DE2309314A1 - Schutzvorrichtung fuer fahrzeuginsassen mit geraeuschdaempfungsvorrichtung - Google Patents
Schutzvorrichtung fuer fahrzeuginsassen mit geraeuschdaempfungsvorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf sackartige Schutzvorrichtungen mit unter Druck stehendem Gas oder anderen ausdehnbaren Fließmitteln, für Fahrzeugineassen u.dgl., und betrifft insbesondere Vorrichtungen mit einer Geräuschdämpfungseinrichtung zur Begrenzung der relativ niederfrequenten Geräusche des Verschlusses, der während der Fließmittelexpansion oder des Aufblasens des Sackes aus seinem zusammengefalteten Ruhezustand in seinen expandierten Betriebszustand
zur Unfallpolsterung erzeugt ist; sowie des überlagerten, relativ hochfrequenten Geräusches, das erzeugt wird, wenn das
Fließmittel unter Druck aus den Verteilerdüsen-öffnungen (oder
der Öffnung) im Sack austritt.
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Schutzvorrichtungen dLeser Art sind beispielsweise in den USA-Patentschriften 2 850 291, 3 ^25 712 und 3 ^ 50 kik beschrieben· Alle diese sind aber in verschiedenem Maße mit
einem unangenehmen, erschreckenden und möglicherweise gefährlichen Geräusch verbunden, insbesondere einem hochfrequenten Lärm von etwa 300 Hertz· Dieses hochfrequente Geräusch wird vornehmlich durch zwei Mechanismen erzeugt!
1) Das strahl- und das schlagartige Geräusch oder der
Knall, die zu dem plötzlichen Bersten des sich ausdehnenden Gases gehören und
2) das Schlagen oder Knallen des Materials des Sackes, wenn es schnell aufgeblasen wird·
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte ausdehnbare Schutzvorrichtung vorzusehen, die sowohl dazu dient, das Strahl- und Schlaggeräusch zu vermindern als auch - durch die Gestaltung des Gasflusses -den Sack gleichmäßiger aufzublasen, wodurch das Schlagen
und Knallen vermindert wird.
Zweckmäßig ist hierbei eine vorteilhafte Vorrichtung der genannten Art, bei der die Geräuschdämpfeinrichtung gleichzeitig auch als neuer Hitzeschild sowie als Aufbau zum Abfangen fester Teilchen dienen kann.
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Andere und weitere Vorteile werden im folgenden dargelegt und im einzelnen auch in den Ansprüchen erläutert. Insgesamt gesehen beabsichtigt die Erfindung das Umfangen der
Verteilerdüse (oder der Düsen), die in der Sackvorrichtung vorgesehen sind, damit ein Aufblasen erfolgen kann durch
Druckfließmittelströme, die von der Düse oder den Düsen in Abhängigkeit von der Freigabe des Fließmittels erregt werden,
und zwar mit einem kritisch angeordneten und dimensionierten Schirm oder einer ähnlichen Vorrichtung mit Widerstandsporen oder Öffnungen, damit sich der mit relativ hoher Geschwindigkeit austretende Fließmittelstrom nicht mit dem
außerhalb des StrahlVerteilers befindlichen Medium mit der
Geschwindigkeit null oder mit niedriger Geschwindigkeit vermischt, welche sich in der Sackvorrichtung befindet, wodurch sonst eine geräuscherzeugende Ereisturbulenz oder
Zirkulation erzeugt würde, und auch zur Schalldämpfung.der niederfrequenten, oben erwähnten Knallgeräusche beim Öffnen
des Sackes. Bevorzugte Einzelheiten werden im folgenden noch beschrieben.
Eine Schalldämpfung bei einzelnen Düsenöffnungen erfolgte früher durch Flügel- oder Schaufelaufbauten zum Aufreißen
oder Spalten oder Verhindern von Turbulenzen, wie sie beispielsweise in dem "Journal of Fluid Mechanics" beschieben
sind, Band kk, Teil I, 1970, oder durch "Turbulenzbildung
in Strahlen" von Beavers et al und in dem AXAA-Papier, Nr. 68-1023 vom Oktober I968 oder durch "Perspective of SST
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Aircraft Noise Problem*1 von Schalerer et al· Erreicht
wurde dies auch durch perforierte Vorrichtungen und Korbsiebe, die am Umfang der Düsen- öffnung befestigt sind,
wie z,B* beschrieben in "Attenuation and Regeneration
of Sound in Ducts and Jet Diffusere" von U.Ingard, beginnend mit Seite 1202 und erschienen im September 1959
in "The Journal of the Acoustical Society of America"· Solche Aufbauten sind Jedoch für einen gleichmäßigen oder
gleichbleibenden FIuB ausgestaltet und nicht notwendigerweise für die wirksame ^rauschunterdrückung in raschen
oder vorübergehenden Fällen geeignet.
Man hat beispielsweise entdeckt, daß in vielen Fällen ein einziger Schirm oder ein einzelnes Sieb keine optimale
Wirkung während eines plötzlichen, kurzzeitigen Gasstoßeβ
mit hoher Geschwindigkeit bewirkt, τ»ie z.B. Fahrzeugrückhalteanlagen brauchen, da einige Schirme oder Siebe während
früher Entstehungestufen wirksam sind, während andere oder zusätzliche Siebe während späterer Stufen wirksam sind·
Ferner passen die früheren Siebe und perforierten Vorrichtungen nicht selbst für die direkte Verwendung in engen Bereichen u.dgl., wie z.B. in Schutzsackvorrichtungen) auch
befassen sich ihre früheren, oben erwähnten Verwendungen nicht mit dem Problem der Schalldämmung einer Mehrzahl von
nebeneinander angeordneten Düsen-Öffnungen, die nacheinander
entlang einer Verteilerleitung angeordnet sind und einen Stromstoß eines unter hohem Druck stehenden Fließmittels
aufnehmen, so daß eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden
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Fließmittelströmen aufeinanderfolgender unterschiedlicher
hoher Geschwindigkeiten und Drücke im wesentlichen gleichzeitig aus dem Feld oder der Reihe der Verteilerdüsen austreten·
Solche bekannten Aufbauten befassen sich auch nicht mit der Schalldämmung einer Düsenöffnung oder einer
Mehrzahl von öffnungen, die sehr ausgedehnt sind, beispielsweise
10 bis 100 mal langer als breit sind; noch beziehen sich solche Vorrichtungen gleichzeitig auf Knallgeräusche
eines sich ausdehnenden Sackes und/oder den Wärmeschild.
Daher richtet sich die Erfindung auf die Lösung des oben erwähnten
Problemeβ der Schalldämmung relativ hochfrequenter
Geräusche in Schutzsackvorrichtungen, die mit einem Fließmittel ausdehnbar sind, mit Hilfe eines solchen gemeinsamen
Schirmes und ähnlicher Aufbauten.
Die neue Schutzvorrichtung ist in vorteilhafter Weise auch allgemeiner anwendbar. Sie weist ferner in zweckmäßiger
weiterer Ausgestaltung neue Schalldämm- und/oder Hitzeschildeinrichtungen auf,
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigens
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Vorrichtung im auf-
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geblasenen oder teilweise ausgedehnten Betriebszustand gezeigt ist, und
Ein elastischer äußerer Schutzsack (oder eine Mehrzahl von Säcken) 1 weist vorzugsweise mindestens einen Bereich 1 *
auf, der etwas porös ist, wodurch eine Entlastung kurze Zeit nach dem Aufblasen zu dem Betriebszustand zur Stoßpolsterung möglich ist, beispielsweise etwa eine Sekunde,
oder mehr oder weniger. Ein innerer, gleichzeitig aufblasbarer Schutzsack 2 kann vorgesehen sein, um die Knie des
Fahrzeuginsassen vor Stoßkräften zu schützen. Diese Säcke können beispielsweise von der in den oben genannten Patentschriften beschriebenen Art sein und können durch die Freigabe oder den Auetritt von nichtbrennbarem Druckgas oder
einem anderen geeigneten Fließmittel von einer Speicherkammer 3 durch einen Explosionsfreigabepfropfen 4 oder eine
ähnliche Ventileinrichtung in und entlang einer Verteilerleitung 5 aufgeblasen werden, die Tore, Öffnungen, Sail it ze,
Löcher oder ähnliche Entlastungeeinrichtungen aufweist. Diese sind in Gestalt einer sich längs erstreckenden Mehrzahl von Düsen toröffnungen 6, 61, 6" gezeigt, wenngleich
eine einzige längliche Schlitzeinrichtung in gewissen Fällen längs der Leitung 5 ebenfalls vorgesehen sein kann.
Vie oben erwähnt, geht das hochfrequente Geräusch von etwa
300 Hertz grundsätzlich von den mit hoher Geschwindigkeit
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durch die benachbarten Düsen 6, 6f, 6" usw. austretenden
Gasströmen aus und kann z.B. 160 Dezibel (dB) bezogen auf
0,0002 Dyn/cm , sogar noch bei etwa 1 m (3 Fuß) von der
Verteilerleitung 5 betragen. Wenn das Verhältnis von Druck im Verteiler 5 zum Druck außerhalb der Düsen im Sack 1
größer ist als etwa 2 oder 2,5t dann hat der entweichende Gasstrom Schallgeschwindigkeit. Erfindungsgemäß ist eine
zweckmäßigerweise poröse oder mit Öffnungen versehene Schirmoberfläche 8 (oderOberflächen) nahe den Düsen 6, 6f, 6" usw.
angeordnet, die sich parallel zu den Düsen und diese einhüllend in dem Bereich erstreckt, wo ein solches Vermischen
normalerweise im wesentlichen beginnen und ein Geräusch erzeugen würde, wodurch ein solcher Einfluß auf den Gasfluß
ausgeübt wird, daß er vorwiegend radial wird, während die turbulente Vermischung im wesentlichen vermindert wird.
Erfindungsgemäß muß der Schirm (oder die Schirme 8) dem Gasfluß einen ausreichenden Widerstand bieten, um den Fluß von
den Verteilerdtisen in wirksamer Weise zurückzuhalten; dem Fluß braucht nicht ein so großer Widerstand geboten werden,
daß der Druck sich innerhalb des Schildes zu einem Wert aufbaut, daß der Schirm entweder körperlich bricht oder reißt
oder Drücke im Schild erzeugt werden, die im wesentlichen etwa dem halben Druck im Verteiler nahekommen oder diesen
überschreiten, da das Ergebnis zu einem Abfall im Gasmassenfluß durch die Verteileröffnungen und einem unerwünschten Anwachsen der Aufblaszeit für den Sack führen würde. Der Be-
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reich des Schirmes 8 sollte so groß sein, daß die Gasgeschwindigkeit en durch den Schirm niedrig sind (vorzugsweise unter Schallgeschwindigkeit); jedoch bezieht ein
Anwachsen de· Oberflächenbereicheβ eines näherungsweise
zylindrischen oder kugelförmigen Schirmes ein Anwachsen des Abstandes zwischen den Verteileröffnungen und dem
Schirm ein, so daß die Wirkung des Schirms auf den Gasfluß langer braucht, um sich selbst zu festigen· Das Ergebnis ist, daß relativ große Schirme (die weiter von den
Verteileröffnungen entfernt sind) besonders zu späten Zeiten wirksam sind, während kleine Schirme (näher an den Verteileröffnungen) zu früheren Zeiten wirksam sind. Da ein
Zweck der Erfindung die Geräuschverminderung des gesamten kurzzeitigen Geschehens ist, kann die optimale Technik
mehr als einen Schirm oder mehr als eine Fließhemmeinrichtung aufweisen. DarUberhinaus ist festgestellt worden, daß der wirksame Bereich des Schirms 8 größer sein
muß (beispielsweise mindestens 5° bis 100 mal, oder mehr
oder weniger), als der wirksame Bereich der Verteileröffnungen, um den gewünschten Unterschallfluß im Schirm
oder Sieb zu gewährleisten.
Die obigen Prinzipien sind beispielsweise durch die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Versuche substantiiert. Fig.2
ist eine oszillographische Viedergabe des Stoß- und Düsengeräusches im Hochfrequenzband 0,3 bis 20 Kilohertz, etwa
1 η (3*3 Fuß) vom Verteiler betrachtet, an dem ein nahezu
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zylind/rischer Schirm von 25»^ cm (1O Zoll) virsamem Umfang
und 50,8 cm (20 Zoll) Länge angebracht ist (die Enden
sind dicht eingesteppt)· Der aufblasbare Sack wurde bei diesem Versuch entfernt. Der mittlere Schalldruck betrug
etwa i» χ 10 Dyn/cm*" Spitze-Spitze) war anfangs etwas geringer
und etwas größer nach 3O bis 4o Millisekunden.
Fig. 3 ist eine ähnliche Darstellung, die unter nominell identischen Umständen beobachtet wurde, mit der Ausnahme,
daß ein Schirm von 50,8 cm (20 Zoll) wirksamem Umfang
(gegenüber 25,4 cm - 10 Zoll - ) benutzt wurde. In Fig.
waren die durchschnittlichen Spitze-Spitze-Niveaus anfäng-
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lieh groß (1O Dyn/cm ), fielen aber schnell ab, wie der Fluß innen von diesem großen Schirm fortschrotend erfolgte, so daß nach etwa 20 Milliskunden der mittlere Druck (Geräusch) unter Verwendung dieses größeren Schirmes beachtlich kleiner war als der, der bei der Verwendung des kleineren 25,4 cm (1O Zoll)-Schirmes beobachtet wurde.
lieh groß (1O Dyn/cm ), fielen aber schnell ab, wie der Fluß innen von diesem großen Schirm fortschrotend erfolgte, so daß nach etwa 20 Milliskunden der mittlere Druck (Geräusch) unter Verwendung dieses größeren Schirmes beachtlich kleiner war als der, der bei der Verwendung des kleineren 25,4 cm (1O Zoll)-Schirmes beobachtet wurde.
Bei den oben beschriebenen und anderen durchgeführten Versuchen mit aufblasbaren Rückhaitevorrichtungen haben Gewebeschirme
8, wie z.B* Hesse-Goldsehmith EM 1526 und andere
ähnliche poröse Gewebe zu einer Hochfrequenzgeräusch (beispielsweise 300 Hertz)-Verminderung von 25dB, mehr oder
weniger, unter Verwendung der Verteilerdüsenschalldämmkonstruktion
nach Fig. 1 geführt, wobei kein Anstieg der Aufblaszeit des Sackes 1 beobachtet werden konnte. Der Schirm
war im Abstand von in der Größenordnung 10 cm (h Zoll) von
den Verteilertoren angeordnet, wobei man einen wirksamen
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Bereich yon nahezu 60 mal dem wirksamen gesamten Düsenöffnungsbereich erhielt.
Während die oben beschriebenen schirmartigen Vorrichtungen dazu vorgesehen waren, Teilchen davon abzuhalten, gegen die
Insassen zu bersten sowie für einen gleichmäßigeren Strom, so haben sie doch nichts mit der Geräuschdämpfung oder Lärmdämmung zu tun und sind in Wirklichkeit so dimensioniert
und angeordnet, daß sie die Ia im dämmfunk tion nicht erfüllen können, allenfalls unbeabsichtigt aus den oben erwähnten
Gründen.
Als zusätzlichen Vorteil der Erfindung fand man ferner den durch den Schirm (die Schirme) 8 bewirkten Hitzeschild, der
so kritisch oder sachgerecht dinensioniert und angeordnet ist, wie sich das heiße Gas ausdehnt. Ferner werden selbstverständlich die Freigabe des Druckstopfens und anderer atembarer und größerer Festteilchen abgeschirmt, und es ergibt
sich ein gleichmäßigeres Aufblasen des Sackes.
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Claims (6)
1.J Schutzvorrichtung für einen Fahrzeuginsassen und dergleichen, gekennzeichnet durch einen aufblasbaren Sack
(i, 2) mit einem zusammengelegten Ruhezustand und einem
expandierten Betriebszustand zur Aufnahme und Polsterung des Fahrzeuginsassen gegen Stöße, einen Speicher (3) für
ein Druckfließmittel, eine Verteilerleitung (5)· die mit Düsenöffnungen (6, 6', 6")usw. versehen ist, die in dem
Sack (1, 2) angeordnet und von diesem umfaßt ist, eine Fließmittelfreigabeeinrichtung (k) in dem Speicher (3) zum
Auslassen des Fließmittels entlang der Verteilerleitung (5), so daß das Fließmittel danadimit hohen Ursprungsgeschwindigkeiten, wie Düsenströme bei aufeinanderfolgenden
Lagen der Düsenöffnungen (6, 6', 6n usw.) austreten, und
durch einen Fließmittelwiderstandsschirm (8) mit einem
wirksamen Bereich, der größer als der Bereich der Düsenöffnungen (6, 6*), aber ausreichend klein ist, um im
wesentlichen zu verhindern, daß eine kräftige Turbulenz mit dem Medium in dem Sack (1, Ζ) vermischt wird, wobei
der Schirm (8) alle Düsenöffnungen (6, 6f, 6" usw.) bei
einem Bereich nahe den Öffnungen umfaßt und einen ausreichenden Widerstand gegen den Fluß aus den Düsenöffnungen
(6, 6*) aufweist, um den Fluß wirksam zu hemmen, aber keinen derartigen Widerstand gegen den Fluß aufweist,
daß sich ein Zeitanstieg der gesteuerten Ausdehnung des
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Sackes (i, 2) aufgrund des freigegebenen Fließmittels ergibt»
und ohne daß eine große, meßbare Vermischung eingeführt wird, wobei der Schirm (8) gleichzeitig zur Verminderung
des Knall- und Schlaggeräusches der Ausdehnung des Sackes und dem gleichmäßigeren und mehr radial gerichteten
Fluß dient.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fließmittelwiderstandsschirm (8) einen wirksamen Bereich von im wesentlichen $0 bis 100 mal dem wir-8amen
Bereich der Düsenöffnung (6, 6*, 6" usw.) ist.
3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung eine Mehrzahl von Düsentoren (6,
6', 6") aufweist, die längs der Verteilerleitung (5) angeordnet
sind.
h. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsenöffnung längliche Schlitze aufweist.
5* Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schirm (8) einen ersten und einen zweiten Schirm aufweist, der entsprechend näher bzw. weiter von der Düsenöffnung
(6, 6', 6") entfernt angeordnet ist, wobei der erste
Schirm die Düsenöffnun^r (6, 6') einhüllt und der
zweite Schirm den ersten Schirm einhüllt.
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6. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (8) so einjustiert ist, daß die Fließgeschwindigkeit.en auf Unterschall vermindert werden, um das
vom Schirm ausgestrahlte Geräusch zu vermindern.
7· Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (8) dazu dient, atembare und größere
feste Teilchen im Fließmittel zu faifpn und auch als Hitzeschild zu wirken.
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