblasbaren Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung vor, die in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche in den Zeichnungen dargestellt ist, ein Airbag 12 ist. Die Aufblasanordnung 10 hat einen unbetätigten Zustand, in welchem der Airbag 12 in einem gespeicherten gefalteten Zustand ist, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Aufblasanordnung 10 besitzt auch einen betätigten Zustand, in welchem sie den Airbag 12 aufbläst, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Aufblasanordnung 10 wird in Reaktion auf eine Fahrzeugverzögerung mit mindestens einer vorbestimmten Größe betätigt, welche das Auftreten einer Fahrzeugkollision anzeigt. Der Airbag 12 wird dann aus dem gespeicherten gefalteten Zustand in einen aufgeblasenen Zustand aufgeblasen, in welchem er die Bewegung eines Fahrzeuginsassen zurückhält und den Insassen vor einem kraftvollen Aufschlag auf Fahrzeugteile schützt.
Die Aufblasanordnung 10 weist ein Druckgefäß 14 auf. Das Druckgefäß 14 umfaßt ein Tankglied 15 und eine Betätigungsanordnung 16. Das Tankglied 15 und die Betätigungsvorichtung 16 definieren zusammen eine abgedichtete Speicherkammer 18, die Aufblasfluid, wie z. B. Gas, zum Aufblasen des Airbags 12 enthält. Die Betätigungsanordnung 16 öffnet das Druckgefäß 14, um das Aufblasfluid von der Speicherkammer 18 nach Auftreten einer Fahrzeugverzögerung freizugegeben, die mindestens eine vorbestimmte Größe besitzt, die das Auftreten einer Fahrzeugkollision anzeigt.
Das Tankglied 15 weist einen zylindrischen Seitenwandteil 20, einen ersten End- oder Stirnwandteil 22 und einen zweiten End- oder Stirnwandteil 24 auf. Der erste Stirnwandteil 22 des Tankgliedes 15 weist eine ringförmige innere Kantenoberfläche 26 auf, die eine sich durch den ersten Stirnseitenteil 22 erstreckende Öffnung definiert. Der zweite Stirnwandteil 24 des Tankgliedes 15 weist eine ringförmige innere Kantenoberfläche 28 auf, welche in ähnlicher Weise eine sich durch den zweiten Stirnwandteil 24 ausdehnende Öffnung definiert. Eine Stirnabdeckung 30 wird durch die Öffnung in dem zweiten Stirnseitenteil 24 eng aufgenommen. Eine Schweißung 32 blockiert den Ausfluß des Aufblasfluids aus der Speicherkammer 18 zwischen der Kantenoberfläche 28 und der Stirnabdeckung 30. Die Stirnabdeckung 30 weist einen Durchlaß (nicht gezeigt) auf, durch welchen das Aufblasfluid in die Speicherkammer 18 geleitet wird. Nachdem die Speicherkammer 18 mit dem Aufblasfluid mit einem gewünschten Druck (Solldruck) gefüllt ist, wird der Durchlaß in der Stirnabdeckung 30 geschlossen. Die Stirnabdeckung kann auch einen herkömmlichen Druckschalter (nicht gezeigt) umfassen, welcher den Druck des Fluids in der Speicherkammer 18 überwacht, um einen Fahrzeuginsassen zu warnen, falls der Druck unter ein vorbestimmtes Niveau fällt.
Das Aufblasfluid in der Speicherkammer 18 besteht vorzugsweise aus einem brennbaren Gasgemisch. Das brennbare Gasgemisch in der Speicherkammer 18 enthält ein Hauptgas, welches den Haupteil des Gases zum Aufblasen des Airbags 12 darstellt, und einem brennbares Gas, welches das Hauptgas beim Zünden erhitzt. Das Gasgemisch befindet sich in einem homogenen gasförmigen Zustand. Das Hauptgas schließt vorzugsweise ein Oxidationsgas zur Unterstützung der Verbrennung des brennbaren Gases und ein Inertgas zum Aufblasen des Airbags 12 ein. Das Hauptgas kann Luft oder ein Gemisch von Luft und eines Inertgases einschließen. Das Inertgas kann Stickstoff, Argon oder eine Mischung aus Stickstoff und Argon sein. Vorzugsweise ist das Hauptgas Luft und das Oxidationsgas der Sauerstoff in der Luft. Das brennbare Gas kann Wasserstoff, Methan oder ein Gemisch aus Wasserstoff und Methan sein. Vorzugsweise ist das brennbare Gas Wasserstoff. Eine typische Zusammensetzung des Gasgemisches besteht aus ungefähr 12 Volumenprozent Wasserstoff und 88 Volumenprozent Luft. Das Gasgemisch ist in der Speicherkammer 18 unter einem Druck von ungefähr 250 psi (172,36 Bar) gespeichert, könnte aber in der Speicherkammer 18 unter einem anderen Druck gespeichert sein.
Die Betätigungsanordnung 16 schließt eine Sammelleitung ein. Die Sammelleitung 40 weist eine zylindrische Seitenwand 44, eine kreisförmige Verschlußwand 46 an einen Ende der Seitenwand 44, und eine kreisförmige äußere Wand 47 am anderen Ende der Seitenwand 44 auf. Die äußere Wand 47 der Sammelleitung 40 besitzt eine ringförmige innere Kantenoberfläche 48, die eine Öffnung definiert, die sich durch die äußere Wand 47 erstreckt. Die Seitenwand 44 der Sammelleitung 40 wird eng in die Öffnung in dem ersten Stirnwandteil 22 des Tankgliedes 15 aufgenommen und erstreckt sich durch diese Öffnung. Eine Schweißung 49 blockiert das Lecken des Gases aus der Speicherkammer 18 zwischen der Kantenoberfläche 26 und der Seitenwand 44. Eine Vielzahl von Gasstromöffnungen 50 erstreckt sich durch die Seitenwand 44.
Die Verschlußwand 46 weist einen vordefinierten zentralen Wegbrechteil 58 und einen ringförmigen Randteil 60 auf, wobei beide auf einer Achse 61 zentriert sind. Wie in Fig. 2 vergrößert gezeigt, besitzt der Randteil 60 eine äußere Seitenoberfläche 62 und eine innere Seitenoberfläche 64 mit einer ringförmigen Kante 65, welche den Wegbrechteil 58 umschreibt. Der Wegbrechteil 58 hat eine äußere Seitenoberfläche 66 und eine innere Seitenoberfläche 68 mit einer kreisförmigen Umfangskante 69, die an die ringförmige Kante 65 des Randteils 60 angrenzt. Die Kanten 65 und 69 laufen zusammen, um ein Beanspruchungserhöhungsmittel (Soll-Bruchstelle) im Material der Verschlußwand 46 zu definieren, welches den Wegbrechteil 58 mit den Randteil 60 verbindet. Die Verbindung der Kanten 65 und 69 definiert somit eine ringförmige Grenze, an welcher der Wegbrechteil 58 der Verschlußwand 46 vom Randteil 60 wegbrechen kann.
Wenn die Speicherkammer 18 - wie oben beschreiben - mit einem Gasgemisch gefüllt ist, so wirkt der Druck des gespeicherten Gasgemisches axial nach außen gegen die innere Seitenoberfläche 68 des Wegbrechteils 58 der Verschlußwand 46. Der Druck der Umgebungsluft wirkt gleichzeitig axial nach innen gegen die äußere Seitenoberfläche 66 des Wegbrechteils 58. Im Ergebnis unterliegt der Wegbrechteil 58 einer Gasdruckdifferenz zwischen dem Druck des gespeicherten Gasgesmisches und dem Druck der Umgebungsluft. Da der Druck des gepeicherten Gasgemisches höher ist als der Druck der Umgebungsluft, ergibt die Gasdruckdifferenz eine Druckkraft, die den Wegbrechteil 58 zwingt, sich axial nach außen zu bewegen. Das Material der Verschlußwand 46, welches das Beanspruchungserhöhungsmittel (Soll-Bruchstelle) aufweist, das den Wegbrechteil 58 mit dem Randteil 60 verbindet, ist so gestaltet, daß es durch die von der axial nach außen wirkenden Druckkraft ein vorbestimmtes erhöhtes Niveau erreicht.
Ein Betätigungsgehäuse 70 wird in der Sammelleitung 40 getragen. Das Betätigungsgehäuse 70 ist ein auf der Achse 61 zentriertes rohrförmiges Glied. Wie in den Figuren 1 und 6 gezeigt, wird das Betätigungsgehäuse 70 eng durch die Öffnung in der äußeren Wand 47 der Sammelleitung 40 aufgenommen. Eine Schweißung 71 blockiert das Gasleck zwischen der äußeren Wand 47 und einem Flansch 72 auf den Betätigungsgehäuse 70. Wie in Fig. 2 vergrößert gezeigt, weist das Betätigungsgehäuse 70 einen Basisteil 73 und einen Führungsteil 74 auf. Der Basisteil 73 umfaßt einen Flansch 72 und besitzt eine mit einem Gewinde versehene innere Oberfläche 75, die ein zylindrisches Basisabteil 76 definiert. Der Führungsteil 74 weist eine ringförmige Endoberfläche 78 und eine glatte zylindrische innere Oberfläche 79 auf. Die ringförmige Endoberfläche 78 definiert eine kreisförmige Öffnung 80. Die zylindrische innere Oberfläche 79 definiert einen Führungsdurchlaß 82, der sich axial durch den Führungsteil 74 vom Basisabteil 76 zur Öffnung 80 erstreckt. Ein geeignetes Bandteil 83 ist klebend mit der ringförmigen Endoberfläche 78 verbunden, um die Öffnung 80 abzudecken und zu verschließen.
Wie weiterhin in Figur 2 vergrößert gezeigt ist, wird ein Zünder 90 innerhalb des Betätigungsgehäuses 70 gehalten. Der Zünder 90 weist ein zylindrisches Gehäuse 92 auf. Das Gehäuse 92 besitzt eine mit einem Gewinde versehene äußere Oberfläche 94 und hat eine ringförmige vordere Endoberfläche 96, die eine Öffnung am vorderen Ende des Zünders 90 definiert. Ein Paar elektrisch leitender Stifte 98 erstreckt sich in das Gehäuse 92. Das Gehäuse 92 enthält eine pyrotechnische Ladung 100 in einer Umhüllung 102, die hermetisch abgeschlossen ist. Die pyrotechnische Ladung 100 wird nach Durchgang eines elektrischen Stromes durch den Zünder 90 zwischen den Stiften 98 gezündet. Die pyrotechnische Ladung 100 ist vorzugsweise ZrKClO&sub4;, andere bekannte pyrotechnische Ladungsmaterialien können aber im Zünder 90 genutzt werden. Wenn die pyrotechnische Ladung 100 im Zünder 90 gezündet wird, so erzeugt sie Verbrennungsprodukte, welche die Umhüllung 102 zerbrechen, um den hermetischen Verschluß zu öffnen und durch die Öffnung an der vorderen Endoberfläche 96 des Zünders 90 zu entweichen.
Das Gehäuse 92 ist in das Basisabteil 76 des Betätigungsgehäuses 70 eingeschraubt, wobei die Öffnung an der vorderen Endoberfläche 96 zum Führungsdurchlaß 82 zeigt. Die mit Gewinde versehenen Oberflächen 75 und 94 sind eng genug miteinander in Eingriff und dicht genug, um ein Gasleck zwischen den mit Gewinde versehenen Oberflächen 75 und 94 zu blockieren. Alternativ dazu könnte eine Schweißung oder eine andere Dichtung zum Abdichten und Halten des Zünders 90 am Platz vorgesehen werden. Somit wird der Zünder 90 durch das Betätigungsgehäuse in einer Position gehalten, um die Verbrennungsprodukte von der pyrotechnischen Ladung 100 in den Führungsdurchlaß 82 in eine sich entlang der Achse 61 erstreckende Richtung zu leiten.
Wie ebenfalls in Figur 2 gezeigt, umfaßt die Betätigungsanordnung 16 weiterhin einen bewegbaren Behälter 104 in Form eines Projektilgliedes. Der bewegbare Behälter 104 weist eine zylindrische äußere Seitenoberfläche 110, eine ringförmige hintere Endoberfläche 112 und eine konische vordere Endoberfläche 114 auf. In der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die zylindrische äußere Seitenoberfläche 110 des bewegbaren Behälters 104 einen Durchmesser von 3,81 mm. Die konische vordere Endoberfläche 114 zeigt von der zylindrischen äußeren Seitenoberfläche 110 weg, um einen punktartigen spitzen Teil 115 des bewegbaren Behälters 104 zu bilden. Der bewegbare Behälter 104 weist weiterhin eine zylindrische innere Oberfläche 116 und eine kreisförmige innere Oberfläche 118 auf. Die inneren Oberflächen 116 und 118 sind koaxial mit der Yußeren Seitenoberfläche 110 und definieren zusammen ein Abteil 120 innerhalb des bewegbaren Behälters 104. Das Abteil 120 weist eine zylindrische Form mit einem offenen Ende an der ringförmigen hinteren Endoberfläche 112 und einem geschlossenen Ende an der kreisförmigen inneren Oberfläche 118 auf.
Ein zündbares Material 122 ist innerhalb des Abteils 120 im bewegbaren Behälter 104 enthalten. Das zündbare Material 122 ist vorzugsweise BKNO&sub3;, andere Materialien können, wie bei der pyrotechnischen Ladung 100, als Alternativen benutzt werden. In der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung füllt das zündbare Material 122 das Abteil 120 und besitzt eine Oberfläche 124, die sich über das offene Ende des Abteils 120 erstreckt. Das zündbare Material 122 (wie das zündbare Material 100) wird vorzugsweise vor Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit, geschützt. Ein solcher Schutz könnte durch einen Verschluß oder eine Abdeckung in Form eines Mantels oder möglicherweise eines Wachsüberzuges (nichts davon ist in den Zeichnungen dargestellt) erreicht werden, welche die Oberfläche 124 am offenen Ende des Abteils abdeckt.
Wenn die Aufblasanordnung 10 im in Figur 1 dargestellten unbetätigten Zustand ist, so befindet sich der bewegbare Behälter 104 innerhalb des Betätigungsgehäuses 70. Insbesondere hat der bewegbare Behälter 104 eine unbetätigte Position, in welcher er koaxial eng innerhalb des Führungsdurchlasses 82 im Führungsteil 74 des Betätigungsgehäuses 70 aufgenommen wird. Befindet sich der bewegbare Behälter 104 in seiner unbetätigten Position, so wird die zylindrische äußere Seitenoberfläche 110 des bewegbaren Behälters 104 eng gegen die zylindrische innere Oberfläche 79 des Führungsteils 74 mit einer freigebbaren Reib- oder Interferenzpassung aufgenommen. Die Reibpassung kann mit einer Crimpndung im Führungsteil 74 des Betätigungsgehäuses 70 ergänzt werden, oder mit einem Scherstift oder ähnlichen. Zusätzlich zeigt die Oberfläche 124 des zündbaren Materials 122 axial zur Öffnung an der vorderen Endoberfläche 96 des Zünders 90 hin.
Die Betätigungsanordnung 16 schließt weiterhin einen elektrischen Schaltkreis 150 ein. Der elektrische Schaltkreis 150 umfaßt eine Stromquelle 152, die vorzugsweise die Fahrzeugbatterie und/oder ein Kondensator ist, und einen normalerwise offenen Schalter 154. Der Schalter 154 ist vorzugshafterweise Teil eines Fahrzeugverzögerungssensors 156. Der Verzögerungssensor 156 mißt die Fahrzeugverzögerung von mindestens einer vorbestimmten Größe, welche eine Kollision anzeigt, und schließt den Schalter 154 in Reaktion auf eine solche Fahrzeugverzögerung. Solch ein Verzögerungssensor ist in der Technik bekannt. Der elektrische Schaltkreis 150 erstreckt sich durch den Zünder 90 zwischen den Stiften 98 und betätigt den Zünder 90, wenn der Schalter 154 schließt.
Wenn das Fahrzeug mit einer zumindest vorbestimmten Größe, die eine Kollision anzeigt, eine Verzögerung erfährt, so mißt der Verzögerungssensor 156 das Auftreten einer solchen Fahrzeugverzögerung und schließt den Schalter 154. Wenn der Schalter 154 schließt, so fließt elektrischer Strom durch den Zünder 90 zwischen den Stiften 98. Die pyrotechnische Ladung 100 im Zünder 90 wird dann gezündet und erzeugt Verbrennungsprodukte, welche die Umhüllung 102 zerbrechen und vom Zünder 90 entweichen. Die vom Zünder 90 entweichenden Verbrennungsprodukte bewegen sich in einen Raum 160 im Führungsdurchlaß 82 zwischen dem Zünder 90 und dem bewegbaren Behälter 104 und bewegen sich axial durch den Raum 160 zum bewegbaren Behälter 104. Wenn die Verbrennungsprodukte vom Zünder 90 den bewegbaren Behälter 104 erreichen, so zünden sie das zündbare Material 122 im Abteil 120 an der Oberfläche 124. Das zündbare Material 122 erzeugt dann Verbrennungsprodukte, welche vom offenen Ende des Abteils 120 ausgestoßen und in den Raum 160 geleitet werden. Jeder Umweltschutz über der Oberfläche 124 wird zerstört.
Wenn die pyrotechnische Ladung 100 und das zündbare Material 122 brennen, so sind die Verbrennungsprodukte am Anfang im Raum 160 zwischen dem Zünder 90 und dem bewegbaren Behälter 104 enthalten. Die gasförmigen Komponenten der Verbrennungsprodukte im Raum 160 erhöhen den Druck beim Verbrennen der pyrotechnischen Ladung 100 und des zündbaren Materials 122. Der Zünder 90 wird durch die in Eingriff stehenden Gewinde sicher im Basisabteil 76 gehalten. Der bewegbare Behälter 104 jedoch wird freigebbar im Führungsdurchlaß 82 durch die Reibpassung gehalten.
Wenn der steigende Gasdruck im Raum 160 einen vorbestimmten erhöhten Pegel erreicht, so wird die Kraft des axial gegen den bewegbaren Behälter 104 wirkenden Gasdruckes groß genug, um die Reibpassung zu überwinden. Die Kraft des Gasdruckes treibt den bewegbaren Behälter 104 dann aus dem Führungsdurchlaß 82 heraus, und zwar mit großer Geschwindigkeit aus seiner unbetätigten Position zur Öffnung 80. Der bewegbare Behälter 104 besitzt eine Masse, die eine gewisse kinetische Energie hat, wenn der bewegbare Behälter 104 mit der hohen Geschwindigkeit angetrieben wird. Die kinetische Energie des bewegbaren Behälters 104 ist ausreichend, damit der bewegbare Behälter 104 das Band 83 durchbricht und sich durch die Öffnung 80 zur Verschlußwand 46 bewegt.
Die kinetische Energie des bewegbaren Behälters 104 ist weiterhin ausreichend, damit der bewegbare Behälter 104 einen Teil 170 des Wegbrechteils 58 der Verschlußwand 46 durchdringt und abtrennt, um ein Loch 172 durch den Wegbrechteil 58 zu bilden, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt. Vorzugsweise ist die kinetische Energie des bewegbaren Behälters 104 groß genug, so daß der bewegbare Behälter 104 den Teil 170 vom Wegbrechteil 58 abschert, um ein Loch 170 in Kreisform mit einem Durchmesser zu durchbohren, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der zylindrischen äußeren Oberfläche 110 des bewegbaren Behälters 104 ist.
Das Loch 172 ist eine erste Zumeßöffnung, durch welche das Gasgemisch in der Speicherkammer 18 die Speicherkammer 18 verläßt. Die Strömungsfläche der ersten Zumeßöffnung 172 hat einen vorbestimmten Wert, der im wesentlichen gleich der Querschnittsfläche des bewegbaren Behälters 104 ist, welche in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 0,018 Quadratzoll beträgt. Das Gasgemisch wird durch die durch die Betätigungsanordnung 16 erzeugten heißen Verbrennungsprodukte gezündet, verbrennt, und strömt durch die erste Zumeßöffnung 172 nach außen und weiter durch die Sammelleitung 40 zu den Gasstromöffnungen 50. Ein Diffuser 176 mit einer Vielzahl von Gasauslaßöffnungen 178 leitet das Gas dann weiter, um von den Gasstromöffnungen 50 zum Airbag 12 zu strömen. Eine Schweißung 179 zwischen dem Diffuser 176 und der Sammelleitung 40 blockiert das Leck des Gases, das durch den Diffuser 176 strömt.
Nachdem der bewegbare Behälter 104 die erste Zumeßöffnung 172 durch den Wegbrechteil 58 der Verschlußwand 46 durchbohrt, bewegt sich der bewegbare Behälter 104 - wie in den Zeichnungen dargestellt - weiter nach rechts in die Speicherkammer 18. Der bewegbare Behälter 104 trägt somit das zündbare Material 122 und den abgetrennten Teil 170 des Wegbrechteiles 58 in das Gasgemisch in der Speicherkammer 18, wenn das entzündbare Material 122 brennt. Die durch das entzündbare Material 122 erzeugten Verbrennungsprodukte schließen Hitze, heiße Teilchen und heiße Gase ein. Diese Verbrennungsprodukte strömen weiter aus dem Abteil 120 im bewegbaren Behälter 104 aus, wenn sich der bewegbare Behälter 104 durch das Gasgemisch bewegt.
Die Verbrennungsprodukte werden somit ausreichend im Gasgemisch verteilt, um das brennbare Gas im Gemisch innerhalb der Speicherkammer 18 schnell zu zünden.
Wie in Figur 6 gezeigt wir der bewegliche Behälter 104 vorzugsweise durch die Speicherkammer 18 längs der Achse 61 von der Verschlußwand 46 nahezu zum zweiten Endwandteil 24 des Tankglieds 15 angetrieben. Das zündbare Material 122 setzt vorzugsweise den Auswurf von Verbrennungsprodukten in die Mischung der Gase (Gasmischung) fort, bis der bewegliche Behälter 104 das weiter weg gelegene Ende der Speicherkammer 18 erreicht. Ein wahlweise vorgesehener Schirm 180 kann innerhalb der Speicherkammer 18 benachbart zum zweiten Endwandteil 24 des Tankglieds 15 vorgesehen sein. Der Schirm 180 würde durch den beweglichen Behälter 104 punktiert oder durchlocht und würde den beweglichen Behälter 104 am abgelegenen Ende der Speicherkammer 18 einfangen, wie dies in Figur 6 gezeigt ist. Der Schirm oder das Sieb 180 würde ebenfalls den abgetrennten Teil 170 des Wegbrechteils 58 der Verschlußwand 46 einfangen, der durch den beweglichen Behälter 104 getragen wird.
Wenn das brennbare Gas während seines Austritts von oder in der Speicherkammer 18 brennt erzeugt es Wärme und gasförmige Verbrennungsprodukte, die die Temperatur und den Druck der Mischung aus Gasen erhöht. Beispielsweise wurde in einer Testvorrichtung einschließlich eines Druckgefäßes mit einer Speicherkammer wie der Speicherkammer 18 der Druck der Mischung aus Gasen von einem anfänglichen Speicherdruck von annähernd 2000 bis 2500 psi (137,89 - 172,36 Bar) auf einen erhöhten Druck von annähernd 4500 bis 5500 psi (310,26 - 379,21 Bar) erhöht.
Obwohl die Mischung aus Gasen bereits beginnt zu verbrennen und nach außen von der Speicherkammer 18 durch die erste Zumeßöffnung 172 zu strömen, während der Druck innerhalb der Speicherkammer 18 aufgebaut wird, wird der Wegbrechteil 58 der Verschlußwand 46 weiterhin einem Gasdruckdifferential oder einer Gasdruckdifferenz ausgesetzt, und zwar zwischen den Seitenoberflächen 66 und 68. Demgemäß erhöht sich die Gasdruckdifferenz über den Wegbrechteil 58 hinweg mit dem ansteigenden Druck innerhalb der Speicherkammer 18. Wenn die Gasdruckdifferenz einen vorbestimmten erhöhten Pegel erreicht, so erreicht die resultierende Druckkraft die axial nach außen gegen den Wegbrechteil 58 wirkt einen entsprechenden erhöhten Pegel. Das Material der Verschlußwand 46, welches die Sollbruchstelle enthält, die den Wegbrechteil 58 mit dem Randteil 60 wie oben beschrieben verbindet, bricht dann durch die druckkraftinduzierte Beanspruchung. Wenn das Material der Verschlußwand 46 bricht, so wird der Wegbrechteil 58 zur Bewegung axial nach außen von der Verschlußwand 46 weg und in die Sammelleitung 40 freigegeben und zwar unter dem Einfluß des von der Speicherkammer 18 nach außen fließenden Gases. Ein zweites Loch 186 durch die Verschlußwand 46 wird somit gebildet wie dies in Figur 5 gezeigt ist. Das zweite Loch 186 weist eine kreisförmige Gestalt oder Form auf und einen Durchmesser entsprechend der Kreisform und dem Durchmesser des Umfangs des Wegbrechteils 58.
Das zweite Loch 186 ist eine zweite Zumeßöffnung durch die Gas die Speicherkammer 18 verläßt. Da die zweite Zumeßöffnung 186 wesentlich größer ist als die erste Zumeßöffnung 172 ist die Auswärtsströmungsrate oder Geschwindigkeit durch die zweite Zumeßöffnung 186 wesentlich größer als die Strömungsrate oder Strömungsgeschwindigkeit mit der das Gas zuvor nach außen durch die erste Zumeßöffnung 172 floß. Die Strömungsgeschwindigkeit oder Strömungsrate wird ferner durch den erhöhten Druck vergrößert, der durch die Mischung der Gase zu der Zeit erhalten wird, wenn die zweite Zumeßöffnung 186 gebildet wird. Die Gasmischung, die beim Verbrennen des brennbaren Gases unter Druck gesetzt wurde strömt somit schnell aus der Speicherkammer 18 heraus um den Airbag 12 aufzublasen.
Ein weiterer Faktor, der die nach außen gerichtete Strömungsgeschwindigkeit durch die zweite Zumeßöffnung 186 beeinflußt, ist die Konfiguration der Oberflächen der Verschlußwand 46, die die zweite Zumeßöffnung 186 definieren. Speziell besitzt der Randteil 60 der Verschlußwand 46 eine ringförmige Oberfläche 188, die an der Bruchgrenze des Wegbrechteils 58 gebildet ist. Die ringförmige Oberfläche 188 definiert eine Auslaßfläche der zweiten Zumeßöffnung 186. Die Auslaßfläche der zweiten Zumeßöffnung 186 besitzt somit einen vorbestimmten Wert gleich der Fläche innerhalb der Fläche des Wegbrechteils 58 der Veschlußwand 46, der im bevorzugten Ausführungsbeispiel 0,173 Quadratzoll (1,16 cm²) ist. Die Ringkante 65 der Innenseitenoberfläche 64, die die Grenze des Wegbrechteils 58 umschreibt, definiert auch teilweise die zweite Zumeßöffnung 186. Die Kante 85 ist verjüngt, wobei der größte Durchmesser am planaren oder ebenen Teil der Innenseitenoberfläche 64 liegt und ihr kleinster Durchmesser an der Ringoberfläche 188. Die zweite Zumeßöffnung 186 besitzt somit eine sich verkleinernde Fläche, wenn sie sich von außen von der Speicherkammer 18 erstreckt. Die Kante 65 besitzt auch ein abgerundetes Radialprofil, welches die zweite Zumeßöffnung 186 als eine abgerundete statt einer quadratische Kanten aufweisenden Zumeßöffnung definiert. Daher ist die Fläche des aus der zweiten Zumeßöffnung 186 austretenden Gasstrahls nicht konzentriert, wie dies der Fall wäre, wenn die zweite Zumeßöffnung 186 eine quadratische kantenaufweisende Oberfläche wäre.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die abgerundete Form der Kante 65 einen Zusammenziehungs- oder Kontraktionskoeffizienten von mindestens ungefähr 0,90 zur Folge und vorzugsweise von ungefähr von 0,97 bis 0,98. Im Vergleich mit einer quadratische gekanteten Zumeßöffnung die einen Kontraktions- oder Zusammenziehkoeffizienten von ungefähr 0,61 haben würde, ermöglicht somit die abgerundete Zumeßöffnung 186 eine maximale nach außen gerichtete Strömungsgeschwindigkeit für die Mischung der Gase die durch die Verbrennung in der Speicherkammer 18 unter Druck gesetzt ist.
Der Wegbrechteil 58 der Verschlußwand 46 wird in die Sammelleitung 40 bewegt, wenn die zweite Zumeßöffnung 186 gebildet wird, wie dies in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist. Das nach außen durch die Sammelleitung 40 fließende Gas muß sich durch den Ringraum bewegen, und zwar zwischen dem Betätigergehäuse 70 und der Seitenwand 44 der Sammelleitung 40. Es ist daher erwünscht, daß der Wegbrechteil 58 nicht die Gasströmung durch die Sammelleitung 40 stört oder verhindert. Der Wegbrechteil 58, das Betätigergehäuse 70 und die Seitenwand 44 sind demgemäß derart bemessen, daß eine hinreichende ringformige Strömungsfläche radial zwischen der Umfangskante 69 des Wegbrechteils 58 und der Seitenwand 44 selbst dann vorgesehen wird, wenn der Wegbrechteil 58 sich in die Position maximaler Blockade gezeigt in Figur 5 bewegt. Diese ringförmige Strömungsfläche ist größer als die Auslaßfläche irgendeiner anderen Zumeßöffnung einschließlich der zweiten 186. Beispielsweise umgibt im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist, eine ringförmige Strömungsfläche von mindestens 0,266 Quadratzoll (1,716 cm²) den Wegbrechteil 58, der einen Außendurchmesser von 0,470 Zoll (3,032 cm) besitzt. Diese ringförmige Strömungsfläche ist größer als die Auslaßfläche der zweiten Zumeßöffnung 186, die 0,173 Quadratzoll (1,16 cm²) beträgt.
Einige besondere Vorteile der Erfindung ergeben sich, wenn die durch die Kanten 65 und 69 der Verschlußwand 46 (Figur 2) definierte Bruchstelle (Beanspruchungsanstiegsmittel) an einer Radialstelle derart angeordnet ist, daß die Kraft vom Gasdruck in der Speicherkammer 18 eine Shear-Beanspruchung hervorruft aber keine Biegebeanspruchung, und zwar in der Verschlußwand 46 an der Stelle der Sollbruchstelle (Beanspruchungsanstiegsmittel). Die Kraft des Gasdrucks innerhalb der Speicherkammer 18 wirkt auf die Verschlußwand 46 und drückt die Verschlußwand 46 von der Speicherkammer 18 nach außen. Die Verschlußwand 46 wird ihrerseits an ihrem Umfang gegenüber einer Bewegung eingeschränkt, und zwar dort wo sie mit der dickeren und baulich stärkeren zylindrischen Seitenwand 44 verbunden ist. Die in der Verschlußwand 46 durch den Gasdruck induzierten oder eingeleiteten und durch die umfangsmäßige Einschränkung vorgesehen durch die zylindrische Seitenwand 44 induzierten Beanspruchungen sind komplex und ändern sich mit dem Radialabstand von der Achse 61.
Im allgemeinen gibt es an jedem Punkt des Wandverschlusses 46 eine Shear-Kraft sowie auch ein Biegemoment. In der kreisförmigen Geometrie des Wandverschlußes 46 ist die Shear-Kraft an irgendeinem Radialabstand von der Achse 61 gleich dem Gasdruck in der Speicherkammer 18 Mal der Fläche des Teils der Verschlußwand 46 innerhalb dieses Radialabstands. Das Biegemoment verändert sich mit dem Radialabstand in einer komplizierten Art und Weise. Es hat einen Maximalwert an der Achse 61 und verringert sich mit ansteigendem Radialabstand auf den Wert 0 an einem kritischen Radius. Das Biegemoment steigt dann in einem negativen Sinn an, und zwar verglichen mit dem Biegemoment an der Achse 61, und zwar zum Umfang der Verschlußwand 46 an der kreisförmigen Seitenwand 44 hin. Für eine perfekt kreisförmige Wand hergestellt aus einem Material mit einem Poissonschen Verhältnis von 0,3 und starr zurückgehalten durch ein völlig Starre umgebende Wände liegt der kritische Radius bei 63% des vollen Radius der kreisförmigen Wand. Die Lage des kritischen Radius an dem das Biegemoment 0 ist kann jedoch beeinflußt werden durch die Starrheit mit der die kreisförmige Wand durch die umgebende Wand zurückgehalten wird und durch das Dickenprofil der kreisförmigen Wand, wenn es nicht gleichförmig ist. Für die Verschlußwand 46 kann die. Lage des kritischen Radius empirisch bestimmt werden. Die Anordnung der Sollbruchstelle in der Verschlußwand 46 auf oder nahe der kritischen Radialposition bei der das Biegemoment sich auf 0 oder nahe 0 befindet sieht nur Shear-Beanspruchung vor aber keine oder nur eine minimale Biegebeanspruchung in der Sollbruchstelle.
Die Leistungsfähigkeit der Aufblasanordnung 10 kann in einer Anzahl von unterschiedlichen Weisen gesteuert werden. Beispielsweise sind die Mengen und Zusammensetzungen der pyrotechnischen Ladung 100 in dem Zünder 90 und das zündbare Material 122 im beweglichen Behälter 104 Variable, welche die Rate oder Geschwindigkeit bestimmen, mit der der Druck in dem Raum 160 zwischen dem Zünder 90 und dem beweglichen Behälter 104 ansteigt. Die Rate oder Geschwindigkeit mit der der Druck in dem Raum 160 ansteigt beeinflußt die Zeit mit der und die Geschwindigkeit mit welcher der bewegliche Behälter 104 in die Speicherkammer 18 eintritt. Die Geschwindigkeit mit der der bewegliche Behälter 104 sich durch die Mischung der Gase bewegt und die Menge des zündbaren Materials 122 welches weiterhin brennt wenn der bewegliche Behälter 104 sich durch die Mischung der Gase bewegt beeinflußt seinerseits die Menge und die Geschwindigkeit mit der die Verbrennungsprodukte in der Gasmischung verteilt werden um das brennbare Gas in der Mischung zu zünden.
Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ein brennbares Gas dazu verwendet, um die Wärme vorzusehen, die ferner das Aufblasströmungsmittel in der Speicherkammer 18 unter Druck setzt, könnte ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung ein festes oder solides brennbares Material verwenden, welches dann, wenn es innerhalb der Speicherkammer 18 verbrannt wird das gespeicherte Aufblasströmungsmittel erhitzt und weiter unter Druck setzt, und zwar mit dem gleichen Ergebnis.
Wenn die Aufblasanordnung 10 wie oben beschrieben betätigt wird, so steuert sie die Strömungsgeschwindigkeit mit der das unter Druck stehende Gas aus der Speicherkammer 18 austritt und steuert somit die Strömungsgeschwindigkeit mit der das unter Druck gesetzte Gas in den Airbag 12 zum Aufblasen des selben eintritt. Diese Steuerung ermöglicht daß der Airbag 12 mit einem vorbestimmten Innengasdruck mit einer vorbestimmten Zeit darauffolgend auf die Betätigung der Aufblasanordnung 10 aufgeblasen wird, und zwar beim Auftreten eines Fahrzeugzusammenstoßes. Somit ist die Aufblasvorrichtungsausgangsgröße zuschneidbar.
Speziell wird die Mischung der Gase in der Speicherkammer 18 als erstes gezündet und zum Austritt aus der Speicherkammer 18 freigegeben, und zwar bei Bildung der ersten Zumeßöffnung 172. Die Mischung der verbrannten Gase beginnt dann durch die erste Zumeßöffnung 172 mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit nach außen zu fließen. Die erste Stömungsgeschwindigkeit wird teilweise durch die Strömungsfläche der ersten Zumeßöffnung 172 bestimmt und teilweise durch den Druck mit der die Gasmischung in der Speicherkammer 18 gespeichert ist. Wenn die Gasmischung in den Airbag 12 eintritt um das Aufblasen des Airbags 12 zu beginnen, so beginnt der interne Gasdruck des Airbags 12 anzusteigen, und zwar mit einer Geschwindigkeit die mit der ersten Strömungsrate oder ersten Strömungsgeschwindigkeit durch die erste Zumeßöffnung 172 in Beziehung steht.
Wenn die zweite Zumeßöffnung 186 gebildet wird, so beginnt die Mischung der Gase plötzlich aus der Speicherkammer 18 mit einer zweiten größeren Strömungsgeschwindigkeit (Rate) auszutreten. Die zweite Strömungsgeschwindigkeit ist größer als die erste Strömungsgeschwindigkeit, da die zweite Zumeßöffnung wesentlich größer ist als die erste Zumeßöffnung 172 und da die Mischung der Gase dann einen größeren Druck innerhalb der Speicherkammer 18 erreicht hat. Der interne Gasdruck des Airbag 12 beginnt dann anzusteigen, und zwar schneller mit einer Geschwindigkeit die mit der zweiten größeren Strömungsgeschwindigkeit durch die zweite Zumeßöffnung 186 in Beziehung steht.
Wie oben beschrieben wird die zweite Zumeßöffnung 186 nicht gebildet, bis der Gasdruck in der Speicherkammer 18 einen vorbestimmten erhöhten Pegel infolge der fortgesetzten Verbrennung in der Speicherkammer 18 erreicht. Die zweite Zumeßöffnung 186 wird dann gebildet, wenn der Wegbrechteil 58 der Verschlußwand 46 abgetrennt wird und von dem Randteil 60 wegbewegt wird, und zwar durch die sich aus dem erhöhten Druck ergebene Kraft. Daher wird der interne Gasdruck des Airbags 12 mit einer relativ niedrigen Rate oder Geschwindigkeit erhöht, und zwar durch das durch die erste Zumeßöffnung 172 fließende Gas für die Zeitperiode während welcher der Druck innerhalb der Speicherkammer 18 zu dem vorbestimmten erhöhten Pegel oder Niveau vergrößert wird. Diese Zeitperiode ist vorherbestimmt und wird präzise gesteuert. Infolge dessen wird der interne Gasdruck des Airbags 12 mit einer relativ geringen Geschwindigkeit über eine vorbestimmte Zeitperiode hinweg erhöht, und zwar darauffolgend auf die Bildung der ersten Zumeßöffnung 172, und es erfolgt eine plötzliche Vergrößerung mit einer größeren Rate oder Geschwindigkeit durch die größere Gasmenge die darauffolgend durch die zweite Zumeßöffnung 186 fließt. Die Aufblasanordnung 10 ermöglicht somit dem Airbag 12 den vorbestimmten internen Gasdruck mit einer vorbestimmten Zeit anzunehmen. Beispielsweise für erste und zweite Zumeßöffnungen 172 und 186 mit gegebenen Strömungsflächen bewirkt die Bildung der zweiten Zumeßöffnung 186 zu einer relativ späteren Zeit, daß der interne Gasdruck des sich aufblasenden Airbags 12 einen Maximalwert zu einer relativ späteren Zeit erreicht, da der größere Gasfluß durch die zweite Zumeßöffnung 186 später beginnt.
Faktoren die die Zeit mit der die zweite Zumeßöffnung 186 gebildet wird beeinflussen sind der anfängliche Speicherdruck der Mischung der Gase, die Menge an brennbarem Gas in der Mischung und die Festigkeit und Dicke des Materials der Verschlußwand 46 die die Sollbruchstelle enthält. Diese Faktoren zusammen beeinflussen die Zeit die erforderlich ist, daß die Mischung der Gase in der Speicherkammer 18 hinreichend unter Druck gesetzt wird um die zweite Zumeßöffnung 186 durch Zerbrechen der Sollbruchstelle zu bilden. Die Gasmenge, die aus der Speicherkammer 18 durch die erste Zumeßöffnung 172 austritt, bestimmt durch die Strömungsfläche der ersten Zumeßöffnung 172 und den anfänglichen Speicherdruck, beeinflußt auch die Zeit die erforderlich ist daß das in der Speicherkammer verbleibende Gas 18 hinreichend unter Druck gesetzt wird. Die Strömungsfläche der ersten Zumeßöffnung 172 wird ihrerseits bestimmt durch die Querschnittsfläche des sich bewegenden Behälters 104. Somit kann abhängig von den Einschränkungen hervorgerufen durch den Durchmesser des Führungsteils 74 des Betätigergehäuses 70 und der Notwendigkeit eine relativ gasdichten Dichtung zwischen dem beweglichen Behälter 104 und dem Führungsteil 74 zu haben, die Querschnittsfläche des beweglichen Behälters 104 verändert werden, um die Strömungsfläche der ersten Zumeßöffnung 172 zu verändern, ohne die andere Dimensionen der Aufblasanordnung 10 zu ändern. Andere Faktoren, die die Zeit beeinflussen, mit der die zweite Zumeßöffnung 186 gebildet wird, umfassen die oben genannten, welche die Zündung der brennbaren Mischung aus Gasen betreffen, und zwar durch die Verbrennungsprodukte, erzeugt durch die Betätigeranordnung 16 betreffen.
Figur 7 veranschaulicht graphisch die Art und Weise in der die Aufblasanordnung 10 das Aufblasen des Airbags 12 steuert. Jede der Kurven A, B und C der Figur 7 repräsentiert die Leistungsdaten erhalten bei Betätigung einer entsprechenden Testvorrichtung konstruiert gemäß der Erfindung. Jede Testvorrichtung weist eine Aufblasanorndung auf einschließlich eines Druckgefäßes mit einer Betätigeranordnung wie dem Druckgefäß 14 und der Betätigeranordnung 16. Jede Testvorrichtung ist derart konstruiert, um erste und zweite Zumeßöffnungen in der gleichen Größe Form und Folge wie oben beschrieben vorzusehen, und zwar unter Bezugnahme auf die ersten und zweiten Zumeßöffnungen 172 und 186. Anstelle des Leitens von Gas in einen Airbag, wie den Airbag 12 leitet jede Testvorrichtung Gas in einen Tank in dem der Gasdruck gemessen wurde wenn das Gas in den Tank eintritt. Jede der Kurven A, B, C repräsentiert somit den internen Gasdruck der über die Zeit hinweg in einem Airbag wie dem Airbag 12 erwartet werden kann, und zwar darauffolgend auf die Bildung der ersten Zumeßöffnung 172 in der Aufblasanorndung 10.
Die erste Kurve A zeigt, daß der Tankdruck für annähernd 11 Millisekunden relativ langsam ansteigt, und zwar folgend auf die Bildung der ersten Zumeßöffnung in der ersten Testvorrichtung. Die erste Kurve A zeigt somit eine relativ kleinere Gasmenge in den Tank hineinfließen durch die erste Zumeßöffnung während dieser Zeitperiode. Die erste Kurve A zeigt ferner, daß der Tankdruck schneller danach ansteigt und zeigt somit, daß die zweite Zumeßöffnung gebildet wurde, und zwar annähernd 11 Millisekunden nach der Bildung der ersten Zumeßöffnung, wobei eine größere Gasmenge anfängt in den Tank zu dieser Zeit zu fließen. Der Tankdruck erreichte darauffolgend einen maximalen Pegel bei annähernd 54 Millisekunden nach der Bildung der ersten Zumeßöffnung. Die zweiten und dritten Kurven B und C zeigen in ähnlicher Weise die Bildung der zweiten Zumeßöffnungen bei annähernd 14 und 16 Millisekunden, wobei die maximalen Tankdrücke darauffolgend bei annähernd 58 bzw. 60 Millisekunden erreicht werden. Verglichen mit den zweiten und dritten Kurven B und C zeigt die erste Kurve A eine etwas frühere Bildung der zweiten Zumeßöffnung und ein etwas früheres Erhalten des maximalen Tankdrucks. Dies ist auf eine größere Menge an brennbarem Gas (Wasserstoff) in der Mischung von Gasen die in der ersten Testvorrichtung verwendet wurden zurückzuführen. Die größere Menge an verbrennbaren Gasen reduziert die Zeit die für die Mischung aus Gasen erforderlich war um hinreichend unter Druck gesetzt zu werden um die zweit Zumeßöffnung zu bilden, und zwar durch Zerbrechen der Beanspruchungsanstiegsmittel (Sollbruchstelle) in der Verschlußwand des Druckgefäßes. Die erste Kurve A verifiziert somit, daß die Menge an brennbarem Gas ein kontrollierender oder steuernder Faktor ist der die Zeit beeinflußt zu der die zweite Zumeßöffnung entsprechend der Erfindung wie oben erwähnt gebildet wird. Darüber hinaus zeigt die Dichte der zweiten Kurve B und C die Wiederholbarkeit der Ergebnisse die von den Aufblasanordnungen erhältlich sind, die derart konstruiert sind um das Aufblasen eines Airbags in der gleichen vorbestimmten Art und Weise gemäß der Erfindung zu steuern.
In der Praxis ist es vorzuziehen, die zweite Zumeßöffnung mindestens annähernd 8 Millisekunden nach der Bildung der ersten Öffnung zu bilden. Es ist am bevorzugtesten die zweite Zumeßöffnung zu einer Zeit innerhalb des Bereichs von 10 bis 20 Millisekunden nach Bildung der ersten Zumeßöffnung zu bilden.
Eine vierte Kurve D ist ebenfalls in Figur 7 dargestellt. Die vierte Kurve D repräsentiert Leistungsdaten erhalten bei Betätigung einer Testvorrichtung die eine Aufblasanordnung aufweist konstruiert mit einer konventionellen Berst- oder Bruchscheibe. Speziell weist die Aufblasanorndung ein Druckgefäß auf, welches sich vom Druckgefäß 14 dadurch unterscheidet, daß das Druckgefäß keine Verschlußwand, wie die Verschlußwand 46, aufweist. Statt dessen weist das Druckgefäß eine konventionelle Berstscheibe auf, und zwar konstruiert zum Brechen längs von Reiß- oder Trennlinien auf der Berstscheibe. Die Reiß- oder Trennlinien erstrecken sich radial über die Berstscheibe in einem kreuzförmigen Muste,. welches eine Vielzahl von (blüten)blattförmigen Abschnitten der Berstscheibe angeordnet zwischen den Reißlinien bildet.
Wenn die Aufblasanorndung mit der Berstscheibe betätigt wurde, so wurde ein beweglicher Behälter wie der bewegliche Behälter 104 durch die Berstscheibe geschleudert. Eine erste Gasauslaßöffnung wurde auf diese Weise mit der gleichen Strömungsfläche und Form wie die erste Zumeßöffnung 172 in der Aufblasanordnung 10 gebildet. Sodann begann die Gasmischung aus der Speicherkammer Herauszufließen, und zwar durch die erste Gasaustauschöffnung und in den Tank mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit. Die Kraft des ansteigenden Gasdrucks innerhalb der Speicherkammer zerbrach darauffolgend die Berstscheibe längs der Riß- oder Trennlinien und verbog die blütenblattförmigen Abschnitte der Berstscheibe nach außen und weg voneinander. Somit wurde eine zweite Gasaustauschöffnung in dem Raum gebildet, der sich zwischen dem blütenblattförmigen Abschnitten der zerbrochenen Berstscheibe erstreckt. Die unter Druck stehende Mischung der Gase begann sodann aus der Speicherkammer herauszufließen, und zwar durch die zweite Gasaustauschöffnung und in den Tank mit einer zweiten größeren Strömungsgeschwindigkeit.
Anders als die Gasströmung durch die zweite Zumeßöffnung 186 in der Aufblasanorndung 10 hing die Gasströmung durch die zweite Gasauslaßöffnung in der Aufblasanordnung unter Verwendung der Berstscheibe von der Art und Weise ab wie die blütenblattförmigen Abschnitte der Berstscheibe sich nach außen biegen weg voneinander. Infolge dessen wurde das aus der Speicherkammer in der Aufblasanordnung fließende Gas nicht in der Weise gesteuert, wie dies oben unter Bezugnahme auf die Vorrichtung 10 beschrieben wurde.
Der Fachmann erkennt aufgrund der obigen Beschreibung der Erfindung das Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen möglich sind. Solche Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen wie sie dem Fachmann gegeben sind, liegen innerhalb des Rahmens der Erfindung.
Es sei bemerkt, daß die Ziele und Vorteile der Erfindung auch durch Kombination wie sie in den Ansprüchen angegeben sind erreicht werden können.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung (12), wobei die Vorrichtung (10) folgendes aufweist:

Druckgefäßmittel (14) zur Definition einer unter Druck stehendes Gas enthaltenden Kammer (18);

eine in der Kammer (18) enthaltene brennbare Gasmischung;

Zündmittel (16) zur Erhöhung des Drucks der Gasmischung durch Zünden der Gasmischung;

Auslaßmittel (104, 122) zur Freigabe von Gas zum Austritt aus der Kammer mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit (Strömungsrate) und darauffolgend mit einer zweiten größeren Strömungsgeschwindigkeit, wobei die Auslaßmittel (104, 122) eine erste Gasauslaßöffnung (172) in den Druckgefäßmitteln (14) vorsehen, um die Druckgefäßmittel (14) bei Betätigung der Auslaßmittel zu öffnen, wobei die Auslaßmittel (104, 122) eine zweite Auslaßöffnung (186) in den Druckgefäßmitteln (14) nach Vorsehen der ersten Gasauslaßöffnung (172) vorsehen; und

Leitmittel (40, 50, 176, 178) zum Leiten von Gas von den Gasauslaßöffnungen (172, 186) in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung (12);

dadurch gekennzeichnet, daß

die Druckgefäßmittel (14) eine Verschlußwand (46) aufweisen, welche die Druckgefäßmittel (14) verschließt, wobei die Verschlußwand (46) einen Wegbrechteil (58) hat, der durch den Druck zur Trennung von der Verschlußwand (46) gezwungen wird, wobei der Wegbrechteil (58) der Verschlußwand (46) eine vorbestimmte Umfangsgrenze (69) aufweist, und zwar definiert durch einen zerbrechbaren Teil der Verschlußwand (14), wobei der zerbrechbare Teil den Wegbrechteil (58) freigibt, um sich vollständig von der Verschlußwand (46) an der Grenze (69) zu trennen und von der Verschlußwand (46) wegzubewegen, um die zweite Gasauslaßöffnung (186) innerhalb der Grenze (69) zu einer vorbestimmten Zeit nach dem Vorsehen der ersten Gasauslaßöffnung (172) zu bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Zeit mindestens annähernd 8 Millisekunden nach der Zeit liegt, wenn die erwähnten Auslaßmittel (104, 122) die erste Gasauslaßöffnung (172) vorsehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Zeit innerhalb des Bereichs von annähernd 10-20 Millisekunden nach der Zeit liegt, wenn die Auslaßmittel (104, 122) die erste Gasausslaßöffnung (172) vorsehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Gasauslaßöffnung (186) eine vorbestimmte Strömungsfläche besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste Gasauslaßöffnung (172) eine vorbestimmte Strömungsfläche besitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Strömungsfläche der zweiten Gasauslaßöffnung (186) größer ist als die Strömungsfläche der ersten Gasauslaßöffnung (172).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Strömungsfläche der zweiten Gasauslaßöffnung (186) die erwähnte Strömungsfläche der ersten Gasauslaßöffnung (172) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste Gasauslaßöffnung (172) eine kreisförmige Gestalt zentriert auf einer Achse (61) besitzt, und wobei die zweite Gasauslaßöffnung (186) eine kreisförmige Gestalt zentriert auf der Achse (61) aufweist, und einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Durchmesser der ersten Gasauslaßöffnung (172).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zündermittel (16) bewirken, daß der Druck ein vorbestimmtes erhöhtes Niveau bei der erwähnten vorbestimmten Zeit erreicht, wobei der zerbrechbare Teil der Verschlußwand (46) durch den Druck dann zerbrochen wird, wenn der Druck den vorbestimmten erhöhten Pegel oder das erhöhte Niveau erreicht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auslaßmittel ein Projektilglied (104) aufweisen mit kreisförmigen Querschnitt, wobei die Auslaßmittel bei Betätigung das Projektilglied (104) kraftvoll durch die Verschlußwand (46) zusammen mit Brenngasen und Teilchen schießen, um die erste Gasauslaßöffnung (172) durch die Verschlußwand (46) in der Größe und Form des erwähnten kreisförmigen Querschnitts zu lochen, wobei die erste Gasauslaßöffnung (172) somit eine vorbestimmte Strömungsfläche gleich der Fläche des erwähnten kreisförmigen Querschnitts besitzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Auslaßmittel ferner das Projektilglied (104) gefolgt von Brenngasen und Teilchen in die Kammer (18) schleudern oder schießen, und zwar an eine Stelle beabstandet nach innen gegenüber der Verschlußwand (46), wobei das Projektilglied (104) ein zündbares Material (122) enthält, welches zusätzliche Verbrennungsprodukte in die Mischung aus Gasen ausbreitet, um diese Mischung aus Gasen innerhalb der Kammer (18) zu zünden, wenn das Projektilglied (104) sich von der Verschlußwand (46) zu der nach innen gegenüber der Verschlußwand (46) beabstandeten Stelle bewegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Gasauslaßöffnung (186) eine Zumeßöffnung aufweist, die in einer Richtung nach außen von der Kammer (18) verjüngt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Zumeßöffnung (186) einen Kontraktionskoeffizienten von mindestes ungefähr 0,90 besitzt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Zumeßöffnung (186) einen Kontraktionskoeffizienten von ungefähr 0,97-0,98 besitzt.