DE2330194A1

DE2330194A1 - Anordnung bei sicherheitseinrichtungen zum schutze der insassen von personentransportmitteln

Info

Publication number: DE2330194A1
Application number: DE19732330194
Authority: DE
Inventors: Arthur Dipl Ing Prochazka; Siegfried Wolf
Original assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Current assignee: Bayern Chemie Gesellschaft fuer Flugchemische Antriebe mbH
Priority date: 1973-06-14
Filing date: 1973-06-14
Publication date: 1974-12-19
Also published as: FR2233202A1; DE2330194B2; DE2330194C3; FR2233202B3

Description

3AYEHIi-CHEMIE Ottobrunn, 24. Hai 1973

Sesellschaft für DS 62 dN/th

flugchemische Antriebe 7563 mit beschränkter Haftung
A s c h a u

Anordnung bei Sicherheitseinrichtungen zum Schütze der Insassen von Personentransportinitteln.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung bei Sicherheitseinrichtungen zum Schütze der Insassen von Personentransportmitteln gegen Aufprallen bei durch Kollision hervorgerufenen Trägheitsbewegungen, bei welcher das von einer Druckquelle hergeleitete Medium in einen Be-

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hälter insbesondere einen flexiblen Sack einströmt«

Sicherheitseinrichtungen in Fahrzeugen, bei welchen zur Verminderung bzw. Verhinderung des Aufpralls der Fahrzeuginsassen auf harte Objekte in der Fahrzeugkabine ein Gassack oder -kissen vorgesehen ist, welches sich bei Aufprallgefahr bzw. beim Aufprall selbsttätig und schnell aufbläht, haben u. a. den Nachteil, daß sich durch das schlagartige Verdrängen der Luft in der Kabine infolge der plötzlichen Volumenzunahtne des Kissens eine Druckwelle bildet, die einen lauten Knall verursacht, der bei den Fahrzeuginsassen unter Umständen eine schockartige Wirkung auslösen kann.

Beim Betriebe von Sicherheitseinrichtungen der genannten Art, bei welchen das Druckgas durch einen von einem Sensor gesteuerten Feststoff—Gasgenerator erzeugt wird, kommt noch ein weiteres Problem hinzu, welches darin besteht, daß die energiereiche Gasströmung bei ungehindertem Eintritt bzw. mit nur ungenügend reduzierter Temperatur das flexible Material des Kissens in der Regel beschädigt.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den direkten Aufprall der aus einer Düse ausströmenden heißen Gase auf die Innenwand eines Gaskissens mittels eines Auffang— oder Bremsschirmes abzudämpfen (P 21 59 449.0-21, unsere Akte 7314). Hierdurch wird zwar die mit dem oder den Fahrzeuginsassen in Berührung kommende Haut des Gaskissens vor Überhitzung geschützt, eine schalldämpfende Wirkung wird aber nicht erzielt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung bzw. eine Vorrichtung zum schalldämpfenden und zum temperaturre—

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duzierenden Einfuhren des von einer Druckquelle, insbesondere einem Gasgenerator, hergeleiteten Mediums in einen flexiblen Gassack oder ein Kissen zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Anordnung der eingangs genannten Art in den Weg des Mediums mindestens ein Staupunkt (5-10, 27-30) eingeschaltet ist,.an welchem die Richtung des Gases umgelenkt wird (Staupunkt-Umlenkung). Durch dieses System werden der Strömungsenergie Verluste zugefügt, d. h. an jeder Staupunkt—Umlenkung wird die Strömung abgebremst und um etwa 90 bis nahezu 180 Grad umgelenkt. An allen Staupunkten wird daher die Strömungsenergie in VJarme umgesetzt und das Gehäuse heizt sich demzufolge auf·

Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt. Die erzielbare Abkühlung hängt dabei u. a. von der Anzahl der Umlenkungen, der Wärmekapazität sowie der Masse der durchströmten Kanäle oder Kammern ab. Sie ist rechnerisch vorherbestimmbar.

Eine Weiterbildung der Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Medium eine Kaskade hintereinanderliegender diffusorartig wirkender Kanäle und vor Einlauf in jede Kaskadenstufe eine Staupunkt-Umlenkung durchströmt.

Die durch die Erfindung geschaffene Anordnung ist ein Hehrkararaersystem und entspricht dem Prinzip des RefIexionsdärapfers. Durch Einstellung der Expansionsverhältnisse von Kammer zu Kammer bzw. von einem Kanalab-Echnitt zum nächsten über die Geometrie des jeweils

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folgenden Raumes und das häufige Umlenken an den Staupunkten wird eine Reduzierung des Schalldruckes erzielt, dergestalt, daß beim Ausströmen des Mediums aus dem letzten Kanal und beim Einströmen in den Gassack bzw. das Kissen nur noch ein niedriger Druck in der Strömung herrscht und der durch das Aufblähen des Kissens erzeugte Knall in erträglichen Grenzen liegt. Bei ersten Versuchen konnte eine Schallreduzierung von 165 auf 145 dB erreicht werden. Eine Kombination von Reflexionsund Absorptions-Schalldämpfer ist ebenfalls realisierbar,

Die Druckspitzen werden abgebaut und die Strömung des Mediums ist kaskadenartig "herunterexpandiert", wobei die Ausströmzeit nahezu unverändert bleibt. Am Ausströmquerschnitt des letzten Kanals sind etwa von der Verbrennung herrührende Druckschwankungen zum großen Teil geglättet· Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Falge von Umlenkungen und die daran anschließenden Entspannungsphasen ergibt, ist eine überraschend gute Reinigung des strömenden Mediums. Die in den Gassack gelangenden Ascheteilchen sind z. B. Bei Verwendung von Feststofftreibsätzen zur Gaserzeugung nach Milligramm zu messen. Feste Teilchen können sich nicht schwebend im Gasstrom wegen dessen häufiger Umlenkung halten.,An den Staupunkten werden größere Feststoff— bestandteile niedergeschlagen. Bei Zwischenschaltung von Filtergeweben oder feinmaschigen Metallsieben können auch kleinere Teilchen zurückgehalten werden. Infolge der Abkühlung des vom Generator erzeugten Gases fallen ferner diejenigen Festbestandteile aus, die erst bei niedrigeren Temperaturen kondensieren.

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Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind auch aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend beschriebenen sowie in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispielen zu ersehen. Es zeigen

Fig. 1 im Mittelschnitt einen runden Feststoffgenerator mit scheibenförmigem Schalldämpfer einer am Lenkrad von Kraftfahrzeugen anzuordnenden Sicherheitseinrichtung ;

Fig. 2 im Mittellängsschnitt eine ähnliche aber zylinderförmige Anordnung für den Beifahrersitz;

Fig. 3 eine andere Anordnung gemäß Fig. 2 mit intermittierender Generatoranlage;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer vervollständigten Anordnung für den 3eifahrersitz.

Die Anordnung nach Fig. 1 besteht aus einer Gehäuseschale 11 und einem damit verschraubten Gehäusedeckel Beide Teile weisen je eine zentrische Aushöhlung auf, die zum Einlegen eines Gasgenerators dient, sowie konzentrische ringförmige und für den Durchtritt des Gasstromes geeignete Kanäle mit Wänden 5 bis 10. Die Durchmesser der ringförmigen Kanäle und die Kanalbreiten nehmen in radialer Richtung von innen nach außen zu. Das von dem über eine elektrische Zuleitung 1 und einen Zünder 2 angefeuerten Feststofftreibsatz 3 erzeugte Gas strömt gemäß Fig.l vom Brennraum 4 zur Kanaleinmündung, wo es unmittelbar nach Eintritt am

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Kanalwandabschnitt 5, der sich in radialer Richtung erstreckt, umgelenkt wird. Der energiereiche Gasstrom trifft auf die Stauwand 6 und erfährt hier eine weitere Umlenkung in eine um 90° abweichende Richtung. Beim Aufprall auf die Stauwände 5, 6 und weitere wird die Stromungsgeschwin igkeit jeweils drastisch reduziert· Strömungsenergie wird dabei in Wärme umgesetzt, sodaß sich die Wände bzw. die gesamte Gehäuseschale 11 und der Deckel 12 aufheizen. Da sich der gleiche Vorgang zunächst an den Wandabschnitten 7 und 8 des Gehäusedeckels 12 und schließlich an den Wandabschnitten 9 und 10 der Gehäuseschale 11 wiederholt, strömt das Gas von dort aus mit erheblich reduziertem Druck und mit herabgesetzter Temperatur aus der Mündung 13 in den zeichnerisch nicht dargestellten Gassack.

Der Strömungsquerschnitt der Kanalabschnitte verbreitert sich von seiner Einmündung beim Kanalabschnitt 5 zur Ausmündung 13 stetig, sodaß eine diffusorartige Wirkung eintritt. Die kaskadenartig ringförmige Staffelung bewirkt zudem von Stufe zu Stufe ein größeres Volumen des jeweils benachbarten äußeren Ringkanales, was zur Entschärfung des energiereichen Gasstromes beiträgt.

In Fig. 2 ist eine ähnlich aufgebaute Sicherheitseinrichtung für den Beifahrer eines Kraftfahrzeuges im Schnitt und ohne den zu füllenden Gassack gezeigt. Es handelt sich dabei um ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse, in welchem ein von einem nicht gezeigten Sensor gezündeter Gasgenerator 20 üblicher Bauart

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und zwei symmetrisch ausgebildete und zu beiden Seiten des Generators angeordnete Schalldämpfer 21, 22 untergebracht sind, von denen nachfolgend der erstgenannte näher beschrieben wird. Der Schalldämpfer weist ähnlich wie die Konstruktion nach Fig. 1 konzentrisch angeordnete kommunizierende Ringräume 24, 25, 26 auf, die Ringwände 27, 28, 29, 30 sowie von den dazugehörigen kreisrunden Bodenplatten 31 und 32 gebildet werden. Die Ringwände 27 bis 30 sind mit ihren Bodenplatten gegeneinander und zum Gehäuse 33 des Generators durch Stiftschrauben 35 festgelegt. Das Ganze wird von einem Außengehäuse 34 umschlossen.

Das im Gasgenerator 20 erzeugte und durch die Bohrungen 36 des inneren Generatorgehäuses in den Gassammeiraum austretende Gas strömt zu den Schalldämpfern 21 und

Nachfolgend wird nur die Wirkungsweise des Schalldämpfers 21 erläutert. Der Schalldämpfer 22 arbeitet in gleicher Vi eise.

Der Gasstrom tritt durch das zentrische Leitrohr in den Schalldämpfer 21 ein und staut sich zunächst an der Bodenwand 38, von wo er in den Ringraum 24 umgelenkt wird und bis zu einem gewissen Grade bereits an Geschwindigkeit verliert, da er an der Bodenwand - der ersten der zu passierenden Staupunkte -

abgebremst wird, wobei

von der Bodenplatte 31 bereits eine beträchtliche Energiemenge aufgenommen und in Wärme umgeformt wird. Gleiches geschieht an den weiteren Stauwänden 39 und

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40, sodaß der aus den Öffnungen 41 und 42 zwischen den Stegen 43 in den nicht gezeichneten Gassack austretende Gasstrom schon soweit abgekühlt und in seiner Geschwindigkeit herabgesetzt ist, daß für den flexiblen Sack keine Gefahr der Beschädigung mehr besteht und auch ein lauter Knall vermieden wird.

In Fig, 3 ist die Anordnung nach der Erfindung mit einer intermittierenden Gasgeneratorenanlage dargestellt. Es sind zwei Gasgeneratoren mit unsymmetrischen Feststofftreibsätzen 44 und 45 vorhanden. Hier wird das zum Füllen des Gassackes benötigte Druckgas aus zwei Quellen hergeleitet und - nachdem es in der oben besprochenen Weise durch mehrfache Umlenkung in den Schalldämpfern 46 und 47 bzgl. Temperatur und Druck reduziert wurde - durch die Auslaß— schlitze 48 und 49 in den nicht dargestellten Gassack eingeblasen. Die bereits bei der Beschreibung der Fig. 1 und 2 näher bezeichneten Konstruktionseinzelheiten der Gasgeneratoren und Schalldämpfer sind auch in Fig. 3 enthalten und werden hier nicht näher beschrieben. Der Weg des Gasstromes durch den Schalldämpfer 46 ist mittels der Pfeile 14 bis 19 angedeutet.

Die beiden Gasgeneratoren gemäß Fig. 3 werden fahrgeschwindigkeitsabhängig gezündet, sodaß das entwickelte Gasvolumen bzw. die Füllung des Gassackes bei Kollisionen, die sich bei höherer Geschwindigkeit des Fahrzeuges ereignen, größer ist als das Volumen, welches

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bei Zusammenstößen mit nieddriger Fahrgeschwindigkeit in den Gassack strömt.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Gegenstandes der Erfindung nach Fig. 2. Im zylindrischen Gehäuse 50 sind nicht sichtbar ein Gasgenerator und die dazugehörigen Schalldämpfer untergebracht. Durch Schlitze 51 tritt das Gas in den Raum 52 ,der von der zeichnerisch nur teilweise dargestellten Anschlußkonsole 53 gebildet wird. Diese wird mittels des Einbaurahmens 54 am zeichnerisch nicht dargestellten Armaturenbrett vor dem Beifahrersitz eines Kraftfahrzeuges befestigt. Auf dem teilweise freigelegten Einbaurahmen 54 liegt das teilweise abgeschnitten dargestellte Lochblech 55 auf, dessen abgekröpfter Rand 56 zusammen mit dem Randbereich des Gassackes 57 und seitlichen z. B. aus weichplastischem Material bestehenden Stützleisten 58 durch Schrauben 59 gehalten wird. Zwischen den Stützleisten 58 ist der Gassack in zickzackförmiger Faltung eingelegt. In Richtung zum Beifahrer ist der gefaltete Gassack 57 mittels einer Berstfolie 61, welche bei Belastung durch beginnendes Aufblähen des Gassackes 57 in den Trennähten 62 aufreißt_f abgedeckt.

Zur Reinigung des in den Gassack 57 einströmenden Gases ist ein am Lochblech 55 anliegendes Filtergewebe 63 in den Gasstrom eingeschaltet, wodurch insbesondere die Abbrandreste zurückgehalten werden.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Anordnung bei Sicherheitseinrichtungen zum Schütze der Insassen von Personentransportmitteln gegen Aufprallen bei durch Kollision hervorgerufenen TrMgheitsbewegungen, bei welcher das von einer Druckquelle hergeleitete Medium in einen Behälter insbesondere einen flexiblen
Sack einströmt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Weg des Mediums mindestens ein Staupunkt
(5-10, 27-30) eingeschaltet ist, an welchem die Richtung des Gases umgelenkt wird (Staupunkt-Umlenkung)·

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium eine Kaskade hintereinanderliegender diffueorartig wirkender Kanäle und vor Einlauf in jede Kaskadenstufe eine Staupunkt-Umlenkung (5-10, 27-30) durchströmt.

3« Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Strömungskanäle (Ringräume 24—26) stufenweise erweitern.

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4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3 gekennzeichnet durch ineinander verschachtelte diffusorartig wirkende Strömungskanäle (Ringrüume 24-26).

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4 gekennzeichnet durch benachbarte diffusorartige Strömungskanäle, deren E intr it Öffnungen als Staupunkt-Urnlenkungen (Wandabschnitte 5-10, 27-36) ausgebildet sind.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet durch einen die diffursorartig wirkenden Kanäle enthaltenden rotationssyimnetrlschen Baukörper (Gehäuse 11, 12).

7. Anordnung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichn et , daß der Baukörper (Gehäuse 11, 12) als Träger mindestens eines vorzugsweise zentrisch gelagerten Gasgenerators (Treibsatz 3) dient.

8. Anordnung nach einem oder mehreren den vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Baukörper (Gehäuse 11, 12) im Spritzgußverfahren hergestellt ist.

9· Anordnung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet durch einen Baukörper mit mindestens einem etwa mittig gelegenem Schalldämpfer (46, 47) und mehreren außermittig gelegenem Gasgeneratoren (44, 45).

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10. Anordnung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche mit mindestens zwei Gasgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasgeneratoren (44, 45) unsymmetrisch ausgelegt sind.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10 gekennzeichnet durch die Einschaltung von Filtergeweben (63) und/oder Sieben in den Weg des Gasstromes.

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