PL172865B1 - w szczególnosci poduszki powietrznej w pojazdach mechanicznych PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do napelniania gazem elastycznego pojemnika w szczególnosci poduszki powietrznej w pojazdach mechanicznych, zasadniczo natychmiast po wystapieniu poteznych sil opóznienia, a pojemnik napelniony gazem stanowi zmniejszajaca zranienia, pochlaniajaca te sily poduszke, zawierajace wyso- kocisnieniowy zbiornik napelniony gazem, przewód laczacy ten zbiornik z elastycznym pojemnikiem, ele- menty otwierajace polaczenie pomiedzy wysokocis- nieniowym zbiornikiem a elastycznym pojemnikiem w razie wystapienia sil opóznienia wiekszych od okre- slonej najmniejszej wartosci oraz miernik opóznienia, znamienne tym, ze zawiera dwa zbiorniki cisnienio- we (1, 2), z których kazdy ma niezalezne zamkniecie i jest dolaczony do przyporzadkowanego mu przewo- du laczacego (3, 4), i które razem dolaczone sa do wspólnego przewodu (5) drugostronnie bezposrednio polaczonego z elastycznym pojemnikiem, ponadto je- den zbiornik cisnieniowy (1) jest wypelniony tlenem i obojetnym gazem, a drugi zbiornik cisnieniowy (2) jest wypelniony obojetnym gazem i wodorem, przy czym obojetny gaz stanowi hel i argon i/lub azot, przy czym argon i/lub azot wystepuja korzystnie w ilosci najwyzej do 50% objetosci. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do napełniania gazem pustego elastycznego pojemnika, w szczególności poduszki powietrznej w pojazdach mechanicznych, zasadniczo natychmiast, kiedy prędkość pojazdu, w którym pojemnik ten jest umieszczony, jest znacznie zmniejszana, aby zabezpieczyć przed zranieniem osoby znajdujące się w pojeździe lub zmniejszyć zakres zranień, np. w razie zderzenia.

Niektóre samochody są wyposażone w tak zwane poduszki powietrzne jako alternatywę lub jako uzupełnienie pasów bezpieczeństwa. Poduszki te są napełniane bardzo szybko przed kierowcą lub pasażerami, aby zabezpieczyć ich przed zranieniem, które w przeciwnym razie mogłoby grozić kierowcy lub pasażerowi rzuconemu na koło kierownicy lub na tablicę przyrządów.

Znane jest, z niemieckiego opisu patentowego DE 4 231 356, urządzenie zawierające zbiornik wypełniony gazem o wysokim ciśnieniu, pojemnik, przewód łączący zbiornik z pojemnikiem, element otwierający umożliwiający komunikację pomiędzy zbiornikiem a pojemnikiem poprzez ten przewód, urządzenie czujnikowe zawierające miernik opóźnienia, który uruchamia element otwierający gdy zarejestruje określoną wartość opóźnienia wskazującą np. na możliwość kolizji. Wypełniony gazem pojemnik tworzy wówczas poduszkę absorbującą siły opóźnienia i ograniczającą zranienia.

Dotychczas nie stosowano poduszek powietrznych dla pasażerów siedzących na siedzeniach tylnych, prawdopodobnie dlatego, że dla tych pasażerów potrzebne byłyby znacznie większe poduszki, ze względu na problemy związane jedynie z kinetyką gazu.

W przypadku zderzenia czołowego lub jakiegokolwiek innego zderzenia, które powoduje gwałtowne zatrzymanie pojazdu, konieczne jest, by pojemnik był napełniany gazem, tj. aby powstała poduszka powietrzna, zanim pasażer uderzy w tył oparcia fotela przedniego lub w koło

172 865 kierownicy i/lub tablicę przyrządów. Pasażer nadal porusza się w pojeździe z prędkością, z którą pojazd jechał tuż przed momentem zderzenia

Ocenia się, że dla zapewnienia zabezpieczenia poduszka musi być napełniona w ciągu 0,01 sekundy

Jeżeli przyjąć, że pojazd tuż przed mementem zderzenia jedzie z prędkością 110 km/h, osoba siedząca w pojeździe przemieści się w tym czasie o około 0,3 m względem ziemi. Ponieważ bryła pojazdu nie zatrzymuje się natychmiast, gdyż przód pojazdu gnie się o jeden lub kilka decymetrów, kierowca pojazdu lub pasażer pojazdu przemieszczą się do przodu w pojeździe na dystansie prawdopodobnie jednego lub dwóch decymetrów względem nadwozia pojazdu w czasie 0,01 s. Oznacza to, że poduszka powietrzna musi napełnić się i zabezpieczyć kierowcę lub pasażera od uderzenia w koło kierownicy, w tablicę przyrządów albo w oparciu przedniego fotela, przed upływem tego czasu.

Kiedy gaz rozszerza się bez wymiany energii (ze stałą entalpią), temperatura będzie wynikiem tak zwanego zjawiska Joule-Thomsona.

W przypadku powietrza lub azotu, który ma możliwość rozprężania się od 400 do 2 barów, temperatura spadanie¹ o około 70-100 stopni. W konsekwencji, kiedy gaz napełniający poduszkę powietrzną jest zmagazynowany w zbiorniku wysokociśnieniowym, konieczne jest albo doprowadzenie odpowiedniego ciepła do tego gazu w celu osiągnięcia objętości, którą gaz ten miałby przy temperaturze pokojowej albo też zbiornik ciśnieniowy musi być napełniony gazem w ilości około 30% większej.

Oprócz tego obniżenia temperatury trzeba pamiętać o tym, że powietrze, azot lub inne gazy mają współczynnik ściśliwości około 1,2 przy ciśnieniu 400 barów. Trzeba to uwzględnić przy określaniu wymiarów pojemnika, ponieważ albo ciśnienie, albo objętość musi być zwiększona w odpowiednim stopniu w porównaniu z tym, co byłoby w przypadku gazu idealnego.

Inny problem związany ze wszystkimi ciężkimi gazami polega na tym, że w tym przypadku wypływający gaz miałby stosunkowo małą prędkość, ponieważ prędkość wypływu gazu jest funkcją zarówno ciężaru cząsteczkowego jak i temperatury.

Celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie urządzenia do napełniania gazem elastycznego pojemnika, w szczególności poduszki powietrznej, zasadniczo natychmiast, kiedy samochód, w którym zastosowany jest ten pojemnik, poddany jest potężnym siłom opóźnienia. Pojemnik napełniony gazem działa jako zmniejszająca zranienia poduszka pochłaniająca siły opóźnienia.

Urządzenie takie zawierające wysokociśnieniowy zbiornik napełniony gazem, przewód łączący ten zbiornik z elastycznym pojemnikiem, elementy otwierające połączenie pomiędzy wysokociśnieniowym zbiornikiem a elastycznym pojemnikiem w razie wystąpienia sił opóźnienia większych od określonej najmniejszej wartości oraz miernik opóźnienia, jest charakterystyczne tym według wynalazku, że zawiera dwa zbiorniki ciśnieniowe, z których każdy ma niezależne zamknięcie i jest dołączony do przyporządkowanego mu przewodu łączącego, które razem dołączone są do wspólnego przewodu, drugostronnie bezpośrednio połączonego z elastycznym pojemnikiem. Jeden zbiornik ciśnieniowy jest wypełniony tlenem i gazem obojętnym. Drugi zbiornik ciśnieniowy jest wypełniony wodorem i gazem obojętnym. Gaz obojętny stanowi hel i argon i/lub azot, przy czym argon i/lub azot występują korzystnie w ilości najwyżej do 50% objętości.

Korzystnie objętość wodoru zawartego w drugim zbiorniku stanowi 3 - 15% łącznej objętości gazu zawartego w obu zbiornikach, a objętość tlenu zawartego w pierwszym zbiorniku stanowi 2,5 - 20% łącznej objętości gazu zawartego w obu zbiornikach.

Korzystnie oba zbiorniki ciśnieniowe mają zasadniczo taką samą objętość.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, jest przedstawiony na rysunku, na którym dwa zbiorniki gazu są dołączone do przewodu połączonego z pustą poduszką gazową.

Rysunek przedstawia główny przewód 5 dołączony do nie napełnionej poduszki gazowej (niewidocznej na rysunku). Drugi koniec głównego przewodu 5, który jest oddalony od poduszki gazowej, rozgałęzia się na dwa przewody łączące 3 i 4 przez rozgałęzienie 6. Każdy z odgałęzionych przewodów łączących 3 i 4 jest dołączony do odpowiedniego zbiornika 1 i 2 sprężonego gazu. Zbiorniki gazu 1 i 2 są zamknięte za pomocą uruchamianych eksplozyjnie płytek, które otwierają się równocześnie, w momencie wystąpienia wystarczająco silnego opóźnienia pojazdu, np. zderzenia.

172 865

Zbiorniki 1 i 2 zawierają razem potrzebną ilość gazu. Pierwszy zbiornik 1 jest napełniony helem i, najwyżej do 50% objętości, innym gazem obojętnym, np. argonem i/lub azotem. Pierwszy zbiornik 1 zawiera również tlen Ilość tlenu stanowi 2,5 - 20% łącznej objętości gazu w zbiornikach 1 i 2. Drugi zbiornik 2 jest napełniony również helem i, korzystnie najwyżej do 50% objętości, innym obojętnym gazem, np. argonem i/lub azotem, a ponadto zawiera wodór w ilości odpowiadającej objętościowo 3-15% łącznej objętości gazu w zbiornikach 1 i 2. Zbiorniki 1 i 2 korzystnie zawierają zasadniczo ten sam obojętny gaz lub mieszaninę gazów. Najkorzystniejszym gazem obojętnym jest hel, który korzystnie stanowi prawie całość gazu obojętnego.

W przypadku silnego opóźnienia, powodującego rozerwanie płytek wybuchowych na obu zbiornikach 1 i 2, gaz zawarty w tych zbiornikach przepłynie do głównego przewodu 5. Wybuch powodujący rozerwanie płytek zapali mieszaninę tlenu z wodorem wywołując reakcję chemiczną, w której powstaje woda. W wyniku tej reakcji temperatura znacznie wzrośnie, co kompensuje chłodzenie powodowane przez swobodne rozprężanie się azotu i argonu. Umożliwia to również zmniejszenie ilości gazu potrzebnej do napełnienia poduszki powietrznej.

Ponieważ niemożliwe jest przechowywanie mieszaniny tlenu z wodorem w jednym i iym samym zbiorniku ze względów bezpieczeństwa, gazy te znajdują się w oddzielnych zbiornikach 1 i 2, które są równocześnie otwierane, i łączą się razem zanim dostaną się do poduszki powietrznej.

Jest bardzo ważne, żeby zbiorniki ciśnieniowe 1 i 2, używane do napełniania poduszek powietrznych uruchamianych w razie zderzenia, nie przeciekały i mogły pozostawać pod potrzebnym ciśnieniem przez wiele lat po napełnieniu. Ponieważ istnieją bardzo czułe detektory wycieku helu, wygodnie jest używać hel jako składnik gazu wypełniającego zbiorniki 1 i 2.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do napełniania gazem elastycznego pojemnika w szczególności poduszki powietrznej w pojazdach mechanicznych, zasadniczo natychmiast po wystąpieniu potężnych sił opóźnienia, a pojemnik napełniony gazem stanowi zmniejszającą zranienia, pochłaniającą te siły poduszkę, zawierające wysokociśnieniowy zbiornik napełniony gazem, przewód łączący ten zbiornik z elastycznym pojemnikiem, elementy otwierające połączenie pomiędzy wysokociśnieniowym zbiornikiem a elastycznym pojemnikiem w razie wystąpienia sił opóźnienia większych od określonej najmniejszej wartości oraz miernik opóźnienia, znamienne tym, że zawiera dwa zbiorniki ciśnieniowe (1, 2), z których każdy ma niezależne zamknięcie i jest dołączony do przyporządkowanego mu przewodu łączącego (3, 4), i które razem dołączone są do wspólnego przewodu (5) drugostronnie bezpośrednio połączonego z elastycznym pojemnikiem, ponadto jeden zbiornik ciśnieniowy (1) jest wypełniony tlenem i obojętnym gazem, a drugi zbiornik ciśnieniowy (2) jest wypełniony obojętnym gazem i wodorem, przy czym obojętny gaz stanowi hel i argon i/lub azot, przy czym argon i/lub azot występują korzystnie w ilości najwyżej do 50% objętości.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że objętość zawartego w zbiorniku (2) wodoru stanowi 3-15% łącznej objętości gazu zawartego w obu zbiornikach.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że objętość zawartego w zbiorniku (1) tlenu stanowi 2,5 - 20% łącznej objętości gazu zawartego w obu zbiornikach.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiorniki ciśnieniowe (1, 2) mają zasadniczo taką samą objętość.