PL183258B1 - Wykładzina wewnętrzna pochłaniająca uderzenia - Google Patents

Abstract

1. Wykladzina wewnetrzna pochlaniaja- ca uderzenia, stosowana w przestrzeni pa- sazerskiej pojazdów silnikowych zawiera od strony przestrzeni pasazerskiej warstwe przykrywajaca, srodkowa warstwe z wie- loma pochlaniajacymi energie uderzenia elementami, które wchodza w warstwe sprezysta i warstwe bazowa od strony pod- logi pojazdu, znamienna tym, ze warstwa przykrywajaca (2) jest gumowo-elastyczna warstwa ciezka a warstwa bazowa (9) jest warstwa oddzielajaca, która jest umiesz- czona co najmniej w obszarach pochlania- jacych energie uderzenia elementów (7) srodkowej warstwy (4) i która ma dyna- miczny modul elastycznosci <0,1 daN/cm2 i nieznaczny opór przeplywu powietrza. Fig. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wykładzina wewnętrzna pochłaniająca uderzenia, stosowana w przestrzeni pasażerskiej pojazdów silnikowych.

Przy czołowych kolizjach pojazdów silnikowych kierowca i pasażer są wyrzucani z foteli na konstrukcyjne części czołowe przedziału pasażerskiego. Powstające przy tym ciężkie obrażenia są obecnie w większej części uniemożliwione lub co najmniej zmniejszone przez pasy bezpieczeństwa i poduszki powietrzne. Niestety te środki bezpieczeństwa jednakże nie zapewniają ochrony dla nóg i stóp pasażerów, ponieważ przy kolizjach są one nadal wyrzucane na wspomniane części czołowe, które powodują ich uszkadzanie.

Takie uderzenia mogą także oddziaływać na obszar miednicowy korpusu człowieka i prowadzić do innych skomplikowanych obrażeń.

Dlatego producenci samochodów dążą do wyposażenia przeznaczonej na stopy przestrzeni pasażerskiej pojazdów, co najmniej w jej obszarze czołowym we środki pochłaniające energię uderzenia pasażerów, bez zmniejszenia przy tym swobody ruchu pasażerom, zwłaszcza ich stóp we wnętrzu przedziału pasażerskiego.

Obecnie w pojazdach wyższej klasy średniej i samochodach ciężarowych przestrzeń na stopy przedziału pasażerskiego jest wyposażona w wykładzinę o grubości około 35 mm. Ta wykładzina zawiera z reguły więcej lub mniej drogich warstw dywanowych, które tworzą

183 258 akustyczną warstwę izolacyjną. Takie wykładziny izolacyjne są znane przykładowo z opisu US 5 088 576. Przy tych wykładzinach runo dywanowe jest umieszczone na gumowej, elastycznej warstwie dolnej lub też połączone z dodatkową elastyczną i względnie ciężką warstwą nośną, która przez znawców jest określana jako warstwa ciężka łub warstwa masowa i łączone z miękkoelastyczną i możliwie lekką warstwą runa lub pianki, która przez znawców określana jest jako warstwa sprężysta. Taka wykładzina masowo-sprężysta pozwala na wyeliminowanie hałasu, wywołanego przez drgania podwozia pojazdu, jednakże nie ma szczególnych własności pochłaniających energię uderzenia.

Dodatkowa warstwa pochłaniająca energię uderzenia podwyższałaby jednak grubość całkowitą wykładziny wewnętrznej lub zwiększała koszty izolacji dźwiękowej z warstwą dywanową.

Opis DE-A-4426 291 przedstawia wykładzinę wewnętrzną z osłoną przed uderzeniami. Ta osłona przed uderzeniami stanowi płytę z wieloma elementami podpierającymi w postaci stożka. W specjalnej postaci wykonania pojedyncze elementy podpierające przylegają do odpowiadających elementów współpracujących.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie wykładziny wewnętrznej dla pojazdów silnikowych, która posiadałaby nie tylko własności pochłaniające energię uderzenia, ale także izolujące dźwięk, to znaczy z jednej strony byłaby wystarczająco sztywna, aby móc celowo zmniejszyć energię uderzenia przy uderzeniu, a z drugiej strony byłaby wystarczająco miękka. Zwłaszcza powinna być stworzona pochłaniająca uderzenie warstwa dywanowa o grubości około 35 mm, która przy energii uderzenia 90 Jouli dopuszcza uderzenia mniejsze od 400 daN i za pomocą której jednocześnie jest osiągana akustyczna izolacja co najmniej około 20 dB w zakresie 600 Hz.

Te sprzeczne techniczne wymagania zostały rozwiązane przez wykładzinę wewnętrzną według wynalazku, która charakteryzuje się tym, że warstwa przykrywająca jest gumowo-elastyczną warstwą ciężką, a warstwa bazowa jest warstwą oddzielającą, która jest umieszczona co najmniej w obszarach pochłaniających uderzenia elementów i która ma dynamiczny moduł elastyczności <0,1 daN/cm² i nieznaczny opór przepływu powietrza.

Korzystnie pochłaniające uderzenia elementy mają ciężar powierzchniowy mniejszy od 100 kg/m2 i są wykonane zwłaszcza ze spienionego poliuretanu, polipropylenu, polistyrolu lub runa.

Zgodnie z wynalazkiem pochłaniające uderzenia elementy środkowej powierzchni warstwy stanowią od około 40% do 60% całej powierzchni pochłaniającej uderzenia wykładziny wewnętrznej i są równomiernie albo nierównomiernie rozdzielone na całej powierzchni wykładziny wewnętrznej.

Korzystnie pochłaniające uderzenia elementy są połączone między sobą przez elementy łączące.

Według wynalazku warstwa ciężka jest częścią dywanu i, że warstwa ciężka jest połączona, zwłaszcza sklejona lub stopiona z pochłaniającymi uderzenia elementami.

Korzystnie wykładzina posiada warstwę sprężystą, utworzoną z pianki o otwartych porach lub runa, a warstwa oddzielająca rozciąga się na całej powierzchni wykładziny wewnętrznej.

Zgodnie z wynalazkiem budowa wykładziny wewnętrznej odpowiada układowi masowo-sprężystemu, w którym warstwa przykrywająca jest umieszczona od strony przestrzeni pasażerskiej i może być łączona z warstwą dywanową i w której na leżącej poniżej warstwie sprężystej jest umieszczona struktura pochłaniająca energię uderzenia, zwana dalej elementami pochłaniającymi uderzenia, które są obszarowo rozdzielone na całej powierzchni, to znaczy tylko miejscowo wchodzą w warstwę sprężystą. Pozwala to na optymalizację funkcji pochłaniania uderzeń i izolacji dźwięków części wykładziny, odpowiednio do ich specjalnej geometrii i zastosowania. Zwłaszcza mogą być zmieniane stosunki pomiędzy obszarami pochłaniającymi uderzenia a obszarami warstwy sprężystej, co okazało się jako korzystne w praktyce, np. przy różnorodnie mocno nachylonych wykładzinach. Budowa wykładziny wynalazku pozwala wiec na to, że normalne drgania podłogi pojazdu są sprzężone z akustycznie izolowanym układem masowo-sprężystym, tworzącym przykładowo rodzaj amorty4

183 258 zatora powietrznego tak, że drgania z powodu warstwy bazowej - warstwy oddzielającej .nie mogą być przenoszone w obszary struktury pochłaniającej uderzenia. Ta warstwa oddzielającą ma dlatego wysoką porowatość i bardzo nieznaczny dynamiczny moduł elastyczności (moduł Younga). Dzięki temu rusztowanie z takiej warstwy oddzielającej, przykładowo pianka, runo lub pęczki krótkich splątanych włókien, a także włączone w to powietrze, wywołuje istotne działanie sprężyste. Powietrze zawarte w tym rusztowaniu może swobodnie przepływać pomiędzy obszarami warstwy sprężystej i wewnątrz tej struktury rusztowania nie może być sprężane. ... .

Maksymalnie pochłanialna energia, odpowiadająca sile uderzeniowej jest zasadniczo określona przez specjalny dobór materiału obszarów pochłaniających uderzenia i ich rozdział na całej powierzchni wykładziny.

Rozumie się, że obszary warstwy sprężystej są wypełnione powietrzem (dynamiczny moduł elastyczności > 1 daN/cm²) lub mają odpowiednio porowatą strukturę. Takie warstwy są dla znawcy z zakresu izolacji przeciwdźwiękowej dostatecznie znane i w tym zakresie mogą być w pożądany sposób dobierane. Geometryczne ukształtowanie akustycznie izolujących obszarów warstwy sprężystej i obszarów pochłaniających uderzenia można również w odpowiedni sposób dla znawcy optymalizować. Tak więc przykładowo, pochłaniające uderzenia elementy wchodzące w warstwę sprężystą mogą być wydrążone w rodzaju miski, aby przykładowo optymalizować dynamiczną twardość struktury pochłaniającej uderzenia. Te elementy powłokowe mogą być połączone między sobą przez pojedyncze mostki lub powierzchniowo lub indywidualnie i niezależnie od siebie włączone do warstwy masowej. Również warstwa oddzielająca może być jednolicie umieszczona na całej powierzchni wykładziny lub tylko miejscowo w obszarze elementów pochłaniających uderzenia. Ta warstwa oddzielająca może być wykonana z włókna, z pęczków krótkich splątanych włókien lub z pianki. Zastosowane warstwy masowe - warstwy przykrywające, obszary sprężyste lub obszary pochłaniające uderzenia mogą być wykonane z pojedynczych lub z szeregu warstw i posiadać różnorodne geometryczne ukształtowania. Zwłaszcza cała część wykładzinowa może lokalnie posiadać różną grubość i fizyczne własności.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w perspektywie uprzywilejowaną postać wykonania wykładziny wewnętrznej; fig. 2 - przekrój przez drugą postać wykonania wykładziny wewnętrznej; fig. 3 przekrój przez trzecią postać wykonania wykładziny wewnętrznej; fig. 4 pokazuje przekrój przez czwartą postać wykonania wykładziny wewnętrznej, a fig. 5 - przekrój przez piątą postać wykonania wykładziny wewnętrznej.

Wykładzina wewnętrzna przedstawiona na fig. 1 zawiera od strony przestrzeni pasażerskiej warstwę masową-warstwę przykrywającą 2, którą może być albo odpowiednia gumowo-elastyczna warstwa dolna dywanu 5 lub korzystniej wolna od runa warstwa ciężka, jaka jest znana w handlu branżowym pod nazwą SEPTUM®. Pomiędzy warstwą, ciężką 2, a podłogą 3 pojazdu jest umieszczona środkowa warstwa 4, która posiada wiele pochłaniających uderzenia elementów i obszarów warstwy sprężystej 8. Od strony podłogi 3 jest umieszczona warstwa bazowa 9, zwana dalej warstwą oddzielającą, która oddziela podłogę 3 pojazdu od względnie sztywnych, pochłaniających uderzenia elementów 7. Elementy 7 środkowej warstwy 4 w uprzywilejowanej postaci wykonania są ukształtowane jako sztywne i mają dowolny kształt.

Ta konstrukcja według wynalazku odpowiada układowi masowo-sprężystemu, w którym warstwa ciężka 2 jest połączona z wieloma sztywnymi elementami 7, które są zagłębione w warstwie sprężystej 8, a więc oddziaływuje jako amortyzator powietrzny. Te elementy 7 są tak dobierane, aby energię uderzeniową około 90 Juli mogły całkowicie przemieniać w pracę odkształcania. W niniejszym przykładzie wykonania te elementy 7 są wykonane ze spienionego polistyrolu o gęstości 60 kg/m³. pokrywającego około 50% powierzchni warstwy i mającego sztywność, przy którym siła uderzenia około 600 daN ściska wykładzinę o grubości 33 mm, to znaczy składającej się z 5 mm warstwy podstawowej, 35 mm spienionego polistyrolu, 3 mm maty z włókna szklanego, do grubości 3,5 mm. Warstwa oddzielająca 9 ma bardzo nieznaczny opór przepływu powietrza i względnie nieznaczny dynamiczny moduł elastyczno183 258 ści < 0,1 daN/cm², to znaczy jest bardzo przepuszczalna dla powietrza i nieznacznie elastyczna. To uniemożliwia, żeby drgania podłogi 3 pojazdu były przenoszone na sztywne i pochłaniające uderzenia elementy 7 środkowej warstwy 4. Powietrze zamknięte w warstwie oddzielającej 9 przy drganiach podłogi 3 pojazdu może dzięki temu w tej warstwie cyrkulować. Właściwe sprężynowanie tego układu masowo-sprężystemu jest przejmowane wyłącznie przez powietrze, zawarte w obszarach warstwy sprężystej 8, leżących pomiędzy pochłaniającymi uderzenia elementami 7.

Warstwa oddzielająca 9 ma grubość około 2 mm i jest wykonana z płyty z wełny szklanej. Maksymalnie przechwytywana siła uderzeniowa jest w zasadzie określona przez zastosowany materiał, przez stosunek powierzchni pochłaniających uderzenie elementów 7 do powierzchni całkowitej i przez ich grubość. W tym przykładzie wykonania w obszarze częstotliwości 600 Hz uzyskuje się akustyczną izolację około 20 dB.

W postaci wykonania przedstawionej na fig. 2 warstwa sprężysta 8 jest utworzona z pochłaniającej dźwięki pianki, a sztywne elementy 7 tylko nieznacznie wchodzą w tą warstwę sprężystą 8. Głębokość sztywnych elementów 7 wynosi 20 mm, a grubość układu masowo-sprężystego wynosi 28 mm. Warstwa ciężka 2, usytuowana od strony pasażerów ma grubość 2 mm i zawiera runo dywanowe 6.

W trzeciej postaci wykonania według fig. 3 warstwa ciężka 2 jest częścią składową dywanu 5. Pojedyncze pochłaniające uderzenia elementy 7 mogą być strukturalne lub nie i mają w tym przykładzie wykonania wysokość 20 mm. W tym i w obu powyżej wspomnianych postaciach wykonania elementy 7 są połączone płasko między sobą. Warstwa sprężysta 8 jest utworzona przez piankę, ale może być oczywiście zbudowana z runa.

Na fig. 4 jest pokazanych wiele pochłaniających uderzenia elementów 7, które są połączone między sobą współśrodkowo przez elementy łączące w postaci żeber 11. Leżące pomiędzy nimi pustki nie są wypełnione i tworzą połączony między sobą system pustek. Dzięki temu akustyczna izolacja może być istotnie podwyższona. Warstwa oddzielająca 9 jest umieszczona tylko w obszarze sztywnych elementów 7, przy czym może rozciągać się na całej powierzchni. Rozumie się, że wtedy łączące żebra 11 pomiędzy pojedynczymi sztywnymi elementami 7 są ukształtowane płasko i dzięki temu są utworzone dwie wzajemnie niezależne warstwy sprężyste 8' i 8.

W dalszej postaci wykonania według fig. 5 cała warstwa sprężysta 8 jest zestawiona ze wspomnianych obszarów 8' amortyzatorów powietrznych i rusztowania piankowego. W tej postaci wykonania sztywne elementy 7 z powodu swojej podwyższonej twardości mają nieznaczną średnicę.

Dla każdego z tych przykładów wykonania jako szczególnie odpowiednia na warstwę sprężystą 8, okazała się pianka ze stałego poliuretanu, polipropylenu lub polistyrenu (Caryl). Rozumie się, że warstwę sprężystą 8 może stanowić także spieniony kauczuk.

183 258

183 258

&

llllllllfllll/²

Fig. 5 *4

183 258

Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wykładzina wewnętrzna pochłaniająca uderzenia, stosowana w przestrzeni pasażerskiej pojazdów silnikowych zawiera od strony przestrzeni pasażerskiej warstwę przykrywającą, środkową warstwę z wieloma pochłaniającymi energię uderzenia elementami, które wchodzą w warstwę sprężystą i warstwę bazową od strony podłogi pojazdu, znamienna tym, że warstwa przykrywająca (2) jest gumowo-elastyczną warstwą ciężką, a warstwa bazowa (9) jest warstwą oddzielającą, która jest umieszczona co najmniej w obszarach pochłaniających energię uderzenia elementów (7) środkowej warstwy (4) i która ma dynamiczny moduł elastyczności <0,1 daN/cm² i nieznaczny opór przepływu powietrza.
2. 2. Wykładzina według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy (7) mają ciężar powierzchniowy mniejszy od 100 kg/cm2 i są wykonane zwłaszcza ze spienionego poliuretanu, polipropylenu, polistyrolu lub runa.
3. 3. Wykładzina według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy (7) stanowią od około 40% do 60% całej powierzchni pochłaniającej uderzenia wykładziny wewnętrznej (1).
4. 4. Wykładzina według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy (7) są równomiernie rozdzielone na całej powierzchni wykładziny wewnętrznej (1).
5. 5. Wykładzina według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy (7) są nierównomiernie rozdzielone na całej powierzchni wykładziny wewnętrznej (1).
6. 6. Wykładzina według zastrz. 3, znamienna tym, że elementy (7) są połączone między sobą przez elementy łączące (11).
7. 7. Wykładzina według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa ciężka (2) jest częścią dywanu (5).
8. 8. Wykładzina według zastrz. 7, znamienna tym, że warstwa ciężka (2) jest połączona, zwłaszcza sklejona lub stopiona z pochłaniającymi uderzenia elementami (7).
9. 9. Wykładzina według zastrz. 1, znamienna tym, że posiada warstwę sprężystą (8) utworzoną z pianki o otwartych porach lub runa.
10. 10. Wykładzina według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa oddzielająca (9) rozciąga się na całej powierzchni wykładziny wewnętrznej.