DE1941600C - Shock absorber with load transfer element and a honeycomb structure - Google Patents
Shock absorber with load transfer element and a honeycomb structureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Stoßabsorber mit Lasteinleitglied und einer Wabenstruktur mit Zellachsrichtung parallel zur Bewegungsrichtung des Lastein-Ieitgliedes. The invention relates to a shock absorber with a load introduction member and a honeycomb structure with a cell axis direction parallel to the direction of movement of the load input element.
Das Problem der Stoßdämpfung bezieht sich insbesondere darauf, die im Betrieb relativ selten auftretenden Spitzenkräfte durch Wabenstrukturen aufzufangen. Derartige Strukturen erfahren bei der Stoßdämpfung eine bleibende plastische Verformung. Sie können deshalb nur einmal verwendet werden und müssen für einen weiteren Einsatz ausgetauscht werden. Bekannt sind derartige Probleme bei Landekufen von Hubschraubern (deutsche Patentschrift 915 533) und bei Landegestellen von Raumfahrzeugen, z. B. bei der Apollo-Mondlandefähre (s. Druckschrift der Fa. Hexcel Product Inc., Berkeley, CaI., »Honeycomb as an energy absorbing material« — Waben als ein Energieabsorptionsmaterial — byj.Brentjes, 8. Structures, Structural Dynamics and Material Konference, March 29 and 30, 1967). In beiden Fällen müssen die normalen Landestöße durch elastische Verformung der Landestreben aufgenommen werden, die übermäßige Beanspruchung aber wird durch eine plastische Verformung von zwischengeschalteten Stoßabsorbern abgefangen, ohne daß die Bauteile selbst zu Bruch gehen.The problem of shock absorption relates in particular to that which occurs relatively infrequently during operation Absorbing peak forces through honeycomb structures. Such structures experience during shock absorption permanent plastic deformation. They can therefore only be used once and must be exchanged for further use. Such problems with landing skids are known of helicopters (German Patent 915 533) and landing gear of spacecraft, e.g. B. at the Apollo lunar module (see publication from Hexcel Product Inc., Berkeley, California, “Honeycomb as an energy absorbing material «- honeycombs as an energy absorption material - byj.Brentjes, 8. Structures, Structural Dynamics and Material Conference, March 29 and 30, 1967). In both cases the normal landing impacts must be absorbed by elastic deformation of the landing struts, however, the excessive stress is caused by plastic deformation of interposed shock absorbers intercepted without breaking the components themselves.
Die Verwendung von Wabenstrukturen für derartige Zwecke hat den Nachteil, daß die Kraft-Weg-Kennlinie zu Beginn der Belastung einen steilen Anstieg, verbunden mit einer hohen Lastspitze aufweist. Das hat zur Folge, daß diese hohe Lastspitze überschritten werden muß, bevor die Struktur wirksam werden kann.The use of honeycomb structures for such purposes has the disadvantage that the force-displacement characteristic shows a steep rise at the beginning of the load, combined with a high load peak. As a result, this high peak load must be exceeded before the structure can take effect can be.
Eine bekannte Möglichkeit zur Beseitigung der Anfangslastspitze besteht durch ein Vorstauchen der Wabenstruktur vor ihrem Einsatz, wobei die Lastspitze bereits überschritten wird (z. B. USA.-Patentschrift 3 130 819). Nachteilig ist hierbei, daß das endgültige Energieaufnahmevermögen dadurch verringert wird. Eine weitere bekannte Möglichkeit, die Anfangslastspitze zu beseitigen und zugleich einen sanfteren Kraftanstieg zu erzielen besteht darin, das Wabenmaterial mit einer profilierten Oberfläche zu versehen (z.B. USA.-Patentschrift 2 973 172). Der Nachteil hierbei ist, daß jeder Wabenblock eine besondere, aufwendige Bearbeitung mittels teuerer Werkzeuge erfordert. A well-known way of eliminating the initial peak load consists of pre-compressing the honeycomb structure before it is used, with the load peak has already been exceeded (e.g. US Pat. No. 3,130,819). The disadvantage here is that the final Energy absorption capacity is thereby reduced. Another well-known way to eliminate the initial peak load and at the same time a gentler one To achieve an increase in force consists in providing the honeycomb material with a profiled surface (e.g. U.S. Patent 2,973,172). The disadvantage here is that each honeycomb block is a special, complex one Requires machining by means of expensive tools.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lastspitze abzubauen und einen sanfteren Kraftanstieg zu erreichen, ohne daß die Wabenstruktur vor ihrem Einsatz zur Stoßdämpfung einer Vorbehandlung unterzogen werden muß.The invention is based on the object of reducing the load peak and a gentler increase in force to achieve without the honeycomb structure prior to its use for shock absorption a pretreatment must be subjected.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch, gelöst, daß das Lasteinleitglied oder der gegenüberliegende Gehäuseboden auf seiner der ebenen Kontaktflache der Wabenstruktur zugewandten Seite eine solche Profilierung aufweist, daß bei Belastung fortschreitend größere Flächen (z. B. Kegel, Pyramden, Kalotten) des Lasteinleitgliedes zur Anlage an die Wabenstruktur kommen.According to the invention, this object is achieved in that the load introduction element or the opposite one Housing bottom on its side facing the flat contact surface of the honeycomb structure has such a profiling that progressively larger surfaces (e.g. cones, pyramids, Calottes) of the load application member come to rest on the honeycomb structure.
Der Vorteil der Profilierung des Lasteinidtgi K:\ies zur Erzielung eines gewünschten Kra: t-V> :g-Verlaufes besteht in seiner einmaligen Bearbe;·, mg gegenüber der einer jeden einzelnen zum Einsät/ gelangenden Wabenstruktur. Außerdem kann die P Iilierung je nach Einsatzfall in exakter Form voran--Ih:- rechnet und ausgeführt werden. Ferner brauch' adurch die Formgebung bzw. Profilierung nicht bc. ύ·- der Wabenstruktur berücksichtigt werden.The advantage of profiling the Lasteinidtgi K: \ ies to achieve a desired force-V>: g-curve consists in its unique treatment; ·, mg compared to that of each individual at the sowing / arriving Honeycomb structure. In addition, depending on the application, the piling can be carried out in an exact form - Ih: - calculates and executes. Furthermore, the shaping or profiling does not require bc. ύ · - the honeycomb structure must be taken into account.
Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung isi lie Form des Lasteinleitgliedes durch stufenfön ;jy Schichtung ebener Platten angenähert. Dies hat vn Vorteil, daß die Lasteinleitung stets senkrecht zur jeweiligen Kontaktfläche der Wabenstruktur erfi.lju. Beispielsweise würde bei einem spitzen kegeligen Profil die Wabenstruktur gespalten und dadurch der Siotfabsorber in seiner Funktion negativ beeinträchti t. Ein derartiges Fehlverhalten wird jedoch durch die angenäherte stufenförmige Profilierung des Lastcinleitgliedes vermieden.According to a further embodiment of the invention isi lie the shape of the load introduction member by step hair dryer ; jy layering of flat plates approximated. This has the advantage that the load application is always perpendicular to the respective contact surface of the honeycomb structure. For example, in the case of a pointed, conical profile, the honeycomb structure would split and the function of the Siot absorber would be adversely affected. Such a malfunction is avoided, however, by the approximated step-shaped profiling of the load initiating member.
Derartig wirkende Stoßabsorber können auf Grund der leichten Ein- und Ausbaumöglichkeit der Wabenstruktur in Flugzeugfederbeinen, Landestelzen, Schleppstangen, Prellböcken, Verpackung empfindlicher Geräte sowie zur Dämpfung von Abwurfplatlcn und anderes mehr verwendet werden.Such acting shock absorbers can due to the easy installation and removal possibility of the honeycomb structure in aircraft suspension struts, landing stilts, tow bars, buffer blocks, packaging more sensitive Devices as well as for the attenuation of Abflugplatlcn and other more can be used.
Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden beschrieben und an Hand von Skizzen erläutert.An exemplary embodiment is described below and explained on the basis of sketches.
F i g. 1 zeigt Kraft-Weg-Kennlinien mit und ohne Lasteinleitglied;F i g. 1 shows force-displacement characteristics with and without a load application element;
F i g. 2 zeigt einen Stoßabsorber mit der Anordnung einer stufenförmigen Profilierung am Lasteinleitglied;F i g. 2 shows a shock absorber with the arrangement of a stepped profile on the load introduction member;
Fig. 3 zeigt den Stoßabsorber gemäß Fig. 2, jedoch mit der Anordnung einer stufenförmigen Profilierung auf dem Gehäuseboden;Fig. 3 shows the shock absorber according to FIG. 2, however with the arrangement of a stepped profile on the housing base;
Fig.4 zeigt ein Flugzeugfederbein mit eingebautem Stoßabsorber.Fig. 4 shows an aircraft strut with built-in Shock absorber.
In Fig. 1 ist der natürlichen Kennlinie 1 einer Wabenstruktur die Kraft-Weg-Kennlinie 2 gegenübergestellt. Die in der Kennlinie 1 ersichtliche Lastspitze beruht auf der kritischen Verform- bzw. Beullast zu Beginn der plastischen Verformung der untereinander verbundenen Zellwände. Nach Überschreiten dieser kritischen Verform- bzw. Beullast ist ein kontinuierlicher Verfürmvorgang unter praktisch konstanter Last eingeleitet, der beispielsweise bei Aluminium- und Papierwaben zum fortschreitenden Zusammenfalten, bei Zellwändeii aus glasfaserverstärkten Kunststoffen zu fortschreitendem Bruch und Pulverisieren Hpi-spI-In Fig. 1, the natural characteristic curve 1 is a honeycomb structure the force-displacement curve 2 is compared. The peak load shown in characteristic curve 1 is based on the critical deformation or buckling load at the beginning of the plastic deformation of each other connected cell walls. After exceeding this critical deformation or buckling load, a continuous one Forming process initiated under a practically constant load, for example with aluminum and paper honeycombs for progressive folding, with cell walls made of glass fiber reinforced plastics to progressive breakage and pulverization Hpi-spI-
:?ind t -3,iSt ein derarti8er Stoßdämpfer 3 ™·3™" Lastfclnleitglied4 bzw. 4' mit und ohne stufenform.ger ProfilierungS bzw.5' schematisch : ? i nd t - 3 , is such an 8 e r shock absorber 3 ™ · 3 ™ " load guide element 4 or 4 'with and without stepped profiling or 5' schematically
S?K?· Λ Γ6?!" Ausfüh™ng^ispiefe„m TS das Lasteinleitglied 4 bzw. 4' in Richtune der S? K? · Λ Γ 6 ?! " Execution " m TS the load introduction member 4 or 4 'in the direction of the
SS? "'τ 6'Ä.Richt"^Pfeil) einer JfabenstrutSS? "'τ 6 ' Ä. Richt " ^ arrow) a Jfabenstrut
fläche Γη J«,3«' ΐ ^T**1 daZU Stehende KontaJttflacheS bzw.8. Lasteinleitglied 4 bzw. 4' und Wa-area Γη J «, 3 « 'ΐ ^ T ** 1 associated contact areas or 8. Load introduction member 4 or 4 'and Wa-
iSK1 ^V' Werden vom °*««» ^9-umgeben. Wahrend m F i g. 2 d=e stufenförmige Profi-iSK 1 ^ V ' Are surrounded by the ° * «« »^ 9-. While m F i g. 2 d = e stepped professional
JieniiigS unimttelbar am Lasteinleitglied4 angeord-JieniiigS directly arranged on the load application element4
sich1? "ρ IF" die Kontakt«ächeit wirkt, befindet sich d!e: Profilierung5' in Fig. 3 auf dem dem Lasteinleitglied 4' bzw. der Kontaktfläche 8' gegenüber-Legenden Gehäuseboden 10 bzw. wirkt gegen die Fläche 8". Dabei nimmt in beiden Darstellungen der Fig.2 und 3 die mit der Wabenstruktur7 bzw.7' in Kontakt stehende und beaufschlagende Fläche U bzw. 11' über die stufenförmige Schichtung bzw. Profilierung5 bzw. 5' bis zum Erreichen der konstanten Kraft allmählich zu. Dadurch wird ein sanfterer Anstieg der Kraft-Weg-Kennlinie 2 (s. F i g. I) ohne Auftreten einer Lastspitze erreichtyourself 1 ? "ρ IF", which acts on the surface, is the: Profiling 5 'in FIG in two illustrations of Figures 2 and 3, the 'standing and acts upon surface 11 or U i n contact' on the stepped layering or Profilierung5 and 5 'until reaching the constant force gradually increases with Wabenstruktur7 bzw.7. This a smoother rise in the force-displacement curve 2 (see Fig. I) is achieved without a load peak occurring
Aus Fig.4 schließlich ist ein praktisches Beispiel > des Einsatzes eines Stoßabsorbers mit darin angeordneter Wabenstruktur 12 und Lasteinleitglied 13 in einem Flugzeugfederbein 14 ersichtlich. Wird das Federbein 14 bzw. die normale Stoßdämpfeinrichtung 15 bei einem harten Landen bzw. Aufsetzen de.; Flugzeuges auf der Landepiste 16 überbeansprucht, so überträgt sich die dabei auftretende Überbeitsiung auf die eingebaute Wabenstruktur 12. Diese da Hirch deformierte bzw. unbrauchbar gewordene Wabenstruktur 12 ist dann durch eine neue zu ersetze,; was durch die leichte Hin- und Ausbaumögiichkeit ν η Federbein erfolgen kann.Finally, FIG. 4 shows a practical example of the use of a shock absorber with a honeycomb structure 12 and load introduction member 13 arranged therein in an aircraft spring strut 14. If the strut 14 or the normal shock-absorbing device 15 is de; If the aircraft is overstrained on the runway 16, the overworking that occurs is transferred to the built-in honeycomb structure 12. This honeycomb structure 12, deformed or unusable by Hirch, must then be replaced by a new one; which can be done through the easy back and forth expansion option ν η shock absorber.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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DE1941600A1 DE1941600A1 (en) | 1971-02-18 |
DE1941600B2 DE1941600B2 (en) | 1972-09-28 |
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