DE1231586B

DE1231586B - Protective pads, in particular for use in motor vehicles

Info

Publication number: DE1231586B
Application number: DEV21821A
Authority: DE
Inventors: Dr Manfred Von Ardenne; Dipl-Phys Siegfried Panzer
Original assignee: WTZ FEIKERAMISCHEN IND
Current assignee: WTZ FEIKERAMISCHEN IND
Priority date: 1962-01-04
Filing date: 1962-01-04
Publication date: 1966-12-29

Description

Schutzpolster, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzpolster mit einem unelastisch verformbaren Kein und einer Deckschicht, insbesondere zur Verwendung in Kraftfährzeugen.Protective padding, in particular for use in motor vehicles The invention relates to a protective cushion with an inelastically deformable None and a top layer, especially for use in motor vehicles.

Bisher hat man für diesen Zweck Polster benutzt, die entweder nur aus elastischen Stoffen - bzw. aus Schichten von Stoffen mit verschiedener Elastizität - oder nur aus plastisch verformbaren Stoffen, z. B. aus Polyurethan, bestanden.So far, upholstery has been used for this purpose that are made either only from elastic materials - or from layers of materials with different elasticities - or only from plastically deformable materials, e.g. B. made of polyurethane.

Die elastischen Kunststoffschäume, haben den Nachteil, daß ein von ihnen abgefangener Körper mit der ihrer Elastizität entsprechenden Kraft zurückggschleudert wird, was sich in Kraftfahrzeugen für die Insassen sehr verhängnisvoll auswirken kann.The elastic plastic foams have the disadvantage that one of bodies caught by them are thrown back with the force appropriate to their elasticity becomes, which in motor vehicles has a very fatal effect for the occupants can.

Die plastisch verformbaren Kunststoffschäume gelangen dagegen erst dann als Polster zur Wirkung, wenn die auf sie einwirkende Kraft eine bestimmte Mindeststärke überschreitet. Kleineren Kräften gegenüber wirken sie wie starre Körper. In Kraftfahrzeugen können sich daraus recht ungünstige Folgeerscheinungen ergeben, wenn bei einem Unfall gerade ein empfindlicher Körperteil auf ein plastisch verformbares Polster entsprechender Härte geschleudert wird. Auch bei größeren Aufschlaggeschwindigkeiten besteht bei Aufschlag, z. B. des Kopfes auf ein Schutzpolster aus Hartschaum infolge des großen Ruckwertes (Verzögerungsanstieg pro Zeiteinheit) gemäß der Kompressionscharakteristik von Hartschäumen die Gefahr ernsthafter innerer Verletzungen. Des weiteren sind Hartschäume infolge ihrer fehlenden Elastizität einer relativ leichten Zerstörung bei den häufiger vorkommenden leichteren Beaufschlagungen unterworfen.The plastically deformable plastic foams, on the other hand, only get there then as a cushion for the effect when the force acting on it is a certain one Exceeds minimum thickness. In the face of smaller forces, they act like rigid bodies. In motor vehicles, this can have very unfavorable consequences, if in an accident a sensitive part of the body changes to a plastically deformable one Pad of appropriate hardness is thrown. Even at higher impact speeds exists at surcharge, z. B. the head on a protective pad made of rigid foam as a result of the large jerk value (increase in deceleration per unit time) according to the compression characteristic rigid foams pose a risk of serious internal injuries. Furthermore are Rigid foams are relatively easy to destroy due to their lack of elasticity subject to the more frequent lighter loads.

Die bisher bekannten Schutzpolster, bei denen plastisch verformbare Stoffe, auch Filz, mit einem mehr oder weniger elastischen Überzug versehen wurden, haben also den Nachteil, daß sie entweder zu elastisch bzw. unelastisch ausgelegt sind, da die Materialien entsprechend den bei einem Aufprall vorliegenden Bedingungen nicht in den richtigen Relationen zueinander angeordnet sind.The previously known protective cushions where plastically deformable Fabrics, including felt, have been provided with a more or less elastic cover, so have the disadvantage that they are designed to be either too elastic or inelastic because the materials are appropriate to the conditions prevailing in the event of an impact are not arranged in the correct relation to each other.

Die Erfindung löst die Aufgabe, ein Schutzpolster zu schaffen, das die Vorteile der elastischen und der plastischen Kunststoffschäume besitzt, aber die Nachteile beider Schaumarten vermeidet, wobei die Polsterwirkung von dem Abfangen kleiner Krafteinwirkungen stetig bis zum Abfangen der größten in Betracht kommenden Massekräfte reichen soll.The invention solves the problem of creating a protective cushion that has the advantages of elastic and plastic foams, but avoids the disadvantages of both types of foam, taking the cushioning effect from the interception small force effects steadily up to the interception of the largest possible ones Mass forces should be enough.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der unelastisch verformbare Kern aus einem Plastschaum, einem wabenförmigen Gebilde oder einem mit Plastschaum gefüllten, wabenförmigen Gebilde besteht und daß die Deckschicht elastisch zusammendrückbar und in einer Schichthöhe von ungefähr 10 bis 20% der Gesamtpolsterstärke angeordnet ist und bei einer Zusammendrückung auf etwa 30 bis 50% ihrer Ausgangsstärke eine der Druckfestigkeit des Kernes entsprechende Widerstandskraft ergibt.This goal is achieved according to the invention that the inelastic deformable core made of a plastic foam, a honeycomb structure or one with Honeycomb-shaped structure filled with plastic foam and that the cover layer is elastic compressible and in a layer height of approximately 10 to 20% of the total upholstery thickness is arranged and when compressed to about 30 to 50% of its original strength results in a resistance force corresponding to the compressive strength of the core.

Beim Auftreffen eines Körpers auf ein solches Schutzpolster wird zunächst die Deckschicht zusammengedrückt und unmittelbar daran anschließend stoßfrei der Kern, wodurch ein schonendes Abfangen des auftreffenden Körpers gewährleistet wird. Dabei vermittelt die Deckschicht eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die, beaufschlagte Körperfläche, was zur Vermeidung innerer Körperschäden bei einem Unfall sehr wichtig ist. Die angegebene Beschränkung der Schichthöhe des elastischen Kunststoffschaumes ist erforderlich, um dessen Rückschleuderkraft so gering zu halten, daß Körperschäden nicht eintreten können, wohl aber ein hinreichend weicher Aufschlag der Fahrzeuginsassen auf das Schutzpolster im Augenblick eines Unfalls ermöglicht wird. Die Deckschicht schützt außerdem den Kern gegen vorzeitige Abnutzung und Beschädigung durch die Einwirkung kleiner Kräfte. In den F i g. 1 und 2 der Zeichnung sind zwei Ausf ührungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, während F i g. 3 in Form eines Diagramms den Verlauf der Kraftwirkung beim Zusammendrücken des angegebenen zweischichtigen Polsters zeigt.When a body hits such a protective padding, the cover layer is first pressed together and immediately thereafter the core is impact-free, which ensures that the impacting body is gently intercepted. The top layer conveys an even distribution of force on the impacted body surface, which is very important in order to avoid internal physical damage in the event of an accident. The specified restriction of the layer height of the elastic plastic foam is necessary in order to keep its throwback force so low that physical damage cannot occur, but a sufficiently soft impact of the vehicle occupants on the protective cushion at the moment of an accident is made possible. The top layer also protects the core against premature wear and tear and damage from the effects of small forces. In the F i g. 1 and 2 of the drawing, two exemplary embodiments of the invention are shown schematically, while FIG . 3 shows in the form of a diagram the course of the force effect when the specified two-layer cushion is compressed.

Das Schutzpolster besteht aus dem unelastisch zusammendrückbaren Kern 1 bzw. 3 und einer elastischen Deckschicht 2. Die Höhe der Deckschicht 2 beträgt etwa 10 bis 20 % der Gesamtdicke des Polsters, beispielsweise 1 bis 2 cm, und besteht aus einem verhältnismäßig elastischen Material, wie weichgestelltem Moltopren, Moosgummi oder einem ähnlichen Weichschaum. Die Einstellung des Schaumes ist so zu wählen, daß die Widerstandskraft pro cm2 bei Zusammendrükkung der elastischen Schicht auf etwa 30 bis 50% der Ausgangsdichte einen Wert ergibt, der gleich der erwartungsgemäß abzubremsenden Masse pro cm2 multipliziert mit der gewünschten Verzögerung ist, die gemäß in der Literatur beschriebener luftfahrt-medizinischer Untersuchungen 50 bis 100 g groß . sein kann,--wobei g die Fallbeschleunigung bedeutet. Für die Abbremsung des Kopfes erhält man so z. B. etwa 20 g - CM-2 - 57 g = 1,5 kp - CM-2.The protective cushion consists of the inelastic compressible core 1 or 3 and an elastic cover layer 2. The height of the cover layer 2 is about 10 to 20% of the total thickness of the cushion, for example 1 to 2 cm, and consists of a relatively elastic material, such as softened Moltoprene, foam rubber or a similar soft foam. The setting of the foam is to be selected so that the resistance force per cm2 when the elastic layer is compressed to about 30 to 50% of the initial density results in a value that is equal to the expected mass per cm2 to be braked multiplied by the desired deceleration, which is specified in the Aviation-medical examinations described in the literature 50 to 100 g in size . can be, - where g means the acceleration due to gravity. For the deceleration of the head you get z. B. about 20 g - CM-2 - 57 g = 1.5 kg - CM-2.

Als Material für den unelastischen Kein 1, der den Hauptteil des Schutzpolsters bildet, könnten gemäß Fig. 1 unelastische deformierbare Kunststoffschäume, wie halbhart bis hart gestelltes Moltopren (Polyurethanschaum), Piatherm hinreichender Festigkeit (Harnstoffharzschaum) od. ä. und gemäß F i g. 2 kunstharzgetränkte Papierwaben 3 verwendet werden. Ein solches Polster besitzt etwa die in F i g. 3 schematisch dargestellte Kompressionsdruckeharakteristik. Die Druckfestigkeit im Plateaubereich muß dabei dem oben berechneten Belastungswert entsprechen, was durch eine passend gewählte Dichte erreicht wird. Papierwaben sind wegen ihres äußerst geringen spezifischen Gewichtes und ihrer starken Zusaminendrückbarkeit überall dort vorzuziehen, wo die Aufschlaggeschwindigkeit ungefähr mit der Richtung der Zellenachse der Wabe zusammenfällt.As material for the inelastic No 1, which forms the main part of the protective padding, Piatherm sufficient strength (urea resin foam) or could in FIG. 1 inelastic deformable plastic foams, such as semi-hard to hard posed Moltopren (polyurethane foam). Ä., And in accordance with F i g. 2 synthetic resin-impregnated paper honeycombs 3 can be used. Such a cushion has, for example, the type shown in FIG. 3 schematically illustrated compression pressure characteristics. The compressive strength in the plateau area must correspond to the load value calculated above, which is achieved by a suitably selected density. Because of their extremely low specific weight and their high compressibility, paper honeycombs are to be preferred wherever the impact speed roughly coincides with the direction of the cell axis of the honeycomb.

. Derartig aufgebaute Schutzpolster sind, eine konstante, etwa der Erträglichkeitsgrenze des Menschen ptsprechende Verzögerung ergebend, sehr weit zus2mrnendrückbar und führen zu einer ungefährlichen kleinen Rückprallgeschwindigkeit. . Protective cushions constructed in this way can be squeezed to a great extent and lead to a harmless low rebound speed, resulting in a constant delay corresponding to the endurance limit of humans.

Bei den häufig vorkommenden kleineren Aufschlaggeschwindigkeiten erfolgt ein schonendes Ab- fangen des auftreffenden Körpers bereits durch den elastischen überzug.In the frequently occurring smaller impact velocities gentle waste is carried out catch of the incident body already through the elastic coating.

Erst bei großen Aufschlaggeschwindigkeiten gelegentlich eines schweren Unfalls, bei dem erfahrungsgemäß ohnehin Totalschaden am Fahrzeug entsteht, wird das gesamte Schutzpolster, den aufschlagenden Körperteil dabei abbremsend, zerstört und damit unbrauchbar. Durch die Deckschicht wird eine gleichmäßige Verteilung der Bremskraft auf den abzubremsenden Körperteil sowie ein nicht zu sprunghafter Verzögerungsanstieg im Moment des Aufschlagens erreicht. Das äußerst geringe Gewicht der in Frage kommenden »Brenisstoffe« stellt einen weiteren Vorteil dar.Occasionally a heavy one only at high impact speeds Accident, in which experience shows that a total loss of the vehicle occurs anyway the entire protective padding, braking the impacting body part, destroyed and therefore useless. The top layer ensures an even distribution of the Braking force on the part of the body to be braked and a deceleration that is not too sudden reached at the moment of impact. The extremely light weight of the candidate »Brenisstoff« is another advantage.

Im Zusammenwirken mit Sicherheitsgurten ergibt sich so, je nach der Dicke der Schutzpolster, ein beachtlich hoher »sicherer Geschwindigkeitsbereich«. Im Stadtverkehr bei relativ niedriger Fahrgeschwindigkeit ist bei Verwendung entsprechend dicker Schutzpolster auch ohne Anlegen des Sicherheitsgurtes eine hinreichende Sicherheit gegen Unfallschäden der Insassen gewährleistet.In conjunction with seat belts, depending on the thickness of the protective padding, there is a considerably high "safe speed range". In city traffic at a relatively low driving speed, if correspondingly thick protective pads are used, adequate security against accident damage to the occupants is ensured even without wearing the seat belt.

Ähnliche Schutzpolster mit entsprechend höherer Festigkeit sind auch zur Herstellung einer das Fahrzeug stoßstangenförmig umgebenden Wulst geeignet, die eine weitere Erhöhung des »sicheren Geschwindigkeitsbereiches« ergibt. Als Materialien für den unelastisch deformierbaren Kein der Wulst können dabei vor allem mit hartgestelltem Moltopren ausgeschäumte Papierwaben oder Waben aus Aluminium oder Stahlblech verwendet werden. Für die elastische Deckschicht ist eine entsprechende Festigkeit erforderlich, die nur mit gummielastischen massiven Materialien erreichbar ist. Die Über den Inhalt des Patenanspruchs hinausgehenden Teile der Spezialbeschreibung dienen lediglich der weiteren Erläuterung der Erfiädung, haben aber keine patentrechtliehe Bedeutung.Similar protective pads with a correspondingly higher strength are also available suitable for producing a bead that surrounds the vehicle in the shape of a bumper, which results in a further increase in the "safe speed range". As materials for the inelastically deformable None of the bead can, above all, with hard-set Moltoprene foamed paper honeycombs or honeycombs made of aluminum or sheet steel are used will. Corresponding strength is required for the elastic top layer, which can only be achieved with rubber-elastic solid materials. About the content Parts of the special description that go beyond the patent claim serve only the further explanation of the Erfiädung, but have no patent law meaning.

Claims

Patent claim: characterized protective pad having an inelastic verforinbaren No and a covering layer, in particular for use in motor vehicles, d a d u rch that the No of a plastic foam, a honeycomb structure or a precipitated with plastic foam, wabenförmigeir structure, and in that the outer layer resiliently zus2mmendrückbar and is arranged at a layer height of approximately 10 to 20% of the total padding thickness and when compressed to approximately 30 to 50% of its initial thickness results in a resistance force corresponding to the compressive strength of the core. Considered publications: German utility model No. 1727 446, 1773 660; French additional patent specification No. 67 819 to the main patent specification No. 115 317; "Motor-Rundschau", 13/1957, p. 426, essay "Packed like a raw egg".