SE508739C2 - Luftkuddesystem med ventilator - Google Patents

Description

508 739 2 licerade kraften vara för att uppnå den givna energiänd- ringen. Minimeringen av tillbakahållande kraft uppnås där- för genom maximering av "över mark" avståndet över vilket kraften appliceras.

Vid krock mot vägg t ex inkluderar det teoretiska maximala över mark avståndet som är tillgängligt för pas- sageraren följande: avståndet som passagerarrummet för- flyttas när fordonets front deformeras plus avståndet i rummet som passageraren kan förflytta sig över innan oöns- kad kontakt sker med någon "hård" yta (t ex ratten, vind- rutan, instrumentpanelen etc). Eftersom över mark avstån- det innefattar krossande av fordonet är det viktigt att påbörja tillbakahållandet av passageraren så snart som möjligt under krocktillfället. På detta sätt kan passage- raren få hjälp av fordonets deformering till upptagande av hans energi.

I en ideal situation appliceras en konstant tillbaka- hållande last i det ögonblick då krocken startar och är lasten sådan att passageraren utnyttjar allt tillgängligt avstånd inuti passagerarrummet. En sådan kraft skulle vara den minsta möjliga erforderliga för att uppta passagera- rens energi.

I det värsta fallet appliceras ingen tillbakahàllande kraft förrän fordonet har helt deformerats och kommit till vila, och passageraren helt genomkorsat passagerarrummet.

Vid denna tidpunkt slår passageraren mot ratten, vindrutan och/eller instrumentbrädan. Alltefter följsamheten av dessa komponenter (som generellt icke är alltför följsamma och också tenderar att utöva lokaliserad belastning), mö- ter passageraren sin energiändring med hjälp av en mycket stor kraft som utövas över den relativt korta sträcka som dessa komponenter ger efter med.

Mått som realistiskt kan uppnås ligger någonstans mellan dessa två extremfall. Man skulle tro att säkerhets- bälten direkt och ögonblickligen applicerar den tillbaka- hållande kraften på passageraren. I realiteten är följsam- heten av bältet och passageraren, slacket och avspolningen 508 759 3 från återdragaren, och bältets geometri relativt passage- raren faktorer som fördröjer påläggandet av en väsentlig tillbakahållande kraft tills fordonet har hunnit en bra bit in i krockförloppet.

Luftkuddesystem är också förknippade med en fördröj- ning av applicerandet av tillbakahållande kraft. Avkänning av krockens allvarlighet och beslutet att veckla ut till- sammans med tiden som erfordras för att veckla ut och fyl- la kudden utgör fördröjningen som är förknippad med upp- blåsbara tillbakahållande system.

Såsom nämnts tidigare är syftet med ett tillbaka- hållande system att minimera den traumatiska kraft som appliceras för uppnående av den erforderliga förändringen i passagerarens hastighet. Strikt minimering av kraftstor- leken är icke tillräcklig i sig. Appliceringen av kraften bör göras på sådant sätt att den trauma som den orsakar minimeras.

I detta avseende är luftkuddar överlägsna alla andra för närvarande tillgängliga tillbakahållande system. I jämförelse med säkerhetsbälten, som väsentligen utövar en linjekraft över bäckenet och diagonalt över bâlen, förde- lar en luftkudde den tillbakahållande lasten över bàlens överdel och ansiktet. Luftkuddens förmåga att fördela den tillbakahållande kraften över ett stort område av passage- rarens kropp minskar väsentligt risken för trauma.

När luftkudden väl har vecklats ut är den emellertid relativt styv så att en sekundär kollision kan ske mellan luftkudden och passageraren, som har en mycket lägre stöt- kraft än utan luftkudden men som fortfarande kan vara tillräckligt kraftig för att orsaka skador. Under vissa förhållanden kan passageraren studsa tillräckligt hårt för att förlora kontakt med kudden. b. Beskrivning av teknikens ståndpunkt Som en lösning till detta problem har luftkuddar föreslagits som har ett eller fler relativt stora ventila- tionshål för ventilering av gasen från luftkudden med en förutbestämd hastighet. Denna lösning är lämplig om en ren 508 739 4 gas (dvs gas utan partikelformigt material) används för trycksättning av kudden. Det har visat sig att tryckgasen företrädesvis produceras genom reaktion av kemikalier, eftersom före reaktionerna fasta och/eller vätskeformiga reaktanter kan lagras i ett mycket litet utrymme. Denna synpunkt är speciellt viktig vid luftkuddar som monteras i rattstàngen. Gas som produceras med sådana kemiska medel innehåller emellertid en stor koncentration av partiklar och är därför oacceptabel i luftkuddar med ventilations- hål, eftersom den ventilerade gasen avviker till kupén tillsammans med partikelformigt material med förödande effekter på passagerarna. ÄNDAMÅL MED OCH SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN I betraktande av ovannämnda nackdelar hos existerande tillbakahållande system av luftkuddetyp är det ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma ett sådant system som reducerar krafterna på fordonets passagerare under en för- utvald tidsperiod.

Ett annat ändamål är att åstadkomma ett luftkudde- system med ventilation, där tryckgasen som produceras genom kemiska reaktioner och innehåller partikelmaterial effektivt frånfiltreras partikelmaterial innan tryckgasen lämnar luftkudden.

Andra ändamål och fördelar med uppfinningen framgår i följande beskrivning, och för uppnående av ändamålen har det inledningsvis utpekade luftkuddeaggregatet givits kännetecknen i patentkravet l. Fördelaktiga utförings- former har kännetecknen i patentkraven 2-5.

I varje tidpunkt är den kraft som utövas av luftkud- den direkt relaterad till kuddens inre tryck. Detta tryck härrör från gas som ges av en generator, placerad i luft- kuddemodulen, som producerar kväve och/eller andra rela- tivt inerta gaser genom förbränning av ett fast drivmedel.

Under utvecklingen är förloppet det att när gasen först inträder i den tätt vikta kudden stiger trycket snabbt tills kudden till slut sprängs genom höljet. Direkt där- efter sjunker trycket till noll, då den lösa kudden fylls. 508 739 5 När fyllningen har slutförts och tyget blivit stramt, trycksättes kudden och är i stånd att hålla tillbaka pas- sageraren.

För att applicera tillbakahållande kraft så snabbt som möjligt måste inflatorn snabbt bringa kuddens tryck upp till en väsentlig nivå. När passageraren intränger i kudden och därigenom minskar volymen stiger trycket ytter- ligare. För att förhindra att trycket och sålunda den tillbakahållande kraften blir alltför hög làtes enligt uppfinningen viss gasmängd avvika när passageraren in- tränger i kudden. Detta är något som kallas kudd"ventile- ring".

Utan ventilering verkar kudden väsentligen som en fjäder, varvid den tillbakahållande kraften ökar propor- tionellt mot passagerarens inträngning. Vid kraftiga in- trängningar blir kraften på passageraren oacceptabelt stor tillsammans med passagerarens studshastighet bort från påsen. Genom att låta viss gasmängd avgå under inträngning hålles trycket mera konstant och blir luftkudden en mycket mera effektiv energiabsorberande anordning. Studshastig- heten och den därmed förknippade risken för skador minskas också väsentligt.

Den utsträckning i vilken kudden ventileras blir en konstruktionsparameter som väsentligt påverkar systemets effektivitet. Alltför kraftig ventilering kan resultera i att passageraren intränger i kudden så mycket att han stöter mot ratten. Alltför ringa ventilering skapar stor kuddkraft och studshastigheter. Sålunda måste ventile- ringen avstämmas för samarbete med kudden, uppblåsnings- anordningen och andra systemkomponenter för erhållande av optimal effektivitet.

Ett tillbakahållande system med luftkudde i enlighet med uppfinningen innefattar en sensor eller sensorer för avkänning av en krock, en luftpåse som är arrangerad i ett fordonsutrymme för minimering av krockens effekter på pas- sageraren, och trycksättningsorgan för frigivning av gas under tryck i kudden för uppblåsning. Kudden är framställd 508 739 6 åtminstone delvis av ett material som är gaspermeabelt så att det tillåter gas att avgå från kudden med en doserad hastighet men samtidigt fångar upp och filtrerar partikel- material som alstrats under gasens produktion. Därutöver kan gasgeneratorn också förses med ett filterorgan för lokalisering av partikelmaterial runt gasgeneratorn.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig 1 visar i partiell tvärsektion en luftkuddemodul enligt uppfinningen.

Fig 2 visar i planvy en luftkudde som används i modu- len enligt fig l.

Fig 3 är en partiell tvärsektion av luftkudden i fig 2.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Såsom tidigare nämnts är det tillbakahållande syste- met enligt uppfinningen med luftkudde speciellt användbart när monteringsutrymmet är litet, t ex för en modul monte- rad i en rattstång. En sådan modul 10 visas i fig 1 och den innefattar ett hölje 12, definierat av en ryggplatta 14 och en lock 16. Detta består av skört material eller är försett med försvagade sektioner såsom vid 18. Huset är monterat på rattstången 20.

Inuti huset 12 finns en uppblåsningsanordning 22 för alstring av en gas genom kemisk reaktion. Anordningen in- nefattar en metallburk 24 med utloppshål 26. Hålen 26 är företrädesvis försedda med ett nät 28. En hopvikt luftkud- de 30 omger åtminstone en del av huset. Aggregatet är fäst på en stödplatta 32 medelst bultar 34, så att en lufttät försegling är bildad av kudden runt hålen 26.

Fig 2 och 3 visar kuddaggregatet i uppvikt tillstånd.

Kudden består av två tygsektioner. Toppsektionen 36 har ett centralt cirkulärt hål 38, som passar runt uppblåsningsanordningen 22. Detta centrala hål 38 är omgivet av ett flertal mindre hål 40, som används för hysande av bultar 34 som håller kudden på plats. Sektionen 36 består av ett skikt tyg 42 och av en innerkomponent 44. 508 739 7 Därutöver finns ett skikt av skyddande material 46, som sträcker sig radiellt utåt från hålet 38 ungefärligen halvvägs över skiktet 44, såsom framgår i fig 3. Skiktet 42 består företrädesvis av ett tyg som är permeabelt för luft, såsom t ex ett tyg framställt av W.L. Gore and Associates, Inc under namnet GORE-TEX® Nanofabril Membrane. Detta tyg är opermeabelt för vatten men är permeabelt för gaser och är därför ett gott filtreringsmaterial. Det har visat sig att detta tyg kan bortfiltrera 99,9994% av partiklar med en diameter 0,1 m.

Innerkomponenten 44 är ett stödelement som är tillräckligt kraftigt för att hålla kudden intakt när den trycksättes.

Denna andra komponent kan vara exempelvis av nylon NOMEX® eller annat liknande tyg. Företrädesvis är komponenten 44 försedd med ett eldfast överdrag för skyddande av kudden mot förbränning och värme under uppblàsningen av kudden.

Komponenten 46 kan vara exempelvis av NEOPRENE® eller annat liknande material. Komponenten 46 skyddar kudden mot låga och värme. Därutöver är komponenten 46 opermeabel för luftströmning. Komponentens 44 ytterperimeter är fäst på skiktet 42 medelst en cirkulär söm 48. Väsentligare är att ett ringformigt parti 49 av toppsektionen 36 består endast av skikten 42 och 44 för att låta gaser avgå från kudden med en kontrollerad hastighet såsom beskrivs närmare ne- dan. Typ av tyg som väljes för detta skikt, totalarean av detta skikt som icke är överdraget med komponenten 46 och tryckgradienten eller -skillnaden över tygen bestämmer ga- sernas frigivningshastighet.

Bottensektionen 50 består av ett skikt 52 som kan vara av samma tyg som komponenten 44 ovan. Tyget 52 är också överdraget med ett gummimaterial, såsom komponenten 46, som vid 54 för ökning av tygets styrka, skydda det mot värme och göra det opermeabelt för luftströmning.

Bottensektionen 50 överlappar och är sydd på toppsektionen såsom visas vid 56. 508 739 8 Den tillbakahállande anordningen arbetar på följande sätt. När en ej visad accelerometer avkänner en krock aktiverar den uppblàsningsanordningen 22. I denna alstras gaser som expanderar mycket snabbt genom förbränning eller annan kemisk reaktion. Gaserna avgår genom hålen 26 och trycksätter kudden. När kudden expanderar bryter den ge- nom huset 10 genom att den öppnar eller bryter upp locket 16. Viss partikelformigt material som är biprodukter av förbränningen eller annan kemisk reaktion i uppblåsnings- anordningen kvarhålles i burken 24 medelst nätet 28. Annat partikelformigt material avgår till kudden. När kudden uppblåses till sina maximala dimensioner kastas passagera- ren som befinner sig mellan kudden och fordonets säte, in i kudden av den primära eller sekundära kollisionen. Det ytterligare tryck som skapas av passagerarens kollision med kudden tvingar gaser att avgå genom det övre partiet 49 av den övre sektionen 36.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 508 739 PATENTKRAV

1. l.Luftkuddeaggregat för användning i ett passager- skyddssystem i ett motorfordon, vilket system innefattar uppblàsningsorgan för alstring av gaser genom en process som ger upphov till partikelformigt material som bipro- dukt, k ä n n e t e c k n a t av: - en första tygzon (42, 44, 46), som är impermeabelt för nämnda gaser, och (49: 42, 44), som är förbunden med och är i kontakt med den första tygzonen och som är per- - en andra tygzon meabel för gaserna men impermeabel för nämnda partikel- formigt material, varvid - typen av tyg som är valt för den andra zonen (49), totalarean av den andra zonen och, i användning, tryck- gradienten eller -skillnaden över den andra zonen är sådana, att i användning gaserna ventileras från kuddsys- temet med en förutbestämd hastighet, och varvid typen av tyg som är valt för den andra zonen är i stånd att filt- rera bort väsentligen 100% av partikelformigt material med en diameter på 0,1 um, (42, 44, 46) öppning (38) för passning av kuddeaggregatet runt upp- - den första tygzonen innefattar en blåsningsorganet i passagerarskyddssystemet i motorfor- donet, och ett ringformigt område som har ett skyddsmate- (46) kuddeaggregatet mot värme som alstras av uppblàsnings- rial anordnat runtom öppningen (38) för skyddande av organet, och (49: 42, 44) första tygskikt (42) som är permeabelt för luft och ett - den andra tygzonen innefattar ett andra, utmed den första zonen sig sträckande, andra skikt (44) som är tillräckligt kraftigt för att hålla kuddeagg- regatet intakt när detta är trycksatt.

2. Aggregat enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a t av låsningsorgan för låsning av luftkuddeaggre- gatet vid en gasgenerator för uppblåsning. 508 739 l0 15 10

3. Passagerarskyddssystem för ett motorfordon, inne- (22) en process som ger upphov till partikelformigt material fattande uppblåsningsorgan för alstring av gaser med som biprodukt, k ä n n e t e c k n a t av att det inne- fattar ett luftkuddeaggregat enligt något av kraven 1-3.

4. Passagerarskyddsystem enligt kravet 3, k ä n - (28) för uppfångning av en del av det partikelformiga n e t e c k n a t av ett nät i uppblàsningsorganet (22) materialet.

5. Passagerarskyddsystem enligt kravet 3 eller 4, (12) monteras i ett fordons passagerarutrymme, blàsningsorganet (22) kuddeaggregatet är anordnat runt uppblàsningsorganet i k ä n n e t e c k n a t av ett hus anordnat att varvid upp- är anordnat i huset, och att luft- huset.