CH649800A5 - Modul zur abschwaechung der aufprallenergie von fahrzeugen und traegheitswall. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Modul zur Abschwächung der Aufprallenergie von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen Trägheitswall nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Es ist gut bekannt, dass Hindernisse nahe bei Fahrbahnen von Schnellstrassen gefährliche Hindernisse darstellen können. Diese Hindernisse haben die Form von Brückenpfeilern, Brückenenden, Leitplanken, Wegweisern, Geländern und dgl. Seitdem festgestellt wurde, dass derartige gefährliche Hindernisse vorhanden sind, wurden laufend Anstrengungen unternommen, um geeignete Energieabschwächungsmittel zu schaffen, die vor diesen Hindernissen angeordnet im möglichen Fahrweg eines Fahrzeugs anzubringen, um die Beschädigung an den Fahrzeugen und Verletzungen der Insassen zu verringern, sind.
Ältere Vorrichtungen, bei denen Sand oder andere Formen von leicht verteilbarem Partikelmaterial als Energieabschwä-chungsmedium vorgesehen sind und die vor Fahrbahngegenständen anzuordnen sind, sind beispielsweise im US-A 3 606 258 erläutert. Eine andere Art von Energieabschwä-chungsvorrichtungen, bei denen Sand oder andere verteilbare Maerialien benützt sind, ist im US-A 4 073 482 beschrieben. Der Trägheitswall nach der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der in den oben genannten Veröffentlichungen beschriebene Vorrichtungen.
Zum Beispiel wurde in den genannten Patenten das Problem des «Aufsteigens» eines fehlgeleiteten Fahrzeuges diskutiert, darunter wird die Tendenz des Fahrzeuges verstanden, sich auf einen Trägheits wall anzuheben und zu kippen. Dies infolge der Ansammlung von Schüttmaterial unter dem Schwerpunkt des Fahrzeugs. In diesen Patenten ist auch das gegensätzliche Problem des «Abtauchens» beschrieben, wobei das Fahrzeug abkippt, weil die Vorderseite des Fahrzeugs nach unten gepresst wird. Diese gut bekannte Technik, um das Aufsteigen oder Absenken zìi minimieren besteht darin, den Schwerpunkt des verteilbaren Energie absorbierenden Materials im wesentlichen in einer geraden Linie anzuordnen, wobei der Gesamtschwerpunkt des Fahrzeugs, zum Beispiel auf einer Höhe von 55 bis 62,5 cm über der Strassenoberfläche liegen soll. Dieser Ort des Schwerpunkts der Masse verhindert die Entwicklung eines Kraftvektors, durch den das Fahrzeug aufsteigen oder tauchen könnte. Der Trägheitswall gemäss der vorliegenden Erfindung beinhaltet dieses Merkmal zur Verhinderung des Abtauchens oder Aufsteigens, indem der Schwerpunkt der Masse im wesentlichen auf gleicher Höhe wie der Gesamtschwerpunkt des Fahrzeugs liegt. Im vorgenannten US-A 4073 482 wird auch eine Anordnung beschrieben, bei der die Degradation in der Umgebung infolge längerer Einwirkung und Vibrationen und dgl. minimiert ist. Diese Degradation soll auch durch die vorliegende Erfindung ausgeschlossen sein. Überdies soll die Erfindung die Vorteile der vorgenannten Einrichtung erfüllen, wobei aber die Anzahl von s
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Komponenten verkleinert ist, weil zusätzlich zum ökonomischen Vorteil noch die bei einem Aufschlagen zerstreuten Materialien auf der Fahrbahn vermindert werden, wo diese Materialien zu einem Nachfolgeunfall führen könnten.
Erfindungsgemäss ist der Modul durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 gekennzeichnet und derTrägheitswall durch die Merkmale des Patentanspruchs 10.
Durch die vorliegende Erfindung wird die Abschwächung bei einem Modul dadurch bewirkt, dass ein Leerraum in der unteren Partie vorhanden ist, der den Schwerpunkt der Masse in die Höhe hebt. Auch erlaubt der Leerraum die Verteilung eines Teils des Sandes oder eines andern verteilbaren Materials des Moduls in diesen Leerraum nach dem Aufprall eines Fahrzeuge. Diese anfängliche Umlagerung eines Teils der Masse in den Leerraum erlaubt eine frühere Verteilung der Masse und verringert damit die Kraftspitze, die auf das fehlgeleitete Fahrzeug durch diesen Modul wirkt. Dieses Merkmal führt auch zu einer eher einheitlichen Gravitationskraft auf das Fahrzeug, indem sich die Masse praktisch sofort beim Aufprall verteilen kann und die Verteilung deshalb nicht erst dann geschieht, wenn alle Wandpartien des Moduls zerstört sind. Zusätzlich kann die Innenwand von jedem Modul gemäss besonderen Ausführungsformen der Erfindung derart geformt sein, dass ein Teil der Masse vertikal ausgeworfen wird, wenn ein Aufprall geschieht. Auch diese vertikale Komponente der Massenverteilung verbessert die Spitze der Gravitationskraft, die auf das aufschlagende Fahrzeug durch den Modul ausgeübt wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine gedehnt gezeichnete perspektivische Ansicht der Komponenten eines zweiteiligen Moduls einer ersten Ausführungsform des Trägheitswalls nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Modul nach Fig. 1 in zusammengestellter Form und mit einer ausgewählten Charge von verteilbarem, Energie absorbierendem Material gefüllt,
Fig. 3 eine Schnittansicht gemäss der Schnittlinie III-III in Fig. 2 zur Darstellung des zentralen Leerraums, der in den Moduln nach der Erfindung gebildet ist,
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Moduls nach der Erfindung, bei dem die mögliche Menge von Energie absorbierendem Material geringer ist als diejenige bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform, bei dem eine grössere Menge an Energie absorbierendem Material eingefüllt werden kann als bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen nach Fig. 1-4,
Fig. 6 einen Grundriss zur Darstellung einer Reihe von Energie absorbierenden Moduln vor der Frontseite eines Hindernisses einer Fahrbahn gemäss der Erfindung,
Fig. 7 einen Aufriss durch die Reihe von Moduln nach Fig. 6, wobei Teile der Moduln geschnitten sind, um die Ausführungsform der Moduln darzustellen, zum Zweck, die Energieabsorption stufenweise zu verändern,
Fig. 8 eine gedehnte perspektivische Ansicht zum Teil geschnitten einer weiteren Ausführungsform des Moduls mit getrennten innern und äusseren Wänden,
Fig. 9 einen Querschnitt durch den zusammengesetzten Modul nach Fig. 8,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht zum Teil im Schnitt einer weiteren Ausführungsform des Moduls nach Fig. 1, bei dem die gewölbte Partie der inneren Wand durch eine konische Partie ersetzt ist.
Ein Modul gemäss der Erfindung für die Aufnahme von angenähert 350 kg Sand ist allgemein mit der Referenzzahl 20 in Fig. 1 bezeichnet. Der Modul 20 ist eine vereinfachte Ausführungsform mit nur zwei Teilkomponenten; einem Behälter 30 und einem Deckel 40. Diese Komponenten 30 und 40 bestehen aus einem zerbrechlichen Material, so dass diese Komponenten mit der Energieabsorption durch die verteilbare Masse nicht interferieren während eines Aufschlagens eines fehlgeleiteten Fahrzeugs auf den Modul. Geeignete zerbrechliche Materialien für den Modul 20 sind Polypropylen oder hartgeschäumtes Polyäthylen.
Wie Fig. 1 zeigt, ist der Behälter 30 im Modul 20 allgemein zylindrisch ausgebildet. Ein abwärtsgerichteter Rand 42 auf dem Deckel 40 untergreift einen Rand 32 rund um die Oberkante des Behälters 30. Der Deckel 40 schützt den Inhalt des Behälters 30 vor Naturelementen und kann einfach entfernt werden, um den Behälter zu füllen oder zu inspizieren.
Die äussere Wand 34 des Behälters 30 ist eine ununterbrochene zylindrische Wand, die gegen unten nach innen verjüngt ist. Diese Verjüngung erleichtert das Stapeln der Behälter 30, wenn sie nicht verwendet sind, und die Entfernung der Behälter aus der Form während der Herstellung. Die äussere Wand 34 kann mit Sicherheitspfeilen oder dgl. versehen sein, um die Sichtbarkeit der Moduln 20 zu verbessern. Der Behälter 30 weist auch einen einstückigen Boden 36 auf, der auf einer Tragfläche S aufliegt, wie Fig. 2 zeigt. Der Boden 36 bildet für den Behälter 30 eine durchgehende ringförmige Tragfläche in direktem Kontakt mit der Strassen-oberfläche S. Jegliche Bewegung oder Vibrationsenergie dieser Tragfläche S wird auf die Masse im Behälter 30 direkt durch die Bodenwand 36 übertragen. Die einstückige Konstruktion des Bodens 36 verhindert auch ein Auslaufen des verteilbaren Materials aus dem Behälter 30 während der Verwendung.
Die untere Partie des Behälters 30 ist in Übereinstimmung mit der Erfindung mit einem wesentlichen Leerraum V versehen, in dem kein verteilbares Material wie Sand vorhanden ist. Der Leerraum V wird durch eine innere Wand 38 des Behälters 30 gebildet. Wie Fig. 2 zeigt, ist eine Partie dieser inneren Wand 38 nach innen verjüngt und bildet einen Kegelstumpf. In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die obere Partie der inneren Wand 38 eine kugelige Tragfläche 39 mit einem bestimmten Radius R.
Die innere Wand 38 ist einstückig mit dem Boden 36 verbunden und bildet daher einen Behälter 30, der mit einer Ladung von verteilbarem Material über die gesamte Behälterhöhe aufgefüllt werden kann. Die Verjüngung der Wände 34 und 38 vergrössert stufenweise die Masse von verteilbarem Material im Behälter 30 in Richtung nach oben und erleichtert auch die Bildung der inneren Wand 38 mittels eines Formkerns. Die Abmessungen und die Form des Behälters 30 gemäss Fig. 1 -3 sind derart ausgewählt, dass der Modul 20 angenähert 350 kg Sand oder anderes verteilbares Material M enthalten kann. Die gewölbte Tragfläche 39 trägt eine Hauptpartie des Materials M in der oberen Partie des Behälters 30, so dass der Schwerpunkt der Masse oberhalb der unteren Partie des Behälters 30 liegt.
Eine zweite Ausführungsform eine Moduls 50 gemäss der Erfindung ist in Fig.4 dargestellt. Dieser geänderte Modul 50 hat eine ähnliche Ausbildung wie der oben beschriebene Modul 20. Ein Deckel 40 (siehe Fig. 1) ist dazu ausgebildet, um über den Rand 62 des Behälters 60 gesetzt zu werden, der den oberen Rand 60 des Moduls 50 bildet. Der Behälter 60 hat ebenfalls eine nach unten sich verjüngende äussere Wand 64 und einen ringförmigen Boden 66. Der Leerraum Vi in der unteren Partie des Behälters 60 ist durch eine Innenwand 68 in Form eines Kegelstumpfes gebildet, dessen Wand mit dem
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In der Ausführungsform nach Fig. 7 ist das Volumen des Leerraums Vi grösser als das Volumen des Leerraums V gemäss Fig. 2. Um diese Höhe der Wand in der Weise zu ändern, ist die Partie 38 vergrössert, um die halbkugelige Tragfläche 70 über die Partie 39 in Fig. 2 zu erheben. Der Behälter 60 kann somit nur eine geringere Menge Sand oder anderes verteilbares Material aufnehmen im Vergleich zum oben beschriebenen Behälter 30. Der dargestellte Behälter 60 ist eingerichtet, um angenähert 200 kg Sand aufzunehmen, wobei der Schwerpunkt der Masse noch weiter oben liegt. Selbstverständlich können die Dimensionen des Behälters 60 hinsichtlich verschiedener Aspekte verändert werden, um die Masse von verteilbarem Material innerhalb des Behälters 60 zu ändern, um besondere Ansprüche zu befriedigen.
Die oben beschriebenen Moduln 20 und 50 haben Behälter 30 und 60, von denen jeder ein verteilbares Material M aufnehmen kann, so dass der Schwerpunkt der Masse auf eine Höhe angehoben wird, auf der der Schwerpunkt des fehlgeleiteten Fahrzeugs, das auf den Modul aufprallen kann, liegt. Zudem ist die Form der Behälter 30 und 60 derart, dass das verteilbare Material M einheitlich über die Höhe des Behälters verteilt ist. Vibrationsenergie aus der Tragfläche S ist daher durch den Boden 36 und 66 direkt auf die Masse M übertragen. Jegliche Verschiebung und Verschlechterung der Wirkungsweise der Moduln 20 und 50 infolge derartiger Vibrationsenergie wird damit erheblich verringert.
Die Behälter 30 und 60 bilden die zentralen Leerräume V und Vi in der unteren Partie derselben. Diese Leerräume dienen dazu, den Schwerpunkt der Masse M anzuheben, wie oben beschrieben wurde. Die Leerräume bilden zudem einen Raum, in den eine Partie des Materials M sich ergiessen kann, nachdem ein fehlgeleitetes Fahrzeug auf die Behälter 30 und 60 auftrifft. Die Verteilung des Materials M kann sofort beginnen und die Übertragung der Kräfte aus dem aufprallenden Fahrzeug auf das verteilbare Material beginnt daher bevor der gesamte Behälter zerbrochen ist. Diese beiden Leerräume V und Vi verringern somit die Spitzenkraft, die benötigt wird, um die Energie des Fahrzeugs zu dämpfen und bewirkt eine einheitlichere Gravitationskraft auf das aufprallende Fahrzeug. Diese Funktionen werden noch dadurch unterstützt, dass eine Partie des Materials M nach dem Aufprall sich nach oben verteilt.
Die Ausbildung der Behälter 30 und 60 in der bevorzugten Ausführungsform bildet einen zweiteiligen Modul. Dies vermindert die Menge von zerbrechbarem Material nach einem Aufprall und vermindert gleicherweise die Möglichkeit eines Nachfolgeunfalls infolge von herumfliegenden Bruchteilen der Behälter. Der Behälter 80 gemäss Fig. 5 ist ausgebildet, um praktisch vollständig mit einem verteilbaren Material wie Sand gefüllt zu werden. Dieser Behälter hat eine Seitenwand 84 von nach unten sich verjüngender Form und einen Boden 86. Dieser Boden 86 weist einen halben Ringkörper 88 auf, durch den der Schwerpunkt des verteilbaren Materials M innerhalb des Behälters 80 angehoben wird. In der dargestellten Ausführungsform ist der Behälter 80 für die Aufnahme von etwa 700 kg Sand gedacht. In der Verwendung wird ein solcher Behälter 80 mit 700 kg Sand am Schluss einer Reihe von Moduln gemäss Fig. 6 angeordnet, um die Menge Sand in der Reihe zu vergrössern und um ein aufprallendes Fahrzeug anzuhalten, bevor es auf das Hindernis 0 auftrifft.
Fig. 6 und 7 zeigen.einen Trägheitswall mit mehreren Moduln in Reihen vor einem Strassenhindernis 0. Eine stufenweise Vergrösserung der Energieabschwächung wird in dieser Reihe dadurch bewirkt, dass die Masse an Material M
in diesen sich folgenden Moduln zunehmend verändert wird. Um dieses Resultat zu bewirken, sind die vordersten Moduln in der Reihe Moduln 50 in der Ausführungsform gemäss Fig. 4 mit etwa 200 kg Sand. Diese am Anfang aufgestellten Moduln 50 haben eine relativ geringe Masse und bewirken eine geringe Energieabsorption für den Anfangsaufschlag des Fahrzeugs auf die Reihe von Moduln. Die nächste Serie von Moduln in der Reihe sind die 350 kg Moduln 20 gemäss Fig. 1-3. Die vergrösserte Masse dieser Moduln 20 vergrössern die Energieabsorption des auftreffenden Fahrzeugs im Vergleich zu der Wirkung der Moduln 50. Die Energieabsorption kann zudem noch vergrössert werden, wenn zwei oder mehrere Moduln 20 nebeneinander in der Reihe angeordnet werden, wie Fig. 6 zeigt.
Am Schluss der Reihe können einige Moduln 80 gemäss Fig. 5 angeordnet werden. Diese Moduln 80 können angenähert 700 kg Sand enthalten. Die damit bewirkte wesentliche Vergrösserung der Energieabsorption bewirkt, dass das auftreffende Fahrzeug anhält, bevor es das Strassenhindernis 0 erreicht.
Fig. 7 zeigt, auf welche Weise die stufenweise Vergrösserung der Energieabsorptionscharakteristik erreicht werden kann, wenn Moduln nach der Erfindung verwendet werden. Die unterschiedlichen Moduln, wie die Moduln 20 und 50, können entlang der Reihe angeordnet werden und mit unterschiedlichen Massen von Sand oder dgl. gefüllt werden. In jedem Modul liegt der Schwerpunkt der Masse M ungefähr auf der Höhe des Schwerpunkts des Fahrzeugs. Die Reihe bewirkt deshalb eine stufenweise Abschwächung der Energie des Fahrzeugs, ohne dass dieses wesentlich nach oben oder nach unten ausbrechen kann, wie weiter vorn erwähnt wurde.
Der Behälter 90 gemäss Fig. 10 ist ähnlich aufgebaut wie der Behälter 30 mit einer gewölbten inneren Tragfläche 39 gemäss Fig. 2. Jedoch ist die Innenwand 98 und der Behälter 90 gemäss Fig. 10 mit einer konisch geformten Tragfläche 99 versehen. In anderer Hinsicht ist die Konstruktion des Behälters ähnlich der des Behälters 30. In jedem Fall wirken die Behälter 30 und 90 gleicherweise wie oben beschrieben. Bei diesen Behältern 30 und 90 ist der Schwerpunkt des verteilbaren Materials M nach oben verschoben und in den Behältern ist eine gleichmässig verteilte Masse Material vorhanden, die um einen zentralen Leerraum V angeordnet ist, in welchen das Material Aufschlag verteilen kann.
Fig. 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Moduls. Um verschiedene Formen und Herstellungstechniken zu verwenden, besteht der Modul 100 aus 3 Teilen. Der Deckel 40 ist derselbe wie oben für die Moduln 20,50 und 80 beschrieben wurde. Die untere Behälterpartie besteht in dieser Ausführungsform aus einem äusseren zylindrischen stabilen Teil 110 und einem gewölbten inneren Teil 120. Ein Flansch 112 auf der äusseren Partie 110 unterfasst den Flansch 42 des Deckels 40. Die Seitenpartien des Teils 110 sind nach unten verjüngt, wie Fig. 8 zeigt, und der Boden ist offen.
Die innere Partie 120 ist derart dimensioniert, dass er in die äussere Partie 110 eingesetzt werden kann. Wie Fig. 9 zeigt, liegt ein unterer Flansch 122 auf der Partie 110 auf und bildet einen Boden für den Modul 100. Der innere Teil 120 umschliesst einen Leerraum V2, der ähnlich wirkt wie die Leerräume V und Vi gemäss der obigen Beschreibung. Eine verteilbare Masse aus Material M kann innerhalb des Moduls 100 mit einem erhöhten Schwerpunkt eingeschlossen werden.
Im Betrieb wirkt der Modul in derselben Weise wie oben beschrieben, um die Energie eines Fahrzeugs abzuschwächen. Die Menge an Material M innerhalb des Moduls 100 kann dadurch verändert werden, dass der innere Teil 120 geändert wird, um das Volumen des Leerraumes V 2 zu ändern.
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3 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Modul zur Abschwächung der Aufprallenergie von Fahrzeugen, gekennzeichnet durch einen brechbaren Behälter mit im allgemeinen umgekehrter U-Form im Querschnitt, mit einer breiteren oben offenen Partie mit einem bestimmten, realtiv grossen Volumen und einer geschlossenen unteren Partie mit einem relativ kleineren Volumen darstellen, von welchem Behälter die obere und die untere Partie je zur Aufnahme einer gleichmässigen Masse aus verteilbarem Energieabschwächungsmaterial eingerichtet ist und das Material derart aufbewahrt ist, dass sich dessen Schwerpunkt oberhalb der unteren Partie befindet und die untere Partie des Behälters einen zentralen Leerraum zur Aufnahme von wenigstens einem Teil des verteilbaren Materials während des Beginns des Aufpralls des Fahrzeugs auf den Behälter bildet und ferner gekennzeichnet durch ein Mittel zum Abdecken der oberen, offenen Partie des Behälters.
2. Modul nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und die untere Partie des Behälters einstückig ausgebildet sind, und, dass Behälter und Abdeckung zweiteilig sind.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Modul nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine äussere Wand von im allgemeinen zylindrischer Form, einen ringförmigen Boden, der einstückig mit der äusseren Wand verbunden ist und eine innere Wand mit einer sich nach unten öffnenden konkaven Form, die einstückig mit dem Boden verbunden ist, aufweist, bei welchem Behälter die innere Wand das zentrale Leervolumen in der unteren Partie des Behälters bildet.
4. Modul nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Wand einen nach unten hin gegen innen abnehmenden Querschnitt und die innere Wand einen nach oben hin gegen innen abnehmenden Querschnitt hat, und dass die beiden Wände mit dem Boden zusammen einen Behälter für das verteilbare Material bildet, welches Material gleichmässig über die gesamte Höhe des Behälters verteilt ist und dessen Masse allmählich gegen die obere Partie des Behälters zunimmt.
5. Modul nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Partie der inneren Wand eine einstückige gewölbte Tragfläche für das verteilbare Material in der oberen Partie des Behälters bildet.
6. Modul nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Partie der inneren Wand eine einstückige konische Tragfläche für das verteilbare Material in der oberen Partie des Behälters bildet.
7. Modul nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine im wesentlichen zylindrische äussere Wand und eine sich nach unten hin öffnende konkave innere Wand zum Einsetzen in die äussere Wand aufweist.
8. Modul nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende der inneren Wand eine gewölbte Tragfläche für das verteilbare Material in der oberen Partie des Behälters bildet.
9. Modul nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende der inneren Wand eine konische Tragfläche für das verteilbare Material in der oberen Partie des Behälters bildet.
10. Trägheitswall zur Abschwächung der Aufprallenergie eines Fahrzeugs unter Verwendung der Modulen nach einem der Patentansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, wenigstens in einer Reihe hintereinander vor einem gefährlichen Hindernis im Fahrweg des Fahrzeugs aufgestellt sind.
11. Trägheitswall nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse aus Energie absorbierendem Material in den Behältern entlang des Fahrwegs unterschiedlich gross ist, derart, dass in der genannten Reihe die Energiedämpfungscharakteristik zunehmend grösser wird.
12. Trägheitswall nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reihe Behälter mit zunehmend kleinerem Leervolumen in der unteren Partie angeordnet sind.
13. Trägheitswall nach einem der Patentansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch einen Endmodul mit im genannten Leervolumen des Behälters vorhandenem Energie absorbierendem Material zur Bildung einer grösstmöglichen Masse, um das Fahrzeug vor dem Hindernis gepuffert anzuhalten.
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