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Dokumentenidentifikation DE69836913T2 18.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001019269
Titel DRUCKFLÜSSIGKEIT ENTHALTENDE LUFTSACK-AUFBLASVORRICHTUNG
Anmelder Autoliv ASP, Inc., Ogden, Utah, US
Erfinder RINK, K., Karl, Liberty, UT 84310, US;
GREEN, J., David, Brigham City, UT 84302, US;
SMITH, W., Bradley, Ogden, UT 84401, US;
CLARK, T., Marcus, Kaysville, UT 84037, US
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65183 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69836913
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.09.1998
EP-Aktenzeichen 989484159
WO-Anmeldetag 22.09.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/19755
WO-Veröffentlichungsnummer 1999015376
WO-Veröffentlichungsdatum 01.04.1999
EP-Offenlegungsdatum 19.07.2000
EP date of grant 17.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse B60R 21/26(2006.01)A, F, I, 20061219, B, H, EP

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Druckfluid enthaltende Vorrichtungen und insbesondere auf eine solche Vorrichtung, die beim Aufblasen einer aufblasbaren Vorrichtung verwendet wird, wie zum Beispiel einem aufblasbaren Luftsackkissen für das Zurückhalten eines Fahrzeuginsassen, wobei dieses Kissen in aufblasbaren Rückhaltesystemen verwendet wird.

Es ist bekannt, Fahrzeuginsassen unter Verwendung eines Kissens oder Sackes, zum Beispiel eines Luftsackkissens oder Airbagkissens zu schützen, welches mit Gas aufgeblasen/geweitet wird, wenn das Fahrzeug eine plötzliche Abbremsung erfährt, wie zum Beispiel bei einer Kollision. Bei solchen Systemen ist das Luftsackkissen normalerweise in einer nicht aufgeblasenen und gefalteten Lage enthalten, um den Raumbedarf minimal zu machen. Bei Betätigung des Systems beginnt das Kissen, in nicht mehr als wenigen Millisekunden mit Gas aufgeblasen zu werden, welches von einer Vorrichtung erzeugt oder zugeführt wird, die gewöhnlich als Inflator (Aufblasvorrichtung, Generator, zum Beispiel Gasgenerator) bezeichnet wird.

Viele Arten von Inflatorvorrichtungen in der Technik zum Aufblasen eines aufblasbaren Luftsackkissens eines Rückhaltesystems wurden beschrieben. Bei einer Kategorie solcher Inflatorvorrichtungen werden diese oft als Druckgasinflatoren bezeichnet und beziehen sich auf verschiedene Inflatoren, die Druckgas enthalten.

Bei einer besonderen Art von Druckgasinflator, die gewöhnlich als Speichergasinflator bezeichnet wird, enthält der Inflator einfach eine Menge von gespeichertem Druckgas, welches wahlweise freigegeben wird, um ein zugehöriges Luftsackkissen aufzublasen. Um ein Luftsackkissen mit typischer Größe mit einer geeigneten Geschwindigkeit gut aufzublasen, erfordert ein solcher Inflator gewöhnlich die Speicherung eines relativ großen Gasvolumens bei ziemlich hohen Drücken. Als Folge solcher hohen Speicherdrücke sind die Wände der Gasspeicherkammer eines solchen Inflators für eine erhöhte Festigkeit in typischer Weise ziemlich dick. Die Kombination von dicken Wänden und großem Volumen führt in typischer Weise zu einem relativ schweren und voluminösen Inflatorbauteil. Außerdem verlangt der Betrieb einer solchen Inflatorvorrichtung die Ausgestaltung und Schaffung einer Technik, um das Freigeben des gespeicherten Gases in das Luftsackkissen gewünschtenfalls auszulösen.

Bei einer zweiten Art von Druckgasinflator, der gewöhnlich als Hybridinflator bezeichnet wird, rührt das Aufblasgas von einer Kombination gespeicherten Druckgases und der Verbrennung eines gaserzeugenden Materials her, zum Beispiel einem pyrotechnischen Material. Hybridinflatoren, die bislang vorgeschlagen wurden, unterlagen gewissen Nachteilen. Zum Beispiel führen solche Inflatoren gewöhnlich zu der Erzeugung eines Gases mit einem relativ hohen Feststoffgehalt. Das Entfernen eines solchen Feststoffmaterials, zum Beispiel durch den Einbau verschiedener Filtervorrichtungen in dem Inflator oder um diesen herum, erhöht in unerwünschter Weise die Komplexität der Inflatorbauweise und der Weiterverarbeitung und kann die damit zusammenhängenden Kosten erhöhen.

Im Hinblick auf diese und andere dazu gehörenden oder ähnliche Probleme und Nachteile der bekannten Inflatorvorrichtungen wurde eine neue Art Inflator entwickelt, ein Inflator mit Fluidtreibstoffmaterial. Diese Inflatoren sind Gegenstand des gemeinhin übertragenen US-Patentes Nr. 5,470,104 von Smith et al., ausgegeben am 28. November 1995; des US-Patentes Nr. Nr. 5,494,312 von Rink, ausgegeben am 27. Januar 1996 und US-Patentes Nr. 5,531,473 von Rink et al., ausgegeben am 2. Juli 1996, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme einbezogen wird.

Eine solche Inflatorvorrichtung verwendet ein Brennstoffmaterial in Form eines Fluids, d.h. in der Form eines Gases, einer Flüssigkeit, feinverteiltem Feststoff oder eine oder mehrere Kombinationen derselben beim Bilden eines Aufblasgases für ein Luftsackkissen. Eine Form von Inflator mit Fluid als Brennstoff verwendet ein Druckgas. Bei einem solchen Inflator mit Fluid als Brennstoff wird das Fluidbrennstoffmaterial verbrannt, um ein Gas zu erzeugen, welches mit einer Menge gespeichertem Druckgas in Berührung kommt, um ein Aufblasgas für das Aufblasen einer entsprechenden aufblasbaren Vorrichtung zu erzeugen.

Während ein solcher Inflator mit Erfolg mindestens zum Teil einige der mit den oben erwähnten bekannten Inflatorvorrichtungen zusammenhängenden Probleme überwinden kann, blieb doch die dauernde Notwendigkeit und das Bedürfnis nach weiteren Verbesserungen bei der Sicherheit, Einfachheit, Wirksamkeit, Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit bei den Vorrichtungen und Techniken, die zum Aufblasen einer aufblasbaren Vorrichtung genutzt werden, wie zum Beispiel einem Luftsackkissen.

Zu diesem Zweck beschreibt die oben erwähnte anhängige Anmeldung US Ser. Nr. 08/632,698, angemeldet am 15. April 1996, eine neue Art von Inflator, bei welchem ein Gasquellenmaterial der Zerlegung unterliegt, um Zersetzungsprodukte zu bilden, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zersetzungsproduktes, welches verwendet wird, um eine aufblasbare Vorrichtung aufzublasen.

Ein solcher Inflator kann unter einem oder mehreren der folgenden Aspekte hilfreich sein: Verringerung oder Minimieren von Bedenken bezüglich der Handhabung von Feststoffmaterialien; Erzeugung von ungefährlichen Aufblasgasen ziemlich niedriger Temperatur;: Verringerung oder Minimieren der Größe und der Raumbedürfnisse sowie Verhinderung oder Minimieren der Risiken oder Gefahren von Gasen bei Erzeugung oder Bildung von Materialien, die einer Verschlechterung (thermisch oder anderweitig) im Laufe der Zeit unterliegen, wenn der Inflator der Ansteuerung entgegensieht.

Im allgemeinen haben alle Inflatoren (einschließlich der auf Pyrotechnik basierenden Inflatoren) spezielle Erfordernisse und benötigen somit die Prüfung der Inflatoren oder mindestens besonderer Bestandteile derselben auf die Gegenwart von unerwünschten Lecks.

Zum Beispiel kann bei pyrotechnischen Inflatoren das gaserzeugende Material oft dazu neigen, in unerwünschter Weise Wasser zu absorbieren, zum Beispiel aus der Umgebung. Da pyrotechnische Inflatoren im allgemeinen nicht unter Druck stehen, besteht die Möglichkeit, daß atmosphärische Feuchtigkeit in einen solchen Inflator hinein diffundiert. Unter der Annahme, daß der Inflator sich in einer feuchten Umgebung befindet und es einen Leckageweg in den Inflator hinein gibt, könnte Feuchtigkeit möglicherweise in das gaserzeugende Mittel hinein absorbiert oder von diesem absorbiert werden. Im Ergebnis kann der Inflator nicht in gewünschter Weise optimal arbeiten, insbesondere wenn der Inflator höheren Feuchtigkeitsmengen ausgesetzt wurde. Folglich enthalten pyrotechnische Inflatoren im allgemeinen innere Abdichtungen, um einen solchen Wasser- oder Feuchtigkeitseintritt in die Vorrichtung zu verhindern oder minimal zu machen. Während der Herstellung des Inflators werden diesen inneren Abdichtungen auf die Gegenwart oder das Auftreten unerwünschter Leckagebahnen überprüft.

Druckgasinflatoren, wie sie zum Beispiel oben beschrieben wurden, erfordern gewöhnlich das Vorhandensein mindestens gewisser spezieller Mengen an Material unter Druck, damit der Inflator in der geplanten Weise arbeiten kann. Bei solchen Inflatoren ist es allgemein erwünscht, daß die Menge(n) gespeicherten Druckmaterials (Druckmaterialien) in dem Inflator innerhalb mindestens einer gewissen Toleranz gehalten werden, um einen guten Betrieb des Inflators sicherzustellen. Während ein guter Inflatorbetrieb auf verschiedene Weise bestimmt werden kann, müssen letztendlich ein Inflator und der zugehörige Luftsack über längere Zeit (in typischer Weise 15 Jahre oder mehr) nach dem ursprünglichen Bau des Fahrzeuges einen guten Schutz für den Fahrzeuginsassen vorsehen. Über das einfache Funktionieren des Inflators und das Entfalten des zugehörigen Luftsackes hinaus entfaltet sich also der Luftsack in erwünschter Weise und richtig.

Es gibt verschiedne Verfahren, um die Leckrate einer Drucklgasinflators zu bestimmen. In der Praxis schließt ein in typischer Weise bevorzugtes Verfahren die Verwendung von Helium als Suchgas in einem Druckgasgemisch ein. Bei einem solchen Verfahren besteht ein gewisser Bruchteil der Mischung des gespeicherten Gases, welches aus dem Inflator entweicht, aus Helium. (Der genaue Bruchteil des erfaßten Heliums als Ergebnis des Lecks kann gleich, kleiner als oder größer als die entsprechenden Beladebedingungen des ursprünglich gespeicherten Druckgases sein. Die zu diesen verschiedenen Situationen gehörende Physik sprengt jedoch den Rahmen der vorliegenden Diskussion. Allgemein hängen diese unterschiedlichen Situationen jedoch in typischer Weise von gewissen besonderen Faktoren ab, wie zum Beispiel der Größe der Leckage, dem Gesamtdruck innerhalb des Speicherbehälters sowie der anfänglichen Gaszusammensetzung zum Beispiel.)

Die Leckagerate von Helium aus einem Druckbehälter wird normalerweise unter Verwendung eines Massenspektrometersystems erfaßt. Für diese spezielle Praxis sind die Massenspektrometer normalerweise ausgestaltet, um die Gegenwart von Helium in den die Probe bildenden Gasen festzustellen. Die Verwendung von Helium bei der Leckverfolgung ist hinsichtlich verschiedener Aspekte vorteilhaft: a) da erstens die Gegenwart von Helium in der Atmosphäre ziemlich selten ist, ist das Hintergrundhelium (oder Resthelium in der Umgebung, wie zum Beispiel jener der Erfassungsvorrichtung) normalerweise sehr niedrig. Infolgedessen ist die Möglichkeit, daß das Massenspektrometer falsch beeinflußt wird und möglicherweise ein Fehlersignal erzeugt, merklich reduziert oder minimal gemacht. b) zweitens können die Signale des Massenspektrometers für gewisse unterschiedliche Molekulararten nahezu dieselben sein. Infolgedessen kann das Massenspektrometersignal, welches erzeugt ist oder aus der Gegenwart oder dem Auftreten einer Molekularart herrührt, das Massenspektrometersignal stören oder verdecken, welches erzeugt wird oder sich aus der Gegenwart oder dem Auftreten einer anderen molekularen Sorte ergibt. Beispielsweise betragen die Molekulargewichte von Stickoxid und Kohlendioxid nahezu 44,02 bzw. 44,01. Im Ergebnis ist es sehr schwierig, über die Massenspektrometrie zwischen diesen Molekularsorten zu unterscheiden. Helium mit einem Molekulargewicht von 4 erzeugt jedoch ein Massenspektrometersignal, welches relativ leicht unterscheidbar ist von dem Signal, welches von anderen möglicherweise vorhandenen Sorten erzeugt wird. c) drittens ist Helium ein relativ kleines einatomiges Gas, welches die Möglichkeit seines Durchgangs selbst durch relativ schmale oder kleine Leckagewege ermöglicht.

Herkömmliche Techniken für die Erfassung von Heliumleckagen leiden jedoch oder leiden möglicherweise an einer Anzahl von Problemen oder Nachteilen. Um zum Beispiel die Leckageprüfung auf relativ kleine Leckagebereiche zu ermöglichen, die bei Luftsack-Modulinflatoren akzeptabel ist, ist es gewöhnlich notwendig, relativ große Heliummengen in dem Druckgasgemisch einzuschließen. In der Praxis hängt die erforderliche Heliummenge von Faktoren ab, wie zum Beispiel der Größe und Art der Leckage, der Modell-Lebensdauer des Inflators und der Kriterien für ein gutes Arbeiten des Inflators als Funktion der Zeit. Das Einschließen von selbst mäßigen Heliummengen in einem Druckgasinflator ist oder kann für ein gegebenes Volumen jedoch nachteilig sein, wenn der Speicherdruck des Inhalts erheblich erhöht wird. Umgekehrt muß bei einem gegebenen Druck das Speichervolumen erhöht werden, um die Masse des hinzugegebenen Heliums aufzunehmen.

Während die Freigabe eines solchen gespeicherten Heliums normalerweise auch zum Aufblasen des zugehörigen Luftsacks beitragen würde, ist aber die Speicherung eines Druckgasgemisches von zwei- oder mehr Sorten in typischer Weise teuerer als die Speicherung von Druckgas einer einfachmolekularen Sorte. Die Verwendung von zwei- oder mehrmolekularen Sorten benötigt gewöhnlich die Verwendung einer zusätzlichen Lager-, Handhabungs- und Mischausstattung.

Eine erhebliche Beschränkung einer solchen Benutzung von Helium bei solchen Leckageerfassungsmodellen besteht darin, daß die Leckagerate aus einem Druckbehälter normalerweise nicht zu dem Zeitpunkt genau geprüft werden kann, der erheblich später ist als das Herstellungsdatum des Inflators, es sei denn, daß die Heliumkonzentration in dem Behälter bekannt ist. D.h., daß dann, wenn die Leckage nicht von dem Typ ist, daß die komprimierten Gase (zum Beispiel sowohl das primär gespeicherte Gas als auch das Suchgas Helium) zu gleichem Anteil entweichen, wie derjenige, mit dem sie geladen wurden (wie bei der ursprünglichen Zusammensetzung), die Bestimmung der Leckagerate normalerweise fehlerhaft ist. Weil der Leckagetyp nicht definitiv a priori bekannt ist, kann eine solche Annahme zu einem beachtlichen Fehler führen. Wenn ferner ein Druckbehälter zu einem späteren Zeitpunkt zu einer erneuten Bewertung der Leckagerate gebracht wird, kann die Bestimmung der Helium-Leckagerate ungenau sein.

Eine weitere mögliche Beschränkung oder ein weiterer Nachteil der Verwendung solcher Erfassungstechniken für die Heliumleckage besteht darin, daß das Auftreten oder die Gegenwart von flüssigen Stoffen in dem Speicherbehälter das Helium hindern oder „verdecken" kann. Wenn zum Beispiel eine Flüssigkeit mit einer relativ hohen Oberflächenspannung in dem Behälter vorhanden ist, kann diese Flüssigkeit möglicherweise in ein Loch hineinfließen, durch welches Gas normalerweise abströmen würde, und kann mindestens vorübergehend den Durchgang der Leckage des gasförmigen Stoffes und aus dem Inflator heraus hemmen. Mit der Zeit nimmt aber die Flüssigkeit den Leckagepfad nicht länger ein, und das Blockieren der Gasleckage durch diesen hindurch mag nur vorübergehend sein.

Obwohl Helium in der allgemeinen Atmosphäre relativ selten ist, erkennt man, daß relativ hohe Hintergrundkonzentrationen von Helium im Herstellungsumfeld erzeugt werden können. Hierdurch kann erforderlich werden, daß der geprüfte Behälter zum Beispiel dadurch isoliert wird, daß er in eine geschlossene Kammer gebracht wird, in der ein Vakuum in der Umgebung erzeugt wird, wobei die Leckagerate von Helium dann bestimmt wird. Durch diese spezielle Handhabung können eine erhebliche Zeit und Kosten zu dem Herstellungsprozeß hinzugefügt werden.

Weiterhin kann die Benutzung von Helium in unerwünschter Weise zu einer erheblichen Verteuerung des Inflators führen sowohl durch die inhärenten Kosten des Heliums selbst, die Kosten des Kaufs und der Wartung der Massenspektrometer als auch der Kosten, die zu der Gerätschaft gehören, die für das Speichern, Mischen und Handhaben des Heliums erforderlich ist.

Deshalb gibt es eine Notwendigkeit und ein Bedürfnis für ein Inflatormodell, welches Durckfluid enthält und die Leckageerfassung ermöglicht.

Weiterhin bleibt es eine fortwährende Notwendigkeit und ein Bedürfnis einer Inflatorvorrichtung, welche eine oder mehrere der folgenden Aufgaben erfüllt: erhöhte Einfachheit des Modells, des Aufbaus, der Anordnung und der Herstellung; Vermeiden oder Minimieren der Risiken oder Probleme, welche zu der Speicherung, Handhabung und Abgabe der gaserzeugenden Stoffe gehören; sogar weitere Verringerungen von Gewicht und Volumen oder Größe der Anordnung; und eine verbesserte Anordnung und Zuverlässigkeit der Leistung oder Durchführung.

EP-A-657 728 offenbart einen Luftsackinflator mit einer Kammer, die eine Gasquelle unter Druck und einen Initiator bzw. eine Sprengkapsel für die Gasquelle enthält. Zum Erfassen von Gaslecks ist ein elektrisch leitendes Element in einer Hülle angeordnet, welche einen Teil des Behälters umgibt.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen für das Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine erste Kammer, die mindestens ein Gasquellenmaterial unter Druck enthält, welches nach dem Zünden zu einem Aufblasfluid führt, welches zum Aufblasen der Vorrichtung verwendet wird;

wobei die erste Kammer auch eine Menge mindestens eines Leckageverfolgungsmaterials mit einem radioaktiven Isotop enthält, durch welches die Fluidleckage aus der ersten Kammer erfaßt werden kann; und

einen Initiator bzw. eine Sprengkapsel, um das mindestens eine Gasquellenmaterial der ersten Kammer zu aktivieren.

Die Vorrichtung der Erfindung ist besonders nützlich für das Aufblasen von aufblasbaren Vorrichtungen für das Zurückhalten von Fahrzeuginsassen.

Im normalen Betrieb initiiert die Sprengkapsel bzw. der Initiator das Gasquellenmaterial, was zu einem Aufblasfluid führt, das zum Aufblasen der aufblasbaren Vorrichtung verwendet wird.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zum Erfassen des Auftretens einer Leckage aus einer sonst geschlossenen Kammer, die ein Druckfluid enthält. Die Kammer enthält zusätzlich zu Anfang eine ausgewählte Menge mindestens eines Leckageverfolgungsmaterials mit radioaktivem Isotop. Gemäß einem Verfahren der Erfindung wird das Auftreten einer Leckage aus der Kammer dadurch erfaßt, daß man die Verringerung oder Veränderung der radioaktiven Signale mißt, die der Kammer entstammen.

Wo der Stand der Technik im allgemeinen fehlschlägt:

  • 1) Schaffen eines bequemen und genauen Mittels, mit dessen Hilfe eine Leckage eines unter Druck stehenden, ein Fluid enthaltenden Behälters oder einer Kammer überprüft wird, wie er oder sie in einem Luftsackinflator enthalten sein kann;
  • 2) Korrigieren von Problemen und Nachteilen sowohl tatsächlicher als auch potentieller, welche der üblichen Anwendung von Helium als Leckageerfassungsmaterial anhaften; Einschließen erhöhter Größe, Gewicht und Kosten eines Inflators zum Beispiel sowie der erhöhten Herstellungs-, Gerätschafts- und Personalkosten und zu dieser Anwendung gehörenden Ausgaben;
  • 3) Vorsehen des Vermeidens oder Minimierens möglicher Leckagebahnen aus solchen Druckbehältern, insbesondere Druckfluid enthaltenden Luftsackinflatoren;
  • 4) Schaffen einer Vorrichtung und eines Verfahrens, bei welchem ein Material, welches zum Erreichen einer Leckageprüfung verwendet wird, gewünscht und falls direkt bei einer Brennstoffquelle eingeschlossen werden kann, um zum Beispiel bei der Dissoziation zu helfen oder diese zu unterstützen; und
  • 5) Schaffen alternativer und möglicherweise sicherer, einfacherer oder weniger teurer Techniken, mit welchen Inflatorvorrichtungen gut mit gewünschtem Gas und flüssigen Fluidmaterialien gefüllt werden können.

Das bevorzugte Leckverfolgungsmaterial ist Kr85.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Schaffung einer Aufblasvorrichtung, wie sie oben bestimmt ist, welches die folgenden Schritte aufweist:

  • a) Schaffen einer kryogen gebildeten festen Masse eines Gasquellenmaterials innerhalb einer mindestens teilweise offenen Kammer;
  • b) Schaffen einer ausgewählten Menge mindestens eines Leckverfolgungsmaterials mit radioaktivem Isotop innerhalb der mindestens teilweise offenen Kammer; und
  • c) danach Schließen der Kammer, um anfänglich sowohl das Gasquellen- als auch das Leckverfolgungsmaterial zu enthalten.

Die hier verwendeten Bezugnahmen auf Verbrennung, Verbrennungsreaktionen und dergleichen sind so zu verstehen, daß sie sich allgemein auf die exothermen Reaktionen eines Brennstoffes mit einem Oxidationsmittel beziehen.

Bezugnahmen auf Zerfall, Zerfallsreaktionen und dergleichen sollen so verstanden werden, daß sie sich auf das Spalten, Dissoziieren oder Fragmentieren einfachmolekularer Sorten in zwei oder mehr Einheiten beziehen.

Der thermische Zerfall oder die thermische Zersetzung ist eine primär durch die Temperatur gesteuerte Zersetzung. Es versteht sich, daß der Druck zwar in einer komplexen Weise auch eine thermische Zersetzung beeinflußt, vielleicht zum Beispiel durch Ändern der Schwellentemperatur, die für die Zersetzungsreaktion erforderlich ist, um anzulaufen oder zum Beispiel bei einem höheren Betriebsdruck die Energie zu verändern, die für die Vervollständigung der Zersetzungsreaktion erforderlich sein kann, diese Zersetzungsreaktionen bleiben aber primär temperaturgesteuert. Der Druck kann auch eines oder mehrere der trennenden bzw. dissoziativen Materialien zur Verflüssigung veranlassen. Man sollte erkennen, oder der Fachmann sollte wissen, daß mit der Verflüssigung die entsprechende Dichteveränderung erhebliche Veränderungen im Zersetzungsverhalten hervorrufen kann.

Eine exotherme Wärmezersetzung ist eine thermische Zersetzung, welche Wärme freigibt. Der Begriff Äquivalenzverhältnis (f) ist ein Ausdruck, der gewöhnlich unter Bezugnahme auf die Verbrennung und auf auf die Verbrennung bezogene Prozesse verwendet wird. Das Äquivalenzverhältnis ist definiert als das Verhältnis des tatsächlichen Brennstoff zu Oxidationsmittelverhältnis (F/O)A, geteilt durch das stöchiometrische Verhältnis Brennstoff zu Oxidationsmittel (F/O)S: f = (F/O)A/(F/O)S

(Eine stöchiometrische Reaktion ist eine eindeutige Reaktion, welche definiert wird als eine Reaktion, bei der alle die Reaktanten gebraucht und in Produkte ihrer stabilsten Form umgewandelt werden. Zum Beispiel ist bei der Verbrennung eines Kohlenwasserstoffbrennstoffs mit Sauerstoff eine stöchiometrische Reaktion eine solche, bei welcher die Reaktanten ganz verbraucht und in Produkte umgewandelt werden, die vollständig Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O) bilden. Umgekehrt ist eine Reaktion, welche identische Reaktanten einschließt, nicht stöchiometrisch, wenn irgendein Kohlenmonoxid (CO) in den Produkten vorhanden ist, da CO mit O2 zur Bildung von CO2 reagieren kann, welches als ein stabileres Produkt als CO angesehen wird.).

Für gegebene Temperatur- und Druckbedingungen sind Brennstoff und Oxidationsmittelgemische nur über einen speziellen Bereich von Äquivalenzverhältnissen entflammbar. Gemische mit einem Äquivalenzverhältnis von weniger als 0,25 werden hier als nicht entflammbar betrachtet, wobei die zugehörige Reaktion eine Zersetzungsreaktion ist oder spezieller eine dissoziative Reaktion im Gegensatz zu einer Verbrennungsreaktion.

Andere Gegenstände und Vorteile ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Ansprüchen und Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine vereinfachte, teilweise im Schnitt genommene, schematische Ansicht einer Luftsackinflatoranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

2 ist eine vereinfachte, teilweise im Schnitt genommene, schematische Darstellung einer Luftsackinflatoranordnung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.

3 ist eine vereinfachte, teilweise im Schnitt genommene, schematische Darstellung einer Luftsackinflatoranordnung gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung.

Die 4A und 4B zeigen eine Zersetzungskammer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in der Form vor dem Zusammenbau und nach dem Zusammenbau.

5 ist eine vereinfachte, teilweise im Schnitt genommene, schematische Darstellung einer Luftsackinflatoranordnung gemäß einer weiteren anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung.

6 ist eine vereinfachte, teilweise im Schnitt genommene, schematische Darstellung einer Luftsackinflatoranordnung gemäß einer weiteren anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Aufbauten beispielhaft gezeigt werden. Als typisches Beispiel zeigt 1 die vorliegende Erfindung in der beispielhaften Form einer Fahrzeugsicherheitsvorrichtung, die allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet ist. Die Sicherheitsvorrichtung 10 für den Fahrzeuginsassen weist eine aufblasbare Rückhaltevorrichtung 12 für einen Fahrzeuginsassen auf, zum Beispiel ein aufblasbares Luftsackkissen (Airbagkissen), sowie eine Vorrichtung, die allgemein mit der Bezugszahl 14 bezeichnet wird und dem Aufblasen der Insassenrückhalteeinrichtung dient, die allgemein als Inflator (Aufblasvorrichtung, Generator, zum Beispiel Gasgenerator) bezeichnet wird.

Nach der richtigen Betätigung der Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 10 wird die Rückhalteeinrichtung 12 für den Fahrzeuginsassen durch den Fluß eines Aufblasfluids aufgeblasen, zum Beispiel ein Gas, das aus dem Inflator 14 kommt, um die Bewegung eines Insassen des Fahrzeuges zurückzuhalten. Die aufblasbare Rückhaltevorrichtung 12 für den Fahrzeuginsassen wird an eine Stelle in dem Fahrzeug zwischen dem Insassen und gewissen Teilen des Fahrzeuginneren aufgeblasen, wie zum Beispiel den Türen, dem Lenkrad, dem Armaturenbrett oder dergleichen, so daß der Insasse auf diese Teile des Fahrzeuginneren nicht mit Wucht aufprallt.

Wie in größerer Einzelheit nachfolgend beschrieben wird, erzeugt die Inflatoranordnung 14 Aufblasgas über ein Zersetzungsmaterial oder spezieller ein dissoziatives Material. Während ferner die Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf einen Inflator für Luftsackanordnungen für den Seitenaufprall in verschiedenen Kraftfahrzeugen beschrieben wird, einschließlich Kleinsttransportern, Pritschenwagen und insbesondere Personenwagen, versteht es sich, daß die Erfindung auch nicht nur bei anderen Typen oder Arten von Luftsackmodulanordnungen für Kraftfahrzeuge anwendbar ist, einschließlich die auf der Fahrerseite und Beifahrerseite, sondern auch bei anderen Arten von Fahrzeugen anwendbar ist, einschließlich zum Beispiel Flugzeugen.

Die Inflatoranordnung 14 weist eine Kammer 16 auf, die mit einem oder mehreren Inertgasen gefüllt und mit Druck beaufschlagt wird, wie zum Beispiel Argon oder Stickstoff, vorzugsweise mit gasförmigem Helium vermischt, um die Leckagesuche der Kammer zu erleichtern, wie es beim Stand der Technik bekannt ist. Die Kammer 14 wird hier manchmal als „Gasspeicherkammer" bezeichnet. In der Praxis wird eine solche Kammer in typischer Weise auf einen Druck im Bereich von 2000–5000 psi gefüllt (13,8–34,5 MPa).

Die Kammer 16 wird durch eine längliche, im allgemeinen zylindrische Hülse 18 gebildet. Die Hülse weist eine Füllöffnung 19 auf, wie im Stand der Technik bekannt ist, durch welche Materialien in die Kammer 16 gelangen können. Nachdem die Gasspeicherkammer 16 gefüllt wurde, kann die Füllöffnung 19 in geeigneter Weise blockiert oder verstopft werden, in bekannter Weise zum Beispiel durch einen Stift oder eine Kugel 19a.

Die Hülse 18 hat ein erstes Ende 20 und ein zweites Ende 22. Das erste Ende 20 wird durch eine Diffusoranordnung 26 verschlossen, welche mit diesem Ende verbunden oder in einer zweckmäßigen Weise an diesem angebracht ist, wie zum Beispiel durch Inertialschweißen bei 27. Die Diffusoranordnung 26 weist eine brechbare Basiswand 28 auf. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel schließt die brechbare Basiswand 28 eine Öffnung 30 ein, die normalerweise mittels einer Berstscheibe 32 oder dergleichen geschlossen ist. Es versteht sich, daß andere Formen einer brechbaren Wand gewünschtenfalls auch verwendet werden können, wie zum Beispiel eine Wand, die eine in zweckmäßiger Weise geritzte oder geriffelte Wand oder zum Beispiel einen verdünnten Bereich hat. Die Diffusoranordnung 26 weist auch eine Vielzahl von Öffnungen 34 auf, durch welche das Aufblasgas aus der Inflatoranordnung 14 gut in die Rückhalteeinrichtung 12 für den Insassen abgegeben wird. Somit kann die Diffusoranordnung 26 dazu dienen, das Führen des Aufblasfluids aus der Inflatoranordnung 14 in die zugehörige, aufblasbare Rückhaltevorrichtung 12 für den Fahrzeuginsassen zu begünstigen.

Das zweite Ende 22 ist teilweise durch eine brechbare Endwand 36 geschlossen. Wie bei der brechbaren Basiswand 28, die oben beschrieben wurde, weist die brechbare Endwand 36 bei der veranschaulichten Ausführungsform eine Öffnung 40 auf, die normalerweise mittels einer Berstscheibe 42 oder dergleichen geschlossen ist. Es versteht sich auch, daß andere Formen einer brechbaren Wand erwünschtenfalls benutzt werden können, wie zum Beispiel eine Wand, die eine geeignet eingeritzte oder gefaltete Fläche oder zum Beispiel einen verdünnten Bereich haben kann.

Das zweite Ende 22 der Hülse weist einen Kragenabschnitt 44 auf. Ein Kammerbasisabschnitt 46 ist in zweckmäßiger Weise mit dem Hülsenkragenabschnitt 44 verbunden oder an diesem angebracht, wie zum Beispiel durch eine Inertialschweißung 50, um eine Kammer 52 zu bilden. Die Kammer 52 enthält, wie in größerer Einzelheit unten beschrieben wird, mindestens ein Gasquellenmaterial, welches einem Zerfallen oder Zersetzen unterliegt, um Zersetzungsprodukte, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zersetzungsproduktes, zu bilden, welches verwendet wird, um die Rückhaltevorrichtung 12 für den Fahrzeuginsassen aufzublasen. Die Kammer 52 wird also manchmal hier als Zersetzungskammer bezeichnet.

Der Basisabschnitt 46 weist eine in diesem befindliche Öffnung 54 auf, durch welche eine Auslösevorrichtung bzw. Sprengkapsel 54 in abgedichteter Lage angeordnet ist, zum Beispiel mit einer Schweißung, durch Crimpen oder einer anderen zweckmäßigen hermetischen Abdichtung innerhalb der Zersetzungskammer 52.

Bei einer solchen Anordnung kann die Auslösevorrichtung bzw. Sprengkapsel beliebige geeignete Arten von Initiatormitteln einschließen, einschließlich: Brückenzünder, Zündkerzenentladung, erhitzter oder Explosionsdraht oder -folie, und zwar durch ein Schott (zum Beispiel eine Sprengkapsel, die sich durch ein Schott entlädt, wie zum Beispiel in der Form einer hermetischen Metalldichtung) als Beispiel, wobei die Mittel gewünschtenfalls optional eine gewünschte Beschickung einer pyrotechnischen Ladung enthalten können. In der Praxis kann jedoch ein relativ großer Wärmeeingang, wie zum Beispiel von der Sprengkapsel, beim Erhalten einer vollständigeren Auslösung des Zerfalls bzw. des Zersetzens verschiedener Gasquellenmaterialien nützlich sein, wie zum Beispiel Stickoxid (N2O). Da eine pyrotechnische Ladung enthaltende Initiatoren in typischer Weise leichter diese relativ großen Wärmeeinspeisungen aus einer relativ kleinen Auslöseeinrichtung erzeugen können, kann im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen die Praxis der Erfindung mit solchen Initiatoren bzw. Auslöseeinrichtungen besonders vorteilhaft sein.

Der Kragenabschnitt 44 oder der Basisabschnitt 46 der Zersetzungskammer, bei der veranschaulichten Ausführungsform der Basisabschnitt 46 in einer Basiswand 60 derselben weist eine Füllöffnung 62 in an sich bekannter Weise auf, durch welche Materialien in die Zersetzungskammer 52 gelangen können. Nachdem die Zersetzungskammer 52 gefüllt wurde, kann die Füllöffnung 62 in zweckmäßiger Weise, wie bekannt ist, blockiert oder verstopft werden, zum Beispiel durch einen Stift oder eine Kugel 62a.

Wie oben dargelegt, enthält die Zersetzungskammer 52 mindestens ein Gasquellenmaterial, welches einer exothermen Zersetzung unterzogen wird, um Zersetzungsprodukte zu bilden, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zersetzungsproduktes, welches verwendet wird, um die zugehörige Luftsackvorrichtung aufzublasen. Eine große Vielzahl von Gasquellenmaterialien, welche der Zersetzung unterzogen werden, um gasförmige Produkte zu bilden, steht zur Verfügung und wird speziell in der oben erwähnten, in Beziehung stehenden, anhängigen früheren Anmeldung US-Ser. Nr. 08/632,698 diskutiert. Solche Gasquellenmaterialien weisen auf:

Acetylen(e) und Materialien auf Acetylenbasis, wie zum Beispiel Acetylen und Methylacetylen sowie Mischungen aus diesem/diesen Acetylen(en) und Materialien auf Acetylenbasis mit inertem Gas (inerten Gasen);

Hydrazine, wie zum Beispiel Hydrazin (N2H4), Gemische aus Hydrazin(en) und Wasser, Methylderivaten von Hydrazin sowie Gemischen solcher Hydrazinmaterialien mit inertem Gas (inerten Gasen);

Peroxide und Peroxidderivate, wie zum Beispiel Methylhyperoxid (CH3OOH) und Gemische aus Methylhyperoxid und Methanol, Wasserstoffperoxid, Alcylhydroperoxide, Proprionyl- und Butyrylperoxide sowie Gemische aus diesen Peroxiden und Peroxidderivaten mit inertem Gas (inerten Gasen); und

Stickoxid (N2O) und Gemische von zum Beispiel Stickoxid mit inertem Gas (inerten Gasen).

Die zersetzbaren Gasquellenmaterialien, die bei der Praxis der Erfindung benutzt werden, sind vorzugsweise:

  • a.) in den Zuständen sowohl vor als auch nach der Zersetzung nicht toxisch und nicht korrosiv;
  • b.) sie erfordern nicht die Gegenwart eines Katalysators (von Katalysatoren), um die Zersetzungsreaktion auszulösen, wobei die Katalysatoren in nicht erwünschter Weise schwierig zu entfernen oder zu handhaben sein können, temperaturabhängig oder temperaturspezifisch usw. und
  • c.) sie bilden Produkte der Zersetzung, die nicht unerwünschte Mengen an unerwünschten Sorten enthalten, wie zum Beispiel kohlenstoffhaltiges Material (zum Beispiel Ruß), CO, NO, NO2, NH3 als Beispiel.

Im Hinblick auf die verschiedenen Herstellungs-, Speicherungs- und Handhabungsbelange glaubt man derzeit, daß bevorzugtes, zersetzbares Gasquellenmaterial für die Benutzung in der Praxis der vorliegenden Erfindung Stickoxid ist (N2O).

Entsprechend der unten angeführten chemischen Reaktion (1) sind nach der Zersetzung des Stickoxids die Zersetzungsprodukte in idealer Weise Stickstoff und Sauerstoff: 2N2 = 2N2 + O2 (1)

Stickoxid ist ein derzeit bevorzugtes, zersetzbares Gasquellenmaterial, da in der Praxis Stickoxid im allgemeinen nicht toxisch und nicht korrosiv ist. Ferner ist Stickoxid relativ inert bis zu Temperaturen bis zu etwa 200 EC oder mehr. Im Ergebnis ist Stickoxid in erwünschter Weise relativ leicht erhältlich, sicher zu handhaben, thermisch stabil, begünstigt die Speicherung bzw. Lagerung und erleichtert Herstellungsbelange.

Es versteht sich, daß das zersetzbare Gasquellenmaterial zum Beispiel und erwünschtenfalls in einer Gasform, flüssigen oder mehrphasigen Form gespeichert werden kann (d.h. ein teilweise gasförmiges und teilweise flüssiges Gemisch). Während die Speicherung von Gasquellenmaterialien in einer flüssigen Form in vorteilhafter Weise das erforderliche Speichervolumen reduzieren kann und damit auch die Größe, das Gewicht und in typischer Weise die zu solchen Anordnungen gehörenden Kosten, führt die Notwendigkeit des Einschlusses von gasförmigem Helium, um die Leckageüberprüfung der Inflatorvorrichtung oder spezieller ihrer Zersetzungskammer zu begünstigen, in üblicher Weise dazu, daß das N2O/He in der Zersetzungskammer in einer vollständig oder vorherrschend gasförmigen Phase gespeichert wird.

Es versteht sich, daß eine Anzahl unterschiedlicher Faktoren entweder allein oder in Kombination die Notwendigkeit oder den Wunsch bestimmen kann, das N2O/He in gasförmiger oder vorherrschend flüssiger Phase zu speichern. Ein potentielles Problem, welches zu der Verwendung von verflüssigten Materialien in Druckaufblassystemen gehört, ist die Möglichkeit, daß das flüssige Material eine Leckbahn hemmen, blockieren oder „verdecken" kann. Wie der Fachmann weiß, ist ein „verdecktes" Leck ein Phänomen, durch welches ein flüssiges Molekül oder mehrere flüssige Moleküle durch ihre erhöhte Größe, vergrößerte Oberflächenspannung oder andere Eigenschaften vorübergehend den Durchgang eines leichteren, kleineren und im allgemeinen mobileren Moleküls (wie zum Beispiel von dem Heliumleckageverfolgungsmaterial) durch dieselbe Leckbahn hemmen kann. Wie man allgemein versteht, könnte somit das Auftreten solcher Phänomene zu irrtümlichen oder falschen Schlüssen bezüglich der Leckrate aus einer speziellen, ein Fluid enthaltenden Druckvorrichtung führen. Die Speicherung des Druckfluids in einer Gasphase kann solche Bedenken eliminieren.

Wenn weiterhin eines oder mehrere der Fluidmaterialien in einer flüssigen Phase gespeichert werden, können erhöhte Bedenken bezüglich der Möglichkeit der Korrosion der Innenflächen der Vorrichtung, die mit Fluid in Berührung kommen, entstehen. Wenn es also um die Speicherung in flüssiger Phase geht, könnte die Speicherung der Materialien in der Gasphase solche Bedenken reduzieren oder minimal machen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden somit die Materialien in einer Gasphase gespeichert, um diese Bedenken zu verringern. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung in ihrer weiteren Anwendung nicht so beschränkt ist und somit auch die Speicherung des zersetzbaren Gasquellenmaterials in flüssiger oder Mehrphasenform umfaßt.

Alternativ oder zusätzlich kann ein inertes Gas, wie zum Beispiel Argon und Helium, oder ein Gemisch dieser inerten Gase eingeschlossen werden, um das Gas zu ergänzen, welches nach der Zersetzung des zersetzbaren Gasquellenmaterials erzeugt oder gebildet wurde.

Zusätzlich enthält die Zersetzungskammer 52 ein optionales Speichervolumen 64, welches ein Zersetzungssensibilisatormaterial enthält, welches allgemein mit der Bezugszahl 66 bezeichnet ist, um die Geschwindigkeit oder das Ausmaß der Vollständigkeit der Zerfallsreaktion voranzutreiben oder zu beschleunigen. Wie in der oben erwähnten, im Zusammenhang stehenden, anhängigen älteren Anmeldung US Ser. Nr. 08/632,698, angemeldet am 15. April 1996, beschrieben ist, weisen solche Sensibilisatormaterialien ausgewählte wasserstofftragende Materialien auf, die einem zersetzbaren Gasquellenmaterial in kleinen Mengen zugegeben werden. Speziell wird das Sensibilisatormaterial vorzugsweise dem zersetzbaren Gasquellenmaterial in einer Menge unter den Entflammbarkeitsgrenzen für das Inhaltsgemisch zugegeben, so daß sich der Inhalt der Zersetzungskammer vorzugsweise bei einem Äquivalenzverhältnis von weniger als 0,25 befindet. Bei diesen niedrigen relativen Beträgen ist der Kammerinhalt im wesentlichen nicht entflammbar, und somit sind die Zündung und die Verbrennung möglicher Reaktanten praktisch vermieden.

Sensibilisatormaterialien, die auch als „Sensibilisatoren" bezeichnet werden, sind allgemein als zusätzliche Materialien definiert, die in relativ sehr kleinen Mengen vorhanden sind und sowohl die Geschwindigkeit als auch das Ausmaß (oder den Grad) der Vollendung der dissoziativen oder Zersetzungsreaktion erhöhen. Sensibilisatoren als solche sind im wesentlichen zusätzliche Wärmequellen. In seiner Rolle als zusätzliche Wärmequelle kann ein Sensibilisator verschiedene Formen annehmen. Im allgemeinen kann ein Sensibilisator voll oxidiert sein (d.h. er braucht nicht die Beteiligung der umgebenden Medien für seine Verbrennung) oder unteroxidiert (d.h. er braucht die Mitwirkung eines zusätzlichen Oxidationsmittels, zum Beispiel aus den umgebenden Medien, für seine Verbrennung). Gewöhnlicherweise bevorzugte volloxidierte Sensibilisatoren weisen auf: Zirkonium, Kaliumperchlorat (ZPP) und Borkaliumnitrat (BKNO3). Bevorzugte unteroxidierte Sensibilisatoren können aufweisen: Metalle, wie zum Beispiel Magnesium (Mg), Aluminium (Al) und Zirkonium (Zr), entweder allein oder in Kombinationen; Ethylzellulose (C24H46O11) oder andere feste Kohlenwasserstoffe, Ethylalkohol (C2H6O) oder andere flüssige Kohlenwasserstoffe; gasförmiger Wasserstoff (H2) oder Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Butan (C4H10). Somit können in der Praxis der Erfindung verwendete Sensibilisatoren die Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes sowie verschiedene Mehrphasenkombinationen derselben annehmen.

Ferner kann der in der Praxis der Erfindung verwendete Sensibilisator erwünschtenfalls ein Gemisch eines oder mehrerer vollständig oxidierter Materialien mit einem oder mehreren unteroxidierten Material aufweisen, wie jene oben beschrieben sind. Ein bevorzugtes solches Gemisch für die Praxis der Erfindung ist ein Gemisch von BKNO3 mit Magnesium.

Eine solche Inflatoranordnung für die Verwendung bei einem Luftsackkissen für den Seitenaufprall hat ein typisches Maß von: Durchmesser = 25 mm, Länge = 150 mm und geladen, um zu enthalten in:

der Gasspeicherkammer 16 = 10 Gramm eines Gemisches, welches 90 Vol.-% AR und Vol.-% He enthält unter Speicherung mit 4000 psi (27,6 MPa) in einem Volumen von 1,5 Zoll3 (24,6 cm3)

Zersetzungskammer 52 = 2,2 Gramm eines Gemisches, welches 60 Vol.-% N2O und 40 Vol.-% He enthält und gespeichert ist bei 2100 psi (14,5 MPa) in einem Volumen von 0,65 Zoll3 (10,7 cm3).

Die so beschriebene Inflatoranordnung 14 ist im allgemeinen dieselbe oder ähnlich den Inflatoranordnungen, die in der oben beschriebenen US Ser. Nr. 08/632,698, angemeldet am 15. April 1996, beschrieben sind. Die Inflatoranordnung 14 unterscheidet sich jedoch von den in jener älteren Anmeldung beschriebenen dadurch, daß die Zersetzungskammer 52 zusätzlich mindestens ein Leckageverfolgungsmaterial mit radioaktivem Isotop enthält, mit welchem eine Fluidleckage aus der Zersetzungskammer erfaßt werden kann.

Verschiedene radioaktive Leckverfolgungsmaterialien können verwendet werden. Das radioaktive Isotop Kr85 fand früher weitgehend Verwendung als Leckverfolgungsmaterial. Infolgedessen hat sich eine überwältigende Menge an gewerblicher und praktischer Erfahrung in Verbindung mit der Verwendung des radioaktiven Isotops Kr85 angesammelt. Im Hinblick auf diese früheren Benutzungen und die Erfahrung hält man das radioaktive Isotop Kr85 für ein bevorzugtes Leckverfolgungsmaterial für die Praxis der Erfindung.

Es versteht sich, daß eine oder mehrere verschiedene Techniken oder Verfahren für das Einschließen mindestens eines Leckverfolgungsmaterials mit radioaktivem Isotop in der Zersetzungskammer 52 verwendet werden kann. Zum Beispiel kann das Leckverfolgungsmaterial erwünschtenfalls einfach mit dem Ausgleich des Kammerinhalts verteilt werden, d.h. des Gasquellenmaterials und, wenn es verwendet wird, Inertgases. Alternativ oder zusätzlich kann das Leckverfolgungsmaterial durch ein festes Material in der Zersetzungskammer 52 gehalten werden oder enthalten sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient das feste Material, welches das radioaktive Leckverfolgungsmaterial enthält, auch dem Sensibilisieren des Gasquellenmaterials, d.h. Stickoxid. Dieser ein radioaktives Leckverfolgungsmaterial enthaltender Feststoff kann in einfacher Weise in der vorgegebenen Kammer angeordnet werden, oder kann erwünschtenfalls bei Ausführungsformen, bei welchen die Initiatorvorrichtung in die vorgegebene Kammer austrägt bzw. entlädt, in der Initiatorvorrichtung enthalten sein oder neben dem Austragende der Initiatorvorrichtung angeordnet sein, wie zum Beispiel in einem an dieser angeordneten Speichervolumen.

Wie oben diskutiert, werden verschiedene Verfahren der Leckerfassung unter Verwendung eines radioaktiven Verfolger- bzw. Suchmittels erfindungsgemäß ins Auge gefaßt. Wie auch unten beschrieben wird, kann der Betrag oder die Menge des radioaktiven Isotops, welches erforderlich ist, um einem speziellen Behälter hinzugefügt zu werden, der sich in der Prüfung befindet, entsprechend festgelegt werden.

VERFAHREN 1

Bei diesem Verfahren wird eine vorgeschriebene Menge des ausgewählten radioaktiven Isotops direkt in den Inflatordruckbehälter, der sich in der Leckprüfung befindet, eingeladen. Nach Ablauf einer ausgewählten Zeitperiode wird der Behälter auf Gehalt an radioaktivem Material dadurch geprüft, daß man das Gammastrahlensignal außerhalb des Bauteils mißt, um erwünschtenfalls zum Beispiel festzustellen, ob es eine direkte Leckage eines Gases aus dem Behälter gibt, in dem ein Betateilchenausgangssignal gemessen wird. Das gemessene Gammastrahlsignal wird dann mit dem Gehalt an gespeichertem Druckfluid in dem Behälter in Beziehung gesetzt. Die anfänglichen und verbleibenden Mengen oder Gehalte des radioaktiven Materials können dann gegen eine vorbestimmte Grenze verglichen werden, wodurch die Akzeptanz der Leckagegeschwindigkeit des Behälters abgeschätzt werden kann.

Es versteht sich, daß bei diesem Verfahren die vergangene Zeitdauer im allgemeinen im Vergleich zu der geplanten Lebensdauer des Inflators für relativ kurz bestimmt wird. Zum Beispiel ist die Nutzungsdauer eines Inflators normalerweise auf etwa 15 Jahre oder mehr geplant, während die vergangene Zeit zwischen der anfänglichen und der letztendlichen Erfassung der Menge von radioaktivem Material in dem Behälter im allgemeinen in der Größenordnung von nicht mehr als wenigen Tagen beträgt, vorzugsweise nicht mehr als wenige Stunden und bevorzugter nicht mehr als wenige Minuten.

Gammastrahl

Gammastrahlmeßwerte entsprechen dem Betrag an vorhandenem radioaktivem Material. Wo die verstrichene Zeit zwischen dem anfänglichen und dem darauf folgenden Prüfen auf radioaktiven Inhalt ausreichend kurz ist, so daß die Wirkungen des radioaktiven Abklingens vernachlässigt werden können, zeigt eine Verringerung des Gammastrahlmeßwertes zwischen der anfänglichen und der nachfolgenden Prüfung eine verringerte Menge an vorhandenem radioaktivem Material in dem geprüften Bauteil, d.h. die Existenz eines Lecks.

Betateilchen

Zieht man eine Verunreinigung des in der Prüfung befindlichen Bauteils ab, würde ein erhöhter Betateilchenmeßwert von einem Bauteil, der anfänglich einen Betateilchenmeßwert von null vorsah, die Entwicklung eines Leckagepfades anzeigen, während ein erhöhter Betateilchenmeßwert von einem Bauteil, dessen Betameßwert anfänglich nicht null war, anzeigen, daß das Bauteil eine vergrößerte Leckrate hat.

Während Betateilchenmeßwerte nicht notwendigerweise erforderlich sind, um das Verfahren 1 praktikabel zu machen, kann die Betateilchenerfassung eine zusätzliche erwünschte Information hinsichtlich des Leckes aus einem Druckkessel vorsehen. Insbesondere können die Betateilchenmeßwerte in Verbindung mit Gammastrahlmeßwerten verwendet werden, um einige Anhaltspunkte hinsichtlich der Eigenschaft der Leckagesituation eines Druckbehälters zur Verfügung zu stellen.

Man nehme zum Beispiel einen Behälter an, der eine bekannte Menge (zum Beispiel durch Gammastrahlmeßwerte) an radioaktivem Material enthält und für den das Vorhandensein eines kleinen Lecks festgestellt wurde (durch Betapartikelmeßwerte). Zeitlich später werden weitere Gammastrahl- und Betateilchenmeßwerte aus dem Behälter ausgelesen. Die spätere Erfassung von Gammastrahlemission zeigt, daß radioaktives Material in dem Behälter bleibt. Wenn jedoch zu diesem späteren Zeitpunkt keine Betateilchen erfaßt werden, würde das Fehlen der Betateilchen anzeigen, daß die Leckbahn des Betateilchens aus dem Inflator geschlossen wurde. Das mögliche Öffnen und Schließen von Leckbahnen ist ein Bereich von Belang bei Leckagestudien und ist im allgemeinen nicht gut verständlich.

Die Fachleute wissen, daß Betateilchen relativ leicht abgeschirmt oder selbst durch sehr dünne, nicht dichte Materialien vollständig gedämpft werden können (wie zum Beispiel Papierstükke). Deshalb ist eine Betateilchenerfassung ein Zeichen für ein direkt aus einer Vorrichtung oder einem Bauteil entweichendes Gas. Auf der anderen Seite können Gammastrahlen im allgemeinen selbst viel dichtere Materialien durchdringen.

Die Verwendung der Betateilchenerkennung als Teil eines Leckagenachweissystems unterliegt jedoch gewissen Beschränkungen oder Komplikationen. Zum Beispiel kann der Betateilchennachweis praktisch im Umfeld der Herstellung deswegen schwierig zu erreichen sein, weil man die ganze Oberfläche des Bauteils der Betateilchenemissionserkennung unterwerfen möchte. Außerdem erfordert der Nachweise kleinerer Lecks im allgemeinen die Verwendung einer Betanachweisinstrumentierung erhöhter Empfindlichkeit. Weiterhin muß man die Möglichkeit von Fehlersignalen bei der Betateilchenerkennung berücksichtigen oder ausgleichen. Zum Beispiel können Fette, Öle oder andere Kohlenwasserstoffverunreinigungen beim Absorbieren eines radioaktiven Suchmittels, wie zum Beispiel Kr85-Gas, wirksam sein. Diese Verunreinigungen können zu einem gewissen späteren Zeitpunkt in unerwünschter Weise dem Such- bzw. Verfolgungsgas entstammen. Um eine falsche Anzeige eines direkten Gaslecks zu vermeiden, sind deshalb Bauteile in erwünschter Weise von solchen möglichen Oberflächenverunreinigungen frei, oder die Bauteiloberflächen mit solchen Verunreinigungen werden während der Bearbeitung dem radioaktiven Suchmittel nicht ausgesetzt. Bauteile, die aus Kunststoff oder anderen Materialien hergestellt sind und poröse Oberflächen haben, können auch einen radioaktiven Indikator absorbieren, wie zum Beispiel ein Kr85-Gas. Folglich muß man allgemein Schritte unternehmen, um sicherzustellen, daß ein geprüftes Bauteil einen solchen radioaktiven Indikator nur in den richtigen Hohlräumen und an den richtigen Stellen enthält.

Die speziellen Schritte, die erforderlich sind, um ein Verfahren zu entwickeln und einzurichten, bei welchem die Menge an radioaktivem Indikator erforderlich ist, um einen Druckbehälter zu füllen und genau auf ein Leck zu prüfen, sind gemäß diesem Verfahren:

  • 1) Messen des Betrages der radioaktiven Dämpfung durch (durch hindurch) die Wände des Behälters. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß man eine bekannte Menge an radioaktivem Material in einem Prüfbehälter anordnet, dessen Konstruktion identisch dem herzustellenden Behälter ist, und dann direkt die Menge an Radioaktivität außerhalb des Behälters mißt. Die Differenz zwischen den inneren und äußeren Radioaktivitätsmessungen stellt die Menge der durch den Behälter absorbierten Radioaktivität dar. Folglich muß die Menge an radioaktivem Material, welche in den Inflatorbehälter eingeladen ist, der geprüft werden soll, einer Menge entsprechen, die größer als dieser Dämpfungsbetrag ist, um seine Messung zu gestatten.
  • 2) Man ermittele den maximal zulässigen Betrag an Gas, der im Laufe der erwarteten Nutzungsdauer des Behälters aus dem Inflatorbehälter (zum Beispiel durch ein Leck) verloren gehen kann. Die Menge der Gasleckage, die zulässig wäre, kann über eine Reihe von Versuchen ermittelt werden, die unter Verwendung ähnlich aufgebauter Aufblasvorrichtung durchgeführt werden, wobei in diesen Aufblasvorrichtungen jedoch zunehmend geringere Gasmengen gespeichert sind. Diese Inflatoren werden auf eine Arbeitsleistung gemäß einem aufgestellten, ermittelten Kriterium geprüft, wer zum Beispiel einschließlich des Entfaltungsdruckes in ein bekanntes Volumen hinein, d.h. einen Tanktest, um die minimale Menge des in dem Inflator gespeicherten Gases zu ermitteln, welches für ein gutes Funktionieren des Inflators notwendig ist, und ihrerseits die Gasmenge, die verloren gehas kann, und der Inflator arbeitet immer noch gut.
  • 3) Man bestimme die maximale Rate von erlaubbarem Verlust des gespeicherten Fluids (zumB Gas) während der Nutzungsdauer des Inflators. Wie der Fachmann weiß, kann man diese Verlustrate über die Verwendung verschiedener mathematischer Modelle bestimmen, einschließlich zum Beispiel viskoser, molekularer, kinetischer und Übergangsmodelle. Während eine ausführliche Diskussion dieser Modelle über den Rahmen dieser Unterlagen hinausgeht, werden einige der bedeutenderen Aspekte jedes dieser Modelle unten diskutiert:

    Viskoses Modell – eine viskose Strömung tritt auf, wenn die mittlere freie Weglänge des Gases viel kleiner als das Querschnittsmaß einer physikalischen Leckbahn ist. Bei diesem Modell wird allgemein angenommen, daß sowohl das gespeicherte Gasgemisch als auch das Leckverfolgungsgas im Verhältnis zu ihren entsprechenden Viskositäten entweichen. Bei Systemen mit sehr hohen Drücken und niedriger Leckagerate, welche für solche Inflatoren typisch sind, wird oft das Modell der viskosen Strömung für ein allgemein konservatives Modell gehalten, d.h. es sagt im allgemeinen die größten Gasmassenverluste voraus.

    Molekulares Modell – bei diesem Modell wird im allgemeinen angenommen, daß das gespeicherte Gas und das Suchgas proportional zu ihren entsprechenden Molekulargewichten entweichen, d.h. leichtere Moleküle entweichen schneller. Das molekulare Modell wird oft nicht für gespeicherte Gasinflatoren verwendet, denn dieses Modell ist im allgemeinen nicht so konservativ wie das viskose Modell.

    Übergangsmodell – bei diesem Modell werden verschiedene Aspekte des viskosen und des molekularen Modells kombiniert. Im allgemeinen muß man es sorgfältig benutzen, da verschiedene, bei seiner mathematischen Ableitung gemachte Annahmen dieses Modell entweder mehr oder weniger konservativ machen können als das viskose und das molekulare Modell.

    Kinetisches Modell – bei diesem Modell wird die Strömungsrate des Gases aus dem Behälter unter Verwendung der kinetischen Theorie beschrieben. Obwohl die kinetische Theorie gut entwikkelt ist, sind verschiedene beschränkende Annahmen hinsichtlich des Zustandes und der Eigenschaften der besonderen in Rede stehenden Gase oft erforderlich, um das Modell zu realisieren.

    Es versteht sich, daß keines dieser Modelle allein genau die Physik beschreibt, die zu einem besonderen Leckagephänomen gehört.
  • 4) Man setze die maximale erlaubbare Leckagerate von gespeichertem Fluidgemisch mit der maximalen erlaubbaren Leckagerate des radioaktiven Suchmaterials in Beziehung. Aus dieser Festlegung kann die anfängliche Maximalmenge des radioaktiven Verfolgungsmaterials, welches in dem Behälter erforderlich ist, geschätzt werden. Es sollte klar sein, und die Fachleute wissen, daß die Menge an radioaktivem Verfolgungsmaterial durch das Messen der Erfaßbarkeit dieser Materialmenge in dem tatsächlichen Behälter reduziert werden könnte.

    Bei dem Verfahren 1 ist es allgemein wünschenswert, die Menge an radioaktivem Verfolgungsmaterial minimal zu machen, während man die Fähigkeit zu einer richtigen Leckageprüfung des Behälters auf die Größe, die in der erforderlichen Zeit notwendig ist, beibehält.

    Nimmt man zum Beispiel an, daß ein Inflator anfänglich mit R1 Curie von radioaktivem Material gefüllt ist und daß die maximale Leckagerate von radioaktivem Gas aus dem Inflator in einer ausgewählten Zeit R2 Curie des radioaktiven Materials entspricht, dann entspricht die Menge an Radioaktivität, die in dem Inflator nach der ausgewählten Zeit (R3) bleibt, im allgemeinen: R3 = R1 – R2. Folglich sollte der Detektor des radioaktiven Isotops in der Lage sein, mindestens zwischen den Mengen R1 und R3 an Radioaktivität abzugrenzen.

    Dies zeigt auch, warum die Dämpfungsmessung in Schritt 1) wichtig ist, da eine R3-Auslesung kleiner als der Betrag an Strahlungsdämpfung durch die Behälterwände im allgemeinen nicht erfaßbar wäre.
  • 5) Eine bekannte Menge des radioaktiven Suchmaterials, wie es durch die obigen Schritte bestimmt ist, wird bei im allgemeinen Atmosphärendruck in dem Behälter angeordnet. Der Behälter wird nachfolgend mit dem gewünschten Hochdruckgas gefüllt. Der Behälter kann dann auf Gammastrahlen geprüft werden und gewünschtenfalls auf Betateilchen, wie oben beschrieben.

VERFAHREN 2

Dieses Verfahren ist im allgemeinen ähnlich dem obigen Verfahren 1 mit der Ausnahme, daß es keine Notwendigkeit für eine anfängliche Radioaktivitätsauslesung gibt.

Unter der Annahme, daß ein Inflatorbehälter in wiederholbarer Weise mit einer bekannten Menge an radioaktivem Material gefüllt werden kann, kann das folgende Verfahren verwendet werden:

Der Inflator wird wie in Verfahren 1 gefüllt. Dann wird der Inflator eine vorbestimmte Zeit lang auf die Seite gelegt, wobei der Zeitbetrag, wie oben in Verfahren 1 beschrieben, bestimmt wird. Danach erfolgt eine Leckageprüfung, einschließlich einer Gammastrahlablesung oder sowohl einer Betastrahl- als auch einer Gammastrahlablesung, wie oben beschrieben.

VERFAHREN 3

Wie oben erläutert, ist ein Hauptvorteil der Verwendung eines radioaktiven Suchergases bei der Leckageerfassung eines Druckbehälters der, daß die Menge an radioaktivem Material, welches in dem Behälter bleibt, leicht und genau zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten geprüft werden kann. Im Gegensatz dazu ist bei Leckageerfassungssystemen auf Heliumbasis, die in der Industrie üblich sind, die Menge an zu einem späteren Zeitpunkt in einem Behälter bleibenden Helium, obwohl vermutet, im allgemeinen nicht genau bekannt. Das Verfahren 3 verwendet Eigenschaften des radioaktiven Verfolgungsmaterials, um gewisse Mängel der üblichen Leckageerfassungssysteme auf Heliumbasis zu lösen.

Dieses Verfahren ist im allgemeinen ähnlich dem Verfahren 1, wie oben beschrieben, mit der zusätzlichen Maßnahme, daß eine Menge des radioaktiven Verfolgungsmaterials die Möglichkeit des radioaktiven Abklingens des radioaktiven Verfolgungs- bzw. Suchmaterials im Laufe der Nutzungsdauer des Behälterbauteils, d.h. 15 Jahre, erhält.

In einer Grundform kann dieses Verfahren wie folgt erklärt werden: der Druckbehälter wird mit einer Menge an radioaktivem Suchmaterial derart gefüllt, daß für eine erwartete Nutzungsdauer der Vorrichtung (bei einer gegebenen speziellen maximalen Leckagerate des Gases aus diesem) eine ausreichende Menge an radioaktivem Material verbleibt, so daß die Menge des radioaktiven Materials in dem Behälter und die Leckagerate des radioaktivem Materials aus dem Behälter gemessen werden können.

Um dieses Verfahren zu einer praktikablen Option bei der Standardpraxis zu machen, ist im allgemeinen die folgende Information erwünscht: die Schwächung der Strahlung durch die Behälterwände, die Rate bzw. Geschwindigkeit, bei welcher das Verfolgungsmaterial dem radioaktiven Abklingen unterzogen wird, der Maximalbetrag erlaubbarer Leckage aus dem Behälter und die Verbreitungswirkungen des radioaktiven Materials in die Umgebung hinein.

Mit Bezug auf das Füllen eines besonderen Behälters nimmt man allgemein an, daß wenn der Druck in dem Behälter im allgemeinen Atmosphärendruck oder weniger ist, der Behälter in einfacher Weise mit der Menge an radioaktivem Verfolgungsmaterial, das oben festgelegt und vorübergehend abgedichtet ist, zum Beispiel mit einer Folie oder einem Band, um ein Entweichen der Verfolgungsmaterialien zu verhindern, gefüllt werden kann, bevor er mit dem gewünschten Hochdruckfluid gefüllt wird.

Wenn die erforderliche Menge an radioaktivem Verfolgungsmaterial derart ist, daß sich ein Druck größer als Atmosphärendruck ergibt, können spezielle Bearbeitungsschritte oder Verfahren erforderlich sein. Zum Beispiel kann das radioaktive Verfolgungsmaterial direkt zu dem Hochdruckfluid hinzugefügt oder mit diesem vermischt werden, d.h. ein Gas oder Gasgemisch, wie zum Beispiel N2O oder N2O/Ar, welches den Behälter füllen soll. Alternativ kann das radioaktive Verfolgungsmaterial auf einem Feststoff absorbiert werden, wie hier zum Beispiel beschrieben ist, und zu dem Behälter in angemessener Weise hinzugefügt werden.

Die so gefüllten Behälter können dann auf Gammastrahlen geprüft werden und erwünschtenfalls Betateilchen, wie oben beschrieben.

Es versteht sich, daß diese Verfahren gewissen ermittelten oder vorbeschriebenen Beschränkungen unterliegen können. Solche Beschränkungen können ein oder mehrere der folgenden Punkte einschließen:

  • 1) Daß einzelne Inflatoren nicht radioaktives Material in schädlichen Mengen enthalten;
  • 2) die Strahlungsfreigabe, welche zu der Freigabe oder dem Entweichen allen oder eines Teils des gespeicherten Fluids gehört, ist nicht schädlich; und
  • 3) die zusätzlichen Strahlungswirkungen eines solchen Inflators sind nicht schädlich, wie wenn zum Beispiel eine Vielzahl solcher Inflatoren auf einer relativ kleinen Fläche konzentriert werden.

Bei der herkömmlichen Leckageprüftechnik unter Verwendung des Verfolgungsmaterials Helium mag die Menge an zu einem späteren Zeitpunkt in dem Behälter verbleibenden Helium je nach dem Typ der Leckage aus dem Behälter (zum Beispiel molekular, kinetisch oder viskos nicht genau bekannt sein.

Das Verfahren 3 stellt eine mögliche Verbesserung gegenüber einer solchen herkömmlichen Technik dar, wenn eine direkte Bestimmung des Behälterinhalts erforderlich ist in Anbetracht des Verstreichens einer relativ langen Zeit, seit dem der Behälter anfänglich gefüllt wurde. Unter Verwendung von Verfahren 3 könnte zum Beispiel ein spezieller Bestandteil zu einem ausgewählten Zeitpunkt während des Verlaufs seiner Nutzungsdauer aus dem Dienst gezogen werden (wobei die Nutzungsdauer für einen Luftsackinflator, wie er oben erwähnt ist, im allgemeinen auf 15 Jahre angesetzt ist ) und auf das Vorhandensein von radioaktivem Material geprüft werden.

Spezieller kann das von dem Behälter stammende radioaktive (Gammastrahl) Signal überwacht werden. Unter der Annahme der Verwendung von Kr85-Gas als das radioaktive Verfolgungsmaterial kann der Druck des Behälterinhalts dann im allgemeinen gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden: Pfinal = Pinitiale-kt(2) wobei gilt:

Pfinal
= Partialdruck von Kr85 in dem Behälter nach der Zeit „t"
Pinitial
= anfänglicher Partialdruck von Kr85 in dem Behälter
k
= Leckagerate aus dem Behälter
t
= verstrichene Zeit

Die Menge von in dem Behälter verbleibendem Kr85 kann dann unter Verwendung einer richtigen Zustandsgleichung für das gasförmige Gemisch berechnet werden. Der Fachmann weiß und versteht, daß wenn er diese Berechnung macht, ein radioaktives Abklingen des radioaktiven Isotops unter Verwendung der folgenden exponentiellen Beziehung erklärt werden kann, welche die Geschwindigkeit des radioaktiven Abklingens beeinflußt: At = Aoe-(0,693/T)(3) wobei:

At
= Menge an zur Zeit „t" verbleibendem Kr85
Ao
= ursprüngliche Menge an Kr85 zur Zeit „0"
„t"
= vergangene Zeit in Jahren
„T"
= Halbwertszeit von Kr85 = 10,76 Jahre

Diese Fähigkeit, die Leckagerate aus einer Vorrichtung nach Verlauf einer erheblichen Zeit nach der Herstellung genau zu prüfen, ist ein merklicher Vorteil der Erfindung.

Der normale Betrieb der Sicherheitsvorrichtung 10 für den Fahrzeuginsassen ist folgender: nach Abfühlen einer Kollision wird ein elektrisches Signal zu der Auslösevorrichtung bzw. Sprengkapsel 56 geschickt. Die Sprengkapselvorrichtung 56 arbeitet, und wenn sie eine pyrotechnische Ladung enthält, gibt sie Verbrennungsprodukte bei hoher Temperatur in die Zersetzungskammer 52 und deren Inhalt, der bei einer Ausführungsform N2O in Gasphase einschließt. Die große Wärmezufuhr hat einen Beginn der thermischen Zersetzung des N2O zur Folge. Bei dieser thermischen Zersetzung beginnt N2O in kleinere molekulare Bruchteile zu zerfallen. Sobald sich die N2O-Moleküle zersetzen, führt die dazu gehörende Freisetzung von Energie zu einer weiteren Erwärmung des verbleibenden Gemisches. Die Erhöhung sowohl der Temperatur als auch der relativen Menge gasförmiger Produkte in der Zersetzungskammer 52 führt zu einem schnellen Druckanstieg in dieser.

Wenn der Gasdruck in der Zersetzungskammer 52 das konstruktive Leistungsvermögen der Berstscheibe 42 überschreitet, bricht die Scheibe 42 oder gestattet anderweitig den Durchgang der heißen Zersetzungsprodukte in die Gasspeicherkammer 16 hinein. Dabei vermischt sich das heiße Zersetzungsgas, welches aus der Zersetzungskammer 52 ausgestoßen wurde, mit dem Druckgas, welches in der Gasspeicherkammer 16 gespeichert war, um ein Aufblasgas für das Aufblasen der aufblasbaren Rückhaltevorrichtung 12 zu erzeugen. Es versteht sich, daß das Vermehren des Zersetzungsproduktgases mit dem gespeicherten Inertgas zusätzlich zu dem Verdünnen der Zersetzungsprodukte auch dazu dient, ein Aufblasgas zu erzeugen, welches eine niedrigere Temperatur hat als das Zersetzungsgas allein.

Wenn der Gasdruck in der Speicherkammer 16 das konstruktive Leistungsvermögen der Berstscheibe 32 überschreitet, bricht die Scheibe 32 oder gestattet in anderer Weise den Durchgang des Aufblasgases durch die Diffusoranordnung 26 und aus den Auslaßöffnungen 34 des Diffusors heraus in die aufblasbare Rückhaltevorrichtung 12 für Fahrzeuginsassen.

2 veranschaulicht eine Fahrzeugsicherheitsvorrichtung, die allgemein mit der Bezugszahl 210 bezeichnet ist, gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung. Die Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 210 ist allgemein ähnlich der Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 10, die oben beschrieben wurde, und weist eine aufblasbare Rückhaltevorrichtung 212 für Fahrzeuginsassen und eine Inflatoranordnung 214 auf. Die Aufblas- bzw. Inflatoranordnung 214 weist eine Gasspeicherkammer 216, eine Diffusoranordnung 226, eine Zersetzungskammer 252 und eine Sprengkapselvorrichtung 256 auf.

Wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Gasspeicherkammer 216 gefüllt und unter Druck gesetzt, in typischer Weise auf einen Druck im Bereich von 2000–5000 psi (13,8–34,5 MPa), und zwar mit einem oder mehreren Inertgasen, wie zum Beispiel Argon oder Stickstoff, vorzugsweise vermischt mit gasförmigem Helium, um die Leckageprüfung der Kammer zu begünstigen. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 210 eine Füllöffnung 219 auf, wie oben beschrieben, durch welche Materialien in die Gasspeicherkammer 216 gelangen können. Nachdem die Gasspeicherkammer 216 gefüllt wurde, kann wie bei der Ausführungsform der 1 die Füllöffnung 219 angemessen blockiert oder verstopft werden, zum Beispiel durch einen Stift oder eine Kugel 219a.

Wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform enthält auch die Zersetzungskammer 252 mindestens ein Gasquellenmaterial, welches der Zersetzung bzw. dem Zerfall unterliegt, um Zersetzungsprodukte zu bilden, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zersetzungsproduktes, welches verwendet wird, um die Rückhaltevorrichtung 212 für die Fahrzeuginsassen aufzublasen. Die Zersetzungskammer 252 enthält auch mindestens ein Leckverfolgungsmaterial mit radioaktivem Isotop, wle zum Beispiel das radioaktive Isotop Kr85, mit welchem eine Fluidleckage aus der Zersetzungskammer heraus entsprechend der obigen Beschreibung erfaßt werden kann. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 210 eine Füllöffnung 262 gemäß obiger Beschreibung auf, durch welche Materialien in die Zersetzungskammer 252 gebracht werden können. Nachdem die Zersetzungskammer 252 gefüllt wurde, wie bei der Ausführungsform der 1, kann die Füllöffnung 262 angemessen blockiert oder verstopft werden, wie zum Beispiel einen Stift oder eine Kugel 262a.

Die Inflatoranordnung 214 stellt jedoch nicht auf den Einschluß von gasförmigem Helium in der Zersetzungskammer 252 zwecks Leckageerfassung und -überwachung ab. Als Folge des fehlenden Einschließens gasförmigen Heliums in der Zersetzungskammer 252 kann das mindestens eine Gasquellenmaterial, welches in dieser gespeichert ist, vorzugsweise in einer überkritischen Fluid- oder vorherrschend flüssigen Phase gespeichert werden. Wie man weiß, gestattet die Speicherung des Gasquellenmaterials in einer überkritischen Fluid- oder vorherrschend flüssigen Phase das Speichern einer größeren Materialmenge in demselben Volumen. Folglich ist die Zersetzungskammer 252 körperlich kleiner als die Zersetzungskammer 52 bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Allgemein ausgedrückt entspricht diese Volumenverringerung allgemein der Größenordnung des sonst von gasförmigem Helium eingenommenen Volumens. Unter der Annahme eines konstanten Drucks und idealen Gasverhaltens ist somit eine Volumenreduzierung von nahezu 40 Prozent oder mehr möglich.

Es versteht sich, daß die Größenverringerungen der Zersetzungskammer in typischer Weise einer Gewichtsverringerung entsprechen. Wie oben beschrieben, sind Gewichtsverringerungen in typischer Weise in modernen Fahrzeugmodellen sehr begehrt.

Das Leckverfolgungsmaterial kann mit dem flüssigen Inhalt der Zersetzungskammer 252 gemischt enthalten sein oder gemäß Darstellung von einem Feststoffmaterial 270 in der Zersetzungskammer 252 enthalten sein. Solch Feststoffmaterial enthält anfänglich mindestens einen erheblichen Teil des Leckageverfalgungsmaterials mit radioaktivem Isotop, welches in der Zersetzungskammer 252 enthalten ist. Es versteht sich, daß im Lauf der Zeit ein großer Prozentsatz des Leckverfolgungsmaterials, welches anfänglich von dem Feststoffmaterial 270 absorbiert oder in diesem enthalten war, allmählich freikommt oder von diesem nicht mehr aufgenommen wird und somit die Erfassung des Vorhandenseins von Lecks gestattet, wie oben beschrieben.

Ein solches Feststoffmaterial, welches anfänglich einen erheblichen Teil des Leckageverfolgungsmaterials mit radioaktivem Isotop enthält, kann unterschiedliche Zusammensetzung haben. Zum Beispiel können viele Zersetzungs-Sensibilisierungsmaterialien auch in vorteilhafter Weise als solch ein Leckageverfolgungsmaterial mit radioaktivem Isotop zum Aufnehmen von Feststoff dienen, die gewöhnlich auch als „Getter" bezeichnet werden.

Wie oben beschrieben, weisen Sensibilisierungsmaterialien ausgewählte wasserstoffhaltige Materialien auf. Im allgemeinen, wenn nicht die meisten kohlenstoffhaltigen Materialien wurden für exzellente Adsorber oder „Halter" von radioaktiven Isotop-Leckageverfolgungsmaterialien gehalten, wie zum Beispiel Kr85. Somit können kohlenwasserstoffhaltige Sensibilisatoren, wie zum Beispiel Ethylzellulose, Ethylalkohol, Butan usw. auch dazu dienen, Leckageverfolgungsmaterialien mit radioaktivem Isotop zu halten oder zu enthalten, wie zum Beispiel Kr85. Es versteht sich, daß kohlenwasserstoffhaltige Materialien, die einen solchen Sensibilisator und Halter für Leckverfolgungsmaterialien mit radioaktivem Isotop bilden, der bei der Praxis der Erfindung verwendet wurde, gewünschtenfalls verschiedene Formen annehmen können und somit die Form einer festen, flüssigen oder mehrphasigen Kombination derselben einschließen können.

Ferner können Nicht-Kohlenwasserstoffmaterialien, wie zum Beispiel Borkalliumniatrat (BKNO3) und Zirkonkaliumperchlorat (ZPP) sowie Metall und Metallpulver, wie zum Beispiel aus Magnesium, und Verbundrezepturen dieser Bestandteile in die Form poröser Stopfen oder anderer geeigneter Formen oder Matrizen gepreßt oder gestaltet werden, derart, daß das Leckverfolgungsmaterial mit radioaktivem Isotop, wie zum Beispiel Kr85, in innere Hohlräume solcher Materialformen hineingetrieben und anfänglich in diesen gehalten werden.

Vom Standpunkt der Herstellung und Handhabung wird es allgemein als vorteilhaft angesehen, ein Feststoffmaterial als Getter zu verwenden. Spezieller kann ein solches festes Gettermaterial, auf welchem oder in welches Kr85 absorbiert wurde, leicht in eine Inflatorvorrichtung eingeladen werden. Um ein unerwünschtes Entweichen des Kr85 minimal zu machen, kann man sich bemühen, die Zeitdauer minimal zu machen, in der ein mit Kr85 beladener Getter außerhalb der abgedichteten Inflatorvorrichtung bleibt.

Der normale Betrieb der Sicherheitsvorrichtung 210 für Fahrzeuginsassen ist allgemein ähnlich dem der Sicherheitsvorrichtung 10 für Fahrzeuginsassen, die oben beschrieben ist, und läuft allgemein wie folgt ab:

Nach Abfühlen einer Kollision wird ein elektrisches Signal zu der Sprengkapselvorrichtung 256 geschickt. Die Sprengkapselvorrichtung 256 arbeitet und, wenn sie eine pyrotechnische Ladung enthält, gibt Verbrennungsprodukte mit hoher Temperatur in die Zersetzungskammer 252 und ihren Inhalt ab, der bei einer Ausführungsform N2O in Gasphase einschließt. Die große Wärmezugabe führt zum Beginn der thermischen Zersetzung des N2O. Bei dieser Wärmezersetzung beginnt N2O in kleinere molekulare Fragmente zu zerfallen. Sobald die N2O Moleküle in Fragmente zerfallen, führt die dazugehörende Energiefreigabe zu einer weiteren Erwärmung des verbleibenden Gemisches. Die Erhöhung sowohl der Temperatur als auch der relativen Menge gasförmiger Produkte in der Zersetzungskammer 252 führen zu einem schnellen Druckanstieg in der Zersetzungskammer.

Wenn der Gasdruck in der Zersetzungskammer 252 ausreichend hoch wird, gelangen heiße Zersetzungsprodukte in die Gasspeicherkammer 216. Dabei vermischt sich das heiße Zersetzungsgas, welches aus der Zersetzungskammer 252 ausgestoßen wurde, mit dem Druckgas, welches in der Gasspeicherkammer 216 gespeichert ist, um ein Aufblasgas zu erzeugen. Wenn der Druck in der Gasspeicherkammer 216 ausreichend hoch wird, gelangt das Aufblasgas durch die Diffusoranordnung 226 in die aufblasbare Rückhaltevorrichtung 212 für Fahrzeuginsassen.

3 zeigt eine Fahrzeugsicherheitsvorrichtung, die allgemein mit der Bezugszahl 310 bezeichnet ist, und zwar gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung. Die Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 310 ist im allgemeinen ähnlichen der Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 210, die oben beschrieben wurde, und weist eine aufblasbare Rückhaltevorrichtung 312 für Fahrzeuginsassen sowie eine Aufblas- bzw. Inflatoranordnung 314 auf. Die Inflatoranordnung 314 weist eine Gasspeicherkammer 316, eine Diffusoranordnung 326, eine Zersetzungskammer 352 und eine Auslöse- bzw. Sprengkapselvorrichtung 356 auf.

Wie bei der Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 210 wird die Gasspeicherkammer 316 gefüllt und unter Druck gesetzt, in typischer Weise auf einen Druck im Bereich von 2000–5000 psi (13,8–34,5 MPa), und zwar mit einem oder mehreren Inertgasen, wie zum Beispiel Argon oder Stickstoff, vorzugsweise vermischt mit gasförmigem Helium, um die Leckprüfung der Kammer zu begünstigen.

Wie bei der Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 210 enthält auch die Zersetzungskammer 352 mindestens ein Gasquellenmaterial, welches der Zersetzung unterworten wird, um Zersetzungsprodukte, einschließlich mindestens einem gasförmigen Zersetzungsprodukt, zu bilden, die verwendet werden, um das aufblasbare Rückhaltesystem 312 für Fahrzeuginsassen aufzublasen. Die Zersetzungskammer 352 enthält auch mindestens ein Leckvertolgungsmaterial mit radioaktivem Isotop, wie zum Beispiel dem radioaktiven Isotop Kr85, wodurch eine Fluidleckage aus der Zersetzungskammer erfaßt werden kann, wie oben beschrieben ist.

Wie bei der Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 210 stellt die Inflatoranordnung 314 nicht auf den Einschluß von gasförmigem Helium in der Zersetzungskammer 352 zu Zwecken der Leckerfassung und -überwachung ab. Folglich wird die Speicherung des Gasquellenmaterials in der Form eines überkritischen Fluids oder einer vorherrschend Flüssigkeit ermöglicht. Wie oben diskutiert, gestattet es die Speicherung in diesen Formen, daß die Zersetzungskammer im allgemeinen erwünschtenfalls kleiner ist als erforderlich, um die entsprechende Menge an Gasquellenmaterial in einer Gasform zu speichern.

Wie bei der Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 210 kann das Leckvertolgungsmaterial mit dem flüssigen Inhalt der Zersetzungskammer 352 gemischt enthalten sein oder gemäß Darstellung von dem Feststoffmaterial 370 in der Zersetzungskammer 352 gehalten werden.

Die Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 310 unterscheidet sich jedoch von der oben beschriebenen Vorrichtung 210 darin, daß gemäß einer ausführlicheren Beschreibung unten unter besonderer Bezugnahme auf die 4A und 4B das mindestens eine Gasquellenmaterial in der Zersetzungskammer 352 in einer Weise angeordnet wird, daß die Verwendung einer Fluidfüllöffnung vermieden wird. Infolgedessen sind gemäß Darstellung in 3 die Einschlußwände der Zersetzungskammer 330, d.h. die Wand 336, der Kragenabschnitt 344 und der Basisabschnitt 346 von Fluidfüllöffnungen in erwünschter Weise frei. Man erkennt, daß das Fehlen solcher Fluidfüllöffnungen eine Hauptleckagequelle aus dieser Druckfluid enthaltenden Vorrichtung ausschaltet. Das Fehlen einer Füllöffnung erfordert hingegen die Benutzung gewisser anderer Mittel zum Füllen der Zersetzungskammer in der Praxis dieser Ausführungsform der Erfindung. Eine bevorzugte Technik zur Schaffung einer angemessen gefüllten Zersetzungskammer wird nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben.

Die 4A und 4B zeigen die Zersetzungskammer 452 in einer Form vor dem Zusammenbau bzw. danach. Gemäß Darstellung weist die Zersetzungskammer 452 einen becherförmigen Kappenabschnitt 444 und einen becherförmigen Basisabschnitt 446 auf. Der Kappenabschnitt 444 bildet einen Innenraum 444a und schließt eine brechbare Wand 436 ein. Der Basisabschnitt 446 bildet einen Innenraum 446a und weist eine Öffnung 454 auf, durch welche eine Sprengkapselvorrichtung 456 dichtend angebracht ist, zum Beispiel durch Schweißen, Crimpen oder mit einer anderen geeigneten hermetischen Dichtung. Ähnlich den oben beschriebenen Vorrichtungen 210 und 310 kann das Leckverfolgungsmaterial durch ein Feststoffmaterial 470 in der Zersetzungskammer 452 gehalten werden.

Während sich die Zersetzungskammer 452 gemäß Darstellung in 4A in einer Form vor dem Zusammenbau befindet, wird eine angemessene Menge von kryogen gebildetem oder gefrorenem N2O, d.h. eine Feststoffmasse, die mit der Bezugszahl 480 bezeichnet ist und deren Bereitung in größerer Einzelheit unten beschrieben wird, in einen der Kappenteil- oder Basisteilinnenräume, zum Beispiel 44a bzw. 446a angeordnet. Der Kappenabschnitt 444 und der Basisabschnitt 446 werden dann in angemessener Weise zusammen verbunden und abgedichtet, zum Beispiel durch Zusammenschweißen, wie in 4B gezeigt ist.

Das Inertialschweißen ist für die Praxis dieser Ausführungsform der Erfindung eine bevorzugte Schweißtechnik. Erstens ist das Inertialschweißen ein relativ schnelles Verfahren, durch welches vermieden wird, daß das kryogen gebildete oder gefrorene N2O unerwünscht lange den während des Schweißens erzeugten erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird. Ferner stellt das Inertialschweißen in typischer Weise die Form eines Verbindungsmittels zur Verfügung, welches in erwünschter Weise relativ robust ist und nicht zu Lecks neigt, wodurch besser die gewünschte Eingrenzung des Gasquellenmaterials während möglicherweise längerer Zeit vor der Betätigung eines Inflators, welcher dieses Gasquellenmaterial enthält, sichergestellt wird.

Das Verfahren oder die Technik zur Bereitung von Proben kryogen gebildeten oder gefrorenen Stickoxids ist nicht Gegenstand der Erfindung, und die Fachleite wissen, daß verschiedene geeignete Verfahren oder Techniken zur Verfügung stehen. Wenn es zum Beispiel erwünscht ist, können die kryogenen oder gefrorenen Stickoxidmengen durch Hineinpumpen von Stickoxidfluid in einer geschlossene Form und dann Untertauchen in der mit Stickoxid gefüllten Form in einem Bad flüssigen Stickstoffs gebildet werden, wodurch das Stickoxid gefroren wird.

Ein Faktor bei der Fähigkeit, einen Inflator unter Verwendung einer kryogen gebildeten oder gefrorenen Menge oder eines Rohlings aus Stickoxid herzustellen, ist der Grad oder das Ausmaß der Sublimation des Stickoxids in der Umgebung. Somit müssen die Geschwindigkeit, mit welcher das Stickoxid in fester Phase in Stickoxid mit Gasphase übergeht (in Anbetracht der Temperatur der Umgebung) sowie die Zeitdauer zwischen dem Entfernen des kryogenen oder gefrorenen Stickoxids aus seiner Speicherumgebung und seiner Anordnung in eine Inflatorkammer hinein sowie das Abdichten dieser Inflatorkammer berücksichtigt werden. Man versteht, daß der Stickoxidverlust infolge der Sublimation in erwünschter Weise unter der speziellen Ladetoleranz für Stickoxid gehalten wird, wie durch die Funktionalitätserfordernisse für den Inflator bestimmt ist.

5 veranschaulicht eine Sicherheitsvorrichtung für einen Fahrzeuginsassen, die allgemein mit der Bezugszahl 510 bezeichnet ist, und zwar gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 510 weist ähnlich der oben erwähnten Sicherheitsvorrichtung 310 eine aufblasbare Rückhaltevorrichtung 512 für den Fahrzeuginsassen und eine Aufblas- bzw. Inflatoranordnung 514 auf. Die Inflatoranordnung 514 weist eine Gasspeicherkammer 516 und eine Zersetzungskammer 552 auf, die ähnlich denen bei der oben beschriebenen Inflatoranordnung 314 ist. Wie in größerer Einzelheit unten beschrieben wird, weist jedoch die Inflatoranordnung 514 eine Diffusoranordnung 526 und eine Sprengkapselvorrichtung 556 unterschiedlichen Aufbaus auf, die Anordnung und der Betrieb wie sowohl der Diffusoraufbau 526 als auch die Sprengkapselvorrichtung sind beide an demselben Ende der Inflatoranordnung 514 vorhanden und wirken direkt physikalisch zusammen.

Spezieller wird die Gasspeicherkammer 516 durch eine längliche, im allgemeinen zylindrische Hülse 518 gebildet, die ein erstes Ende 520 und ein zweites Ende 522 hat. Das erste Ende 520 ist durch eine Endwand 521 geschlossen. Die Endwand 521 kann erwünschtenfalls mit der Hülse 518 ganzheitlich sein (zum Beispiel kontinuierlich mit dieser und in einem Stück gebildet). Das zweite Ende 522 der Hülse ist durch eine brechbare Endwand 536 geschlossen ähnlich der brechbaren Endwand 36, die oben beschrieben wurde. Die brechbare Endwand 536 weist eine Öffnung 540 auf, die normalerweise mittels einer Berstscheibe 542 oder dergleichen geschlossen ist. Es versteht sich auch, daß andere Formen einer brechbaren Wand, wie zum Beispiel eine Wand, die eine angemessen gekerbte Oberfläche oder zum Beispiel einen verdünnten Bereich hat, erwünschtenfalls benutzt werden kann.

Das zweite Ende 522 der Hülse weist einen Kragenabschnitt 544 auf. Ein Kammerbasisabschnitt 546 ist mit dem Hülsenkragenabschnitt 544 in einer angemessenen Weise verbunden oder an diesem angebracht, wie zum Beispiel durch Inertialschweißen 550, um die Zersetzungskammer 552 zu bilden. Diese Kammer 552 enthält ähnlich den oben beschriebenen Zersetzungskammern der Inflatoranordnung mindestens ein Gasquellenmaterial, welches der Zersetzung unterzogen wird, um Zersetzungsprodukte zu bilden, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zersetzungsprodukts, welches zum Aufblasen der Rückhaltevorrichtung 512 für den Fahrzeuginsassen verwendet wird.

Der Basisabschnitt 546 weist einen vorgeschwächten Bereich 555 auf, wie er zum Beispiel durch das Einschließen einer Kerbe 555a oder eines Bereichs reduzierter Dicke gebildet wird, um es dem Basisabschnitt 546 zu ermöglichen, sich erwünschtenfalls speziell in einer solchen Weise zu öffnen, wie in größerer Einzelheit unten beschrieben wird.

Die Diffusoranordnung 526 ist mit dem Basisabschnitt 546 neben dem vorgeschwächten Bereich 555 in einer angemessenen Weise verbunden oder an diesem angebracht, zum Beispiel durch eine Inertialschweißung. Die Diffusoranordnung 526 weist eine Basiswand 528 auf mit einer darin befindlichen Öffnung 530, durch welche eine Sprengkapselvorrichtung 556 in einer angemessenen Weise angebracht wird, zum Beispiel mittels Schweißen oder durch Crimpen. Die Diffusoranordnung 526 weist auch eine Vielzahl von Öffnung 534 auf, durch welche das Aufblasgas aus der Inflatoranordnung 514 zweckmäßig in die Rückhaltevorrichtung 512 für den Insassen abgegeben wird.

Der normale Betrieb der Sicherheitsvorrichtung 510 für den Fahrzeuginsassen ist folgender:

Nach dem Abfühlen einer Kollision wird ein elektrisches Signal zu der Sprengkapselvorrichtung 556 geschickt. Diese Vorrichtung 556 arbeitet, veranlaßt den Ausfall oder das Öffnen des vorgeschwächten Bereichs 546 des Basisabschnittes 546 der Zersetzungskammer 552 und gibt, wenn die Sprengkapselvorrichtung 556 ein pyrotechnisches Material enthält, Verbrennungsprodukte hoher Temperatur in die Zersetzungskammer 552 und ihren Inhalt hinein ab, welche bei einer Ausführungsform N2O in Gasphase einschließt.

Mit dem Öffnen des vorgeschwächten Bereichs 546 gelangt ein Teil des in der Zersetzungskammer 552 gespeicherten Gases in die Diffusoranordnung 526 und aus den Diffusorauslaßöffnungen 534 heraus in die aufblasbare Rückhaltevorrichtung 512 für Fahrzeuginsassen. Inzwischen führt die relativ große Wärmezufuhr aus der Sprengkapselvorrichtung 556 zu dem Beginnen der thermischen Zersetzung des N2O. Wie oben beschrieben, beginnt bei dieser thermischen Zersetzung das N2O in kleinere molekulare Fragmente zu zerfallen. Sobald die N2O Moleküle in Fragmente zerfallen, führt die dazugehörige Freigabe an Energie zu einem weiteren Erwärmen des verbleibenden Gemisches. Die Zunahme sowohl der Temperatur als auch der relativen Menge gasförmiger Produkte in der Zersetzungskammer 552 haben einen schnellen Druckanstieg in der Zersetzungskammer zur Folge.

Wenn der Gasdruck in der Zersetzungskammer 552 das Haltevermögen bzw. konstruktive Vermögen der Berstscheibe 542 überschreitet, bricht die Scheibe 542 oder gestattet anderweitig den Durchgang der heißen Zersetzungsprodukte in die Gasspeicherkammer 516 hinein. Das in der Gasspeicherkammer 516 gespeicherte Druckgas wird durch den Kontakt mit dem heißen Zersetzungsgas erwärmt, welches in der Zersetzungskammer 552 gebildet wurde. Das erwärmte gespeicherte Gas und die Zersetzungsprodukte strömen in die Diffusoranordnung 526 und dann aus den Diffusorauslaßöffnungen 534 heraus in die aufblasbare Rückhaltevorrichtung 512 für den Fahrzeuginsassen.

Es versteht sich bei einer Anordnung, wie sie zum Beispiel in 5 gezeigt ist, daß die Anzahl der Leckagebahnen (insbesondere jener, die nach außen in die Umgebung führen) verringert oder minimiert wurde. Infolgedessen ist die Zuverlässigkeit einer solchen Anordnung verbessert.

Weiterhin hat eine solche Anordnung reduzierte oder minimierte Größe und Gewicht. Dies dient also einer entsprechenden und damit zusammenhängenden Kostenverminderung.

Weiterhin benötigt eine solche Anordnung zum Beispiel nicht den Einschluß von Füllöffnungen und stellt eine langfristige Fähigkeit des Leckageschutzes zur Verfügung, wobei die Anordnung eine verbesserte Zuverlässigkeit haben kann oder zu einer solchen führt.

6 veranschaulicht eine Fahrzeugsicherheitsvorrichtung, die allgemein mit der Bezugszahl 610 bezeichnet ist, und zwar gemäß einer weiteren anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung. Die Fahrzeugsicherheitsvorrichtung 610 ist ähnlich den oben beschriebenen Ausführungsformen und weist eine aufblasbare Rückhaltevorrichtung 612 für einen Fahrzeuginsassen und eine Inflatoranordnung 614 auf.

Die Generator- bzw. Inflatoranordnung 614 unterscheidet sich jedoch von den oben beschriebenen darin, daß sie nicht eine Kammer für gespeichertes Gas aufweist. Die Inflatoranordnung 614 weist ähnlich der oben beschriebenen Inflatoranordnung 514 eine Zersetzungskammer 652, eine Diffusoranordnung 626 und eine Sprengkapselvorrichtung 656 auf.

Spezieller besteht die Zersetzungskammer 652 bei der Inflatoranordnung 614 aus einem Kappenabschnitt 644 und einem Basisabschnitt 646, die in einer angemessenen Weise miteinander verbunden oder angebracht sind, zum Beispiel durch ein Inertialschweißen 650. Die Zersetzungskammer 652 enthält ähnlich den Zersetzungskammern der oben beschriebenen Inflatoranordnung mindestens ein Gasquellenmaterial, welches der Zersetzung unterzogen wird, um Zersetzungsprodukte zu bilden, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zersetzungsprodukts, welches zum Aufblasen der Rückhaltevorrichtung 612 für den Fahrzeuginsassen verwendet wird.

Ähnlich der Aufblasanordnung 514 entsprechend der oben Beschreibung weist der Basisabschnitt 646 der Inflatoranordnung 614 einen vorgeschwächten Bereich 655 auf, wie er zum Beispiel durch das Vorsehen einer Kerbe 655a oder eines Bereichs verringerter Dicke gebildet wird, um es dem Basisabschnitt 646 zu ermöglichen, sich erwünschtenfalls speziell in einer solchen Weise zu öffnen, wie in größerer Einzelheit unten beschrieben wird.

Ähnlich der Inflatoranordnung 514 gemäß der obigen Beschreibung ist die Diffusoranordnung 626 mit dem Basisabschnitt 646 neben dem vorgeschwächten Bereich 655 in einer angemessenen Weise, zum Beispiel durch Inertialschweißen, verbunden oder an diesem angebracht. Die Diffusoranordnung 626 weist eine Basiswand 628 auf, in welcher eine Öffnung 630 angeordnet ist, durch welche die Sprengkapselvorrichtung 656 in einer angemessenen Weise angebracht wird, zum Beispiel durch Schweißen oder Crimpen. Die Diffusoranordnung 626 weist auch eine Vielzahl von Öffnungen 634 auf, durch welche das Aufblasgas aus der Inflatoranordnung 614 zweckmäßig in die Rückhaltevorrichtung 612 für den Insassen abgegeben wird.

Der normale Betrieb der Sicherheitsvorrichtung 610 für den Fahrzeuginsassen ist wie folgt:

Nach dem Abfühlen einer Kollision wird ein elektrisches Signal zu der Sprengkapselvorrichtung 656 geschickt. Diese Vorrichtung 656 arbeitet unter Veranlassen des Aufbrechens oder des Öffnens des vorgeschwächten Bereichs 646 des Basisabschnittes 646 der Zersetzungskammer 652 und gibt, wenn die Sprengkapselvorrichtung 656 ein pyrotechnisches Material enthält, Verbrennungsprodukte hoher Temperatur in die Zersetzungskammer 652 und ihren Inhalt hinein ab, welcher bei einer Ausführungsform N2O in gasförmiger Phase einschließt.

Beim Öffnen des vorgeschwächten Bereiches 646 gelangt ein Teil des in der Zersetzungskammer 652 gespeicherten Gases in die Diffusoranordnung 626 und aus den Diffusorauslaßöffnungen 634 heraus in die aufblasbare Rückhaltevorrichtung 612 für die Fahrzeuginsassen. Heiße erzeugte Zündprodukte, die sich aus der Tätigkeit der Sprengkapselvorrichtung 656 ergeben, verursachen ein Fortschreiten der Zersetzung des Stickoxids. Sobald die Zersetzung des Stickoxid fortschreitet, beginnt das Gas, aus der Zersetzungskammer 652 in die Diffusoranordnung 626 und heraus zu der aufblasbaren Rückhaltevorrichtung 612 zu strömen.

Somit ist die Inflatoranordnung 614 ein Einkammerinflator mit einer Zersetzungskammer 630 ohne zugehörige Gasspeicherkammer.

Es versteht sich, daß eine solche Inflatoranordnung im Vergleich zu den oben beschriebenen in typischer Weise und vorteilhaft aus weniger Teilen besteht, kleiner und leichter ist und einen einfacheren Aufbau und einfachere Konstruktion hat. Es versteht sich, daß die Diskussionen der Theorie, wie zum Beispiel die Diskussionen des radioaktiven Abklingens und das Erfassen radioaktiver Signale beispielsweise eingeschlossen werden, um beim Verständnis der Erfindung zu helfen und nicht, um die Erfindung in ihrer weiten Anwendung zu beschränken.


Anspruch[de]
Vorrichtung (14) zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung (12), wobei die Vorrichtung aufweist:

eine erste Kammer (16), die mindestens ein Gasquellenmaterial unter Druck enthält, welches nach der Aktivierung zu einem Aufblasfluid führt, welches zum Aufblasen der Einrichtung (12) verwendet wird;

wobei die erste Kammer auch eine Menge an mindestens einem Leckverfolgungsmaterial mit radioaktivem Isotop enthält, mit dem eine Fluidleckage aus der ersten Kammer nachgewiesen werden kann; und

einen Initiator bzw. eine Sprengkapsel (56), um das mindestens eine Gasquellenmaterial der ersten Kammer auszulösen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Kammer das radioaktive Isotop Kr85 enthält. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Kammer auch ein Material enthält, welches anfänglich mindestens einen wesentlichen Teil der enthaltenen Menge des mindestens einen radiaktiven Isotops enthält. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Material, welches anfänglich mindestens einen wesentlichen Teil der enthaltenen Menge an dem mindestens einen radioaktiven Isotop enthält, in der Form eines Feststoffes vorliegt. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das feste Material Ethylzellulose aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das feste Material BKNO3 aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das feste Material zusätzlich ein Metall aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Metall Magnesium ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Kammer (316) von einer Umhüllungswand umschlossen ist, die frei von einer Fluidfüllöffnung ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Kammer (16) im wesentlichen frei von zugefügtem Inertgas ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, angefertigt durch:

Anordnen einer Menge des Gasquellenmaterials in fester Form innerhalb der ersten Kammer, während die erste Kammer sich in einer teilweise offenen Form befindet, und

Verschließen der ersten Kammer mit der Menge des Gasquellenmaterials, welches in dieser eingeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die feste Form des Gasquellenmaterials, welches in der teilweise offenen ersten Kammer angeordnet ist, kryogen als ein Feststoff gebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die erste Kammer mittels einer Inertialschweißung verschlossen ist. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Kammer (16) mindestens etwas Flüssigkeit enthält. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Kammer (16) mindestens ein Gasquellenmaterial enthält, welches einer Zersetzung ausgesetzt ist, um Zersetzungsprodukte, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zersetzungsprodukts zu bilden, welches zum Aufblasen der Einrichtung (12) verwendet wird. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die erste Kammer (16) N2O als Gasquellenmaterial enthält, welches der Zersetzung ausgesetzt ist. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei die erste Kammer (16) mindestens ein Sensibilisatormaterial enthält, welches so wirkt, daß es die Geschwindigkeit der Zersetzungsreaktion beschleunigt, die in einem Umfang unter der Enttlammbarkeitsgrenze des Inhalts der ersten Kammer zugegen ist. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste Kammer (16) einen festen Stoff enthält, der anfänglich mindestens einen wesentlichen Teil der Menge an radioaktivem Isotop als Leckverfolgungsmaterial enthält, wobei der feste Stoff auch wirksam ist, um die Geschwindigkeit der Zersetzungsreaktion zu beschleunigen. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch mit folgenden Schritten:

Vorsehen einer kryogen gebildeten festen Masse eines Gasquellenmaterials in einer mindestens teilweise offenen Kammer;

Vorsehen einer ausgewählten Menge an mindestens einem Leckvertolgungsmaterial mit radioaktivem Isotop in der mindestens teilweise offenen Kammer; und

danach Schließen der Kammer, so daß diese zunächst sowohl das Gasquellenmaterial als auch das Leckverfolgungsmaterial enthält.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt des Verschließens das Inertialzusammenschweißen des ersten und zweiten Teils der Kammer für ihre Abdichtung aufweist.






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