專利名稱：充脹氣袋的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置，它能在裝有一個空而柔性的容器的汽車受到強大的減速力時瞬間用氣體充脹該容器，例如發(fā)生沖撞事故時，所說容器趨于使汽車內(nèi)乘坐的人員免得遭受傷害或減少傷害的程度。
有些汽車裝備氣袋作為安全帶的替代物或補充物。在發(fā)生沖撞事故時，氣袋能在司機或乘客的前面極快地被充脹起來，這樣就可使司機或乘客免受否則會受到的傷害，如被拋向前方撞在車輛的駕駛盤(方向盤)或儀表板上。
在本文件起草時還沒有汽車為后座乘客裝備氣袋。這可能是因為在車輛的后座需要很大的氣袋，而這又可能牽涉到純粹屬于氣體動力學(xué)性質(zhì)的許多問題。
在發(fā)生對面來的沖撞或其他型式的沖撞事故時，車輛被突然停住，這時司機或乘客繼續(xù)以車輛原來的速度向前運動，將會撞擊在前座的背上或被拋出而撞在駕駛盤及/或儀表板上，因此必須在此之前把氣袋充脹起來。
為了得到有效的防護，估計氣袋或類似的緩沖墊必須在一百分之一秒內(nèi)充脹起來。
假定發(fā)生沖撞時汽車以110公里/小時的速度行駛，在這個時間內(nèi)乘坐在車內(nèi)的人員將相對于大地經(jīng)過一段約為米的距離。由于車輛實體并不會立刻停止，根據(jù)車輛的前沿會向內(nèi)彎折經(jīng)過一或數(shù)個分米距離的情況，車輛司機或在車內(nèi)乘坐的乘客將在0.01秒的時間內(nèi)相對于車體經(jīng)過一段約為一到二分米的距離，在該情況下緩沖物或氣袋有時間充脹起來，并可借以防止司機或乘客被拋擲到駕駛盤、儀表板或前座的靠背上。
當(dāng)一氣體在不交換能量(等焓)的情況下，就象在本情況下膨脹，按照所謂焦爾—湯姆遜效應(yīng)，溫度通常會下降。
在空氣或氮的情況下，當(dāng)從400巴使它膨脹到2巴時，溫度將下降約從70到100度。當(dāng)該氣體被存儲在高壓容器內(nèi)，例如在使用氣袋的情況下，或是必需將相應(yīng)的熱量供給該氣體以便得到在室溫下應(yīng)得到的體積，或是壓力容器必須多用約30％的氣體來充實。
除了這個溫度下降外，還必須記得，空氣、氮和其他氣體在400巴時的可壓縮因數(shù)約為1.2，這一點在設(shè)計氣袋尺寸時必須考慮到，因為否則的話，與理想氣體將會有的情況相比，壓力或體積就必須增加到相應(yīng)的程度。
對所有重氣體都會遇到的另一個問題是此時氣體流出的速率比較低，因為這個氣體流速是分子量和溫度兩者的函數(shù)。
本發(fā)明的一個目的是要提供一種裝置和方法，它能在車輛發(fā)生重大的沖撞事故時用氣體在瞬間充實一個空而柔性的容器或緩沖墊，該容器或緩沖墊原已裝在車內(nèi)，所說充氣的容器可以起到一個能吸收力的緩沖墊的作用，因此能夠減少所受傷害的程度。該裝置具有一個充有高壓氣體的容器，一條將高壓容器連接到可充脹容器的管道，一個當(dāng)車輛的減速力超過某一最小值時用來打開在高壓容器與柔性容器之間連接的裝置，一個柔性容器夾持裝置，和一個減速計。
按照本發(fā)明，這個目的是用具有在裝置和方法的獨立權(quán)利要求中所列特征的裝置和方法來實現(xiàn)的。有效的實施例則在從屬的權(quán)利要求中予以限定。
現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作較詳細的說明。在附圖中，

圖1示意地示出兩個氣體容器被連接到一條管道上，該管道又被連接到一個部分充實的氣體緩沖墊上；圖2示意地示出另一個實施例，其中兩個氣體容器各用一條分立的管道連接到氣體緩沖墊上。
圖1所示為一通往氣體緩沖墊8的主管道5，所示緩沖墊已部分充實。氣體緩沖墊被安裝在一夾持器(保持器)7內(nèi)。主管道5的遠離氣體緩沖墊8的一端6處分叉成為兩條連接管道3和4，分別連接到壓縮氣體容器1和2。氣體容器1和2的出口設(shè)有薄弱環(huán)節(jié)，例如為爆破板或圓片的形式，其作用是為在各個容器內(nèi)的氣體提供瞬時的自由通道，這個氣體的自由通道是在發(fā)生事故時減速力(沖撞力)強大到足夠使板爆破的情況下同時產(chǎn)生的。容器1和2共同含有充實氣體緩沖墊所需的氣體體積。
空的氣體緩沖墊8被固定在夾持器7內(nèi)。有一點燃裝置可以是火花發(fā)生裝置被安裝在主管5內(nèi)接近其面向氣體緩沖墊8的出口，或者可裝在夾持器7的出口附近，或者可裝在氣體容器內(nèi)鄰近主管道5的出口。
第一容器1充有惰性氣體，例如氬、氦、氮或兩種或多種這些氣體的混合物。容器1還含有氧。在容器1中的氧的數(shù)量以體積計相當(dāng)于在兩個容器1和2內(nèi)氣體總體積的2.5％到20％之間。另一個容器2也充有惰性氣體，并含有氫，其數(shù)量以體積計相當(dāng)于兩個容器1和2內(nèi)氣體總體積的3-15％。容器1和2最好含有相同的惰性氣體或惰性氣體混合物。氦是最適用的氣體。
當(dāng)車輛受到強大的減速力，在氣體容器出口處的薄弱環(huán)節(jié)，在一較優(yōu)的實施例中為爆破板，馬上會破裂，造成一個開口，通過該開口，氣體就能從兩個容器流向主管道5。當(dāng)一預(yù)定數(shù)量的氣體流到柔性緩沖墊8內(nèi)后，點燃裝置就產(chǎn)生一個火花，使氧和氫的混合物爆炸并起化學(xué)反應(yīng)而形成水。由于這個反應(yīng)，溫度可被大量提高，遠遠超過補償?shù)蜌遄杂膳蛎洰a(chǎn)生的冷卻效應(yīng)所需的熱量。這樣便能使充實空氣緩沖墊所需的氣體數(shù)量顯著減少。
因為把氧一氫混合物存儲在同一容器內(nèi)不安全，因此把這兩種氣體分別存儲在隔開的容器1和2內(nèi)，這兩個容器被同時打開，使這兩種氣體在到達緩沖墊之前便已混合。
極其重要的是在發(fā)生沖撞事故時用來充實氣體緩沖墊的壓力容器1、2必須保證做到?jīng)]有泄漏，并且它們將在充氣后許多年內(nèi)保持加壓到所需壓力。由于高靈敏度的氦漏檢測儀在市場上有售，因此適宜將氦作為用在這方面的氣體的一個成分。
圖2示出另一個實施例，它有兩個氣體容器1、2和從各該容器上分別延伸出來的管道3和4，這兩條管道3、4在連接到氣體緩沖墊8上時通過一個混合器9，它可兼作夾持裝置用?；旌掀?包括一個混合室，該室有許多孔眼與氣體緩沖墊連通?；旌掀鲗α鞯綒怏w緩沖墊8的氣流只有極小的阻力。在這種情況下，點燃裝置最好裝在混合室內(nèi)。
按照本發(fā)明，當(dāng)兩個氣體容器的氣體總體積中至少有30％進入到氣體緩沖墊8內(nèi)時，氣體混合物便被點燃。這個點燃也可在兩個容器1和2打開后經(jīng)過一段預(yù)定的時間時使它發(fā)生。氣體緩沖墊8被充實的速度將隨著時間而降低，因為兩個氣體容器1和2內(nèi)的壓力降將不允許所有的有效氣體體積都充實到氣體緩沖墊8內(nèi)。
氣體混合物的點燃使氣體容器內(nèi)氣體整個體積的溫度顯著地和急劇地提高，而提高的溫度又使氣體緩沖墊內(nèi)氣體的體積顯著地增加。按照本發(fā)明，當(dāng)容器1和2內(nèi)氣體的總體積中至少有30％經(jīng)過混合器時，混合物便被點燃，混合器的體積容量相對于氣體緩沖墊的體積容量來說，通常較小。但氣體混合物可在只有一小部分的體積到達緩沖墊，例如只有10％的體積時就被點燃。較好的做法是在容器內(nèi)的氣體總體積中至少有75％在氣體混合物被爆炸之前進入到柔性的氣體緩沖墊內(nèi)。按照一個特別適宜的實施例，當(dāng)氣體混合物被點燃時，氣體緩沖墊內(nèi)將含有氣體總體積的80％到90％。
權(quán)利要求
1.一種在一個裝在車輛上的空而柔性的容器受到強大的減速力時瞬間用氣體充脹該容器的裝置，其中充氣的容器(8)起到吸收力的緩沖墊的作用，可以保護人員免受傷害，其中該裝置包括在高壓下充有氣體的壓力容器(1、2)，將壓力容器(1、2)連接到柔性容器(8)上的管道(5)，當(dāng)受到的減速力超過一個最小值時用來打開壓力容器(1、2)和柔性容器(8)之間連接的裝置，一個容器夾持裝置(7)，和一個減速計，其特征在于有兩個壓力容器(1、2)，各自用封閉裝置密閉，并各自有連接管道(3、4)連接到柔性容器(8)上；其中一個壓力容器(1)充有氧和惰性氣體，而另一個壓力容器(2)充有所說惰性氣體和氫，其中惰性氣體為氦、氬和/或氮；并且在該裝置內(nèi)設(shè)有點燃裝置，以便用來點燃在柔性容器(8)內(nèi)的氣體混合物。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，連接管道(3、4)延伸到一條在柔性容器前面的公用管道(5)內(nèi)，或排放到一個與柔性容器(8)連通的混合室(10)內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，點燃裝置裝在公用管道(5)的出口內(nèi)或其鄰近處。
4.按照權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，點燃裝置裝在混合室(10)內(nèi)。
5.按照以上權(quán)利要求中一項或多項的裝置，其特征在于，氫的數(shù)量以體積計相當(dāng)于兩個壓力容器內(nèi)氣體總體積的3-15％。
6.按照以上權(quán)利要求中一項或多項的裝置，其特征在于，氧的數(shù)量以體積計相當(dāng)于兩個壓力容器內(nèi)氣體總體積的2.5％-20％。
7.按照以上權(quán)利要求中一項或多項的裝置，其特征在于，兩個壓力容器具有相同的體積容量。
8.按照以上權(quán)利要求中一項或多項的裝置，其特征在于，所述惰性氣體為氦。
9.一種在一個空而柔性的容器(8)受到強大的減速力時在瞬間用氣體充脹該容器的方法，其中這個充氣容器(8)起到吸收力的緩沖墊的作用而可防止傷害，其中方法包括使用這樣一個裝置，此裝置包括兩個壓力容器(1、2)，這兩壓力容器都在高壓下充有氣體并各自用封閉裝置密封，并各有第一和第二管道(3、4)接到柔性容器；其中一個壓力容器(1)充有氧和惰性氣體，另一壓力容器(2)充有所說惰性氣體和氧，所說惰性氣體為氦、氬和/或氮，其特征在于，當(dāng)有至少為30％的兩個容器(1、2)內(nèi)氣體總體積的氣體進入到柔性容器(8)內(nèi)時可用點燃裝置氣體混合物。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，當(dāng)有至少為75％、最好為80-90％的兩個容器(1、2)內(nèi)氣體總體積的氣體進入到柔性容器(8)內(nèi)時可用點燃裝置點燃氣體混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置，它能在一個空而柔性的容器(8)受到強大的減速力時瞬間用氣體將該容器充實，充氣的容器(8)起到吸收力的緩沖墊的作用而可防止傷害。其中該裝置包括在高壓下充有氣體的容器(1、2)，將壓力容器(1、2)連接到柔性容器(8)上的管道(5)，當(dāng)受到的減速力超過一個最小值時用來打開壓力容器(1、2)與柔性容器(8)之間連接的裝置，一個容器夾持裝置，和一個減速計。有兩個壓力容器(1、2)各自用封閉裝置密封，并各自有連接管道(3、4)連接到柔性容器(8)上；其中一個壓力容器(1)充有氧和惰性氣體，而另一壓力容器(2)充有惰性氣體和氫，其中惰性氣體為氦、氬和/或氮。
文檔編號B60R21/26GK1164207SQ9419517
公開日1997年11月5日 申請日期1994年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月30日
發(fā)明者奧瓦爾·斯文松 申請人:Aga公司