DE1282363B - Vorrichtung zum Abbremsen einer bewegten Masse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F16f

Deutsche Kl.: 47 a3-7/12

Nummer: 1282 363

Aktenzeichen: P 12 82 363.1-12 (G 46589)

Anmeldetag: 13. April 1966

Auslegetag: 7. November 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abbremsen einer bewegten Masse durch plastische Deformierung eines dünnwandigen Rohres von kreisförmigem Querschnitt, das zwischen einem festen Bauteil und einem unter der Einwirkung der abzubremsenden Masse in Richtung der Rohrachse auf den festen Bauteil zu verschieblichen Bauteil angeordnet und mit einem dieser Bauteile fest verbunden ist, während an dem jeweils anderen dieser Bauteile ein Kegelstumpf sitzt, der in das Rohr eingreift und dieses in radialer Richtung aufweitet, und der an seinem dem Rohr abgewandten Rande in eine Ringrinne ausläuft.

Vorrichtungen dieser Art beruhen auf der Beobachtung, daß dann, wenn man eine axiale Druckkraft, die größer ist als die kritische Belastung, auf ein dünnwandiges Rohr einwirken läßt, das verhältnismäßig kurz und genügend widerstandsfähig ist, um weder vollständig zusammengequetscht noch geknickt, noch aufgerissen zu werden, sich dieses Rohr verformt. Gibt man dabei dem Rohr ein relativ großes Verhältnis zwischen Durchmesser und Wandstärke und spannt man das Rohr an einem seiner Enden starr ein, so kann man die Verformung des anderen Rohrendes derart beeinflussen, daß dort ein gleichmäßig fortschreitendes Umbördeln oder Umstülpen erfolgt, wobei das Rohr ständig genügend widerstandsfähig gegenüber einem vollständigen Zusammenquetschen bleibt.

Vorrichtungen, die von diesem Prinzip Gebrauch machen, sind bereits aus der deutschen Auslegeschrift 1172 558 und aus der USA.-Patentschrift 3 143 321 bekannt. Erstere beschreibt einen insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmten Stoßdämpfer zum Auffangen eines einmaligen Stoßes, bei der zwischen zwei durch den Stoß relativ zueinander verschieblichen Bauteilen des Kraftfahrzeuges ein dünnwandiges Rohr angebracht und mit beiden Bauteilen fest verbunden ist. In der Nähe seines mit dem einen der Bauteile fest verbundenen Endes hat dieses Rohr einen Wulst, der bei einer Relativverschiebung der beiden Bauteile in Richtung der Rohrachse ein Umstülpen des ganzen Rohres vorbereitet bzw. einleitet. Auch die USA.-Patentschrift 3 143 321 befaßt sich mit einem Stoßdämpfer, der beispielsweise für Kraftfahrzeuge oder für Raumfahrzeuge gedacht ist und ein dünnwandiges Rohr aufweist, das mit seinem einen Ende einen Kegelstumpf übergreift, mit dem es über einen Scherniet verbunden ist. Wird das freie Rohrende von einem axialen Stoß getroffen, so gleitet es nach Abscheren des Niets an dem Kegelstumpf entlang und trifft an dessen anderem Ende auf eine Vorrichtung zum Abbremsen
einer bewegten Masse

Anmelder:

Groupement Atomique Alsacienne Atiantique,
Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht,

Patentanwälte,

8000 München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Maurice Lechevallier, Viry-Chatillon;

Jean Gruel, Bätiment K - Fresnes (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 16. April 1965 (13 671)

Ringrinne, wobei es zunächst radial aufgeweitet, schließlich jedoch zerstört wird.

Unbefriedigend bleibt bei beiden bekannten Stoßdämpfern der Umstand, daß sich bei ihnen der Bewegung der abzubremsenden Masse während des gesamten Bremsvorganges eine im wesentlichen konstante Bremskraft entgegenstellt. Bei der in der deutschen Auslegeschrift 1172 558 behandelten Konstruktion ergibt sich diese Konstanz der Bremskraft dadurch, daß infolge der starren Verbindung des dünnwandigen Rohres mit beiden der relativ zueinander verschieblichen Bauteile der sich verschiebende Rohrabschnitt über die ganze Zeit im wesentlichen gleichwertig bleibt. Bei der Konstruktion nach der USA.-Patentschrift 3 143 321 dagegen wird die Bremskraft durch die ebenfalls im wesentlichen konstante Bruchfestigkeit des dünnwandigen Rohres selbst festgelegt, die sich als reine Materialgröße während des Bremsvorganges nicht ändern kann.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art in der

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Weise weiterzubilden, daß sich mit ihr eine progres- entsprechend derjenigen Form, die das umgestülpte sive Abbremsung der bewegten Masse erreichen läßt. Stück des Rohres 1 annehmen soll. Im Fall der

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrich- F i g. 1 ist der Krümmungshalbmesser klein und das tung der eingangs geschilderten Art, erfindungsgemäß Rohr wird konzentrisch zu sich selbst umgestülpt, dadurch gelöst, daß der Kegelstumpf und die Ring- 5 Da einer der Bauteile, beispielsweise der Bauteil 4, rinne so bemessen sind, daß das Rohr unter Umbie- festgehalten wird, verschiebt die Bewegungsenergie gung des jeweils in der Rinne liegenden Rohr- der abzubremsenden Masse stetig den anderen Bauabschnittes umgebördelt wird. teil, der sich seinerseits auf das stirnseitige Ende des

Beim praktischen Einsatz der erfindungsgemäßen Rohres 1 abstützt. DerkegelstumpfförmigeKörper4a Vorrichtung wird das dünnwandige Rohr unter Auf- io schiebt sich dabei stetig in das Rohr 1 hinein, und nähme der Bremsenergie von seinem über den Kegel- an der ringförmigen Basisrinne erfolgt die umstülstumpf greifenden Ende her je nach der Steilheit des pende Verformung dieses Rohres. Dabei wird das Kegelstumpfes und dem Krümmungsradius der an- Endelö des Rohres, das sich anfangs genau den schließenden Ringrinne entweder konzentrisch zu Oberflächen4a und 4b anpaßt, von diesen Obersich selbst zurückgefaltet oder zu einem Rollbund 15 flächen stetig fortschreitend zurückgefaltet und beaufgerollt. In beiden Fällen kommt es jedoch zu einer wegt sich als durch entsprechendes Umstülpen erDeformation lediglich in demjenigen Teil des Rohres, weiteter Rohrabschnitt stetig konzentrisch zu dem der durch den Kegelstumpf nach außen aufgeweitet inneren Rohr 1.

wird, während das übrige Rohr zwischen den in Der Einspannring3, in dem das Ende la des

Relativbewegung zueinander befindlichen Bauteilen 20 Rohres festgelegt ist, ist ebenfalls mit einer' Vervollkommen gerade bleibt. formungsleitfläche versehen, die der Leitfläche- des

Wählt man die Bemessung des Kegelstumpfes und Bauteils 4 gleicht. Auch diese Leitfläche umfaßt der Ringrinne so, daß das Rohr konzentrisch zu sich einen Kegelstumpf 3 α, dessen kleine Basis das einselbst zurückgefaltet wird, so kann man einen größe- gespannte Rohrende la eng umgibt, während an der ren Verschiebeweg erzielen, indem man gemäß einer 25 großen Basis eine Ringrinne 3 b angeformt ist, die als Weiterbildung der Erfindung auch an dem fest mit Führung bei nochmaligem umbördelndem Umstülpen dem dünnwandigen Rohr verbundenen Bauteil einen des bereits einmal umgestülpten Rohrabschnitts dient, in einer Ringrinne auslaufenden Kegelstumpf vor- Das Rohrende Ιέ, das nach seiner ersten Umstülpsieht und beide Kegelstümpfe und Ringrinnen so verformung an dem Bauteil 4 sich in Form eines bemißt, daß das Rohr jeweils auf sich selbst zurück- 30 äußeren Rohres mit größerem Durchmesser bis zu gefaltet wird. dem Spannring 3 bewegt hat, kommt als zu dem

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen ersten Rohr I₁ konzentrisches Rohr I₂ zunächst zu Vorrichtung sind in der Zeichnung veranschaulicht. der Ringrinne3&, in der sein Ende nun nach innen Es zeigt in Richtung auf den Kegelstumpf 3 a umgelenkt wird.

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungs- 35 Anschließend wird das Rohrende in Richtung auf gemäße Abbremsvorrichtung nach mehrfachem Um- die Außenfläche des inneren Rohres I₁ gedrückt, stülpen eines großen Teils des Rohres, an dem es bei zunehmender weiterer Verkleinerung

F i g. 2 ebenfalls im axialen Längsschnitt eine Aus- des Abstandes zwischen den beiden Bauteilen 2 und 4 führungsvariante, bei der das Rohrende durch Bor- nach unten entlanggleitet. Dieser Vorgang kann sich dein aufgerollt wird. 40 zu mehreren Malen wiederholen, es bilden sich so

Um eine in Bewegung befindliche Masse ab- bei dem axialen Zusammendrücken des ursprüngzubremsen, wird ein Rohr 1 benutzt, das zwischen liehen Rohres 1 weitere konzentrische Rohrabschnitte, zwei Bauteilen 2 und 4 eingesetzt ist, von denen der wie I₃ und I₄, wobei die zusätzlichen Rohrabschnitte eine festgehalten wird, während der andere durch sich zwischen die beiden äußeren Rohrteile I₁ und I₂ die bewegte Masse axial verschoben wird. Die kraft- 45 dazwischenschieben, die über jeweils in der Verübertragende Verbindung zwischen dem beweglichen formung befindliche Zwischenteile verbunden sind, Bauteil und der Masse kann beliebig gestaltet sein welche sich auf die Kegelstümpfe der beiden Bauteile und ist in der Zeichnung nicht dargestellt. abstützen und an diesen entlanggleiten. Auch die

Der Bauteil 2 hat einen rohrförmigen Endteil 2 a, konzentrischen Rohrabschnitte gleiten aneinander der eine Umfangsschulter2ö aufweist, auf die sich 50 und bremsen so durch gegenseitige Reibung noch das Rohr 1 abstützt und an der es durch einen Spann- einen Teil der Bewegungsenergie der Masse ab, woring 3 festgespannt ist. bei diese Reibung mehr und mehr zunimmt und somit

Der Bauteil 4 ist ebenfalls rohrförmig, ist aber nur die Abbremsung progressiv verläuft. Wesentlich ist, mit dem Ende 1 ft des Rohres 1 in Berührung. Dieses daß bei der Ausführung nach Fig. 1 das zunächst Ende 16 des Rohres ist derart nach außen angebör- 55 einfache dünnwandige Rohrl nach einem doppelten delt, daß an dieser Stelle die energieverzehrende Ver- Umstülpen seines Rohrendes durch die sich bildenden formung einsetzt; in dem Fall der Fig. 1 ist diese konzentrischen Rohrabschnitte versteift und damit Verformung ein Umstülpen des Rohres konzentrisch gegen Ausknicken selbst bei stark zunehmenden zu sich selbst. Bremskräften gesichert ist.

Die Berührungsfläche 4 a des Bauteils 4 hat etwa 60 Nach einer Ausführungsvariante, wie sie in der die Form eines Kegelstumpfes, dessen kleine Basis Fig. 2 dargestellt ist, hat der Kegelstumpf 14a einen in Richtung auf den Bauteil 2 weist, während der verhältnismäßig großen Kegelspitzenwinkel, d. h., Kegelstumpf an seiner großen Basis in eine äußere seine Neigung ist verhältnismäßig flach, während der Ringrinne 4 & übergeht, deren hohle Wölbung dem Krümmungshalbmesser der Umfangsrinne 14 b ganz anderen Bauteil 2 zugewandt ist und an einer axialen 65 wesentlich größer ist als der der Umf angsrinne 4 b Umfangsrippe endet. des ersten Beispiels. Auf diese Weise erzielt man ein

Wie die Zeichnung erkennen läßt, kann die Ring- bördelndes Aufrollen des Rohres 10 an seinem Rohrrinne 4 & unterschiedliche Krümmungsradien haben, ende, zumal wenn das Ende 10 & dieses Rohres be-

reits zuvor entsprechend stark nach außen abgebogen worden ist, um diese Aufrollbewegung sicher einzuleiten.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist das obere Ende 10 a des Rohres durch einen Spannring 13 an der Schulter 12b des Bauteils 12 festgehalten. Entsprechend der zunehmenden Verzögerung bei der Verschiebung der abzubremsenden Masse rollt sich das Rohr 10 an seinem unteren Ende zu einem starken Bördelrollwulst zusammen und setzt bei der Vergrößerung dieses Rollwulstes weiteren Druckkräften einen stetig anwachsenden Widerstand entgegen.

Ein solches bördelndes Aufrollen hat die gleiche Wirkung, wie das stetige und gegebenenfalls mehrfache Umstülpen des Rohres gemäß der Ausführung nach Fig. 1. Je nach der Bewegungsrichtung der abzubremsenden Masse, die entweder auf den Bauteil 2 bzw. 12 oder auf den Bauteil 4 bzw. 14 wirken kann, erzielt man stets die gleiche zunehmende Bremskraft.

Die Ausbildung und der Halbmesser der Verformung werden unter Berücksichtigung der Kontur der Kegelstümpfe 4 bzw. 14 und durch die Kennwerte des Rohres, wie Durchmesser, Wandstärke, Zähigkeit usw., bestimmt.

Der geringe Raumbedarf und die Einfachheit der Anwendung der erfindungsgemäßen Abbremsvorrichtungen machen es möglich, eine derartige Vorrichtung überall dort einzusetzen, wo man eine bewegte Masse ohne starken Stoß abbremsen will. Diese Aufgabe ergibt sich häufig bei Kernreaktoren, bei denen Lasten meistens ohne unmittelbare Sichtbeobachtung gehandhabt werden müssen und/oder ein plötzliches Herabfallen derartiger Lasten sehr schwere Folgen haben kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abbremsen einer bewegten Masse durch plastische Deformierung eines dünnwandigen Rohres von kreisförmigem Querschnitt, das zwischen einem festen Bauteil und einem unter der Einwirkung der abzubremsenden Masse in Richtung der Rohrachse auf den festen Bauteil zu verschieblichen Bauteil angeordnet und mit einem dieser Bauteile fest verbunden ist, während an dem jeweils anderen dieser Bauteile ein Kegelstumpf sitzt, der in das Rohr eingreift und dieses in radialer Richtung aufweitet und der an seinem dem Rohr abgewandten Rande in eine Ringrinne ausläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelstumpf (4 α, 14 α) und die Ringrinne (4 b, 14 b) so bemessen sind, daß das Rohr unter Umbiegung des jeweils in der Rinne liegenden Rohrabschnittes umgebördelt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der mit dem dünnwandigen Rohr (1) fest verbundene Bauteil (2) einen in eine Ringrinne (3 b) auslaufenden Kegelstumpf (3 α) aufweist und beide Kegelstümpfe (3 a, 4 a) und Ringrinnen (3 b, 46) so bemessen sind, daß das Rohr jeweils auf sich selbst zurückgefaltet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1172558;
USA.-Patentschrift Nr. 3143 321.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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