Способ наполнения пустого эластичного резервуара и устройство резервуара

 

Изобретение относится к способу и устройству для заполнения газом пустого эластичного резервуара, установленного на транспортном средстве, когда транспортное средство подвергается резкому торможению. Резервуар, заполненный газом, выполняет роль подушки, поглощающей усилие и защищающей от травм. Резервуар заполняется при помощи первого средства (3, 4) заполнения, частично заполняя баллон во время первой стадии. Средство (11, 12) определяет параметр, характеризующий размер резервуара, а второе средство (10) продолжает заполнение резервуара во время второй стадии заполнения, если параметр отвечает заданным условиям. Технический результат заключается в повышении безопасности и исключении травмирования при заполнении пневматической подушки. 2 с. и 15 з.п.ф-лы, 4 ил.

Область техники Изобретение относится к способу заполнения пустого эластичного резервуара, имеющегося на транспортном средстве, газом, когда резервуар подвергается резкому торможению, при этом наполненный газом резервуар функционирует как поглощающая силу подушка, защищающая от травм. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству резервуара для транспортного средства, содержащему эластичный резервуар, предназначенный для заполнения газом, когда устройство подвергается резкому торможению и выполняет роль поглощающей усилие подушки, защищающей от травм.

Известно использование устройства для наддува пустого эластичного резервуара, например пневматической подушки, которая находится в отделении для пассажиров автомобиля и используется взамен или преимущественно совместно с ремнями безопасности. При столкновении, когда большие усилия торможения или замедления прилагаются к транспортному средству и к устройству, пневматические подушки немедленно надуваются или раздуваются предельно быстро перед водителем или пассажирами, защищая водителя или пассажиров от травм, которые в противном случае могут иметь место, когда водителя бросает на рулевое колесо, а пассажиров на приборную панель транспортного средства.

Было обнаружено, что указанные пневматические подушки могут травмировать водителя или пассажиров, когда они находятся слишком близко к пневматической подушке до ее заполнения. Усилия, которые возникают в процессе заполнения в таких случаях, могут через подушку ударить водителя или пассажиров настолько сильно, что могут вызвать серьезные травмы, даже смертельные. Помимо этого, если сиденье для ребенка расположено слишком близко к пневматической подушке до ее наддува, то силы через пневматическую подушку в процессе ее наддува могут ударить по сиденью, нанеся серьезную травму ребенку, находящемуся на этом сиденье.

В патенте DE-A-2501602 описано устройство пневматической подушки для автомобиля. Устройство содержит первую емкость, заполненную газом под давлением, который может расширяться, заполняя пневматическую подушку при замедлении, а также содержит камеру воспламенения, в которой имеется cреда для воспламенения для повышения температуры расширяющегося газа в процессе заполнения пневматической подушки. В процессе горения может образовываться оксид углерода. Упомянутый газ включает инертный газ, например аргон, гелий или неон, а также небольшое количество кислорода, необходимое для дожигания оксида углерода с получением диоксида углерода.

В патенте US-A-5348344 описано другое известное устройство пневматической подушки, содержащее две емкости для газа, а камера сгорания расположена до надуваемого эластичного резервуара, также имеется воспламеняющее средство для инициирования горения газов, поступающих из емкостей, в камере сгорания. Камера сгорания отделена от эластичного резервуара торцевой стенкой, выполненной в виде разрывного диска, разрыв которого происходит, когда давление газа в камере сгорания достигает заданного уровня.

В патенте DE-A-2344517 описано устройство пневматической подушки для транспортного средства, которая предназначена для заполнения медленнее в тех случаях, когда столкновение происходит при относительно малой скорости, и быстрее, когда столкновение происходит при относительно большой скорости. Для этого пневматическая подушка содержит два различных вида топлива, по одному для каждого режима наддува.

Краткое изложение существа изобретения В основу настоящего изобретения поставлена задача повышения безопасности пневматической подушки для водителя и пассажиров при столкновении, а также исключения травмирования при заполнении пневматической подушки.

Поставленная задача решается тем, что способ содержит следующие приемы: частичное заполнение баллона в процессе первой стадии наддува, определение величины параметра, характеризующего размер резервуара, продолжение заполнения баллона во время второй стадии наддува, если указанная величина удовлетворяет заданному условию. Такой способ позволяет определить имеется ли объект или человек, расположенный в направлении наддува пневматической подушки, и уменьшить степень заполнения пневматической подушки, если такое определение имеет место. Следовательно, с помощью способа согласно изобретению можно предотвратить травмирование из-за того, что при заполнении пневматическая подушка может ударить объект или человека. Вторая стадия заполнения не реализуется, если упомянутая величина не соответствует заданному значению. Как вариант, упомянутая вторая стадия заполнения может включать выпуск газа из резервуара, если величина не соответствует заданному значению.

В соответствии с одним вариантом реализации изобретения упомянутый параметр включает длину резервуара в одном направлении, а стадия наддува выполняется, если длина превышает заданное значение после завершения первой стадии наддува. Таким образом, можно полностью надуть пневматическую подушку при соблюдении условия, что пневматическая подушка может свободно расширяться в упомянутом направлении, т.е. что нет объекта или человека, который препятствовал бы полному расширению подушки. Таким образом, одно выбранное направление - это направление, по существу противоположное направлению движения транспортного средства.

В соответствии с другим вариантом реализации изобретения упомянутый параметр включает давление в резервуаре, а вторая стадия наддува выполняется, если давление ниже заданного уровня после завершения первой стадии наддува. Если расширению пневматической подушки препятствует объект или человек, то можно определить или зафиксировать более высокое давление в баллоне по сравнению со случаем, когда баллон расширяется до полного размера во время первой стадии наддува.

В соответствии с еще одним вариантом реализации изобретения первая стадия наддува включает частичное заполнение резервуара путем подачи в него по меньшей мере одного газа. В данном случае вторая стадия наддува может включать, например, продолжение заполнения резервуара другим газом, воспламенение топливного газа или комбинацию этих операций.

В соответствии с последующим вариантом реализации изобретения упомянутая первая стадия заполнения включает частичное заполнение резервуара путем подачи по меньшей мере двух видов газов, а вторая стадия заполнения включает наддув баллона путем воспламенения двух видов газов. При этом два вида газов можно смешать в баллоне во время первой стадии заполнения или наддува. Помимо этого, упомянутые два вида газов могут включать кислород и водород. Воспламенение смеси кислорода и водорода приводит к сильному мгновенному расширению резервуара во время второй стадии наддува. Также упомянутые два вида газов могут включать инертную составляющую из по меньшей мере одного газа: аргона, гелия и азота.

Указанная задача также достигается с помощью устройства резервуара, которое было определено и которое отличается тем, что содержит первое средство заполнения, предназначенное для частичного заполнения резервуара на первой стадии наддува, средство фиксации параметра, характеризующего размер резервуара, а также второе средство заполнения, предназначенное для продолжения наддува резервуара во время второй стадии наддува, если упомянутый параметр соответствует заданным условиям. Такое устройство обеспечивает защиту объекта или человека, которые препятствуют полному расширению пневматической подушки. Кроме этого, упомянутое устройство позволяет осуществить частичное заполнение пневматической подушки, чтобы она не могла с силой ударить по объектам или людям.

Предпочтительные варианты устройства резервуара определены в зависимых пунктах 10-17 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей В дальнейшем настоящее изобретение подробно поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых: фиг.1 изображает устройство резервуара в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения в первом положении; фиг.2 - устройство резервуара, показанное на фиг.1, во втором положении; фиг. 3 - балонное устройство в соответствии со вторым вариантом реализации изобретения в первом положении; фиг.4 - устройство резервуара, показанное на фиг.3, во втором положении.

Краткое описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения На фиг. 1 и 2 представлен первый вариант выполнения устройства резервуара. Устройство содержит эластичный резервуар, далее называемый пневматическая подушка 1. Пневматическая подушка 1 закреплена на основании 2, которое смонтировано на рулевом колесе передней приборной панели или на задней поверхности передних сидений автомобиля. Основание 2 выполнено в виде коробки, в которой размещается пневматическая подушка 1 в нерабочем состоянии. В пневматической подушке 1 имеется отверстие, которое герметично связано с основанием 2. Основание 2 и, следовательно, внутренняя часть пневматической подушки 1, соединено с первой емкостью 3, а также со второй емкостью 4 с помощью патрубков 5 и 6 соответственно. В первой емкости 3 находится смесь газов под высоким давлением, состоящая из кислорода и по меньшей мере одного газа: аргона, гелия и азота. Количество кислорода в емкости 3 составляет 2,5-20 об.% от суммарного объекта газа в двух емкостях 3 и 4. Во второй емкости 4 содержится газовая смесь, состоящая из водорода и инертного газа, например из аргона, или гелия, или азота. Количество водорода во второй емкости 4 составляет 3-15 об.% от суммарного объема газов в двух емкостях 3 и 4. Преимущественно емкости 3 и 4 содержат один и тот же инертный газ. В описываемом варианте гелий является наиболее предпочтительным инертным газом.

Кроме этого, устройство содержит блок 7 управления и измеритель 8 замедления, связанный с блоком 7 управления и определяющий падение скорости автомобиля. Блок 7 управления электрически связан с разрывными пластинами 9, размещенными на патрубках 5 и 6 соответственно. В нижней части основания 2 внутри пневматической подушки 1 установлено воспламеняющее устройство 10, имеющее электрическую связь с блоком 7 управления. Следует отметить, что воспламеняющее устройство 10 может быть любого известного типа, например электрическая свеча зажигания, заряд, приводимый в действие механически, и т.п.

Устройство содержит также датчик определения параметра, характеризующего размер пневматической подушки 1. В первом варианте датчик содержит две гибкие проволочки 11, каждая из которых прикреплена к внутренней стенке пневматической подушки 1 одним концом, а другим концом - к соответствующему исполнительному элементу 12. Исполнительные элементы 12 смонтированы на основании 2, они электрически соединены с блоком 7 управления. Каждый исполнительный элемент 12 при задействовании выдает электрический сигнал или импульс, когда проволочка 11 натягивается и выдергивает исполнительный элемент 12.

На фиг.1 показано препятствие 13, которым может быть, например, объект, такой как сиденье для ребенка или человек, сидящий относительно близко к рулевому колесу, к приборной панели или к переднему сиденью.

Если измеритель замедления 8 определил достаточную степень замедления или силу, возникающую при замедлении, указывая на столкновение автомобиля, то вырабатывается сигнал, который передается через блок 7 управления (который может представлять собой часть измерителя замедления 8) на разрывные пластины 9, взрываемые или ломающиеся. Благодаря этому парубки 5 и 6 открываются и газовые смеси, находящиеся в емкостях 3 и 4, быстро поступают внутрь пневматической подушки 1. При этом пневматическая подушка 1 заполняется газом и раздувается. Как показано на фиг.1, расширению пневматической подушки 1 препятствует объект 13. Это означает, что проволочки 11 не расправляются на свою полную длину, и поэтому исполнительные элементы 12 не включаются в работу. Сигнал или импульс не проходит к устройству воспламенения 10 и, следовательно, дальнейшего расширения пневматической подушки 1 не происходит.

На фиг.2 представлена ситуация, когда нет объекта или человека, препятствующего расширению пневматической подушки 1. При этом проволочки 11 натягиваются, выдергивая исполнительные элементы 12. Следовательно, сигнал или импульс поступят от каждого исполнительного элемента 12 к блоку 7 управления, который, в свою очередь, включит устройство 10 воспламенения, зажигая газовую смесь внутри пневматической подушки 1. Включение устройства 10 воспламенения приводит к быстрому горению водорода с кислородом, повышая температуру газовой смеси в пневматической подушке 1 и обеспечивая расширение подушки 1 до полного конечного размера.

Следует отметить, что в описываемом варианте устройства может быть только одна проволочка 11 и один исполнительный элемент 12. В случае, когда используются две проволочки 11 и два исполнительных элемента 12, можно связать исполнительные элементы 12 таким образом, чтобы блок 7 управления выдавал сигнал на воспламенение только в том случае, когда обе проволочки 11 натянулись, вырывая соответствующий исполнительный элемент 12. Конечно можно использовать более двух проволочек 11 и двух исполнительных элементов 12.

На фиг. 3 и 4 представлен второй вариант реализации изобретения. Второй вариант отличается от первого тем, что вместо гибких проволочек 11 и исполнительных элементов 12 используется устройство 14 измерения расстояния. Устройство 14 может быть любого известного типа, например с лазерным датчиком или инфракрасным датчиком и т.п. Устройство 14 измеряет расстояние от основания 2 до противоположной внутренней стенки пневматической подушки 1, как это показано штриховой линией 15. Помимо этого, во втором варианте патрубки 5 и 6 соединяются друг с другом, образуя общий впускной канал 16, ведущий внутрь пневматической подушки 1.

При определении быстрого замедления сигнал или импульс направляется к разрывным пластинам 9, при этом начинается первая стадия заполнения за счет подачи газовых смесей из емкостей 3 и 4 внутрь пневматической подушки 1. Если расширение пневматической подушки 1 ограничивается объектом или человеком 13, то расстояние 15, определенное устройством 14 измерения расстояния, окажется недостаточным для задействования устройства 10 воспламенения, и поэтому пневматическая подушка 1 не будет полностью заполнена. Если объект или человек не препятствуют расширению пневматической подушки 1, то расстояние 15 превысит заданное значение, а устройство 14 измерения расстояния выдаст сигнал или импульс на устройство 10 воспламенения. В результате газовая смесь внутри пневматической подушки 1 воспламеняется, как это было описано в первом варианте.

В соответствии с третьим вариантом выполнения изобретения проволочки 11 и исполнительные элементы 12, а также устройство 14, измеряющее расстояние, заменены датчиком давления, который расположен внутри резервуара. Третий вариант также может быть проиллюстрирован на фиг.3 и 4, причем позиция 14 в этом случае относится к датчику давления. Если объект или человек 13 препятствует расширению пневматической подушки 1, то давление внутри подушки 1 будет выше по сравнению со случаем, если пневматическая подушка 1 могла бы расширяться беспрепятственно до своего полного размера в процессе первой стадии наполнения. Таким образом, если уровень давления, определенный датчиком 14, выше заданного, то сигнал не поступает к устройству воспламенения 10, а если уровень давления, определенный датчиком 14, ниже заданного, то сигнал будет поступать к устройству воспламенения, осуществляя поджиг газовой смеси в пневматической подушке 1.

На фиг.3 и 4 можно проиллюстрировать четвертый вариант реализации изобретения. В основании 2 установлен нагнетательный клапан 17, соединенный с блоком 7 управления и открывающийся во время второй стадии наполнения, если во время первой стадии наполнения было выявлено наличие препятствия 13. Таким образом, можно предотвратить полное расширение пневматической подушки 1 путем открытия клапана 17.

Возможно также разместить устройство 14, измеряющее расстояние, вне пневматической подушки 1, при этом устройство 14 включает устройство, испускающее свет, и фотоэлемент, которые позволяют определить положение наиболее удаленной части пневматической подушки 1.

Пневматическая подушка 1 может быть заполнена другим средством по сравнению с описанным выше. Например, первую стадию заполнения можно осуществить путем подачи первого газа или первой газовой смеси, а вторую стадию заполнения можно осуществить путем подачи второго газа или второй газовой смеси. В этом случае воспламенение отсутствует. Помимо этого, одну или две стадии заполнения можно осуществить пиротехническими средствами, т. е. воспламеняя первое и второе топливные средства. Также можно заполнить пневматическую подушку 1 комбинацией веществ, полученных согласно указанному способу, т.е. наполнить резервуар газом или газовой смесью в процессе первой стадии и воспламенить топливное средство на второй стадии.

Настоящее изобретение не ограничивается двумя стадиями, каждую первую и вторую стадии можно осуществить путем проведения одного или нескольких приемов.

Формула изобретения

1. Способ заполнения газом пустого эластичного резервуара, размещенного на транспортном средстве, когда резервуар подвергается резкому торможению, резервуар, служащий в качестве поглощающей силу подушки, которая защищает от травмирования, заключающийся в том, что осуществляют частичное заполнение резервуара на первой стадии заполнения, определение величины параметра, характеризующего размер резервуара, когда объект или человек расположен в зоне расширения резервуара, продолжение заполнения резервуара на второй стадии заполнения, если величина параметра указывает на отсутствие объекта или человека в зоне расширения резервуара, и прекращение второй стадии заполнения, если упомянутая величина указывает на наличие объекта или человека в зоне расширения резервуара.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый параметр включает длину резервуара в одном направлении, а вторую стадию заполнения выполняют, если длина резервуара превышает заданный предел после первой стадии заполнения.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что упомянутое направление противоположно направлению движения транспортного средства.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый параметр включает давление внутри резервуара, а вторую стадию заполнения выполняют, если давление ниже заданного уровня после выполнения первой стадии заполнения.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на первой стадии заполнения осуществляют частичное заполнение резервуара путем подачи по меньшей мере одного газа.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на первой стадии заполнения осуществляют частичное заполнение баллона путем подачи по меньшей мере двух газов, а на второй стадии заполнения осуществляют заполнение баллона путем воспламенения двух газов.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что два газа включают по меньшей мере кислород и водород.

8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что в составе двух газов используют инертный компонент, включающий по меньшей мере один, выбранный из аргона, гелия и азота.

9. Устройство резервуара для транспортного средства, содержащее эластичный резервуар для заполнения газом, когда устройство подвергается резкому торможению, служащий поглощающей силу подушкой для защиты от травмирования, отличающееся тем, что содержит первое средство (3, 4) для частичного заполнения баллона на первой стадии заполнения, средство (11, 12, 14) для определения величины параметра, характеризующего размер резервуара, когда объект или человек расположен в зоне расширения резервуара, средство управления для приведения в действие второго средства (10) заполнения для продолжения заполнения резервуара на второй стадии заполнения, если величина параметра указывает на отсутствие объекта или человека в зоне расширения резервуара, и прекращение второй стадии заполнения, если упомянутый параметр указывает на наличие объекта или человека в зоне расширения резервуара.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что средство (11, 12, 14) предназначено для определения длины резервуара в одном направлении.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что средство (11, 12, 14) содержит средство (7, 10) управления для инициирования второй стадии заполнения, если значение длины превышает заданное после первой стадии заполнения.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что средство (11, 12, 14) содержит устройство (14) для измерения расстояния, предназначенное для определения самого дальнего положения резервуара вдоль указанного направления.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что средство (11, 12, 14) содержит по меньшей мере одну гибкую проволочку (11), закрепленную внутри резервуара, длина которой соответствует заданному значению.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что эластичный резервуар опирается на основание (2), при этом средство управления содержит исполнительный элемент (12), закрепленный на основании (2), а гибкая проволочка (11) прикреплена к внутренней стенке резервуара и к исполнительному элементу (12), который обеспечивает инициирование второй стадии заполнения, когда гибкая проволочка (11) натягивается на полную длину во время первой стадии.

15. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что средство (11, 12, 14) содержит датчик (14) давления, предназначенный для определения давления внутри резервуара, а средство (7, 10) управления обеспечивает инициирование второй стадии заполнения, если давление, определенное датчиком (14) после первой стадии заполнения, ниже заданного уровня.

16. Устройство по любому из пп. 10-15, отличающееся тем, что первое средство заполнения содержит первую емкость (3), заполненную первой газовой смесью под высоким давлением, вторую емкость (4), заполненную второй газовой смесью под высоким давлением, а также средство с патрубками (5, 6, 16) для соединения первой и второй емкостей (3, 4) с полостью эластичного резервуара.

17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что второе средство заполнения содержит устройство (10) воспламенения, размещенное в эластичном резервуаре и предназначенное для поджига смеси, состоящей из первой и второй газовых смесей, внутри эластичного резервуара.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4