NO300721B1 - Fyllingsanordning for luftpute - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for hovedsakelig umiddelbar fylling av en tom fleksibel beholder med en gass når hastigheten av et notorkjøretøy hvor beholderen er installert, retarderes sterkt og plutselig, idet beholderen er beregnet på å forhindre skader på en person eller personer som befinner seg i kjøretøyet, eller å redusere omfanget av den skade som oppstår i tilfellet av f.eks. en kollisjon.

Visse biler er som et alternativ eller som et supplement til standard kjøretøysikkerhetsutstyr forsynt med såkalte luftputer. Disse puter blåses raskt opp foran føreren eller passasjerene i tilfellet av en kollisjon, for å beskytte føreren eller passasjerene mot slike skader som dem man vil kunne påføres når man kastes forover mot rattet eller instrumentbordet.

Hittil har kjøretøy ikke vært forsynt med luftputer for baksetepassasjerene. Grunnen er muligens at det for baksetepassasjerene ville kreves meget større puter, noe som kanskje beheftes med en rekke rent gasskinetiske problemer.

I tilfellet av en front-mot-front-kollisjon, eller enhver annen kollisjon hvor kjøretøyet stanses meget raskt, er det nødvendig at beholderen blåses opp med gass og danner en luftpute eller en gasspute før personen kastes forover mot forsetets ryggstø, eller mot rattet eller instrumentbordet, med kjøretøyets utgangshastighet.

For å oppnå effektiv beskyttelse, er det beregnet at luftputen må blåses opp i løpet av ett hundredels sekund.

Hvis det antas at en bil kjører med en hastighet av

110 km/t når det skjer en kollisjon, vil en person som sitter i bilen bli beveget en strekning på ca. 0,3 m i

forhold til marken på den tiden. Da det aktuelle kjøretøy-legeme ikke vil stanse øyeblikkelig på grunn av det faktum at kjøretøyets front blir bøyet inn et stykke på én desimeter eller mer, vil føreren eller passasjerene i kjøre-tøyet ha tid til å bevege seg omtrent én til to desimeter i forhold til kjøretøyet i løpet av 0,01 sekunder, hvilket betyr at det er tid nok til at luftputen blåses opp og forhindrer at føreren eller passasjerene kastes mot rattet, instrumentbordet eller frontsetets ryggstø.

En anordning for fylling av en fleksibel beholder (luftpute) med gass hovedsakelig umiddelbart ved opptreden av kraftige retardasjonskrefter er kjent fra DE-A1-2061759. Anordningen omfatter en fleksibel beholder som skal fylles med gass, en langstrakt trykkflaske inneholdende en gass, f.eks. nitrogen eller helium, en kanal som forbinder den fleksible beholder med trykkflasken og en eksplosiv ladning som er innrettet til å åpne kanalen mellom flasken og beholderen når beholderen skal blåses opp. Denne referanse nevner nitrogen og helium som egnde gasser, som begge fortrekkes blant andre vanlige gasser.

Når en gass, som i tilfellet av nitrogen ekspanderer uten endring av energi (iso-entalpi), vil temperaturen normalt falle ifølge den såkalte Joule-Thomson-effekt.

I tilfellet av luft eller nitrogen, som tillates å ekspan-dere fra 400 til 2 bar, vil temperaturen falle med ca. 70 - 100 grader. Når gassen, slik det er tilfellet ved luftputer, lagres i høytrykksbeholdere, er det enten nødvendig å tilføre gassen tilsvarende varme for å oppnå det volum som ville oppnås ved romtemperatur, eller trykk-beholderen vil måtte fylles med omtrent 3 0% mer gass.

I tillegg til dette temperaturfall, må det erindres at luft, nitrogen og andre gasser har en komprimerbarhets-faktor på ca. 1,2 ved 400 bar, noe som må tas i betraktning ved dimensjoneringen av beholderen, idet trykket eller volumet ellers må økes i tilsvarende grad, som i tilfellet av en ideell gass.

Et annet problem i forbindelse med alle tunge gasser er at i foreliggende tilfelle ville gassens utstrømningshastighet være forholdsvis lav fordi gasshastigheten er en funksjon av både molekylvekt og temperatur.

Ett formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en anordning for fylling hovedsakelig umiddelbart av en tom, fleksibel beholder med gass, i tilfellet av en brå retardasjon av hastigheten av et motorkjøretøy, hvor den gassfylte beholder fungerer som en kraftabsorberende pute for å redusere omfanget av de skader man utsettes for. Anordningen omfatter en gassfylt trykkflaske under høyt trykk, en ledning som forbinder trykkflasken med beholderen, en mekanisk åpningsanordning for å åpne forbindelsen mellom flasken og beholderen når retardasjonen overskrider en minimumsverdi, og en retardasjonsmåler.

Dette formål realiseres ifølge oppfinnelsen ved hjelp av en anordning med de karakteristiske trekk som er angitt i hovedkravet. Fordelaktige videreutviklinger av anordningen ifølge oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Gasser som oppviser en omvendt Joule-Thomson-effekt er hydrogen og helium og blandinger av disse. Fordelen ved helium er at den ikke er brennbar og ikke vil utsettes for antennelse. En annen fordel er at selv små gasslekkasjer kan oppdages. Ulempen ved helium er at det er en forholdsvis dyr gass.

På den annen side er hydrogen et stoff det er rikelig av og som derfor er forholdsvis billig. Ren hydrogengass brenner i luft og er derfor ikke egnet til bruk i ren form. Ifølge oppfinnelsen blir det benyttet en hydrogen-heliumblanding

som ikke er antennbar i luft.

I tillegg til fordelen ved å oppvise en omvendt Joule-Thomson-effekt, er hydrogen og helium gasser som har lav molekylvekt, hvilket betyr at de har høye utstrømnings-hastigheter sammenlignet med gasser med høy molekylvekt. Utstrømningshastigheten av hydrogen og helium er omtrent tre ganger høyere enn utstrømningshastigheten av luft under tilsvarende betingelser.

Det er meget viktig at en trykkbeholder for fylling av en luftpute ikke vil lekke i tilfellet av en kollisjon, og at beholderen vil opprettholde det nødvendige trykk i mange år etter at den er fylt. Fordi meget følsomme heliumlekkasje-detektorer er tilgjengelige, er det fordelaktig at gassen som benyttes inneholder helium.

Claims (3)

1. Anordning for hovedsakelig umiddelbar fylling av en fleksibel beholder med gass når det oppstår kraftige retardasjonskrefter, hvor den gassfylte beholder fungerer som en kraftabsorberende pute for å beskytte mot skade, og hvor anordningen omfatter en høytrykksflaske inneholdende helium, en ledning som forbinder trykkflasken med beholderen, en mekanisk åpningsanordning for å åpne forbindelsen mellom flasken og beholderen når det oppstår en retardasjonskraft som overskrider en minimumsverdi, og en retardasjonsmåler, karakterisert ved at høytrykks-flasken i tillegg til helium også inneholder hydrogen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hydrogenkonsentrasjonen i gassblandingen ligger under den verdi hvor blandingen er antennbar i nærvær av omgivende luft.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den gassformede blanding inneholder mindre enn 15 volum-% hydrogen.