DE1750402A1

DE1750402A1 - Energieverzehrende Vorrichtung

Info

Publication number: DE1750402A1
Application number: DE19681750402
Authority: DE
Inventors: Lech Frederick A
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1967-06-14
Filing date: 1968-04-27
Publication date: 1971-02-25
Also published as: GB1170404A; US3444962A

Description

Firma Ford-Werke, Aktiengesellschaft, 5 Köln-Deutz 1,
Ottoplatz 2

"Energieverzehrende Vorrichtung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine energieverzehrende Vorrichtung.

Es sind verschiedene energieverzehrende oder absorbierende Vorrichtungen bekannt, die als Stoßdämpfer bezeichnet werden können. Diese Vorrichtungen sind üblicherweise so ausgelegt, daß sie nach dem Prinzip arbeiten, daß die Energie dadurch absorbiert wird, daß ein Arbeitsmaterial verformt wird.
Solches in Stoßdämpfern eingesetztes Arbeitsmaterial kann
ein nicht elastisches Metall sein, daß die Energie dadurch absorbiert, daß es über die Streckgrenze hinaus ausgedehnt wird, so daß dadurch das Metall bleibend verformt ist und,

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wenn die Stoßbelastung aufgehoben wird, nicht zur ursprünglichen Länge zurückkehrt.

Kraftfahrzeugkonstrukteure haben sich auf diese Vorrichtungen konzentriert, um sie zusammen mit Rückhaltemittel für die Benutzer von Kraftfahrzeugen einzusetzen, wie beispielsweise Sitzgurte und/oder Schulterschutzvorrichtungen. Während eines Aufprallünfalles, bei welchem die Passagiere heftig nach vorne gegen die Rückhaltemittel gestoßen werden, kann ein Stoßdämpfer, der die Rückhaltemittel verankert, derart Energie absorbieren, daß die auf den Körper des Passagiers ausgeübte Kraft aufgrund der plötzlichen Bewegung nach vorne gegen die Rückhaltemittel ganz erheblich verringert wird.

Eine energieverzehrende Vorrichtung oder ein Stoßdämpfer, der in der Lage ist, in sinnvoller Weise zusammen mit einem Rückhaltesystem für Fahrzeugbenutzer eingesetzt zu werden, muß in der Lage sein, erhebliche Mengen von Energie zu absorbieren. Die Streckgrenze eines nicht elastischen Materials muß vorher bestimmbar sein und es muß sich in einer nahezu gleichen Kraftebene strecken lassen, wobei diese Kraftaufwendung innerhalb der Sicherheitsgrenzen des vom Menschen zu ertragenden Druckes liegen muß, wobei nur eine geringe Verschiebung von einigen Millimetern möglich ist. Außerdem muß eine solche

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. 3 Vorrichtung sehr kompakt ausgebildet sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine energieverzehrende Vorrichtung zu schaffen, die in Verbindung mit den bei Kraftfahrzeugen eingesetzten Rückhaltemitteln verwendbar ist und die erforderlichen Charakteristikas einer solchen Vorrichtung besitzt.

Eine energieverzehrende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein langgestrecktes, gewellt ausgebildetes Teil, das aus einem nichtelastischem Werkstoff besteht und eine Form aufweist, die eine Vielzahl von ähnlichen Wellen schafft, die sich quer zu beiden Seiten der Längsachse des sinusförmigen Teiles erstrecken. An beiden Seiten des wellenförmigen Teiles sind langgestreckte Rückhaltemittel befestigt, die an den Scheiteln der Wellen durch entsprechende Festlegvorrichtungen festgelegt sind. Werden längsgerichtete Zug- oder Druckkräfte auf das wellenförmige Teil aufgebracht, so ist d'ie obere Scher-festigkeit der Befestigungsmittel im wesentlichen die gleiche, wie die obere Biegebelastung jeder einzelnen Welle.

Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. Die Zeichnungen zeigen in .

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

in
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Energieverzehrer gemäß Fig. 1,

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Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 und Fig. 4 ein Diagramm des Verhältnisses zwischen der axial ausgerichteten Kraft, die auf die energieverzehrende Vorrichtung gemäß Fig. 1 aufgebracht wird und die axiale Verformung der Vorrichtung.

In den Zeichnungen ist mit Io eine energieverzehrende Vorrichtung gemäß der Erfindung bezeichnet. Diese Vorrichtung umfaßt einen langgestreckten Metallstreifen 12, der wellenförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl gleichartiger Wellen 14 umfaßt, die sich symmetrisch von beiden Seiten der mittleren Längsachse 16 des Streifens 12 erstrecken. Der Streifen umfaßt sich axial erstreckende Endteile 18 und 2o, die Befestigungsöffnungen 22 und 21 aufweisen.

Ein langgestrecktes Halteelement 26 ist im wesentlichen parallel zur Achse 16 angeordnet und mit den Scheiteln der Welle 14 an der einen Seite des Streifens 12 durch Nieten 3o, 3oa, 3ob und 3oc festgelegt. Ein gleichartiges Halteelement 28 ist an der gegenüberliegenden Seite des Streifens 12 befestigt und in gleicher V/eise durch Nieten 31, 31a, 31b und 31c festgelegt. Der Streifen 12 und die verschiedenen Nieten sind so ausgebildet, daß die höchste Scherfestigkeit der Nieten im wesentlichen gleich der höchsten Biegebelastung der einzelnen Wellen 11 ist. Dieser Kraftwert entspricht dem Kraftspiegel, der durch die Vorrichtung Io aufrechterhalten wird, wenn diese ihre Energieverzehrungs-

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funktion ausübt.

Wird, wie dies durch die Pfeile 32 und 34 angedeutet ist, eine axiale Zugkraft auf die Vorrichtung Io aufgebracht, erfolgt ein progressives Abscheren der Nieten und Verbiegen der Wellen 14, wie dies durch die gestrichelte Darstellung an den Enden des Streifens 12 in Fig. 1 angedeutet ist. Dieses progressive Abscheren und Biegen setzt sich fort, wenn die Zugkräfte anhalten, bis alle Nieten abgeschert und der Streifen im wesentlichen gerade Form angenommen hat. Offensichtlich bewirkt eine Druckbeanspruchung, die auf die Vorrichtung Io aufgebracht wird, in ähnlicher Weise ein Abscheren der Verbindungsnieten und ein Biegen der Streifenwellen 14 aufeinander zu.

Eine grafische Darstellung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt, wobei auf der Ordinate die Belastung oder Zugbeanspruchung

aufgetragen ist und auf der Abzsisse die Verformung der Vorrichtung gemessen in ihrer Längsachse 16. Aus Übersichtlichkeitsgründen kann vorausgesetzt werden, daß die Kurve 36 eine typische Kurve für die Verformung der Vorrichtung Io ist, wenn ein Ende 18 der Vorrichtung mit dem Boden des Kraftfahrzeugfahrgastraumes und das andere Ende 2o der Vorrichtung an einem Sicherheitsgurt für das Rückhaltesystem des Fahrzeugbenutzers befestigt ist, wobei der Benutzer heftig nach vorne gegen den Sicherheitsgurt bei einem Fahrzeugzusammenstoß geschleudert wird.

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In gestrichelter Linie ist bei 38 die Stoßkraft eingezeichnet, die mit·Sicherheit vom menschlichen Körper aufgenommen werden kann.

Während des Fahrzeugzusammenstoßes wird das Fahrzeug abrupt angehalten und plötzlich abgebremst und der Fahrzeugbenutzer wird heftig nach vorne gegen den Sicherheitsgurt geschleudert, so daß eine leichte axiale Verformung der Vorrichtung Io gleichzeitig mit einem plötzlichen Anstieg der Belastung, die auf die Vorrichtung und auf den Passagier aufgebracht wird, erfolgt. Dies ist durch das Teil 39 in der Kurve 36 angedeutet. Wenn die Belastung an der Vorrichtung Io und des Fahrzeugbenutzers sich der Linie 38 nähert, wird die Belastung ausreichend groß, um eine Niete abzuscheren, wobei dieser Zeitpunkt durch den Punkt 4ο in der Kurve 36 angedeutet ist. Das Abscheren der Niete wird von einem Lastabfall begleitet. Ein rascher Anstieg der Belastung folgt auf das Abscheren der Niete und wird durch das Absorbieren der Energie durch d£e Energieverzehrvorrichtung verhindert, wenn die Welle 14 aufgebogen wird.

Das stufenmäßige Ansteigen der Belastung endet im Abscheren einer zweiten Niete, wie dies bei Punkt 4 2 angedeutet ist. Dieser Vorgang wiederholt sich über eine gewisse Anzahl von Nieten, wie dies durch die Punkte 44, 46 und 48 und So dargestellt ist. Nachdem alle Nieten abgeschert und der Streifen 12 im wesentlichen gerade gebogen ist, tritt ein

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plötzlicher Anstieg der Belastung auf. Ist eine ausreichende Anzahl von Wellen 14 und eine ausreichende Anzahl von Nieten vorgesehen, so kann der Fahrzeugbenutzer mit Sicherheit zur Ruhe kor.nen, bevor ein Oberschneiden der Kurve 36 und der Linie 38 eintritt.

Aus Fiσ. 4 ist ersichtlich, daß die axiale Last, die auf die energieverzehrende Vorrichtung Io durch den Kontakt zwischen dem Fahrgast und dem Rückhaltemittel, beispielsweise einem Sicherheitsgurt, einwirkt, während der Hauptverformung der Vorrichtung Io im wesentlichen konstant ist. Das Aufrechterhalten dieser Belastung innerhalb der Sicherheitsgrenzen, die noch vom Menschen zu ertragen ist, hängt natürlich vom Werkstoff des Streifens 12 ab und den Nieten, wie auch der Anzahl und der Größe der Wellen 14. Diese Parameter können leicht empirisch für jeden Fahrzeugeinsatz der erfindungsgenäßen Vorrichtung bestimmt werden. So ist erkennbar, daß diese Form der energieverzehrenden Vorrichtung die Energieverzehrmöglichkexten einer Anzahl von gekrümmten Bögen - indem diese Wellen aufgebogen werden - und des Abscherens der Nieten ausnutzt, um somit eine im wesentlichen konstante Belastung während der Hauptverformung in axialer Richtung der Vorrichtung zu schaffen. Die Vorrichtung hat eine vorherbestimmbare Streckgrenze, und die axiale Verschiebung wird lediglich durch die Größe der jeweiligen Vorrichtung bestimmt.

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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind demgegenüber. Abänderungen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung, zu verlassen.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

1. Energieverzehrende Vorrichtung, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes, gewelltes, aus nicht elastischem Werkstoff bestehendes Element (12) und wenigstens einem langgestreckten Rückhalteelement (26), das an dem wellenförmig ausgebildeten Element (12) in Längsrichtung desselben durch eine Vielzahl von Befestigungsmitteln angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscherkraft für die Festlegmittel (3o) im wesentlichen gleich der erforderlichen Biegekraft für das wellenförmige Element (12) ist, wobei diese Kraft als Zug- oder Druckkraft in Längsrichtung des gewellten Elementes (12) wirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch' 1 und 2, gekennzeichnet durch Nieten (3o, 31) als Befestigungsmittel.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte»gewellte Teil (12) aus kaltgewalztem Stahl besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte Teil (12) mehrere gleichartig ausgebildete symmetrische Wellen (14) aufweist, die sich in Richtung der Längsachse des Teiles (12) erstrecken.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei Rückhalteelemente (26, 28), die aneinander gegenüberliegenden Seiten der Wellen (14) des Teiles (12) durch Nieten am Scheitel der Welle festgelegt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nieten mit ihrer Achse senkrecht zur Längsachse des Teiles (12) ausgerichtet sind.

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