DE60100876T2

DE60100876T2 - Entlüftungsvorrichtung eines aufblasbaren Elements und Aufprallschutzeinrichtung für ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE60100876T2
Application number: DE60100876T
Authority: DE
Inventors: Francis Demarquilly; Jean-Jacques Laporte
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: TR200302197T4; DE60100876D1; PT1172261E; ATE251057T1; AU5428701A; US20020005142A1; EP1172261A1; DK1172261T3; JP2002067955A; FR2811624B1; US6497183B2; ES2208532T3; EP1172261B1; AU781361B2; FR2811624A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasausströmvorrichtung für ein aufblasbares Element zum Schutz eines Fahrzeugs gegen Stöße, welches Element sich nach dem Aufblasen im Wesentlichen der Form des zu schützenden Bereichs des Fahrzeugs anpasst, sowie auf eine Schutzvorrichtung für ein Fahrzeug gegen Stöße, die ein aufblasbares Element aufweist, das mit einer solchen Gasausströmvorrichtung versehen ist. Die Gasausströmvorrichtung der Erfindung ist vorzugsweise auf Stoßschutzvorrichtungen im Eisenbahnbereich anwendbar, für die das aufblasbare Schutzelement ein besonders großes Volumen hat.
Aufblasbare Schutzkissen, die vor Eisenwahnwagen angeordnet sind, wie sie in der Veröffentlichung FR 2 764 855 der Anmelderin zum Abfangen von Stößen beim Aufprall auf ein Hindernis offenbart sind, haben die Besonderheit, dass sie ein sehr großes Volumen aufweisen und somit für ein schnelles Entfalten des aufblasbaren Kissens das Einblasen einer großen Gasmenge unter hohem Druck erfordern. Nun sind aufblasbare Kissen jedoch mit Ausströmöffnungen versehen, welche bei einem Stoß ein allmähliches Ausströmen von Gas zur Aufnahme der Stoßenergie ermöglichen, die jedoch den Nachteil haben, dass sie während des Befüllens des aufblasbaren Kissens einen Teil des Gases entweichen lassen, wodurch die für das Entfalten des aufblasbaren Kissens erforderliche Gasmenge noch weiter erhöht wird.
Um Abhilfe für dieses Problem zu schaffen, ist insbesondere aus dem Kraftfahrzeugbereich die Anordnung einer Membran auf den Ausströmöffnungen bekannt, damit diese während der Ausblasphase des Schutzkissens verschlossen bleiben, wobei die Membran geeignet ist, unter dem durch den Stoß erzeugten Überdruck zu reißen, um das Gas entweichen zu lassen und das Abfangen des Stoßes zu ermöglichen. Eine solche Lösung ist in der Veröffentlichung FR 1 571 387 offenbart. Allerdings ist diese Lösung nicht auf Schutzkissen für Schienenfahrzeuge anwendbar, deren Volumen sehr umfangreich ist, wodurch für ein schnelles Entfalten ein hoher Aufblasdruck erforderlich ist, der bereits beim Aufblasen das Reißen der Membranen bewirkt, welche die Ausströmöffnungen verschließen. Darüber hinaus würde die Verstärkung der Membranen zur Vermeidung ihres vorzeitigen Reißens während des Aufblasens zu einer Verringerung des Energieaufnahmevermögens des aufblasbaren Kissens führen, insbesondere bei kleinen Stößen, wodurch sich der Druckschwellenwert, von dem an das Gas aus dem Kissen entweichen kann, erhöht. Nun ist es jedoch zum Erhalt einer guten Schutzwirkung wichtig, dass das aufblasbare Kissen vor dem Stoß vollkommen aufgeblasen ist, aber schon zu Beginn des Aufpralls schlaffer wird, damit sich das aufblasbare Kissen praktisch nur beim Aufprall auf beispielsweise einen Menschen elastisch verformen kann, diese nach dem Aufprall jedoch mit einer Kraft in umgekehrter Richtung wieder beschleunigt.
Ebenso ist aus dem Dokument US 5 106 137 ein Stoßdämpfer für Fahrzeuge bekannt, der ein aufblasbares Element mit einer Öffnung zum Entweichen der Gase umfasst, die ein mit einer Düse verbundenes Ventil umfasst, welches Ventil das Freisetzen der Gase von einem bestimmten Druck an und die Düse die Einstellung der Ausströmgasmenge ermöglicht. Dennoch hat eine solche Vorrichtung den gleichen Nachteil wie die vorgenannte Vorrichtung, d. h., dass ein schnelles Aufblasen des aufblasbaren Kissens unter hohem Druck die Anbringung eines auf einen sehr hohen Druck geeichten Ablassventils erfordert, was das Energieabsorptionsvermögen des aufblasbaren Kissens herabsetzt, insbesondere bei kleinen Stößen, wodurch sich der Druckschwellenwert, von dem an das Gas aus dem Kissen entweichen kann, erhöht.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Gasausströmvorrichtung und eine mit einer solchen Gasausströmvorrichtung versehene Schutzvorrichtung vorzuschlagen, die das Aufblasen des Schutzelements zur Optimierung des Entfaltens des aufblasbaren Elements ohne Gasverluste und ebenso das allmähliche Entweichen des Gases von Beginn des Stoßes an sicherstellt, und zwar unabhängig von dessen Heftigkeit.
Hierzu hat die Erfindung eine Gasausströmvorrichtung für ein aufblasbares Element zum Schutz eines Fahrzeugs gegen einen Aufprall zum Gegenstand, das sich nach dem Aufblasen im Wesentlichen der Form des zu schützenden Bereichs des Fahrzeugs anpasst, wobei das aufblasbare Element im zusammengelegten Zustand in einem Fach gehalten wird und eine Öffnung aufweist, deren Rand dicht abschließend mit einer Wand des Fachs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand gegenüber der Öffnung Vorrichtungen zum Ausströmen der Gase aufweist, die während der Aufblasphase des aufblasbaren Elements durch eine Verschlussklappe geschützt sind, wobei die Klappe von Betätigungsmitteln gesteuert wird, die ein Versenken der Verschlussklappe bewirken, wenn das aufblasbare Element entfaltet ist.
Nach besonderen Ausführungsformen kann die Gasausströmvorrichtung einzeln oder in allen technisch möglichen Kombinationen eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: die Verschlussklappe wird durch eine pyrotechnische oder elektrische Steuerung betätigt; die Ausströmvorrichtungen werden von einer oder mehreren Ausströmöffnungen gebildet, die mit einer Membran versehen sind, die geeignet ist, bei einem durch das Aufprallen eines Objekts auf das aufblasbare Element erzeugten Überdruck zu reißen; die Klappe wird ausgehend von einer Verzögerungszeit bezogen auf die ursprüngliche Auslösung der Vorrichtungen zum Aufblasen gesteuert.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Schutz eines Fahrzeugs gegen Stöße, die ein aufblasbares Element umfasst, das sich nach dem Aufblasen im Wesentlichen der Form des zu schützenden Bereichs des Fahrzeugs anpasst, wobei das aufblasbare Element in zusammengelegtem Zustand in einem Fach gehalten wird, das eine Wand aufweist, die dicht abschließend mit einer Öffnung des aufblasbaren Elements verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand gegenüber der Öffnung eine Mündung zum Ausströmen von Gas aufweist, die zu Aufblasvorrichtungen hin mündet und Gasausströmvorrichtungen aufweist, die während des Aufblasens des aufblasbaren Elements durch eine Verschlussklappe geschützt sind, wobei die Klappe durch Betätigungsmittel gesteuert wird, die ein Versenken der Verschlussklappe bewirken, wenn das aufblasbare Element entfaltet ist.
Nach besonderen Ausführungsformen kann die Schutzvorrichtung einzeln oder in allen technisch möglichen Kombinationen eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: das Fahrzeug ist ein Schienenfahrzeug; die Aufblasvorrichtungen werden von einem Behälter mit unter sehr hohem Druck stehenden Gas gebildet.
Ziele, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen besser aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht erschöpfendes Beispiel gegeben ist und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, in denen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Schienenfahrzeugs ist, das mit einer Schutzvorrichtung versehen ist, die ein aufblasbares Kissen umfasst, das mit einer erfindungsgemäßen Gasausströmvorrichtung versehen ist, wenn sich das aufblasbare Kissen in zusammengelegtem Zustand befindet;
2 eine vergleichbare Schnittansicht entlang der Linie II-II der 1 ist;
3 eine 2 vergleichbare Ansicht während der Aufblasphase des aufblasbaren Schutzkissens ist;
4 eine 3 vergleichbare Ansicht wenige Zeit danach ist;
5 eine 4 vergleichbare Ansicht beim Aufprall ist.
Zur besseren Lesbarkeit der Zeichnungen sind nur die für das Verstehen der Erfindung erforderlichen Elemente dargestellt.
1 und 2 zeigen ein Schienenfahrzeug 5 der Art einer Straßenbahn, das mit einer Vorrichtung zum Schutz gegen Stöße versehen ist, die ein aufblasbares Kissen 1 mit einem großen Volumen umfasst, das im zusammengelegten Zustand in einem Fach 2 der Vorderseite der Straßenbahn 5 untergebracht ist.
Das aufblasbare Kissen 1 umfasst eine Öffnung, die gegenüber der Vorderwand 2a des Fachs 2 angeordnet ist, deren Rand 1b dicht abschließend mit der Wand 2a verbunden ist. Die Wand 2a des Fachs umfasst gegenüber der Öffnung des aufblasbaren Kissens 1 eine Öffnung 3, die in eine Zuleitung mündet, die mit einem Druckgasbehälter 4 verbunden ist, der in dem aufblasbaren Kissen 1 unter Kontrolle eines Ventils 6 mit pyrotechnischer oder elektrischer Öffnung einen Druck erzeugt.
Nach 2 umfasst die Wand 2a des Fachs 2 auch eine Ausströmöffnung 7, die das Innere des aufblasbaren Kissens 1 mit der Außenluft der Straßenbahn 5 verbindet. Die Ausströmöffnung 7 ist durch eine Membran 8 verschlossen, die vom Inneren des aufblasbaren Kissens 1 her durch eine bewegliche Verschlussklappe 9 geschützt ist, die mit einer pyrotechnischen oder elektrischen Steuerung 10 verbunden ist. Die Verschlussklappe 9 ist in
2 in geschlossener Stellung dargestellt, d. h., dass sie die Ausströmöffnung 7 dicht verschließt.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der mit der Gasausströmvorrichtung der Erfindung verbundenen Schutzvorrichtung beschrieben.
Unter normalen Betriebsbedingungen befindet sich das aufblasbare Kissen 1 in zusammengelegtem Zustand im vorderen Teil der Straßenbahn 5 innerhalb des hierzu vorgesehenen Fachs 2.
Wird eine Kollisionsgefahr erkannt, und zwar entweder automatisch oder nach Eingriff durch einen Mechaniker, wird das Druckgas des Behälters 4 unter hohem Druck und mit hoher Leistung durch das Öffnen des Ventils 6 in das aufblasbare Kissen 1 geblasen, wie dies in 3 dargestellt ist. Während dieser Aufblasphase des Schutzkissens 1 wird die Verschlussklappe 9 geschlossen gehalten, um die Dichtheit des aufblasbaren Kissens 1 zu gewährleisten und die Membran 8 gegen den plötzlich auftretenden hohen Druck zu schützen, der durch den starken Druck entsteht, mit dem das Gas in das aufblasbare Kissen 1 eingeblasen wird, damit sich dieses schnell entfaltet.
Nach einer Zeitverzögerung von einigen Zehntelsekunden, die der Zeit entspricht, die für das komplette Entfalten des aufblasbaren Kissens 1 erforderlich ist, geht ein Signal an die Steuerung 10 der Verschlussklappe 9, um das sofortige Öffnen der Klappe 9 zu bewirken, wie dies in 4 dargestellt ist. In aufgeblasenem Zustand ist der Druck in dem Kissen 1 dann relativ niedrig, nachdem sich der Gasbehälter 4 geleert hat, und sorgt die Membran 8 für die Dichtheit des aufblasbaren Kissens 1 unter niedrigem Druck.
Wenn die Straßenbahn 5 auf ein Hindernis 11 trifft, bewirkt der in dem aufblasbaren Kissen 1 hergestellte Überdruck dann das sofortige Reißen der Membran 8, wodurch das in dem Kissen 1 enthaltene Gas durch die Ausströmöffnung 7 allmählich nach außen entweichen und der Stoß abgefedert werden kann, wie dies in 5 dargestellt ist.
Eine solche Ausströmvorrichtung, die eine Schutzvorrichtung ausstattet, ermöglicht somit durch den Druck und die sehr große Gasmenge, die zum Entfalten des aufblasbaren Elements eingesetzt werden können, ein sehr schnelles Aufblasen des aufblasbaren Elements, und zwar ohne die Gefahr von Leckagen durch die Ausströmöffnung/en. Nach dem Ausblasen des aufblasbaren Elements, wenn sich der Druck auf einem niedrigen Wert stabilisiert hat, sorgt die Membran, welche die Ausströmöffnung verschließt, dann für einen perfekten Halt des aufblasbaren Elements bis zum Aufprall und verhindert, dass sich dieses vor dem Aufprall entleert und so seine Absorptionskraft verliert. Nachdem die Membran, welche die Ausströmöffnung verschließt, so ausgelegt ist, dass sie bei einem leichten Überdruck reißt, reißt sie unmittelbar durch die Wirkung des Aufpralls, wodurch Objekte mit einer geringen Trägheit ohne die Gefahr eines Zurückprallens abgefedert werden können.
Darüber hinaus kann durch die vollkommene Dichtheit des aufblasbaren Elements während der Aufblasphase auch ein geringeres Volumen des Behälters, der das Aufblasen des Schutzelements sicherstellt, und somit eine Verringerung des Gewichts und der Abmessungen erreicht werden, was einen erheblichen Vorteil darstellt.

Claims

Gasausströmvorrichtung für ein aufblasbares Element (1) zum Schutz eines Fahrzeugs (5) bei einem Aufprall, welches Element sich nach dem Aufblasen im Wesentlichen der Form des zu schützenden Bereichs des Fahrzeugs (5) anpasst, wobei das aufblasbare Element (1) im zusammengelegten Zustand in einem Fach (2) gehalten wird und eine Öffnung aufweist, deren Rand (1b) dicht abschließend mit einer Wand (2a) des Fachs (2) verbunden ist, welche Wand (2a) gegenüber dieser Öffnung Vorrichtungen zum Ausströmen (7) von Gas aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zum Ausströmen (7) während der Aufblasphase des aufblasbaren Elements (1) durch eine Verschlussklappe (9) geschützt sind, wobei ein Signal an Betätigungsmittel (10) gesandt wird, welche die Klappe (9) steuern, um ein Versenken dieser Verschlussklappe (9) zu bewirken, wenn das aufblasbare Element (1) entfaltet ist.
Gasausströmvorrichtung für ein aufblasbares Element (1) zum Schutz eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussklappe (9) durch eine pyrotechnische oder elektrische Steuerung (10) betätigt wird.
Gasausströmvorrichtung für ein aufblasbares Element (1) zum Schutz eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmvorrichtungen von einer oder mehreren Ausströmöffnungen (7) gebildet werden, die mit einer Membran (8) versehen sind, welche Membran (8) geeignet ist, bei einem durch das Aufprallen eines Objekts auf das aufblasbare Element (1) erzeugten Unterdruck zu reißen.
Gasausströmvorrichtung für ein aufblasbares Element (1) zum Schutz eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (7) über eine Verzögerungszeit bezogen auf die ursprüngliche Auslösung der Vorrichtungen zum Aufblasen (1) gesteuert wird.
Schutzvorrichtung für ein Fahrzeug (5) gegen Stöße, die ein aufblasbares Element (1) aufweist, das sich im aufgeblasenen Zustand im Wesentlichen der Form des zu schützenden Bereichs des Fahrzeugs (5) anpasst, wobei das aufblasbare Element (1) im zusammengelegten Zustand in einem Fach (2) gehalten wird, das eine Wand (2a) aufweist, die dicht abschließend mit einer Öffnung des aufblasbaren Elements (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (2a) gegenüber der Öffnung eine Mündungsöffnung (3) aufweist, die zu Aufblasvorrichtungen (4) hin mündet und eine Gasausströmvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (5) ein Schienenfahrzeug ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufblasvorrichtungen von einem Behälter (4) mit unter sehr hohem Druck stehenden Gas gebildet wird.