HU213887B

HU213887B - Structure for immediate filling gas containers with flexible walls

Info

Publication number: HU213887B
Application number: HU9402935A
Authority: HU
Inventors: Orvar Svensson
Original assignee: Aga Ab
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1997-11-28
Also published as: HU9402935D0; HUT72287A

Abstract

Szerkezet üres, flexibilis falú tartály erőteljes lassűlás hatásáragázzal való azőnnali feltöltésére, ahől a gázzal feltöltött tartályegy járművekben alkalmazőtt, sérülés csökken ő, erőt elnyelő ún.légzsák, a szerkezet pedig nagynyőmású, gázzal töltött nyőmástartóedényeket, különösen gáztartályőkat (1, 2), az űtóbbiakat a flexibilisfalú tartállyal összekötő vezetéket, külö ösen fővezetéket (5),tővábbá egy lassűlásérzékelővel egy alsó küszöbértéket meghaladójárműlassűlás érzékelésekőr a nyőmástartó edények, különösengáztartályők (1, 2) és a flexibilis fal tartály között gázáramlásiösszeköttetés létesítésére alkalmas szerkezeti elemeket tartalmaz.A szerkezetnek nyőmástartó edényként két, egyenként egy-egyzáróelemmel lezárt és egy közös fővezetékr (5) csatlakőzó egy-egyvezetékre (3, 4) kötött gáztartálya (1, 2) van. A közös fővezeték (5)közvetlenül a flexibilis falú tartállyal van összekötve, az egyikgáztartály (1) őxigénnel és semleges gá zal, a másik gáztartály (2)űgyanezen semleges gázzal és hidrőgénnel van töltve, ahől is asemleges gáz héliűmőt és legfeljebb 50 térfőgat %-ban argőnt és/vagynitrőgént tartalmaz. ŕ Structure for empty filling of a flexible, flexible-walled tank with an impact gas, from which the gas-filled container is used in vehicles, the damage is reduced, the so-called airbag is absorbed, and the structure is filled with gas-filled jaws, especially gas tanks (1, 2), and the cooler. the flexible wall container, and in particular the main line (5), furthermore, with a slow-motion sensor for sensing the lower limit value, the structural elements for the gas flow connection between the jaw containers, the special housing tanks (1, 2) and the flexible wall container. there is a gas container (1, 2) connected to one single conductor (3, 4) sealed by a single sealing element and connected to a common main line (5). The common main line (5) is connected directly to the flexible wall tank, one gas tank (1) with an xylene gas and a neutral gas, the other gas tank (2) being filled with neutral gas and a hydrogen gas, from which the gas is helical and up to 50 vol. and / or contains a nitrogen gene. ŕ

Description

A találmány tárgya szerkezet üres, flexibilis falú tartály erőteljes lassulás hatására gázzal való azonnali feltöltésére, ahol a gázzal feltöltött tartály egy járművekben alkalmazott, sérülés csökkentő, erőt elnyelő ún. légzsák, a szerkezet pedig nagynyomású, gázzal töltött nyomástartó edényeket, az utóbbiakat a flexibilis falú tartállyal összekötő vezetéket, továbbá egy lassulásérzékelővel egy alsó küszöbértéket meghaladó járműlassulás érzékelésekor a nyomástartó edény(ek) és a flexibilis falú tartály között gázáramlási összeköttetés létesítésére alkalmas szerkezeti elemeket tartalmaz, és a szerkezetnek nyomástartó edényként két, egyenként egy-egy záróelemmel lezárt és egy közös fővezetékre csatlakozó egy-egy vezetékre kötött gáztartálya van. A szerkezet egy közúti járműben elhelyezve annak hirtelen sebességcsökkenésekor a tartályt gyakorlatilag azonnal feltölti, ezáltal hirtelen ütközéskor a járműben lévő személyek sérülését megelőzi vagy a sérülés mértékét legalábbis csökkenti.The present invention relates to a device for the immediate filling of an empty flexible-walled container with a deceleration effect, whereby the gas-filled container is a so-called damage-absorbing, so-called "force-absorbing" vehicle. an air bag, and the structure includes a gas flow connection between the pressure vessel (s) and the flexible wall vessel when sensing a vehicle deceleration above the lower threshold when detecting a vehicle deceleration exceeding a lower threshold when the vehicle is connected to a high pressure gas pressure vessel; and the apparatus having two gas tanks, each sealed by a closure and connected to a common mains, as pressure vessels. When placed in a road vehicle, the device fills the tank practically immediately when it suddenly declines, thereby preventing, or at least reducing, the level of injury to persons in the vehicle in the event of a sudden collision.

Manapság egyre több autóba, különösen személygépkocsiba építenek be legalább egy, általában azonban több ún. légzsákot, amelyek kiegészítő utasbiztonsági felszerelésként a biztonsági öveket felváltják, de méginkább kiegészítik. Baleset során bekövetkező hirtelen járműlassuláskor a légzsákok a vezető és/vagy az utasok előtt, újabban mellett is nagyon gyorsan feltöltődnek, így azokat megvédik a kormányhoz, a műszerfalhoz vagy az utastér oldalelemeihez való ütközés okozta sérülésektől.Nowadays, more and more cars, especially passenger cars, are fitted with at least one, but usually more so-called. airbags, which replace the seat belts as additional restraint equipment, but are further complementary. In the event of a sudden vehicle deceleration in the event of an accident, the airbags fill up very quickly in front of the driver and / or passengers, and more recently, to protect them from collision with the steering wheel, dashboard or side panels.

Ez idáig légzsákokat nem alkalmaznak elterjedten a hátsó üléseken ülő utasok számára. Ez valószínűleg tisztán gázkinetikai nehézségekre vezethető vissza, mert a hátsó ülésekhez jóval nagyobb zsákok alkalmazására lenne szükség.So far, airbags are not widely used for rear seat passengers. This is probably due to purely gas kinetic difficulties, since the rear seats would require much larger bags.

Frontális vagy bármilyen más irányú ütközés esetén, amely a járművet hirtelen megállítja, feltétlenül szükség van arra, hogy a flexibilis falú tartályként viselkedő zsák felfúvódjon gázzal, és összenyomható, de kellően ellenálló légzsákot alkosson az első ülés hátsó részének, a kormánynak vagy a műszerfalnak ütődő vezető vagy utas előtt, aki a járműben ugyanolyan sebességgel folytatja a mozgást, mint amilyen sebességgel a jármű haladt az ütközés pillanatában.In the event of a frontal collision or any other direction that suddenly stops the vehicle, it is imperative that the bag, acting as a flexible-walled container, is inflated with gas to form a compressible but sufficiently durable airbag against the rear of the front seat, steering wheel or dashboard. or in front of a passenger who is moving in the vehicle at the same speed as the vehicle at the time of impact.

Becslés szerint a zsáknak a másodperc 1 /100-ad része időnagyságrenden belül kell feltöltődnie annak érdekében, hogy a kívánt megfelelő védelmet biztosítani tudja.It is estimated that the bag will need to fill in 1 / 100th of a second in order to provide the desired protection.

Feltételezve, hogy frontális ütközés pillanatában a jármű 110 km/óra sebességgel halad, 1/100 sec alatt a járműben ülő személy az úthoz képest mintegy 0,3 m-t mozogna előre. Mivel a jármű a karosszéria elejének egy vagy több dm nagyságú gyűrődése következtében nem áll meg azonnal, 0,01 sec idő alatt a jármű vezetője vagy utasa a járműben talán egy-két dm távolságnyit mozog előre a jármű testéhez képest. Ez azt jelenti, hogy a légzsáknak csapódástól ezen idő eltelte előtt fel kell füvódnia ahhoz, hogy megvédje a vezetőt vagy az utast a kormányhoz vagy műszerfalhoz vagy az első ülés támlájához történő ütközés okozta sérülésektől.Assuming the vehicle is traveling at a speed of 110 km / h at the time of the frontal collision, in 1/100 sec the occupant would move about 0.3 m forward of the road. Because the vehicle does not stop immediately due to one or more dm crumple at the front of the body, the driver or passenger of the vehicle may move one or two dm ahead of the vehicle body within 0.01 sec. This means that the airbag must be warmed up before impact in order to protect the driver or passenger from being injured by a collision with the steering wheel or dashboard or the front seat back.

Ismeretes, hogy gázok energia közlése nélkül (izoentalpikus), kitágulásakor hőmérsékletük az ún. Joule-Thomson effektus eredményeképpen rendszerint jelentősen lecsökken.It is known that gases without their energy (iso-enthalpy), when they expand, their temperature is called the so-called. As a result of the Joule-Thomson effect, it usually decreases significantly.

Levegő vagy nitrogén esetén 400 bárról 2 bárrá történő nyomáseséssel járó tágulás következtében a hőmérséklet mintegy 70-100 °C-otesik. Amennyiben a légzsákot felfüvó gázt egy nagynyomású tartályban tároljuk, akkor vagy az szükséges, hogy a gázzal az expanzió során megfelelő hőt közöljük ahhoz, hogy az azt a térfogatot érje el, amelyet egyébként szobahőmérsékleten elérne el, vagy alternatív megoldásként mintegy 30 %kai több gázt kell tölteni a nagynyomású tartályba.In the case of air or nitrogen, the temperature drops from about 70 to about 100 ° C due to a pressure drop from 400 to 2 bars. If the airbag inflator gas is stored in a high-pressure reservoir, it is either necessary to supply the gas with sufficient heat during expansion to reach the volume it would otherwise reach at room temperature or alternatively to use about 30% more gas. to fill the high pressure tank.

A hőmérsékletnek említett csökkenésén túlmenően figyelemmel kell lenni arra is, hogy a nitrogén vagy más gázok összenyomhatósági tényezője 400 bar nyomáson mintegy 1,2 körüli értékű, amit számításba kell venni a tartály méretezésekor, mivel vagy a nyomást vagy a térfogatot az ideális gáz esetében számított szükséges térfogathoz képest meghatározott mértékben meg kell növelni.In addition to this reduction in temperature, it should be noted that the compressibility factor for nitrogen or other gases at 400 bar is about 1.2, which should be taken into account when dimensioning the tank, since either pressure or volume is required for the ideal gas. should be increased to a certain extent relative to volume.

Valamennyi nehéz gáz esetében fennáll ezen vonatkozásban az a probléma, hogy a kiáramló gáznak viszonylag kicsi a sebessége, mivel a gázsebesség egyaránt függvénye a gáz molekulasúlyának és hőmérsékletének.The problem with all heavy gases in this regard is that the gas exiting has a relatively low velocity, since the gas velocity is both a function of the molecular weight and the temperature of the gas.

Az 5,348,344 lsz. US szabadalmi leírás egy olyan légzsáktöltő szerkezeti elrendezést ismertet, amely két nyomástartó edényként kialakított, pl. hasadómembrános záróelemmel lezárt gáztartályt tartalmaz. Amikor például hirtelen ütközéskor a hasadómembránok felszakadnak, mindkét gáztartály összeköttetésbe kerül egy közös térrel, amely robbanókamraként van kiképezve és ilyenként szolgál. A gáztartályok egyike oxigén és egy alkalmas semleges gáz keverékét tartalmazza, míg a másik gáztartály hidrogén és nemesgáz keverékével van megtöltve. A leírásban arra van utalás, hogy a tömítettség könnyebb ellenőrizhetősége érdekében csekély mennyiségben hélium adalékolása is ajánlott. Az említett publikáció nem tartalmaz tanítást arra vonatkozóan, hogy miként lenne növelhető a flexibilis falú tartály légzsák felfúvódást sebessége az alkalmazott gázkeverékek gázkomponenseinek megfelelő megválasztásával úgy, hogy az expandáló gázkeverék hőmérsékletét a légzsák, különösen a hátsó üléseken ülő utasokat is kellően megvédő nagyobb tárfogatú légzsákok teljes mértékű felfúvódásának biztosítása mellett is csupán a lehető legkisebb gázfelhasználást adó hőmérsékleten lehessen tartani.No. 5,348,344. U.S. Pat. No. 4,123,195 discloses an airbag filling arrangement which is designed as two pressure vessels, e.g. Contains a gas container sealed with a rupture membrane. For example, when, in a sudden collision, the rupture membranes rupture, both gas tanks are connected to a common space designed and served as an explosion chamber. One of the gas containers contains a mixture of oxygen and a suitable inert gas, while the other gas container is filled with a mixture of hydrogen and noble gas. It is noted in the specification that small amounts of helium are also recommended for easier control of leakage. The above publication does not teach how to increase the inflation rate of the flexible-walled tank air bag by properly selecting the gas components of the gas mixtures used, so that the temperature of the expanding gas mixture is adequately protected by airbags, especially larger airbags. even while maintaining inflation, it should only be kept at the lowest possible gas consumption.

A találmány célját egy üres, flexibilis falú tartály, különösen biztonsági légzsák gázzal történő gyors feltöltésére alkalmas olyan szerkezet kialakítása és alkalmazása képezi, amely a járműben elhelyezve annak hirtelen lassulásakor a tartályt gyakorlatilag azonnal feltölti akkor, amikor az erőteljes lassító erőknek van kitéve, és a gázzal töltött tartály sérüléscsökkentő, erőt elnyelő zsákként a vezetőt és az utasokat fokozott biztonsággal képes megvédeni komolyabb következményekkel járható, súlyos sérülésektől.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide and use a device for rapid gas filling of an empty flexible wall container, in particular a safety airbag, which, when suddenly decelerated in a vehicle, fills the container virtually immediately when subjected to strong deceleration forces and gas. As a damage-absorbing, absorbent bag, the filled tank is able to protect the driver and passengers with greater safety against serious injury with serious consequences.

A kitűzött célt a jelen leírás bevezető bekezdésében felsorolt ismert jegyekkel rendelkező olyan gáz- és energiatakarékos légzsáktöltő szerkezet kialakításával és alkalmazásával érjük el, amelyben a két gáztartály vezeté2This object is achieved by the design and use of a gas- and energy-saving airbag filling device having the known features listed in the introductory paragraph of this specification in which the two gas tanks are guided.

HU 213 887 Β keit egyesítő közös fővezeték közvetlenül a flexibilis falú tartállyal van összekötve, az egyik gáztartály oxigénnel és semleges gázzal, a másik gáztartályt pedig ugyanezen semleges gázzal és hidrogénnel van töltve, aholis a semleges gáz héliumot és legfeljebb 50 %-ban argont és/vagy nitrogént tartalmaz. Előnyösnek bizonyultak a találmány szerinti légzsáktöltő szerkezet olyan kiviteli alakjai, amelyekben a második gáztartály a két gáztartályban tárolt gáz össztérfogatának 3-15 térfogat %-ával egyenlő mennyiségű hidrogént, és/vagy az első gáztartály a két gáztartályban tárolt gáz teljes térfogatának 2,5-20 térfogat %-val egyenlő mennyiségű oxigént tartalmaz. A találmány szerinti légzsáktöltő szerkezet célszerű kiviteli alakjainak legalább közelítőleg azonos térfogatú gáztartályai vannak és különösen előnyösnek bizonyult, ha a gázkeverékben komponensként alkalmazott semleges gázként héliumot használunk.EN 213 887 Β common main line is directly connected to the flexible-walled tank, one gas tank filled with oxygen and inert gas and the other gas tank filled with the same inert gas and hydrogen, where the neutral gas is helium and up to 50% argon and / or nitrogen. Embodiments of the air bag filling apparatus according to the invention have been found to have a second gas reservoir having an amount equal to 3-15% by volume of the total volume of gas stored in the two gas reservoirs and / or a first gas reservoir of 2.5-20% of the total volume of gas contains an equal volume of oxygen. Preferred embodiments of the air bag filling device of the present invention have gas tanks of at least approximately the same volume and have been found to be particularly advantageous when using helium as the neutral gas used as component in the gas mixture.

A találmány szerinti légzsáktöltő szerkezetet egy példaképpeni kiviteli alak bemutatásával, a csatolt rajz egyetlen, 1. ábrájára hivatkozással ismertetjük részletesebben, amely 1. ábra a szerkezet erősen egyszerűsített vázlatos kapcsolási rajzát tünteti fel.The airbag filling device of the present invention will be described in more detail with reference to an exemplary embodiment of the accompanying drawings, with reference to a single schematic diagram of the attached drawing, which is a highly simplified schematic diagram of the device.

Az 1. ábrán látható példaképpeni találmány szerinti légzsáktöltő szerkezetben egy 5 fővezeték közvetlenül egy a rajzon nem ábrázolt töltetlen légzsákhoz van csatlakoztatva. Az 5 fővezetéknek a légzsáktól távolabbi vége egy 6 elágazáson keresztül két 3 és 4 vezetékre ágazik szét. Mindegyik 3 és 4 vezeték egy-egy 1 és 2 gáztartályhoz van vezetve. A nyomástartó edényekként kialakított 1 és 2 gáztartályok robbanásra működő hasadómembránokkal vannak gáztömören lezárva, amelyek a jármű megfelelő mértékű erőteljes lassulásakor (ütközéskor) egyidejűleg szakadnak fel. Az 1 és 2 gáztartály együttesen tartalmazza az utasbiztonsági felszerelésként szolgáló (nem ábrázolt) légzsákként kialakított flexibilis falú tartály teljes felíüvásához szükséges komprimált gáztérfogatot.In the exemplary airbag filling device of the present invention, as shown in Figure 1, a main line 5 is directly connected to an unloaded air bag not shown in the drawing. The distal end of the main conductor 5 splits into two conductors 3 and 4 through a branch 6. Each of the conduits 3 and 4 is connected to a gas container 1 and 2 respectively. The gas tanks 1 and 2, formed as pressure vessels, are gas-tightly sealed with explosive rupture membranes, which burst at the same time when the vehicle decelerates sufficiently (collision). Gas tanks 1 and 2 together contain the compressed gas volume required for the complete recovery of the flexible-walled airbag (not shown) as a passenger airbag.

Az első 1 gáztartály héliummal és legfeljebb 50 térfogat%-ban egy másik inért gázzal, például argonnal és/vagy nitrogénnel van feltöltve. Az 1 gáztartály oxigént tartalmaz. A bennelévő oxigén mennyisége az 1 és 2 gáztartályok össztérfogatának 2,5 és 20 térfogat %-a között van. A második 2 gáztartály szintén héliummal van töltve, és legfeljebb 50 térfogat%-ban valamely más semleges gázzal, például argonnal és/vagy nitrogénnel, és tartalmaz továbbá hidrogént is, amelynek mennyisége az 1 és 2 gáztartályok össztérfogatának 3 és 15 térfogat%-a között van. A két 1 és 2 gáztartály azonos semleges gázkeveréket tartalmaz. A kitűzött cél, nevezetesen az alkalmazott gázkeverékek gázkomponenseinek olyan megválasztása, hogy az expandáló gázkeverék hőmérsékkletét a légzsák, különösen a hátsó üléseken ülő utasokat is kellően megvédő nagyobb térfogatú légzsákok teljes mértékű felfúvódásának biztosítása mellett is csupán a lehető legkisebb gázfelhasználást adó hőmérsékleten lehessen tartani, semleges gázként legelőnyösebben hélium alkalmazásával érhető el, amely előnyösen majdnem az 1 és 2 gáztartályokban használt gázkeverékekben jelenlévő teljes semleges gázmennyiséget alkotja.The first gas container 1 is filled with helium and up to 50% by volume with another inert gas such as argon and / or nitrogen. The gas container 1 contains oxygen. The amount of oxygen present is between 2.5 and 20% by volume of the total volume of the gas tanks 1 and 2. The second gas container 2 is also filled with helium and up to 50% by volume with other inert gas such as argon and / or nitrogen and further contains hydrogen in an amount between 3 and 15% by volume of the total volume of the gas containers 1 and 2. it is. The two gas tanks 1 and 2 contain the same neutral gas mixture. The aim is to select the gas components of the gas mixtures used so that the temperature of the expanding gas mixture can be kept at the lowest possible gas temperature while ensuring full inflation of the larger volume airbags, which also adequately protect the rear seat passengers. most preferably, it is achieved by the use of helium, which preferably comprises almost the total amount of neutral gas present in the gas mixtures used in gas tanks 1 and 2.

Erőteljes jármülassulás fellépésekor mindkét 1 és 2 gáztartályt lezáró hasadómembránja feltörik, és a két 1 és 2 gáztartályban tárolt gáz beáramlik az 5 fővezetékbe. A robbanás, amely a törőlapot feltöri, meggyújtja az oxigén-hidrogén keveréket, amely kémiai reakció eredménye víz. Ezen reakció következtében a hőmérséklet jelentősen megnő, és ez kompenzálja a nitrogén és argon szabad kitágulása hatására bekövetkező lehűlést. Ezáltal a légzsák feltöltéséhez szükséges gáztérfogat jelentősen csökkenthető.When a severe vehicle deceleration occurs, the rupture diaphragms of both gas tanks 1 and 2 break and the gas stored in the two gas tanks 1 and 2 flows into the main line 5. The explosion that breaks the breaker ignites the oxygen-hydrogen mixture, which is a chemical reaction in water. This reaction results in a significant increase in temperature and compensates for the cooling due to the free expansion of nitrogen and argon. This can significantly reduce the gas volume required to fill the airbag.

Mivel oxigén-hidrogén gázkeverék tárolása biztonsági okokból nem lehetséges egyazon tartályon belül, ezeket a gázokat egymástól külön tartályokban szétválasztva tároljuk, majd egyidejűleg feltörve azokat, a gázok keverednek, mielőtt elérnék a légzsákot.Since it is not possible to store an oxygen-hydrogen gas mixture within the same container for safety reasons, these gases are stored separately in separate containers and then simultaneously broken, the gases are mixed before reaching the air bag.

Rendkívül fontos, hogy az ütközés hatására feltöltendő légzsák nyomástartályai ne szivárogjanak, és a szükséges nyomást megtartsák feltöltésük után több évig. Mivel nagyon érzékeny héliumszivárgás detektorok léteznek, az alkalmazott gázkeverék alkotórészeként túlnyomórészt hélium használata ezen gáztömörség detektálási szempontból is előnyös.It is extremely important that the air reservoirs of the airbag to be inflated in the event of a collision are not leaking and that the required pressure is maintained for several years after being inflated. Because highly sensitive helium leakage detectors exist, the use of helium as a constituent of the gas mixture employed is also advantageous for the detection of this gas tightness.

Konkrét megvalósítási példaként a fent ismertetett szerkezet első 1 gáztartálya 15 térfogat% oxigént és 85 térfogat% héliumot, míg a második 2 gáztartály 20 térfogat% hidrogént és 80 térfogat% héliumot tartalmaz. A megtöltött, lezárt 1 és 2 gáztartályok töltőnyomása 300 bar, térfogatuk egyenként közelítőleg 13 cm³. Ezen jellemzők mellett a szerkezet a kívánt igen rövid idő alatt képes egy 60 liter térfogatú flexibilis falú tartálynak, különösen biztonsági légzsáknak a vonatkozó előírásokat kielégítő feltöltésére.In a specific embodiment, the first gas container 1 of the structure described above contains 15 vol.% Oxygen and 85 vol.% Helium, while the second gas container 2 contains 20 vol.% Hydrogen and 80 vol.% Helium. The filled, sealed gas tanks 1 and 2 have a filling pressure of 300 bar and a volume of approximately 13 cm ^{3 each} . In addition to these features, the device is capable of filling a 60 liter flexible wall container, particularly a safety airbag, in the required time, in a satisfactory manner.

Claims

1. A device for immediate gas filling of empty flexible-walled tanks, whereby the gas-filled container is a so-called "damage absorbing" so-called "absorbent" means used in vehicles. an air bag, and the structure includes a gas flow connection between the pressure vessel (s) and the flexible wall vessel when sensing a vehicle deceleration above the lower threshold when detecting a vehicle deceleration exceeding a lower threshold when the vehicle is connected to a high pressure gas pressure vessel; and the apparatus having two gas tanks, each sealed by a closure and connected to a common mains as a pressure vessel, characterized in that the common mains (5) is connected directly to the flexible walled tank, one of the gas tanks (1). oxygen and inert gas, the other gas container (2) being filled with the same inert gas and hydrogen, wherein the inert gas contains helium and up to 50% by volume of argon and / or nitrogen.

Device according to Claim 1, characterized in that the second gas container (2) contains hydrogen in an amount equal to 3 to 15% by volume of the total volume of gas stored in the two gas containers (1, 2).

HU 213 887 Β

A device according to claim 1 or 2, characterized in that the first gas reservoir (1) contains an amount of oxygen equal to 2.5 to 20% by volume of the total volume of gas stored in the two gas reservoirs (1,2).

4. A structure according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it has gas tanks (1,2) of at least approximately the same volume.