DE102005013390A1

DE102005013390A1 - Energy-dissipating crash component comprises flexible tube which fits over rod, tube sliding over rod, generating friction

Info

Publication number: DE102005013390A1
Application number: DE200510013390
Authority: DE
Original assignee: Dolch Stefan Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Dolch Stefan Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-09-28

Abstract

The energy-dissipating crash component (10) comprises a flexible tube (1) which fits over a rod (5). The tube can slide over the rod, generating friction. An independent claim is included for a method for dissipating energy in a crash component using the described system.

Description

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Die kinetische Energie einer Kollision (schadlos) in Wärme umzuwandeln (zu dissipieren), ist in der Technik ein oft wiederkehrendes Problem.The kinetic energy of a collision (harmless) into heat to convert (to dissipate) is a recurrent problem in the art.

Für technische Systeme, deren Zweck darin besteht, dieses Problem zu lösen, hat sich der Begriff Crash-Element etabliert.For technical Systems whose purpose is to solve this problem has the term crash element is established.

Crash-Elemente werden breit eingesetzt, z. B. im Maschinen- und Fahrzeugbau sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik.Crash elements are widely used, for. B. in mechanical engineering and vehicle construction as well in aerospace engineering.

Beispielhaft seien folgende Einsatzmöglichkeiten genannt: Schockdämpfung von Geräten, die an Fallschirmen zur Erde fallen. Crash-Elemente an Flugzeugsitzen zur Minimierung der Wirbelsäulenbelastung bei harten Landungen. Insassenschutz von Fahrzeugen durch Crash-Elemente in der Knautschzone.exemplary are the following uses called: shock absorption of devices, who fall to earth on parachutes. Crash elements on aircraft seats to minimize spinal load on hard landings. Occupant protection of vehicles by crash elements in the crumple zone.

Es gibt eine Fülle von Crash-Element-Bauarten, die auf verschiedenen energiedissipierenden Mechanismen beruhen: mechanische Reibung, (plastische) Verformung von Strukturen, mechanische Zerstörung von Strukturen, Flüssigkeitsreibung etc.It gives a wealth of crash-element designs that are on different energy-dissipating Mechanisms are based on: mechanical friction, (plastic) deformation of structures, mechanical destruction of structures, fluid friction Etc.

Oft geht der Crash (die Kollision) mit Beschädigung oder Zerstörung des Crash-Elements einher. Viele Crash-Elemente können nur einmal verwendet werden. Oft sind die Crash-Eigenschaften eines Elements durch die Bauart festgelegt und nicht oder nur mit hohem Aufwand den jeweiligen Anforderungen anzupassen. Manche Crash-Elemente sind sehr aufwändig hergestellt und daher teuer. Die Auslegung von Crash-Elementen ist z. T. schwierig und aufwändig. Nicht selten müssen die Kennlinien im Versuch ermittelt werden.Often the crash (the collision) goes with damage or destruction of the Accompanying crash element. Many crash elements can only be used once. Often the crash characteristics of an element are due to the design determined and not or only with great effort the respective requirements adapt. Some crash elements are very elaborate and therefore expensive. The design of crash elements is z. T. difficult and consuming. Not seldom need the characteristics are determined in the experiment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Crash-Element zu schaffen, das insbesondere folgende Eigenschaften aufweist:

• Einfache Herstellung
• Variables Crashverhalten – an die jeweiligen Anforderungen anpassbar
• Zuverlässige und einfache Auslegung
• Mehrfach wiederverwendbar
• Nahezu beliebig skalierbar – von klein bis groß
• Geringes Gewicht

The invention has for its object to provide an improved crash element, which in particular has the following properties:

• Easy to manufacture
• Variable crash behavior - adaptable to the respective requirements
• Reliable and simple design
• Reusable multiple times
• Virtually scalable - from small to large
• Low weight

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Energiedissipation in Crash-Elementen anzugeben.Of the The invention is further based on the object, an improved method to indicate the energy dissipation in crash elements.

Kurzer Abriss der ErfindungShort outline the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer reibungsbehafteten Relativbewegung wenigstens eines elastischen Schlauchs zu einem vom Schlauch zumindest teilweise umhüllten Bauteil gelöst. Der Schlauch bewegt sich also relativ zu einem Bauteil, das sich in das Innere des Schlauchs erstreckt. Dieser Vorgang ist reibungsbehaftet. Es wird daher Energie dissipiert, und zwar an der Berührfläche des Schlauchs mit dem Bauteil im Innern des Schlauchs.According to the invention Task with a frictional relative movement at least an elastic hose to one of the hose at least partially sheathed Component solved. The tube thus moves relative to a component that is extends into the interior of the hose. This process is fraught with friction. Therefore, energy is dissipated, namely at the contact surface of the Hose with the component inside the hose.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann ein Schlauch ein vom Schlauch umhülltes Bauteil elastisch aufgeweitet umspannen. Der Innendurchmesser des Schlauchs kann so gewählt werden, dass der Schlauch elastisch aufgeweitet werden muss, um das Bauteil zu umhüllen. Die Zugspannung in der Schlauchwandung bewirkt, dass der Schlauch am Bauteil mit einer gewissen Kraft anliegt. Bei Bewegung des Schlauchs auf dem Bauteil tritt daher Reibung auf. Es können auch andere Mechanismen zur Erzeugung einer Anpresskraft genutzt werden. So kann die Zugspannung in der Schlauchwandung z. B. durch (Wärme)schrumpf des Schlauchs aufgeprägt werden (Prinzip Schrumpfschlauch).To a first embodiment According to the invention, a hose can be a component enclosed by the hose span elastically expanded. The inner diameter of the hose can be chosen like that be that the hose must be expanded elastically to to envelop the component. The tension in the hose wall causes the hose rests on the component with a certain force. When moving the hose Therefore, friction occurs on the component. There may be other mechanisms be used to generate a contact pressure. So can the tension in the hose wall z. B. by (heat) shrinkage of the hose imprinted be (principle shrink tube).

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann der Schlauch auf dem Bauteil axial verschoben werden. Je nach Gestaltung des Bauteils kann ein bestimmter Verschiebeweg realisiert werden. Dieser Weg kann variieren. Die Kraft längs das Wegs kann ebenso variieren. Einflußmöglichkeiten sind z. B. Werkstoff und Geometrie (Länge, Durchmesser, Wandstärke) des Schlauchabschnitts.According to a second embodiment of the invention, the hose can be moved axially on the component. Depending on the design of the component, a certain displacement can be realized. This path can vary. The force along the way can vary as well. Influences are z. B. Plant fabric and geometry (length, diameter, wall thickness) of the hose section.

Das Bauteil im Schlauchinnern kann verschiedene Querschnittsformen realisieren. Es kann zum Beispiel zylindrisch sein. Es kann sich um einen Stab oder ein Rohr handeln. Damit kann preisgünstiges Profilmaterial verwendet werden, das in großer Vielfalt am Markt angeboten wird.The Component inside the tube can realize different cross-sectional shapes. It can be cylindrical, for example. It can be a staff or a pipe trade. This can be used low-priced profile material be in big Diversity is offered on the market.

Das Bauteil kann aus faserverstärktem Kunststoff bestehen oder solchen enthalten. Als Verstärkungsfasern bieten sich an: Aramid-, Glas- und Kohlenstofffasern. Diese Werkstoffe zeichnen sich durch hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit aus. Damit kann das Crash-Element besonders gewichtsgünstig gestaltet werden. So können z. B. pultrudierte Rundstäbe aus Kohlefaserkunststoff zum Einsatz gelangen.The Component can be made of fiber-reinforced Consist of plastic or contain such. As reinforcing fibers offer: Aramid, glass and carbon fibers. These materials are characterized by high specific strength and rigidity out. Thus, the crash element can be designed particularly low weight. So can z. B. pultruded rods made of carbon fiber plastic used.

Als Schlauchmaterial können verschiedene Werkstoffe verwendet werden. Eine Möglichkeit sind Schläuche aus Silicon, die sehr elastisch sind und wenig zum Verspröden neigen.When Tubing can different materials are used. One way is out of hoses Silicone, which are very elastic and have little tendency to embrittle.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung können auf einem Bauteil mehrere Schlauchabschnitte vorgesehen sein. Diese können einen gewissen axialen Abstand zueinander haben. Im Kollisionsfall können die verschiedenen Schlauchabschnitte nach und nach an der Energiedissipation beteiligt werden. Damit kann auf den Kraftverlauf des Crash-Elements gezielt Einfluß genommen werden.According to one further aspect of the invention be provided on a component a plurality of tube sections. These can have a certain axial distance from each other. In case of collision can they various tube sections gradually to the energy dissipation be involved. This can be on the force curve of the crash element purposefully influenced become.

Die Schläuche können sich axial überlappen bzw. einander zumindest teilweise umhüllen. Mit dieser Umhüllung kann die Spannkraft erhöht werden, mit der der innere Schlauch das Bauteil im Kern umspannt. Auch damit kann auf den Kraftverlauf des Crash-Elements gezielt Einfluß genommen werden.The hoses can overlap axially or at least partially envelop each other. With this cladding can the clamping force increases with which the inner tube spans the component in the core. Also This can be taken on the power curve of the crash element targeted influence become.

Das Crash-Element kann ein oder mehrere schlauchumhüllte Bauteile enthalten. Werden mehrere verwendet, können diese verschieden angeordnet sein, z. B. in Achsrichtung hintereinander oder nebeneinander. Es können auch viele Einzelelemente zu Bündeln zusammengefasst werden. Die Einzelelemente eines Bündel können gleich oder verschieden ausgebildet sein. Durch die Kombination sehr vieler Einzelelemente können große Crash-Element-Bündel für große Kräfte verwirklicht werden.The Crash element may contain one or more hose-wrapped components. Become several can used these may be arranged differently, for. B. in the axial direction one behind the other or next to each other. It can also many individual elements to bundles be summarized. The individual elements of a bundle can be the same or be formed differently. By the combination of many Individual elements can size Crash element bundle realized for great forces become.

Es ist auch möglich, den Verformungsweg eines Crash-Elements oder eines Crash-Element-Bündels mit einem Anschlag zu begrenzen. Der Kraftanstieg am Anschlag kann steil oder eher flach ausgebildet sein, je nach Beschaffenheit des Anschlags und anderer Gegebenheiten.It is possible, too, the deformation path of a crash element or a crash element bundle with to limit a stop. The force increase at the stop can be steep or rather flat, depending on the nature of the attack and other circumstances.

Crash-Element(e) oder Crash-Element-Bündel können in Gehäusen eingebaut sein, z. B. in Rohren. Die Teile können somit vor schädlichen Umgebungseinflüssen geschützt werden (Licht, Schmutz, Feuchtigkeit etc.). Damit kann auch sichergestellt werden, dass das Crash-Verhalten auch nach längerer Zeit unverändert bleibt.Crash-element (s) or crash-element bundle can in housings be incorporated, for. B. in pipes. The parts can thus be harmful environmental influences protected become (light, dirt, humidity etc.). This can also be ensured be that the crash behavior remains unchanged even after a long time.

Schließlich stellt die Erfindung noch ein verbessertes Verfahren zur Energiedissipation in Crash-Elementen bereit. Das Verfahren enthält die Schritte der Erzeugung einer Kraft an einem elastischen Schlauch und der reibungsbehafteten Verschiebung eines Schlauchs relativ zu einem vom Schlauch umhüllten Bauteil.Finally, poses the invention still an improved method for energy dissipation ready in crash elements. The method includes the steps of generation a force on an elastic hose and the frictional Displacement of a hose relative to a component enclosed by the hose.

Die reibungsbehaftete Relativbewegung kann in Achsrichtung des Schlauchs erfolgen. Sie kann weiterhin durch einen Anschlag begrenzt sein.The Frictional relative movement can be in the axial direction of the hose respectively. It can still be limited by a stop.

Es können auch zwei oder mehr Schläuche reibungsbehaftet verschoben werden. Die Verschiebung der einzelnen Schläuche kann gleichzeitig oder (teilweise) zeitlich gestaffelt stattfinden. Die Staffelung kann sich auf den Anfang und/oder auf den Beginn der jeweiligen Verschiebung beziehen.It can also two or more tubes be postponed. The shift of the individual hoses can take place simultaneously or (in part) staggered over time. The staggering can be on the beginning and / or on the beginning refer to the respective shift.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die unter Bezugnahme der nachfolgenden Figuren erläutert werden.Further Aspects and advantages of the invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments, which will be explained with reference to the following figures.

1 zeigt im oberen Teil der Figur eine Längsschnittansicht eines Crash-Elements vor der Kollision, im mittleren Teil der Figur eine Längsschnittansicht des gleichen Crash-Elements nach der Kollision und im unteren Teil den zugehörigen Kraftverlauf des Crash-Elements über dem Verschiebeweg; 1 shows in the upper part of the figure is a longitudinal sectional view of a crash element before the collision, in the middle part of the figure is a longitudinal sectional view of the same crash element after collision and in the lower part of the associated force curve of the crash element over the displacement path.

2 zeigt im oberen Teil der Figur eine Längsschnittansicht eines druckbeanspruchten Crash-Element-Bündels, im mittleren Teil eine Längsschnittansicht eines zugbeanspruchten Crash- Element-Bündels und im unteren Teil den zugehörigen Kraftverlauf über dem Verschiebeweg. 2 shows in the upper part of the figure is a longitudinal sectional view of a compression-loaded crash element bundle, in the middle part of a longitudinal sectional view of a tensile-stressed crash element bundle and in the lower part the associated force curve over the displacement.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindungdescription preferred embodiments the invention

1 zeigt ein Beispiel eines druckbeanspruchten Crash-Elements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das z. B. für das Landegestell eines leichten Hubschrauberfluggeräts (Abflugmasse ca. 500 g) verwendet werden kann. 1 shows an example of a pressure-loaded crash element according to an embodiment of the invention, the z. B. for the landing gear of a light helicopter aircraft (take-off mass about 500 g) can be used.

Der Schlauch 1 umspannt den Rundstab 5. Er ist elastisch aufgeweitet auf dem Stab 5 montiert (axial aufgefädelt). Der Rohrschieber 7 ist axial verschieblich auf dem Stab 5 geführt und liegt stirnseitig am Schlauch 1 an. Der Schlauch 1 besteht aus Silicon und hat im demontierten Zustand die Dimension 3 × 1 mm. Sein Innendurchmesser beträgt 1 mm. Der Außendurchmesser der Stabs 5 misst 2 mm. Der Anschlag 8 ist als kurzes Rohrstück ausgebildet und am Stab 5 verklebt. Die Teile 5, 7 und 8 sind aus Kohlefaserkunststoff gefertigt (geringes Gewicht).The hose 1 spans the rod 5 , He is elastically expanded on the rod 5 mounted (axially threaded). The pipe slide 7 is axially displaceable on the rod 5 guided and lies frontally on the hose 1 at. The hose 1 It is made of silicone and has a dimension of 3 × 1 mm when disassembled. Its inner diameter is 1 mm. The outer diameter of the rods 5 measures 2 mm. The stop 8th is designed as a short piece of pipe and on the rod 5 bonded. The parts 5 . 7 and 8th are made of carbon fiber plastic (light weight).

Die Funktion des Crash-Elements wird anhand 1 erklärt: Stab 5 sei das (gedachte) Festsystem. Im Kollisionsfall (z. B. Landestoss am Hubschrauber) greift am Rohrschieber 7 eine veränderliche, kollisionsbedingte, axiale Kraft F an. Diese Kraft wird als Druckkraft im Rohrschieber 7 auf den Schlauch 1 übertragen. Kurz nach Kollisionsbeginn (s = 0 bei t = 0) steigt die Kraft steil bis zu einem Maximum F_max an. Dann ist der Schlauch 1 axial vorgespannt, die Grenze der Haftreibung erreicht und der Schlauch 1 verschiebt sich auf dem Stab 5. Die Kraft fällt im weiteren zeitlichen Verlauf etwas ab, bedingt durch die gegenüber der Haftreibung reduzierte Gleitreibung und nähert sich einem Grenzwert an, der im vorliegenden Fall etwa das 0,6-fache der maximalen Kraft F_max beträgt. Wirkt die Kraft F über den Verschiebewegs s₁ hinaus, stößt der Schlauch 1 am Anschlag 8 an. Die Kraft steigt dann steil an.The function of the crash element is based on 1 explains: rod 5 be the (imaginary) fixed system. In case of collision (eg landing on the helicopter) engages the pipe slide 7 a variable, collision-related, axial force F on. This force is called compressive force in the pipe slide 7 on the hose 1 transfer. Shortly after the beginning of the collision (s = 0 at t = 0), the force increases steeply up to a maximum F _max . Then the hose 1 axially preloaded, the limit of static friction reached and the hose 1 moves on the rod 5 , The force drops somewhat in the further course of time, due to the sliding friction reduced relative to the static friction, and approaches a limit value which in the present case is approximately 0.6 times the maximum force F _max . If the force F acts beyond the displacement path s ₁ , the hose will hit 1 at the stop 8th at. The power then rises steeply.

Die unter der Kraftverlaufskurve eingeschlossenen Fläche – im Diagramm nach 1 schraffiert dargestellt – repräsentiert die dissipierte Energie bis zum Verschiebeweg s₁.The area enclosed under the force curve - in the diagram 1 hatched represented - represents the dissipated energy up to the displacement s ₁ .

Bei der Auslegung von Crash-Elementen hat man es oft mit folgender Optimierungsaufgabe zu tun: Gesucht wird der kürzeste Verschiebeweg, mit der eine bestimmte (vorgegebene) kinetische Energie aus der Kollision dissipiert werden kann. Dabei darf eine maximal zulässige Kraft F_max nicht überschritten werden. Diese Aufgabe läuft darauf hinaus, die Kraft im Kraftverlauf annähernd konstant zu halten, stets knapp unter F_max.In the design of crash elements, one often has to do with the following optimization task: The shortest displacement path is sought, with which a certain (given) kinetic energy can be dissipated from the collision. In this case, a maximum permissible force F _{max must} not be exceeded. This task boils down to keeping the force approximately constant in the force curve, always just below F _max .

Diese Aufgabe kann durch Kombination mehrerer Schläuche in einem Crash-Element oder in einem Crash-Element-Bündel gelöst werden, wie nachfolgende anhand 2 erläutert wird.This task can be solved by combining several hoses in a crash element or in a crash element bundle, as shown below 2 is explained.

In der 2 sind zwei Ausführungsformen eines Crash-Element-Bündels zu sehen. Im oberen Teil ist ein Crash-Element-Bündel für Druckbeanspruchung dargestellt, darunter eine Variante für Zugbeanspruchung. Beide Versionen sind in vielen Details baugleich.In the 2 Two embodiments of a crash element bundle can be seen. In the upper part of a crash element bundle for compressive stress is shown, including a variant for tensile stress. Both versions are identical in many details.

Zunächst zu den gemeinsamen Merkmalen:First to the common features:

Mehrere Crash-Elemente 10 sind nebeneinander angeordnet. Insgesamt sind es 30 Stück. Vereinfachend sind in 2 nur jeweils zwei Elemente abgebildet. Jedes Element besteht aus einem Stab 5 und einem Stab 6 mit verschiedenen Schläuchen 1-4, analog 1. Die Stäbe sind im Gehäusedeckel 12 fest verankert.Several crash elements 10 are arranged side by side. In total there are 30 pieces. Simplifying are in 2 only two elements shown. Each element consists of a rod 5 and a staff 6 with different hoses 1 - 4 , analogous 1 , The rods are in the housing cover 12 firmly anchored.

Die Gehäusedeckel 11 und 12 sowie die Rohre 14 und 15 bilden zusammen das Gehäuse 30. Der Außendurchmesser des Rohrs 14 ist so groß, dass er mit wenig Spiel in das Rohr 15 hineinpasst. Deckel 11 und der Plattenschieber 13 sind mit dem Rohr 14 fest verbunden (radiale Verschraubung; nicht in 2 dargestellt). In der gleichen Weise ist der Deckel 12 am Rohr 15 befestigt. Der Plattenschieber 13 ist mit 30 Bohrungen versehen, deren Durchmesser knapp über dem Durchmesser der Stäbe liegt.The housing cover 11 and 12 as well as the pipes 14 and 15 together form the housing 30 , The outer diameter of the pipe 14 is so big that he is with little play in the pipe 15 fits. cover 11 and the slide valve 13 are with the pipe 14 firmly connected (radial screw connection; not in 2 ) Shown. In the same way is the lid 12 on the pipe 15 attached. The slide valve 13 is equipped with 30 holes whose diameter is just above the diameter of the rods.

Mit Ausnahme der Schläuche 1-4 aus Silicon bestehen alle Teile aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, wobei die Positionen 11 bis 13 als Sandwich mit Kohlefaserdecklagen und Balsaholzkern (Maserung in Achsrichtung) ausgebildet sind. Durch diese Konstruktion ergibt sich ein sehr günstiges Gesamtgewicht von ca. 40 g je Crash-Element-Bündel.Except for the hoses 1 - 4 made of silicone, all parts are made of carbon fiber reinforced plastic, with the positions 11 to 13 are formed as a sandwich with carbon fiber cover layers and Balsaholzkern (grain in the axial direction). This construction results in a very favorable total weight of about 40 g per crash element bundle.

Bei weniger strengen Anforderungen an geringes Gewicht können statt Kohlefaserkunststoff auch andere Werkstoffe Verwendung finden, z. B. Aluminium oder Stahl. Durch den einfachen Aufbau mit nur wenigen Komponenten einfacher Geometrie kann das Crash-Element preisgünstig hergestellt werden.With less stringent requirements for light weight, carbon fiber plastic can also be used instead dere materials find use, for. As aluminum or steel. Due to the simple structure with only a few components simple geometry, the crash element can be produced inexpensively.

Nun zu den Unterschieden der beiden Varianten:Now for the differences the two variants:

Bei der druckbeanspruchten Version greift die Kraft F an den Deckeln 11 und 12 als Druckkraft an, bei der zugbeanspruchten Version als Zugkraft. Im ersten Fall sind die Teile 5, 6 und 14 auf Druck beansprucht, im zweiten Fall auf Zug. Die beispielhaft abgebildeten Stäbe 5 und 6 sind unterschiedlich mit Schläuchen bestückt. Das Diagramm im unteren Teil der 2 gilt jedoch (mit guter Näherung) für beide Versionen.In the compression-loaded version, the force F engages the lids 11 and 12 as compressive force, in the tensioned version as traction. In the first case are the parts 5 . 6 and 14 stressed on pressure, in the second case on train. The exemplified bars 5 and 6 are equipped differently with hoses. The diagram in the lower part of the 2 however, applies (with a good approximation) for both versions.

Zur Funktion der Crash-Element-Bündel:For the function of the crash element bundle:

Beide Versionen in 2 zeigen den Zustand zu Beginn der Kollision (s = 0). Die den Crash-Elementen zugekehrte Seite des Plattenschiebers 13 liegt an den Schläuchen 1 und 2 an. Sie markiert den Nullpunkt des Verschiebewegs s (s = 0). Das im unteren Teil der Figur dargestellte Diagramm zeigt den Verlauf der Kraft F über dem Verschiebeweg s.Both versions in 2 show the state at the beginning of the collision (s = 0). The crash elements facing the side of the slide valve 13 lies on the hoses 1 and 2 at. It marks the zero point of the displacement s (s = 0). The diagram shown in the lower part of the figure shows the course of the force F on the displacement path s.

Die Positionen 5, 6, 12 und 15 bilden die als feststehend angenommene, erste Baugruppe des Crash-Element-Bündels. Die Positionen 11, 13 und 14 stellen die zweite bewegliche Baugruppe dar. Bei der axialen Verschiebung dieser Baugruppe infolge der Kraft F werden die Schläuche 1 bis 4 nach und nach an der Bewegung beteiligt. Kurz nach s = 0 sind es die zwei gleichen Schläuche 1 und 2. Im weiteren Verlauf dann die kürzeren Schläuche 3 und 4. (Zur Vereinfachung werden nur 4 Schläuche betrachtet; in Wirklichkeit sind es mehr.)The positions 5 . 6 . 12 and 15 form the assumed as a fixed, first assembly of the crash element bundle. The positions 11 . 13 and 14 represent the second moving assembly. The axial displacement of this assembly due to the force F, the hoses 1 to 4 gradually involved in the movement. Shortly after s = 0, it is the two same hoses 1 and 2 , In the further course then the shorter hoses 3 and 4 , (For simplicity, only 4 hoses are considered, in fact, there are more.)

Der Kraftverlauf des Crash-Element-Bündels ergibt sich durch Superposition der Kraftverläufe der einzelnen Schlauchverschiebungen. Die Gesamtkennlinie des Bündels gemäß Diagramm in 2 wird durch die obere Einhüllende der schraffierten Einzelflächen repräsentiert. Im Beispiel liegt die Gesamtkraft F über fast dem gesamten Verschiebeweg s unterhalb und nahe an F_max. Die Energiedissipation liegt demnach recht nahe am physikalisch möglichen Optimum. Die "kleinen Zwickel" zwischen der Gesamtkennlinie und der Grenzgeraden F_max können mit (noch) feinerer Staffelung der Schläuche "gefüllt" werden. Damit kommt die Dissipation noch näher an das Optimum heran.The force curve of the crash element bundle results from the superposition of the force profiles of the individual hose displacements. The overall characteristic of the bundle according to the diagram in 2 is represented by the upper envelope of the shaded individual areas. In the example, the total force F is almost the entire displacement s below and close to F _max . The energy dissipation is therefore very close to the physically possible optimum. The "small gussets" between the overall characteristic and the limit line F _max can be "filled" with (still) finer staggering of the hoses. This brings the dissipation closer to the optimum.

Durch geschickte Staffelung verschiedener Schläuche mit unterschiedlichen Einzelkennlinien längs des Verschiebewegs kann der Kraftverlauf des Crash-Element-Bündels in weiten Grenzen den jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Es sind auch Kraftprofile möglich.By Clever staggering of different tubes with different Individual characteristics along the Verschiebewegs the force curve of the crash element bundle within wide limits be adapted to the respective requirements. There are also force profiles possible.

Der Kraftverlauf einer einzelnen Schlauchverschiebung braucht im Regelfall nur einmal ermittelt zu werden, z. B. im Versuch. Das Ergebnis kann dann für die weiteren Auslegungsrechnungen verwendet werden. Die Vorausberechnung der Kennlinie eines Bündels ist mit hoher Treffsicherheit möglich.Of the Force curve of a single hose displacement usually needs to be determined only once, z. B. in the experiment. The result can then for the other design calculations are used. The forecast the characteristic of a bundle is possible with high accuracy.

Ein weiterer Vorteile des vorgestellten Konzepts ist die Wiederverwendbarkeit. Die Crash-Elemente werden bei bestimmungsgemäßem Einsatz weder beschädigt noch zerstört. Der ursprüngliche Zustand kann durch Zurückschieben der Schläuche in die Ausgangsposition wiederhergestellt werden. Damit können in kurzer Zeit und mit wenig Aufwand viele Crashversuch hintereinander durchgeführt werden, um z. B. die beste Crash-Element-Konfiguration (insbesondere die Schlauchbestückung) zu ermitteln. Dieses Vorgehen bietet sich besonders dann an, wenn die Kollisionskräfte nur unzureichend bekannt sind.One Further advantages of the presented concept are the reusability. The crash elements are neither damaged nor used properly destroyed. The original one Condition can be delayed by pushing back the hoses be restored to the starting position. This can be done in a short time and with little effort many crash attempt in a row carried out be used to For example, the best crash element configuration (especially the hose assembly) to investigate. This procedure is particularly suitable if the collision forces are insufficiently known.

Schließlich kann das vorgestellt Konzept eines Crash-Elements noch mit anderen energiedissipierenden Mechanismen kombiniert werden. Beim Crash-Element-Bündel nach 2 kann beispielsweise die einschlossene Luft nutzbringend am Prozess beteiligt werden. Diese kann z. B. über zusätzliche Bohrungen im Plattenschieber 13 energiedissipierend überströmen (Airbag-Prinzip). Technische Daten des Crash-Element-Bündels nach Figur 2: Länge: 80-140 mm, je nach Verschiebeweg Durchmesser: 25 mm Verschiebeweg: ca. 50 mm Maximale Kraft: ca. 600 N Energieaufnahme: ca. 30 J Masse: ca. 40 g Finally, the presented concept of a crash element can still be combined with other energy-dissipating mechanisms. At the crash element bundle after 2 For example, the enclosed air can be beneficially involved in the process. This can, for. B. via additional holes in the slide valve 13 energy-dissipating overflow (airbag principle). Technical data of the crash element bundle according to FIG. 2: Length: 80-140 mm, depending on the displacement Diameter: 25 mm displacement: about 50 mm Maximum force: about 600 N Energy consumption: about 30 years Dimensions: about 40 g

Mit diesem Crash-Element-Bündel kann z. B. eine 1 kg schwere Masse (z. B. ein meteorologisches Meßgerät), die an einem Fallschirm mit 28 km/h auf einem harten Untergrund fällt, auf einem Weg von 50 mm mit einem Lastvielfachen von maximal 60 G auf Geschwindigkeit Null abgebremst werden. Damit kann eine Beschädigung des Geräts weitgehend ausgeschlossen werden.With this crash element bundle can z. B. a mass weighing 1 kg (eg a meteorological measuring device), the on a parachute with 28 km / h on a hard surface falls on a distance of 50 mm with a load multiple of 60 G maximum Speed zero be slowed down. This can damage the equipment be largely excluded.

Einzelteile:

1, 2: elastischer Schlauch, lang
3: elastischer Schlauch, mittel
4: elastischer Schlauch, kurz
5, 6: umhülltes Bauteil, im Beispiel ein Rundstab
7: Rohrschieber
8: Anschlag
11, 12: Gehäusedeckel
13: Plattenschieber
14, 15: Gehäuserohr

Individual parts:

1, 2: elastic hose, long
3: elastic hose, medium
4: elastic hose, short
5, 6: coated component, in the example a round rod
7: sleeve valve
8th: attack
11, 12: housing cover
13: Knife Gate Valve
14, 15: housing tube

Baugruppen:

10: Crash-Element
20: Crash-Element-Bündel
30: Gehäuse

assemblies:

10: Crash element
20: Crash-element bundle
30: casing

Claims

Energy-dissipating crash element ( 10 ), characterized in that energy dissipation due to friction-related relative movement of at least one elastic tube ( 1 - 4 ) to one of the hose ( 1 - 4 ) at least partially enveloped component ( 5 . 6 ) arises.

Device according to claim 1, characterized in that a hose ( 1 - 4 ) one from the hose ( 1 - 4 ) at least partially enveloped component ( 5 . 6 ) elastically expanded spans.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a frictional relative movement axially to a hose ( 1 - 4 ) takes place.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that one of a hose ( 1 - 4 ) at least partially enveloped component ( 5 . 6 ) has a cylindrical surface.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that one of a hose ( 1 - 4 ) at least partially enveloped component ( 5 . 6 ) is rod-shaped.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that one of a hose ( 1 - 4 ) at least partially enveloped component ( 5 . 6 ) is a round bar.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that one of a hose ( 1 - 4 ) at least partially enveloped component ( 5 . 6 ) is a pipe.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that one of a hose ( 1 - 4 ) at least partially enveloped component ( 5 . 6 ) consists of fiber reinforced plastic or contains fiber reinforced plastic.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a hose ( 1 - 4 ) is made of silicone or contains silicone.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that one of a hose ( 1 - 4 ) at least partially enveloped component ( 5 . 6 ) from another hose ( 1 - 4 ) is at least partially enveloped.

Device according to claim 10, characterized in that two or more hoses ( 1 - 4 ), the same component ( 5 . 6 ) at least partially envelop, have an axial distance to each other.

Device according to claim 10, characterized in that two or more hoses ( 1 - 4 ), the same component ( 5 . 6 ) at least partially envelop, axially overlap.

Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the crash element ( 10 ) two or more at least partially hose-encased components ( 5 . 6 ) contains.

Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that a frictional relative movement by a stop ( 8th ) is limited.

Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that an at least partially tubular coated component ( 5 . 6 ) in a housing ( 30 ) is installed.

Method for energy dissipation in a crash element ( 10 ), comprising the steps of: - generating a force on an elastic tube ( 1 - 4 ); and - frictionally displacing a hose ( 1 - 4 ) relative to one of the hose ( 1 - 4 ) at least partially enveloped component ( 5 . 6 ).

A method according to claim 16, characterized in that a friction-related relative movement axially to a hose ( 1 - 4 ) Takes place.

Method according to one of claims 15 or 17, characterized in that a frictional relative movement by a stop ( 8th ) is limited.

Method according to one of claims 15 to 18, characterized in that two or more hoses ( 1 - 4 ) be postponed.

Method according to claim 19, characterized in that the displacement of at least two hoses ( 1 - 4 ) starts at a different time.