DE2213323A1

DE2213323A1 - Plastisch verformbare Struktur, hauptsächlich verwendbar in Sicherheitsvorrichtungen

Info

Publication number: DE2213323A1
Application number: DE19722213323
Authority: DE
Inventors: Albert Chaville Hauts-de-Seine Grosseau (Frankreich)
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1971-03-19
Filing date: 1972-03-18
Publication date: 1972-09-28
Also published as: FR2129258A1; GB1376786A; IT950338B; ES400925A1

Description

Patentanwalt

HERMANN L. JUNG

Dlpl.-Chem. ·

757 baden baden

Ludwig-Wilhelm-Straße 12 Telefon (0 72 21) 2 39 33 Tel

Ihr Zeichen

C-91i/72^Ta9 KS.3.1972

Plastisch verformbare Struktur, hauptsächlich verwendbar in Sicherheitsvorrichtungen.

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•-•21441 Girokonto

Pottichtokkonto 2290 21 Frankfurt »m Main ttadtipVkati* Itdtn-Btdan · Girokonto 100 02792« Stadt- und Krtliiparkat»· Darmitndt

Bestimmte plastisch verformbare Strukturen sind bereits bekannt, bei denen die mögliche Deformation zum Auffangen der kinetischen Energie eines Körpers verwendet wird, der sich in relativer Bewegung gegenüber der ge- " nannten Struktur befindet.

So sind z.B. Energieauffangvorrichtungen bekannt, mit denen bestimmte Aufzüge ausgerüstet sind und die bei Störungen in den gewöhnlichen Schalt- od. Bedienungsvorrichtungen das Bremsen derselben ermöglichen. Diese Vorrichtungen sind mit Bändern aus plastischem Material ausgerüstet, die in sich zu einer Schleife gebogen werden und an dieser Schleife wieder auf ihre volle Länge gestreckt werden können. Die zum Bremsen erforderliche Energie wird beim Biegen und Strecken erzeugt, während sich die Schleife entlang dem entsprechenden Band verschiebt.

Die genannten deformierbaren Strukturen werden jedoch so verwendet, daß die Fasern des plastischen Materials hauptsächlich nur einer Zugbelastung ausgesetzt werden. Dieser Strukturtyp kann also nicht zum Auffangen der bei Kompressionsod. Druckstößen od. ähnlichen Stoßen entstehenden Energie verwendet werden, zu denen es vor allem bei Verkehrsunfällen mit Kraftfahrzeugen kommt.

Ein wesentlicher Zweck der Erfindung besteht in dem Vorschlag einer deformierbaren Struktur, die so funktioniert, daß sie die bei einem Druckstoß erzeugte Energie auffangen kann. Die Erfindung betrifft ebenfalls SpezialVorrichtungen, die die Wirksamkeit der bisher bekannten Strukturen erhöhen.

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Die Erfindung betrifft somit eine deformierbare Struktur, die sich vor allem für Sicherheitsvorrichtungen eignet, bestehend aus einem festen Körper, der im wesentlichen formbeständig ist, sowie aus einem plastisch deformierbaren Element, das aus mindestens einer im allgemeinen länglichen Fläche gebildet wird, deren eines Ende an dem genannten Körper befestigt ist und die einmal in sich selbst zu einer Schleife gebogen wird, durch die sie im wesentlichen um l80 Bogengrad umgebogen wird, wobei diese Struktur außerdem eine Biegeführung für die genannte Schleife hat, die mit dem genannten Körper fest verbunden ist.

Die Schleife ist zwischen der genannten Biegeführung und dem anderen Ende des Elements vorgesehen, während eine zusätzliche Führung des deformierbaren Elements zwischen der genannten Schleife und dem genannten anderen Ende angeordnet ist.

Außerdem besteht das deformierbare Element vorteilbafterweise aus mindestens zwei Flächen aus einem Material mit plastischen Eigenschaften, von denen zwei gegenüberliegende Seiten aneinanderliegen.

Wenn die beiden Flächen verschieden stark sind, kommt die weniger starke Fläche auf die Innenseite der, Schleife zu liegen.

Ferner ist mindestens eine Klebezone zwischen den genannten gegenüberliegenden Seiten der beiden Flächen vorgesehen.

So sind vorzugsweise mehrere abgegrenzte Klebezonen zwischen den beiden genannten Seiten angeordnet und stellen jede für sich eine im wesentlichen punktuelle Zone dar.

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Außerdem werden die "beiden Flächen ursprünglich vorteilhafterweise durch mindestens einen Schweißpunkt miteinander verbunden.

Weiterhin ist mindestens eine der deformierbaren Flächen von mindestens einer Hülle umgeben, die mit als Bruchstellen dienenden Einkerbungen versehen ist.

Diese Hülle kann röhrenförmig sein und einen polygonalen Querschnitt haben, wobei die Einkerbungen entlang mindestens einer Mantellinie der genannten Hülle, die über die Scheitelpunkte des genannten Querschnitts verlaufen, vorgesehen sind.

Die an sich bekannte Biegeführung besteht mindestens teilweise aus zwei Seiten, die in Bezug auf die zusätzliche Führung gesehen unterhalb der Schleife konvergierend verlaufen.

Darüber hinaus hat das Element vorzugsweise zwei Flächen od. Flächengruppen, deren Schleifen in zwei entgegengesetzten Richtungen gebogen sind.

Schließlich besteht der Körper bei einer vorteilhaften Ausführungsart aus einer röhrenförmigen Hülle von rechtwinkeligem Querschnitt, während die Biegeführung selbst aus einer Hülle gebildet wird, die zumindest teilweise röhrenförmig ist, einen rechtwinkeligen Querschnitt hat und an zwei ihrer Seiten mit den Innenseiten des Körpers verbunden ist, die den Längsseiten des rechtwinkeligen Querschnitts entsprechen.

Die Erfindung wird ebenso wie die sekundären Merkmale und deren Vorteile aus der folgenden als Beispiel angeführten Beschreibung von Ausführun^sarten besser verständlich .

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Pie Beschreibung sowie die Zeichnungen dienen.selbstverständlich nur zur Unterrichtung und sind als nicht einschränkend zu verstehen.

In der Beschreibung wird auf 'die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, auf denen die Abbildungen folgendes dar- ■ stellen:

- Abb. 1 ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Struktur;

- Abb. 2 ist ein Querschnitt nach II-II von Abb. Ij

- Abb. 3 ist ein Querschnitt nach III-III von Abb. Ij

- Abb, 4 ist eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Bestandteils der Struktur von Abb. 1;

- Abb. 5 ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Variante der Struktur.

Abbildung 1 stellt den Längsträger eines Kraftwagens dar, wobei es sich versteht, daß die Erfindung auch auf andere Vorrichtungen anwendbar ist, wie etwa, die Befestigungen von Stoßstangen od. die äußersten Enden vorne und hinten am Wagen od., auch das Gefüge der Steuersäule eines Fahrzeugs, dies allein im Bereich des

Der Längsträger besteht aus einem festen Körper- 1, der im wesentlichen formfest ist. und aus einem länglichem Hohlkasten aus Blech gebildet wird, von rechtwinkeligem Querschnitt, mit den Schmalseiten la und den Breitseiten; Ib., Auf der Außenseite das Endstücks Ic. dieses Ea-stena ist eine lokale Verstärkungssehelle· 2^; angebraehte..

Außerdem wird eine innere Biegeführung 3 auch aus einer ' röhrenförmigen Hülle von quadratischem Querschnitt gebildet, von der die beiden Seiten 3a an den Innenseiten der Breitseiten Ib des Körpers 1 befestigt sind. Dadurch befinden sich die beiden anderen Seiten 3b der Biegeführung 3 in einem Abstand zu den Schmalseiten la des Körpers 1, wobei eines ihrer Enden in 3c umgebogen ist, so daß sie sich an den Innenseiten der genannten Seiten la des Körpers 1 abstützen. Das andere Ende der Seiten 3b der Führung 3 verläuft zum Endstück Ic des Körpers 1 hin, mit dem die Schelle 2 fest verbunden ist und schließt an die Innenseiten der Schmalseiten la des genannten Körpers 1 an, an denen es aufliegt bevor es nach außen über die Schelle 2 zu einer Schleife 3d umgebogen wird.

An dem Endstück Ic des Körpers 1 wird dann ein plastisch verformbares Element befestigt. Dieses Element besteht im allgemeinen aus einer länglichen, röhrenförmigen od. glatten Fläche; im dargestellten Beispiel besteht es aus einer Aufschichtung von sechs Blechbändern, von denen jeweils zwei gleich stark sind, wobei die Bänder mit großer Stärke A aneinanderliegend in der Mitte der Schichten angeordnet sind. Anschließend befinden sich in der Reihenfolge der jeweils geringeren Stärken die Bänder 5 beiderseits der Bänder 4-, dann die Bänder 6 von geringster Stärke außen an der Schicht. An einem Ende dieser Schichten sind die Bänder beiderseits der Mittelebene und in Bezug auf diese zu zwei deutlich erkennbaren, symmetrischen S-Formen gebogen. Eine Schleife 7 jedes S-Elements ist in die Aussparung des Endstücks Ic des Körpers eingefügt und hat das Band 6 von der geringsten Stärke auf ihrer Innenseite. Die Schleifen 8 der beiden

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S-Pormen stützen sich auf das Endstück Ic des Körpers 1 sowie auf die Schleife 3d am Ende der !Führung 3» die sie ' abdecken.

Die Blechstreifen 4 und 5 befinden sich also, wie man feststellen kann, innerhalb einer Hülse von rechtwinkeligem Querschnitt, von der zwei Seiten durch die Bänder 6 selbst gebildet werden, die wiederum teilwH§se durch die seitlichen Bänder 9 verbunden sind. Hierzu ist noch zu erwähnen, daß eine Einkerbung, die einen Bruchansatz darstellt, durch einen Einschnitt 10 von geringem Krümmungsradius gebildet wird, der auf der Innenseite jedes Bandes 6, d.h. an seinen Verbindungen mit den seitlichen Bändern vorgesehen ist. Die seitlichen Bänder 9 sind selbstverständlich an einem Ende 9a vor den Schleifen 7 unterbrochen, damit sich eben die genannten Schleifen bilden können.

Perner ist festzustellen, daß das freie Ende der Bänder 4-, 5 und 6 in einer Muffe 11 steckt, die Druckbelastungen an die genannten Bänder in Richtung des Pfeiles Έ übertragen und über diese Bänder an den Körper 1 des Längsträgers weitergeben kann. Außerdem ist eine zusätzliche Führung der Bänder 4, 5 und 6 zwischen den Schleifen 7 und der Muffe 11 vorgesehen, bestehend aus einer Öffnung in einem Teil 13, das auf dem Endstück Ic des· Körpers 1 aufliegt und mit diesem fest verbunden ist.

Zu erwähnen ist ferner, daß ein Klebefilm, der vorzugsweise aus einer Vielzahl von im wesentlichen punktuellen Klebezonen besteht, ursprünglich vorteilhafterweise zwischen die einander gegenüberliegenden Seiten der Bänder 4, 5 und 6 kommt. Desgleichen werden die genannten Bänder ursprünglich vorteilhafterweise durch Schweißpunkte miteinander verbunden.

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In der in Abb. 5 dargestellten Ausführungsvariante besteht die Biegeführung effektiv aus starken Bändern 14, die beispielsweise durch Schweißung an den Innenseiten der Schmalseiten la des Körpers 1 befestigt sind. Die Bänder 14 weisen einen verschmälerten Teil 14a auf, durch den sie an die Innenflächen der Seiten la in Höhe des Endstücks Ic des Körpers 1 anschließen. Ferner ist festzustellen, daß der Endteil des Endstücks Ic eine Lasche Id bildet, an der die Bänder 4, 5 und 6a durch Schrauben befestigt sind. Diesbezüglich kann man feststellen, daß die Außenbänder der Schichtung bei der Ausführungsart von Abb. 5 durch 6a gekennzeichnet sind und sich von den vorgenannten Bändern 6 im wesentlichen dadurch unterscheiden, daß sie freiliegen und im besonderen keine Hülle bilden, wie dies bei den Bändern 6 und 9 der Fall ist.

Die Vorteile der im Vorstehenden beschriebenen Strukturen sollen nun im Folgenden erläutert werden.

Zunächst wird die Energie durch die Verschiebung der Schleifen 7 der deformierbaren Bänder 4, 5 und 6 bzw. 6a aufgefangen, die nachdem sie vorgebogen sind, effektiv in Höhe der genannten Schleifen 7 deformiert werden, wenn die Muffe durch eine große Belastung in Richtung auf den Körper 1 zu bewegt wird. Es ist festzustellen, daß die genannte Belastung in Richtung des Pfeiles F wirkt und selbstverständlich dazu neigt, die Fasern der deformierbaren Bänder zusammenzudrücken, aber auch eventuell ein Knicken der genannten Bänder zu bewirken. Indes hält die Öffnung 12 die Bändei' zusammen und vermeidet das erwähnte Knicken.·

Außerdem weist die Biegoführung 3 einon für den Durchlaß der Schleifen 7 en₍;er werdenden Abschnitt auf und ermöglicht es f. um it, cine im Auffangen dor Ene3v;ic befriedigende Pro^ressivitat zu erreichen.

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Ferner ist festzustellen, daß die Energie gleichzeitig beiöi Biegen der deformierbaren Bänder in Höhe der Schleifen 7 sowie bei mehreren anderen Vorgängen aufgefangen wird, die die Wirkung des genannten Biegens vervollständigen.

So führt der Unterschied der mittleren Krümmungsradien der Bänder 4, 5 und 6 bzw. 6a in der Zone der Schleifen 7 und die Vielzahl der genannten Bänder zu einem mit Reibung verbundenen Gieiten zwischen den miteinander in Kontakt befindlichen Flächen und infolgedessen zu einem zusätzlichen Auffangen der Energie. Gleichermaßen wird ein bestimmter Teil der Energie beim Aufrei-ßen der Klebestellen und/od. beim Bruch der Schweißpunkte aufgefangen, die ursprünglich zwei einander gegenüberliegende Bänder verbinden.

Darüber hinaus wird die Übertragung der Oruckbelastungen natürlich dadurch erleichtert, daß sich die Schichten der Bänder in einer Hülle befinden. Man kann feststellen, daß durch das Zerreißen der genannten Hülle an den als Bruchstellen dienenden Einschnitten ebenfalls die Energie in gewissem Maße aufgefangen wird. Außerdem können die Bänder 6 durch die für die Einschnitte 10 gewählte Position an dem Biegungsvorgang in der Zone der Schleifen 7 mitwirken, ohne das genannte Biegen zu behindern.

Aus demselben Grund wurden die Bänder 6 mit der geringsten Stärke innen in der Schleife 7 vorgesehen, um das Biegen zu erleichtern und um das Material der Bänder 4, 5 und 6 bzw. 6a Belastungsgraden auszusetzen, die für die verschiedenen Bänder im wesentlichen gleich sind.

V/as den Aufbau des Körpers 1 selbst und der Biegeführung 3, wie in Abb. 1 dargestellt, betrifft, so entspricht dieser

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einer gleichzeitig leichten und wxderstandsfähigen Ausführungs^-art. Diese Ausführung ist nicht die einzige, die ein Auffangen der Energie ermöglicht, sie kann vor allem eine Variante - wie in-Abb. 5 dargestellt - haben.

Zu erwähnen ist noch, daß die erfindungsgemäßen deformierbaren Strukturen außer der Eigenschaft die Energie aufzufangen auch noch die Eigenschaft besitzen, ein progressiv erfolgendes Zurückweichen der Muffe 11 gegenüber dem Gegenstand zu erreichen, der den Druck ausübt, was für die Erhaltung der Struktur sowohl der genannten Muffe als auch der des genanntön Gegenstandes von Interesse ist. Dadurch erhöht sich auch noch der Wert der entsprechenden Strukturen vom Gesichtspunkt der Sicherheit aus betrachtet, vor allem wenn der Gegenstand, der gegen die Muffe 11 drücken kann, eine Person ist, die sich beisx^ielsweise am Lenkrad der Steuersäule eines Kraftfahrzeugs aufstützt.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die im Vorstehenden beschriebenen Ausführungsarten, sondern deckt dagegen alle Varianten, die von diesen abgeleitet werden könnten, ohne dabei über deren Rahmen noch über deren erfinderische Idee hinauszugehen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Eine deformbierbare Struktur, die vor allem bei Sicherheitsvorrichtungen verwendbar ist, bestehend aus einem festen und im wesentlichen formbeständigen Körper sowie aus einem plastisch verformbaren Element, das seinerseits aus mindestens einer im allgemeinen länglichen Fläche gebildet wird, von der ein Ende an dem genannten Körper befestigt ist und die einmal in sich selbst zu einer Schleife gebogen ist, durch die sie im wesentlichen um l8O Bogengrad umgebogen wird, wobei diese Struktur außerdem eine Biegeführung für die genannte Schleife hat, die mit dem genannten Körper fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife zwischen der genannten Biegeführung und dem zweiten Ende des Elements vorgesehen ist und daß eine zusätzliche Führung des deformierbaren Elements zwischen der genannten Schleife und dem genannten zweiten Ende angeordnet ist.
2. Struktur gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das deformierbare Element außerdem mindestens aus zwei Flächen gebildet wird, die aus einem Material mit plastischen Eigenschaften bestehen und von denen zwei einander gegenüberliegende Seiten aufeinander liegen.
3. Struktur gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächen von verschiedener Starke sind, wobei sich die Fläche mit der geringeren Stärke auf der Innenseite der Schleife befindet.

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4. Struktur gemäß einem der Ansprüche 2 od. 3» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Klebezone zwischen den genannten gegenüberliegenden Seiten der beiden Flächen vorgesehen ist.
5. Struktur gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere abgegrenzte Klebezonen zwischen den beiden genannten Seiten vorgesehen sind, von denen jede einzelne eine im wesentlichen punktuelle Zone darstellt.
6. Struktur gemäß irgendeinem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächen ursprünglich durch mindestens einen Schweißpunkt zusammengehalten werden.
7. Struktur gemäß irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich außerdem mindestens eine der deformierbaren Flächen in mindestens einer Hülle befindet, die mit Bruchstellen bildenden Einkerbungen versehen ist.
8. Struktur gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle röhrenförmig ist und einen polygonalen Querschnitt aufweist, wobei die Einkerbungen längs mindestens einer Mantellinie der genannten Hülle angeordnet sind, die «lie über die Scheitelpunkte des genannten Querschnitts verlaufen.
9. Struktur gemäß irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem die an sich bekannte Biegeführung mindestens teilweise aus zwei Seiten besteht, die in Bezug auf die zusätzliche Führung gesehen unterhalb der Schleife konvergierend verlaufen.

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10. Struktur gemäß irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus zwei Flächen od. Flächengruppen gebildet wird, deren Schleifen nach zwei einander gegenüberliegenden Richtungen gebogen sind.
11. Struktur gemäß irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus einer röhrenförmigen Hülle mit rechtwinkeligem Querschnitt besteht, während die Biegeführung selbst aus einer mindestens teilweise röhrenförmigen Hülle besteht, die einen rechtwinkeligen Querschnitt aufweist und mit zwei ihrer Außenseiten an zwei gegenüberliegenden Innenseiten des Körpers befestigt ist.

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