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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für ein an
Bord eines Fahrzeuges, insbesondere eines Flugzeuges wie
beispielsweise eines Helikopters transportiertes System, das
dazu bestimmt ist, im Falle eines Stoßes einen Schutz zu
gewährleisten, um insbesondere für ein Flugzeug auf eine
Katastrophensituation oder einen "Crash" bei der Landung
vorbereitet zu sein.
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Die FR-A-93 128 beschreibt eine Sicherheitsvorrichtung, die
auf einem Fahrzeugsitz ausgebildet ist und welche die Energie
durch Deformation absorbiert.
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Der Ausdruck "transportiertes System" soll in seinem
weitesten Sinne verstanden werden, d.h. unter Einschluß sowohl
transportierter Gegenstände aller Art, die innerhalb der
Zelle des Fahrzeuges durch Gurte festgezurrt sind, wie auch
Gegenstände und Personen, beispielsweise Passagiere und ihr
Sitz.
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Die Zelle eines Flugzeuges und die Stoßdämpfer seiner
Fahrwerke sind dafür konzipiert, die in der gesamten bewegten
Masse enthaltene kinetische Energie bei einer Bruchlandung zu
absorbieren. Insbesondere bei einem Helikopter kann die
vertikale Aufsetzgeschwindigkeit 12 mis erreichen: die
Stoßdämpfer der Fahrwerke absorbieren somit einen Teil der
kinetischen Energie und der Rest wird von der Zelle des Helikopters
in Form einer Deformation oder eines teilweisen Bruches
derselben absorbiert.
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Für Stoßdämpfer in Form von Kolbenzylinderanordnungen, die
speziell für eine solche Situation konzipiert sind, wird auf
die EP-A-0 564 325, EP-A-0 564 324, EP-A-0 051 506 und EP-0
014 660 der Anmelderin sowie auf die EP-A-0 275 735, EP-A-0
115 435 und EP-A-0 072 323 verwiesen.
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Trotz der Begrenzung der Beschleunigung (in vertikaler
Richtung), die im Bereich der Fahrwerke erreicht wird, ist es
noch möglich, daß die Beschleunigung im Bereich der
transportierten Systeme einen kritischen Schwellwert überschreitet
(beispielsweise mehr als 20 g, was somit zu größeren Schäden
bei transportierten Personen führt), sei es, weil diese
Begrenzung ungenügend ist, sei es aufgrund der Bewegungen des
Helikopters in relativ zufälligen Richtungen.
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Insbesondere die Beschleunigung im Bereich der Sitze kann den
kritischen Schwellwert für die darauf sitzenden Personen
überschreiten. Ebenso kann die Beschleunigung im Bereich
einer Vergurtung den kritischen Schwellwert für die Objekte
überschreiten, die in der Zelle des Flugzeuges vertäut sind.
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Die üblicherweise verwendete Lösung besteht also darin,
Stoßdämpfer zu verwenden, durch welche die betreffenden Objekte
(Sitze, transportierte Lasten) mit der Flugzeugstruktur
verbunden sind. Insbesondere verwendet man derzeit
Spitzenbegrenzungs-Stoßdämpfer, die unter den Sitzen zwischen jedem
Sitz und der Flugzeugzelle angeordnet sind. Beispielsweise
kennt man Vorrichtungen mit einer plastischen Deformation
eines Rohres durch Einpressen einer Kugel größeren Durchmessers
(jede vertikale Halterung des Sitzes liegt somit auf einer
Kugel auf, die auf dem Rand einer Öffnung eines Rohres
angeordnet ist, das unter Absorption der Energie sich plastisch
verformen soll). Ein derartiges System ist sicher preiswert,
jedoch wenig präzise (aufgrund von Toleranzen bei der
Herstellung und dem verwendeten Material).
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Ganz allgemein hängt bei der Verwendung von Stoßdämpfern die
Beschleunigung des transportierten Systems notwendigerweise
von seiner Masse und den Geschwindigkeitsänderungen des
Trägers ab, mit dem es verbunden ist. Es ist daher sehr
schwierig, genau zu sein, da das Gewicht der Person (eventuell mit
seiner Ausrüstung, wenn es sich um militärische Helikopter
handelt) in erheblichem Maße variieren kann, so daß die
Kräfte für dieselbe Beschleunigung vom einfachen bis zum
doppelten Wert variieren können. Dies ist natürlich noch
wesentlicher,
wenn es sich um Mehrplatzsitze handelt, die von einer
oder mehreren Personen besetzt sein können.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, dieses Problem zu
lösen, indem sie eine Sicherheitsvorrichtung angibt, welche
die vorstehend genannten Nachteile und Begrenzungen nicht
hat.
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Aufgabe der Erfindung ist somit, eine Sicherheitsvorrichtung
anzugeben, die eine Begrenzungsfunktion für die
Beschleunigung in rascher, zuverlässiger und wirksamer Weise
gewährleisten kann, indem sie sich von den Änderungen der Masse des zu
schützenden Systems und den Änderungen der Geschwindigkeit
des Trägers, mit dem es verbunden ist, frei macht.
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Es handelt sich insbesondere um eine Sicherheitsvorrichtung
für ein an Bord eines Fahrzeuges, insbesondere Flugzeuges
transportiertes System, wobei das System mit der
Fahrzeugstruktur durch mindestens ein Element verbunden ist, welches
ein zylindrisches Gehäuse und eine Teleskopstange umfaßt und
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und die Stange jedes
Teleskopelementes zwei innere Fluidkammern begrenzen, die
normalerweise voneinander getrennt sind, wobei zwischen den
beiden Kammern ein Verbindungsgang vorgesehen ist, der
normalerweise von einem zugehörigen Drosselventil verschlossen
ist, wobei das Drosselventil von einer Einrichtung
vorgesteuert ist, die beschleunigungsabhängig reagiert, wobei sie
eine in Richtung der Achse des Teleskopelementes bewegliche
Masse und eine mit dieser verbundene geeichte Feder
verwendet, und wobei die Einrichtung so ausgebildet ist, daß sie
ein Öffnen des Drosselventils auslöst, wenn die erfaßte
Beschleunigung einen in Abhängigkeit des zu schützenden Systems
vorbestimmten Grenzwert überschreitet, so daß durch eine
Änderung der Länge des Teleskopelementes die Beschleunigung des
Systems unterhalb des Grenzwertes gehalten wird.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform verwendet die
beschleunigungsabhängig reagierende Einrichtung eine bewegliche
Masse und je eine geeichte Feder auf beiden Seiten dieser
Masse, um ein Öffnen des Drosselventils auszulösen, wenn das
Teleskopelement einer zu großen Beschleunigung ausgesetzt
ist, unabhängig davon, ob es sich dabei um eine Druck- oder
eine Zugbeanspruchung handelt.
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Eine derartige Ausführungsvariante ist beispielsweise sehr
interessant für den Fall, daß Gegenstände in der Zelle des
Flugzeuges festgegurtet sind. Im Falle von Sitzen kann man
sich im allgemeinen auf eine einzige Wirkungsrichtung und
somit eine einzige geeichte Feder beschränken.
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Vorzugsweise erfolgt die Steuerung des Drosselventils durch
ein Wegeventil, das direkt von der beweglichen Masse betätigt
wird. Vorzugsweise unterliegt das Drosselventil auch einer
Nachlaufsteuerung bezüglich des Wegeventils, so daß es diesem
Wegeventil ständig folgt.
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Es ist darüber hinaus interessant, vorzusehen, daß das
Drosselventil und/oder die beschleunigungsabhängig reagierende
Einrichtung im Inneren des Teleskopelementes, beispielsweise
in dessen Gehäuse angeordnet sind. Vorzugsweise erfolgt auch
die Steuerung des Drosselventils durch ein Wegeventil, das
als im Inneren des Drosselventils koaxial zu diesem
angeordneter Steuerschieber ausgebildet ist, der direkt mit der
beweglichen Masse gekoppelt ist, die koaxial zu dem genannten
Ventil verschiebbar gelagert ist. Das Drosselventil wird
ferner normalerweise durch die unmittelbar daran anliegende
bewegliche Masse, die von der zugehörigen geeichten Feder gegen
das Drosselventil gedrückt wird, im geschlossenen Zustand
gehalten.
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Vorzugsweise ist auch eine der Innenkammern mit Hochdruck und
die andere mit Niederdruck beaufschlagt, wobei die letztere
durch eine Einrichtung mit einer Feder und einem verformbaren
Element wie z.B. einer Membran oder einem Balgen ständig auf
ihrem Druck gehalten wird. Vorteilhafterweise sind
schließlich das Gehäuse und die Stange des Teleskopelementes
normalerweise durch Abscherstifte gegeneinander blockiert, die
dazu ausgebildet sind, dann nachzugeben, wenn der vorbestimmte
Beschleunigungsgrenzwert für ein zu schützendes System
minimaler Masse erreicht ist.
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Weitere Merkmale und Vorteil der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen,
die eine spezielle Ausführungsform betreffen. Es zeigen:
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Figur 1 einen Sitz, der mit einer Fahrzeugstruktur wie
einem Flugzeug durch drei Paare von Teleskopelementen
verbunden ist, die jeweils eine erfindungsgemäße
Sicherheitsvorrichtung darstellen, so daß man eine
Begrenzung der Beschleunigung sowohl in vertikaler
als auch horizontaler Richtung erhalten kann;
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Figur 2 eine schematische im wesentlichen funktionelle
Ansicht eines erfindungsgemäßen Teleskopelementes;
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Figur 3 einen Axialschnitt durch ein derartiges
Teleskopelement mit seinen wesentlichen strukturellen
Komponenten in einer Normalstellung (Drosselventil
geschlossen), wobei dieser Schnitt durch die Figur 4
komplettiert wird, die ein Teilschnitt entlang
Linie IV-IV in Figur 3 ist;
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Figur 5 eine Ansicht einer Ausführungsvariante, bei der die
beschleunigungsabhängig reagierende Einrichtung,
die mit einer Kolbenzylinderanordnung verbunden
ist, in beiden Richtungen ansprechen kann (die
unter einem vorgegebenen Schwellwert gehaltene
Beschleunigung sowohl in Druck- als auch
Zugrichtung).
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Figur 1 zeigt einen Sitz 10, der mit der Struktur 11 eines
Flugzeuges mit Hilfe von erfindungsgemäßen
Sicherheitsvorrichtungen verbunden ist, die in der Form von
Teleskopelementen 100 ausgebildet sind, die in gelenkiger Weise mit dem
Sitz 10 und der Struktur 11 des Flugzeuges verbunden sind.
Man hat hier zwei Paare von Teleskopelementen in im
wesentlichen vertikaler Richtung vorgesehen, die bei 13 an dem Sitz
10 und bei 15 an einem Ansatz 14 angelenkt sind, der mit der
Flugzeugstruktur 11 verbunden ist. Jedes Teleskopelement 100
umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 101 und eine Teleskopstange
102, wobei die Länge des Teleskopelementes konstant bleibt,
solange die Beschleunigung in Richtung seiner Achse einen
Schwellwert nicht überschreitet, der in Abhängigkeit des zu
schützenden Systems vorgegeben ist. Im Beispielsfall ist der
Schutz dem Sitz 10 und der oder den betreffenden Personen
zugedacht und mit einer Grenzbeschleunigung des Systems sowohl
in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung
organisiert.
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Das Prinzip derartiger Teleskopelemente unterscheidet sich
daher radikal von Spitzenwertstoßdämpfern herkömmlicher
Bauart in der Hinsicht, daß hier die Teleskopelemente ihre Länge
ändern können, um die Beschleunigung des transportierten
System unter einem vorgegebenen Schwellwert zu halten, indem
sie den Schutz unabhängig von der Masse des Systems und den
Änderungen der Geschwindigkeit des mit ihm verbundenen
Trägers machen. Im Fall der Spitzenbegrenzungs-Stoßdämpfer ist
die erhaltene Kraft immer konstant (beispielsweise die Kraft
zur plastischen Deformation eines Rohres durch eine
zugehörige Kugel) und kann die Massenunterschiede nicht
berücksichtigen, während die erfindungsgemäß hergestellten
Teleskopelemente es ermöglichen, einen Schwellwert für die
Verbindungskraft zu erhalten, der in Abhängig der betreffenden Masse
variabel ist.
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An Hand der im wesentlichen funktionellen schematischen
Darstellung der Figur 2 kann man den grundsätzlichen Aufbau
eines
erfindungsgemäß hergestellten Teleskopelementes 100
erkennen. Das Teleskopelement 100 umfaßt ein zylindrisches
Gehäuse 101 mit einer Achse X, in dem eine Teleskopstange 102
angeordnet ist. Das Gehäuse 101 und die Stange 102 haben
Endansätze für ihre Montage, beispielsweise bei 15 für die
Verbindung mit der Flugzeugstruktur und bei 13 für die
Verbindung mit einem Sitz. Das Gehäuse 101 und die Stange 102
begrenzen zwei innere Fluidkammern 103, 104, die normalerweise
voneinander getrennt sind. Der Ausdruck "normalerweise" zeigt
an, daß man sich in einer Situation eines normalen Betriebes
befindet außerhalb jeder kritischen Lage eines Stoßes oder
einer Landung im Katastrophenfall. Zwischen den beiden
Kammern 103, 104 ist ein Verbindungskanal 110 vorgesehen, der
normalerweise durch ein zugeordnetes Drosselventil 111
geschlossen ist. Das in der Kammer 104 enthaltene Fluid kann in
direktem Kontakt mit einer Gaskammer 105 sein, wobei die
Übergangsfläche mit 106 bezeichnet ist (diese Übergangsfläche
kann die Oberfläche des Fluids sein oder auch von einem
deformierbaren Element wie einer Membran oder einem Balgen
gebildet sein, wie dies an Hand der Figur 3 noch genauer
beschrieben wird).
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Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung wird das
Drosselventil 111 durch eine beschleunigungsabhängig reagierende
Einrichtung 120 gesteuert, die eine in Richtung der Achse X
des Teleskopelementes 100 bewegliche Masse 121 und eine
geeichte Feder 122 verwendet, welche dieser Masse zugeordnet
ist, wobei die genannte Einrichtung so ausgebildet ist, daß
sie die Öffnung des Drosselventils auslöst, sobald die
erfaßte Beschleunigung einen Schwellwert überschreitet, der in
Abhängigkeit des zu schützenden Systems vorgegeben wurde. Im
Ausführungsbeispiel hat man schematisch ein Gehäuse 123
dargestellt, das eine Masse 121 enthält, die nach Art eines
Kolbens in Richtung der Achse X gleiten kann, wobei eine
geeichte Feder 122 die bewegliche Masse 121 am oberen Anschlag
hält. Diese Stellung entspricht dem Schließen des
Drosselventils 111. Sobald die von der Einrichtung 120 erfaßte
Beschleunigung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet,
preßt die bewegliche Masse 121 die geeichte Feder 122
zusammen, was die Öffnung des Drosselventils 111 steuert und
erlaubt, die Beschleunigung zu begrenzen, indem man sie auf dem
genannten Schwellwert hält. Sobald die Beschleunigung wieder
unter diesen Schwellwert abgesunken ist, kehrt die bewegliche
Masse 121 in ihre obere Anschlagstellung unter der Wirkung
ihrer Feder 122 zurück und das Drosselventil 111 schließt
wieder. Man schafft auf diese Weise eine tatsächliche
Servoregelung der Beschleunigung der Masse des zu schützenden
Systems relativ zur festen Eichung der Feder. Wenn die Masse
des transportierten Systems immer die gleiche ist, begrenzt
der Beschleunigungsbegrenzer die Verbindungskraft auf einen
vorgegebenen Wert. Wenn dagegen die Masse des transportierten
Systems variabel ist, ist der Schwellwert der
Verbindungskraft ebenfalls variabel in Abhängigkeit der Masse. Dies
erlaubt es somit, für die oben angegebene Anwendung
unterschiedliche Gewichte des oder der den Sitz belegenden
Personen zu berücksichtigen und dies selbst dann, wenn es sich um
einen mehrere Plätze umfassenden Sitz handelt.
Selbstverständlich erhält man in jeder Öffnungsphase des
Drosselventils eine entsprechende Verringerung der Länge des
Teleskopelementes, so daß die Gesamtlänge des Teleskopelementes
ausreichend gewählt werden muß, um die Funktion der Begrenzung
der Beschleunigung unter optimalen Konditionen zu erreichen.
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Die beschleunigungsabhängig reagierende Einrichtung 120, die
eine bewegliche Masse und eine zugeordnete geeichte Feder
verwendet, bildet somit ein echtes Meßorgan zur Messung der
Beschleunigung des transportierten Systems. Dies garantiert
eine perfekte Anpassung der Sicherheitsvorrichtung an die Art
des betreffenden Systems.
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Wenn man sechs Teleskopelemente für die Verbindung zwischen
einem Sitz und der Flugzeugstruktur verwendet, wie dies in
Figur 1 dargestellt ist, gewährleistet man eine
Beschleunigungsbegrenzung des transportierten Systems (der Sitz und
gegebenenfalls seine ihn belegende oder belegenden Personen)
auf einen Wert unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes
sowohl in vertikaler als auch horizontaler Richtung, wobei
gegebenenfalls verschiedene Schwellwerte für die beiden
Richtungen vorgesehen sein können.
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Die Figuren 3 und 4 lassen verschiedene Bauteile erkennen,
welche ein Teleskopelement 100 der oben beschriebenen Art
bilden.
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Man erkennt darin das Gehäuse 101, in dem eine Teleskopstange
102 angeordnet ist, die hier aus zwei Abschnitten 102.1,
102.2 derart ausgebildet ist, daß sie die Halterung einer
verformbaren Trennmembran 106 gewährleistet. Der Abschnitt
102.2 der Stange erstreckt sich in das Innere des Gehäuses
101, um die beschleunigungsabhängig reagierende Einrichtung
120 und das Drosselventil 111 aufzunehmen. Die bewegliche
Masse 121 ist auf diese Weise in ihrem Gehäuse 123
aufgenommen, wobei sie in diesem gleiten kann, und die zugehörige
geeichte Feder 122 hält die bewegliche Masse im Anschlag an dem
Drosselventil 111 oder genauer gesagt im vorliegenden
Beispiel an Nasen 124, die von der Unterfläche desselben
abstehen, so daß Fluid unter der Fläche 119 des genannten Ventils
frei durchströmen kann, wobei diese Fläche den vollen
Querschnitt füllt. Der Abschnitt 102.2 des Rohres 102 hat
außerdem Öffnungen 125, welche Fluid aus der Kammer 103, die
vorzugsweise eine Hochdruckkammer ist, nach Passieren eines
Ringraumes 126, welcher durch die Innenfläche des Gehäuses
101 begrenzt wird, auf Höhe einer Ringfläche 118 des
Drosselventils 111 ankommen läßt, die dem Ringquerschnitt des
Ventils entspricht. Der Sitz des Ventils 111 begrenzt mit dem
entsprechenden Anschlagrand einen Kanal 110, der
normalerweise geschlossen ist und der nur durch die Aktivierung der
beschleunigungsabhängig reagierenden Einrichtung 120 geöffnet
werden kann.
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Bei der hier dargestellten Ausführungsform wird die Steuerung
des Drosselventils 111 durch ein Wegeventil 130
gewährleistet, das direkt durch die bewegliche Masse 121 betätigt
wird. Im Beispielsfall ist das Wegeventil 130 in Form eines
Steuerschiebers 131 ausgebildet, der sich in einer zum
Drosselventil 111 gehörenden zentralen Blindbohrung 134 befindet.
Dieser Steuerschieber ist über eine Stange 132 mit einem
Befestigungsansatz 133 verbunden, der mit der beweglichen
Masse 121 verbunden ist. Die Masse 121 hat zu diesem Zweck
eine mittlere Aussparung 144, welche den Durchtritt der
Verbindungsstange 132 erlaubt. Wenn daher die bewegliche Masse
121 beginnt, die Feder 122 zusammenzudrücken, zieht sie
gleichzeitig den Steuerschieber 131 mit sich, und man
erkennt, daß die hier vorgesehene Ausbildung eine
Nachlaufregelung des Drosselventils 111 relativ zum Wegeventil 130
bewirkt, wobei das Drosselventil ständig dem Wegeventil und
damit der beweglichen Masse folgt.
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Das Drosselventil 111 hat in seinem Inneren zwei Kanäle 116,
die am oberen Abschnitt desselben münden und untereinander
über eine Ringkammer 117 in Verbindung stehen. Wie man in
Fig. 4 genauer erkennt, kann man feststellen, daß das Ventil
111 ferner zwei weitere innere Kanäle 112 hat, die an dem
unteren Ende auf Höhe der Fläche 119 vollen Querschnittes des
Ventils münden und auf Höhe der zentralen Kammer 113
miteinander in Verbindung stehen, die durch den dünneren
Mittelabschnitt des Steuerschiebers 131 begrenzt wird. Das Ventil 111
hat ferner zwei Querkanäle 114, die seitlich oberhalb der
Fläche 118 vollen Querschnittes münden und untereinander über
eine Ringkammer 115 in Verbindung stehen. Wie Fig. 3 zeigt,
ist ferner festzustellen, daß der Steuerschieber 131 in
seinem oberen Abschnitt einen Verbindungskanal 135 hat, welcher
die freie Relativverschiebung zwischen dem Schieber und dem
Ventil 111 erleichtert.
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Oberhalb des Drosselventils 111 erkennt man die zweite
Fluidkammer 104, die vorzugsweise eine Kammer niedrigen Druckes
ist und die durch die oben genannte deformierbare Membran 106
begrenzt wird. Die Membran 106, deren umlaufender Rand
zwischen den beiden die Teleskopstange 102 bildenden Abschnitten
102.1, 102.2 eingeklemmt ist, unterliegt der Einwirkung einer
Anschlagfeder 136, die einen Befestigungsteller 137 trägt, an
den der Mittelabschnitt der Membran 106 durch eine
Zentrierhülse 128 angedrückt wird, welche sich normalerweise an dem
oberen mittleren Ende 127 des Ventils 111 abstützt Der obere
Abschnitt der Feder 136 wird durch einen Ring 138 gehalten,
der axial in der Stange 102 blockiert ist. Die Anordnung 142,
bestehend aus der Membran 106 und der zugehörigen
Anschlagfeder 136 bildet eine Einrichtung, die dazu dient, die
Niederdruckkammer 104 ständig unter Druck zu halten und die
differentielle Ausdehnungen zu ermöglichen. Der Abschnitt 102.1
der Stange 102 schließlich hat seitliche Öffnungen 139 und
man erkennt einen äußeren Schutzbalgen 140, der im Bereich
seiner beiden Enden durch zugehörigen Schellen 141 gehalten
wird. Schließlich erkennt man nahe dem Anlenkende des
Gehäuses 101 ein Ventil 145, das der entsprechenden Füllung zur
Herstellung des Anfangszustandes der Vorrichtung dient.
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Außerdem sind Scherstifte 129 vorgesehen, die zwischen dem
Gehäuse 101 und der Stange 102 angeordnet sind und
normalerweise das Gehäuse und die Stange gegeneinander blockieren.
Sie sollen eine Relativbewegung freigeben, wenn der
vorgegebene Beschleunigungsschwellwert für ein geschütztes System
minimaler Masse erreicht wird. Auf diese Weise ist man
sicher, daß die Scherstifte die Relativbewegung freigeben,
bevor die beschleunigungsabhängig reagierende Einrichtung 120
tätig wird, indem sie das Drosselventil 111 öffnet, bis die
Beschleunigung wieder unter den vorgegebenen Schwellwert
fällt mit einer entsprechenden Verringerung der Länge des
Teleskopelementes 100 in Druckrichtung des Teleskopelementes,
wie dies durch die Richtung des Pfeils 200 ausgedrückt wird.
Das Vorhandensein der Scherstifte 129 vermeidet außerdem das
Vorsehen eines ständigen Druckes auf das Fluid während des
Normalbetriebs, was einen guten Schutz hinsichtlich
eventueller Hydrauliklecks bietet.
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In der Ruhestellung, die in der Figur 3 dargestellt ist,
tritt das Fluid aus der Hochdruckkammer durch den Ringkanal
126 und die seitlichen Öffnungen 125, dann durch die Kanäle
114, die Kammer 115, die Kammer 113 und die Kanäle 112, um
schließlich auf die Höhe der Fläche 119 vollen Querschnittes
des Ventils 111 zu gelangen. Die Ringfläche 118 ist ebenfalls
dem Fluiddruck ausgesetzt. Das Ventil 111 steht somit im
hydraulischen Gleichgewicht und wird in seiner Schließstellung
nur durch die Rückstellfeder 122 gehalten. Sowie die
Beschleunigung in Richtung 200 den vorgegebenen Schwellwert
überschreitet, drückt die bewegliche Masse 121 die
Rückholfeder 122 zusammen, und zieht den Steuerschieber 131 mit sich,
was dazu führt, die Fluidverbindung zwischen der mittleren
Kammer 113 für das Hochdruckfluid zu unterbrechen, so daß das
Hochdruckfluid nicht mehr an die Fläche 119 vollen
Querschnittes des Ventils 111 gelangt. Der Hochdruckfluß wirkt
somit nur auf die Ringfläche 118, so daß das Ventil 111
gleichfalls absinkt, indem es permanent dem Steuerschieber
131 folgt. Das Fluid fließt über die Kammer 117 ab, wobei es
durch die axialen Kanäle 116 aufsteigt. Das Drosselventil 111
ist somit als Folgekolben aufgebaut, wodurch man eine sowohl
zuverlässige als auch schnelle Funktionsweise erhalten kann.
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Neben der Nachlaufsteuerung zwischen dem Drosselventil 111
und dem Steuerventil hat man ebenfalls eine Regelung der
Beschleunigung der Masse des zu schützenden Systems relativ zur
festen Eichung der Rückstellfeder 122. Wenn nämlich der Kanal
110 zu weit offen ist, strömt Fluid ohne Widerstand ein und
die Feder 122 kehrt rasch wieder nach oben zurück, wobei sie
den Druck und die Beschleunigung erhöht. Wenn umgekehrt der
Kanal nicht genügend aufmacht, nehmen der Druck und die
Beschleunigung ab.
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Es ist interessant, festzustellen, daß außerhalb der
Reibungskräfte oder hydrodynamischen Kräfte der Steuerschieber
131 keiner Kraft ausgesetzt ist, welche die Messung der
Beschleunigung stören könnte. Aufgrund dieser Tatsache ist die
Vorrichtung außerordentlich empfindlich und kann in minimaler
Zeit, beispielsweise in der Größenordnung von drei ms
reagieren.
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Im Falle eines Einsatzes der vorstehend beschriebenen
Sicherheitsvorrichtung hat der Zustrom des Hochdruckfluids in die
Kammer 104 im allgemeinen die Wirkung, die Membran 106 zu
zerreißen, wodurch der Durchtritt in die Kammer 105 frei wird
und das Fluid somit rasch und ohne Widerstand bis zu den
Austrittsöffnungen 139 strömen kann. Dies beinhaltet natürlich,
daß das Teleskopelement im Falle einer derartigen Situation
anschließend wieder für einen Betrieb hergerichtet werden
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Der vorgegebene Beschleunigungsschwellwert kann in der
Größenordnung von 15 bis 20 g gewählt werden, wenn Personen
betroffen sind, oder auf einen anderen Wert, wenn es sich um
inerte Massen handelte, also in Funktion der Art der zu
schützenden Massen.
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In allen Fällen erfolgt die Öffnung des Drosselventils in
Abhängigkeit der Verzögerung und nicht des Druckes mit einer
Kraft, die automatisch sich an die zu schützende betreffende
Masse anpaßt. Die dissipierte Energie hängt von der zu
schützenden Masse und der vorgegebenen Eindringkurve ab: sie kann
entsprechend den Anwendungsfällen variabel sein und sie
bestimmt die Länge des Teleskopelementes.
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In Figur 5 hat man ferner eine Ausführungsvariante
dargestellt, bei der die beschleunigungsabhängig reagierende
Einrichtung, die mit einer Kolbenzylinderanordnung verbunden
ist, in beiden Richtungen aktiv werden kann (die
Beschleunigung
wird somit sowohl in Druckrichtung als auch Zugrichtung
unter einem vorgegebenen Schwellwert gehalten).
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Das Gehäuse 101 des Teleskopelementes 100 ist hier ein
Zylinder und die Teleskopstange 102 eine mit einem Kolben 102'
versehene Gleitstange. Man findet die Kammern 103 und 104
beiderseits des Kolbens 102' wieder. Diese Kammern können
durch einen Kanal 110 miteinander in Verbindung treten, der
hier von einem Kanal 110.1 gebildet ist, welcher Öffnungen
110.2 und 110.3 der Kammern 103 bzw. 104 miteinander
verbindet. Man erkennt ferner ein seitliches Gehäuse 123, in dem
man eine bewegliche Masse 121 wiederfindet, die mit einem
Wegeventil 130 gekoppelt ist, das einen in einer zugehörigen
Bohrung 147 des Gehäuses verschiebbaren Schieber 131 umfaßt.
Diese Variante unterscheidet sich von dem vorhergehenden
Beispiel dadurch, daß das Gehäuse 123 nun zwei Räume 146, 146'
hat, in denen jeweils eine Feder 122, 122' angeordnet ist,
die jeweils an einer zugehörigen Ringscheibe 152, 152' auf
Höhe jeweils eines der beiden Enden der beweglichen Masse 121
anliegt. Das Gehäuse 123 hat außerdem zwei Ringkammern 148,
149, die mit dem Kanal 110.1 in Verbindung stehen, wobei
zwischen diesen Verbindungsleitungen beiderseits einer mittleren
Verbindungsleitung 152 jeweils ein Rückschlagventil 150, 151
angeordnet ist. Mit den Pfeilen 200 und 201 sind die beiden
Wirkungsrichtungen der Stange des Teleskopelementes 100 in
Druckrichtung bzw. Zugrichtung schematisch dargestellt.
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Wenn das Gehäuse 101 in der durch den Pfeil 200 angegebenen
Kompressionsrichtung plötzlich eine Beschleunigung erfährt,
welche einen bezüglich der Eichung der Feder 122 vorgegebenen
Schwellwert überschreitet, drückt die bewegliche Masse 121
die Feder 122 zusammen und das Fluid aus der Kammer 103 kann
durch die Öffnung 110.2, die Kammer 149, die mittlere Leitung
152, das Rückschlagventil 150 und schließlich die Öffnung
110.3 strömen. Im Falle einer Beschleunigung in der Richtung
201, d.h. der entgegengesetzten Richtung, verschiebt sich die
bewegliche Masse 121 in der anderen Richtung, indem sie die
zugehörigen Feder 122' zusammendrückt. Dabei kann der
vorgegebene Beschleunigungsschwellwert der gleiche wie der vorher
bezüglich der geeichten Feder 122 vorgegebene Schwellwert
sein oder von diesem verschieden sein. Dabei fließt dann das
Fluid aus der Kammer 104 durch die Öffnung 110.3, die Kammer
148, die mittlere Leitung 152, das Rückschlagventil 151 und
schließlich die Öffnung 110.2. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel verschmilzt das Drosselventil 111 mit dem
Steuerschieber 131. Abweichend hiervon könnte man natürlich, wenn
die Abmessungen dies erlauben, die Vorrichtung zur Begrenzung
der Beschleunigung innerhalb des Zylinders der
Kolbenzylinderanordnung vorsehen. Eine derartige Ausführungsform ist
insbesondere interessant im Falle einer Vertäuung von
Gegenständen innerhalb des Flugzeuges, da sie eine Sicherheit in
zwei einander entgegengesetzten Richtungen gewährleistet.
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Informationshalber ist zu sagen, daß man eine bewegliche
Masse in der Größenordnung von 200 Gramm verwenden und die
Eichung der Feder oder der Federn so wählen kann, daß der
gewünschte Beschleunigungsschwellwert bestimmt wird.
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Damit ist es gelungen, eine Sicherheitsvorrichtung anzugeben,
welche die Funktion eines Beschleunigungsbegrenzers in
rascher, zuverlässiger und leistungsfähiger Weise gewährleistet
und sich vollständig von den Schwankungen der Masse des zu
schützenden Systems und den Veränderungen der Geschwindigkeit
des Trägers befreit, mit dem es verbunden ist.
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Die beschriebene Vorrichtung kann natürlich auf anderen
Fahrzeugtypen, insbesondere Kraftfahrzeugen montiert werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt im Gegenteil jede
Abwandlung, welche mit äquivalenten Mitteln die oben beschriebenen
wesentlichen charakteristischen Merkmale benutzt.