DE7209041U - Vorrichtung zum Aufblasen von Gas-Schutzpolstersäcken bei Kraftfahrzeugen u. dgl - Google Patents

Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: ₃₈ 782/us-sa Hans Dieter Gesthuysen

4300 Essen, den25. Aug. 1972 Theaterplatz 3

Gebrauchsmusteranmeldung G 7 209 041.6 der Firma s. a. PRB Societe Anonyme
1150 Brüssel/Belgien,
Avenue de Broqueville 12

^Vorrichtung zum Aufblasen von Gas-Schutzpolstersäcken bei Kraftfahrzeugen Ui)K^ daigl. >

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufblasen von Gas-Schutzpolstersäcken bei Kraftfahrzeugen und dergl., bestehend aus Kollisionsdetektor, Druckgasspeicher mit Druckgasaustrittskanal, an den Druckgasaustrittskanal angeschlossenem, aufblasbaren Schutzpolstersack sowie von dem Kollisionsdetektor betätigtem Auslöser.

Bei (aus der Praxis) bekannten Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Gattung stört, daß bei der innerhalb von 20 - 30 Millisekunden stattfindenden Überführung des Druckgases aus dem

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Druckgasspeicher in das Gas-Schutzpolster eine Schallwelle auftritt, deren Pegel 150 db überschreitet. Das kann zu nachteiligen Verletzung der Gehörgänge führen. Ferner stören die psychologischen Auswirkungen dieser Schallwelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der Eingangs beschriebenen Gattung in einfachster Weise so zu gestalten, daß eine störende Schallwelle weitgehend vermieden wird. - Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Druckaustrittskanal ein für das Druckgas durchlässiger Schalldämpfer und zum Druckgasspeicher hin, vor dem Schalldämpfer, eine zerstörbare Membran angeordnet ist. Der erzielte Fortschritt ist vor allem darin zu sehen, daß eine nachteilige und die Gehörgänge schädigende Druckwelle weitgehend vermieden wird.

Im einzelnen läßt sich die Erfindung in verschiedener Weise weiter ausgestalten. Um die Zerstörung der Membran in wohldefinierter und einfacher Weise herbeizuführen, geht ein Vorschlag der Erfindung dahin, daß im Druckgasbehälter eine auf die Membran gerichtete Zylinderkolbenanordnungen angeordnet ist. Zweckmäßig weist der Kolben eine aus dem Zylinder in Richtung auf die Membran am vorderen Ende herausgeführte und mit einer Spitze versehene Kolbenstange auf. Die Arretierung des Kolbens in der Bereitschaft&stellung läßt sich zweckmäßig dadurch erreichen, daß der Kolben einen am hinteren Ende aus dem Zylinder herausgeführten Schaft und dem Schaft ein als Auslöser dienender verstellbarer Riegel zugeordnet ist. Auch die Verstellung

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des Kolbens mit der Kolbenstange läßt sich auf verschiedene Weise herbeiführen. Eine besonders einfache Ausfuhrungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß am Druckgasspeichex eine den Kolben in Richtung auf die Membran beaufschlagende Feder angeordnet ist. Bei einem anderen Vorschlag ist der Aufbaxi so getroffen, daß hinter den Kolben in den Zylinder eine Druckmittelleitung einmündet. Diese kann z. B. an das mit Druckmittel gefüllte Reserverad angeschlossen sein. Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung sind hinter den Kolben im Zylinder zwei zur Erzeugung eines Lichtbogens eingerichtete und als Auslöser dienende Elektroden angeordnet. Nach einem anderen Vorschlag sind die Kolbenstange und/oder der Kolben über Klemmringe im Zylinder geführt und ist hinter dem Kolben im Zylinder ein pyrotechnischer vom Auslöser zündbarer Treibsatz angeordnet. Bei einem derartigen Aufbau sind zweckmäßig im vorderen Bereich des Zylinders in den Druckgasspeicher mündende Austrittskanäle für die Verbrennungsgase angeordnet. Eine besonders elegante Ausführungsform in bezug auf die Ausgestaltung des Schalldämpfers besteht darin, daß dieser eintrittseitig eine mit venturiartigen öffnungen versehene Lochplatte, austrittseitig eine Gitterwand und dazwischen angeordnetes Filtermaterial aufweist. Endlich besteht hier die Möglichkeit, die Lochplatte mit einem zentralen in Richtung der Membran vorspringenden Dorn auszurüsten, während die Membran vom Kolben im einseitig offenen Zylinder direkt beaufschlagbar ist. Druckgasspeicher, Zylinder mit Kolben und Schalldämpfer sind im allgemeinen koaxial zueinander angeordnet.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 bis 6 mehrere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, setzt sich erfindungsgemäß die oben erwähnte Vorrichtung aus einem Kollisionsdetektor A, einem Druckgasspeicher B, einem Schutzpolstersack C der aufgeblasen werden kann und einem Schalldämpfer D, der zwischen dem Schutzpolstersack und dem Druckgasspeicher liegt, zusammen.

Der Kollisionsdetektor A mag von irgendeinem zweckentsprechenden Typ sein und z. B. so arbeiten, daß er ein elektrisches Signal erzeugt, 25 bis 30 Millisekunden, nachdem die kollidierenden Fahrzeuge in Berührung miteinander gekommen sind.

Der Druckgasspeicher B ist ein Behälter 1, der ein inertes Druckgas oder ein flüssiges inertes Gas enthält. Dieser Behälter 1 läuft in einen Druckgasaustritt 3 aus, in dem der Schalldämpfer D angeordnet ist. In Ruhestellung sind der Behälter 1 und der Schalldämpfer D mit einer gasdichten zerstörbaren Membran 4 oder Scheidewand voneinander getrennt. Fig. 1 zeigt, daß diese Membran 4 die Form eines Kugelabschnittes aufweisen kann, die die beste Form bei der Druckbeaufschlagung darstellt, die auf die Ausströmseite der Membran oder Scheidewand ausgeübt wird. Die Einrichtung zur Zerstörung der Membran 4 setzt sich hauptsächlich aus einem Zylinder 5 zusammen, dessen Achse mit

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der des Gehäuses 1 zusammenfällt und der in einem rohrförmigen Behälterende eingebaut ist, das dem Druckgasaustrittskanal 3 gegenüberliegt. In diesem Zylinder 5 gleitet ein Kolben 6, der mit einer Kolbenstange 7 versehen ist, deren freies Ende in eine Spitze 8 ausläuft, die bis zum Mittelpunkt der Membran 4 reicht.

In entgegengesetzter Richtung ist der Kolben 6 mit einem Schaft 9 versehen, der in ein Gehäuse 10 hineinragt, wobei er eine Feder 11 stark zusammendrückt. Der Kolben 6 kann sich nicht bewegen, weil ein Riegel 12 als Auslöser in eine Raste im Schaft eingreift. Bei Auslösung des Kollisionsdetektors kann dieser Riegel 12 beispielsweise mit Hilfe eines Elektromagneten 13 zurückgezogen werden, der von dem Kollisionsdetektor A erregt wird. Im Druckgasaustrittskanal 3 befinden sich ein Expansionsraum 14 und ein Schalldämpfer D. Ein Innenraum 15 liegt zwischen einer einströmseitigen Lochplatte 16 und einer ausströmseitigen Gitterwand 17, wenn man sich auf die Richtung der Gasströmung bezieht. Die Lochwand 16 ist mit einer ganzen Reihe von venturiartigen Bohrungen oder Düsen 18 versehen während die Gitterwand in Form eines Gitters, eines Siebes oder einer durchlöcherten Platte ausgebildet ist.

Der Innenraum der zwischen der Lochwand 16 und der Gitterwand 17 liegt, ist zur Bildung eines porösen Filters mit vernetztem Schaum, zelligem Gfes oder irgendwelchem, zweckentsprechenden Filtermaterial 19 gefüllt.

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Der Schutzpolstersack C, der mit Gas aufgeblasen werden soll, kann entweder direkt an den Ausgang des Druckgasaustrittskanals 3 oder an einsn Rohrstutzen oder an einen Sammelbehälter angeschlossen sein.

Fig, 2 zeigt eine Vorrichtung, worin ein hydrostatischer Druck oder dergl. den Kolben 6 in die Richtung der Membran 4 verdrängt. Deshalb ist der Innenraum des Zylinders 5 zwischen Boden und dem Kolben 6 über eine Druckmittelleitung 20 an die Druckwasser- oder Druckluftanlage des Kraftfahrzeuges angeschlossen, das mit der in diesem Text beschriebenen Vorrichtung versehen ist.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, worin ein Lichtbogen,der zwischa zwei Elektroden 21 und 22 als Auslöser in der Zylinderkammer überspringt, eine Stoßwelle erzeugt, die den Kolben 6 verdrängt kurz nachdem der Kollisionsdetektor A zu diesem Zweck ein Signal abgibt.

Wie aus den Fig. 4 bis 6 zu ersehen ist, können auch pyrotechnische Treibsätze gebraucht werden um den Kolben 6 zu bewegen. Fig. 4 zeigt, daß eine Aussparung des Bodens 23 des Zylinders 5 eine kleine Pulverladung als Treibsatz mit Zündmittel 24 enthält und daß der Kolben 6 in Ruhestellung am Boden 23 anliegt. Am Hubende des Kolbens 6, der mit Klemmringen versehen ist, und mit sehr engen Toleranzen im Zylinder 6 gleiten kann, können die Verbrenungsgase aus der Verbrennungskammer über Austrittskanäle 25 abströmen, die in der Wandung des Zylinders 5

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vorgesehen worden sind, so daß sie den Innenraum des Gehäuses 1 füllen können und sich dort entspannen.

Wie aus den Fig. 5 und 6 zu ersehen ist, füllt der Treibsatz 26 den Innenrartm zwischen Boden 23 und Kolben 6 aus. Die klassischen Gleichungen der inneren Ballistik und vor allem die Abelsche Gleichung gestatten uns den Höchstdruck so zu berechnen, den die Verbrennung einer Pulverladung in einem geschlossenen Raum erzeugt, Diese Abelsche Gleichung lautet wie folgt:

P = f ___i

max 1 - 1

f ist ein Kennwort 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 Schüttgewicht der Pulverladungen ungefähr 1 ist, ist gleich 1, wenn die Pulverladung in einem Raum eingeschlossen ist, der ihrem Schüttgewicht entspricht. Da der Nenner Null wird, ist der Wert von P gleich °° .

In diesem Falle beschleunigt sich der Pulververbrennungsvorgang. Der Druck der Verbrennungsgase nimmt rasch und ständig zu bis zu einem Moment, an dem alle Teilchen der Pulver ladung gleichzeitig brennen. Unter diesen Umständen erreicht der War-

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mewirkungsgrad der Pulverladung einen Grenzwert, der sich aus der Resal-Saraultschen Gleichung ergibt, und zwar 2/3, während der Wärmewirkungsgrad, wenn man die klassischen Bedingungen der inneren Ballistik berücksichtigt, nie über 50 % hinausgeht.

Es wird dann möglich, die Kammern zu miniaturisieren oder zu verkleinern, so daß die Verbrennung der Pulverladung weniger als eine Millisekunde in Anspruch nimmt. So ist es möglich, die Dicke der Wandung der Verbrennungskammer klein zu erhalten.

Am Hubende des Kolbens 6 strömen die durch die Verbrennung des Treibsatzes 26 erzeugten Gasein das Gehäuse 1 durch die Austrittskanäle 25 hinein und führen den verflüssigten Gasen oder Druckgasen einen Teil der Energie zu, die zu deran Verdampfung bzw. zu deren Optimalspannung notwendig ist. Beispielsweise kann man sagen, daß eine Ladung von rauchlosem Doppelbasis-Pulver, Gewicht 1,5 gr, Heizwert 1000 cal/gr,innerhalb eines Zeitraumes von 25 Millisekunden in der Lage ist, 25 bis 30 1 Stickstoff oder Druckluft zu entspannen, dies unter Berücksichtigung, daß die Gase bei Umgebungstemperatur diffundiert werden.

Fig. 5 zeigt, daß der Kolben 6 an seinem Hubende einen zweiten Kolben 6¹ verdrängt, der mit einer Kolbenstange 7 versehen ist, die in eine Spitze 8 ausläuft, während die Vorrichtung, die Fig. 6 zeigt, nur mit einem Kolben 6 versehen ist. Dieser Kolben 6, nachdem er die Membran 4 durchgestoßen hat, spießt sich dann auf einem spitzen Dorn 27 der Lochplatte 16 auf und bleibt

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dort stehen. In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen dieser Erfindung ist für das Filtermaterial 19 die sorgfältige Wahl dessen Porositätsgrades zur Herabsetzung des Schalldruckpegels ausschlaggebend.

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Claims (12)

Andrejewski, Honke & Gesfhuysen, Patentanwälte, 4300 Essen, Thectcrplatz 3 - IO - Schutzansprüche :

1. Vorrichtung zum Aufblasen von Gaö-Schutzpolstersäcken bei Krcftfahrzeugen und dergl., bestehend aus Kollisionsdetektor, Druckgasspeicher mit Druckgasaustrittskanal, an dem Druckgasaustrittskanal angeschlossenem, aufblasbarem Schutzpolstersack sowie von dem Kollisionsdetektor betätigten Auslöser, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckgasaustrittskanal (3) ein für das Druckgas durchlässiger Schalldämpfer (D), zum Druckgasspeicher (1) hin, vor dem Schalldämpfer (D), eine zerstörbare Membran (4) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckgasbehälter (1) eine auf die Membran (4) gerichtete Zylinderkolbenanordnung (5,6) mit Zylinder (5) und Kolben (6) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6 bzw. 6') eine aus dem Zylinder (5) in Richtung auf die Membran (4) am vorderen Ende herausgeführte und mit einer Spitze (8) versehene Kolbenstange (7) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6) einen am hinteren Ende aus dem Zylinder (5) herausgeführten Schaft (9) aufweist und dem Schaft (9) ein als Auslöser dienender verstellbarer Riegel (12) zugeordnet isb.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckgasspeicher (1) eine dem Kolben (6) in Richtung auf die Membran (4) beaufschlagende Feder (11) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

d iß hinter dem Kolben (6) in dem Zylinder (5) eine Druckmittelleitung (20) einmündet.

7. Vorrichtung nacu Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Kolben (6) im Zylinder (5) zwei zur Erzeugung eines Lichtbogens eingerichtete und als Auslöser dienende Elektroden (21,22) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kolbenstange (7) und/öäer Kolben (6) über Klemmringe im Zylinder (5) geführt und hinter den Kolben (6) im Zylinder (5) ein pyrotechnischer vom Auslöser zündbarer Treibsatz (24)bzw. 26) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Bereich des Zylinders (5) in den Druckgasspeicher (1) mündende Austrittskanäle (25) für die Verbrennungsgase angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Ansprucn l, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (D) eintrittseitig eine mit venturiartigen öffnungen (18) versehene Lochplatte (16) , austrittseitig eine Gitterwand (17) und dazwischen angeordnetes Filtermaterial (19) aufweist.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (16) einen zentralen in Richtung der Membran (4) vorspringenden Dorn (27) aufweist und die Membran

(4) vom Kolben (6) im einseitig offenen Zylinder (5) direkt beaufschlagbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Druckgasspeicher (1), Zylinder (5) mit Kolben (6) und Schalldämpfer (D) koaxial zueinander angeordnet sind.