DE2231637A1

DE2231637A1 - Energie absorbierende stosstangenvorrichtung

Info

Publication number: DE2231637A1
Application number: DE2231637A
Authority: DE
Inventors: Peter A Weller
Original assignee: McCord Corp
Current assignee: McCord Corp
Priority date: 1971-07-01
Filing date: 1972-06-28
Publication date: 1973-02-01
Also published as: SE377911B; FR2144412A5; AU5746473A; JPS5212975B1; ES404384A1; AU4328872A; US3809420A; GB1401213A; BR7204320D0; GB1401212A; CA970413A; IT958441B; AR198490A1; DE2231637B2

Description

DipUng. K-J. Lippert ^

Potentanwälte ' Da.-W/ho

EC6 Ref.-Gth bei Köff>
forstit Stra3e 137

McCord Corporation Detroit, Michigan, USA

"Energie absorbierende Stoßstangenvorrichtung"

Die Erfindung betrifft eine Energie absorbierende Stoßstangenvorrichtung, wie sie in Fahrzeugen verwendet wird, um ein Fahrzeug sicherer zu machen, indem Energie absorbiert wird, wenn die Stoßstange des Fahrzeugs auf einen fremden Gegenstand auftrifft.

Es gibt die verschiedensten Energie absorbierenden Stoßstangenvorrichtungen, und diese Vorrichtungen arbeiten mit den verschiedensten Mitteln zum Absorbieren von Energie. Die Erfindung

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ist jedoch auf eine besondere Art einer Energie absorbierenden Stoßstangenvorrichtung gerichtet, die verformbare Mittel in einer neuen Kombination von Komponenten umfaßt, um Energie zu absorbieren. Bei solchen Stoßstangenvorrichtungen verformen die verformbaren Mittel normalerweise und absorbieren Energie nur im unmittelbaren Bereich, wo ein Kontakt mit einem Fremdgegenstand entsteht. Mit anderen Worten, nur ein Teil der Stoßstangenvorrichtung absorbiert die Aufprallenergie. Ein Beispiel für eine solche bekannte Vorrichtung ist aus der US-Patentschrift 3 506 295 bekannt, bei der eine Stoßstange an einem Rahmen eines Fahrzeugs über Flachmaterial angebracht ist, das in Wellenreihen aufgeteilt ist, die sich bei der Bewegung der Stoßstange in Richtung auf den Rahmen verformen. BaL einer solchen Vorrichtung verformen die Wellungen nur in dem Bereich des Aufpralls an der Stoßstange, so daß alle Energie in einem kleinen Bereich absorbiert wird, wodurch die verformbaren Teile vollständig verformt werden können, was zu einer Übertragung der Aufprallkräfte auf den Fahrzeugrahmen führt.

Die Erfindung betrifft die Schaffung einer verbesserten Energie absorbierenden Stoßstangenvorrichtung, die Energie absorbierende Mittel umfaßt, die Energie über die gesamte Länge der Stoßstange hinweg absorbierenden, selbst wenn die Stoßstange nur in einem kleinen Bereich längs einer Partie ihrer Länge in einen Aufprall verwickelt ist.

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Im Zusammenhang damit betrifft die Erfindung ferner die Schaffung einer Energie absorbierenden Stoßstangenvorrichtung, die einen Mittelteil mit inneren und äußeren Teilen umfaßt, welche auf gegenüberliegenden Seiten sitzen und im wesentlichen parallel dazu liegen, wobei die Energie absorbierenden Mittel den Hittelteil mit dem inneren und äußeren Teil verbinden, derart, daß Energie längs einer bestimmten Länge derselben absorbiert wird, während eine Bewegung des Mittelteils in Längsrichtung in Erwiderung auf eine Kraft erfolgt, die auf den äußeren Teil nur über eine Partie seiner Länge hinweg ausgeübt wird, derart, daß der äußere Teil 'in Richtung auf den inneren Teil bewegt wird.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der die Stoßstangenvorrichtung in der normal installierten Position gezeigt ist,

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der Darstellung in Fig. 1, , wobei die Stoßstangenvorrichtung jedoch in einer Position gezeigt ist, die sie nach einem- Aufprall und nach der Absorbierung von Energie einnimmt,

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Fig. 3 eine Einzelheit mit weggeschnittenen Teilen, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 4 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 6 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 6-6 der Fig. 5.

Die drei i.usführungsbeispiele werden gleichzeitig beschrieben, wobei gleiche Bezugszahlen verwendet werden, die sich jeweils um 100 von einem Ausführungsbeispiel zum anderen unterscheiden. Energie absorbierende Stoßstangenvorrichtungen gemäß der Erfindung sind bei 10 in Fig. 1 und 2, bei 110 in Fig. 3 und und bei 210 in Fig. 5 und 6 gezeigt.

Die Energie absorbierende Stoßstangenvorrichtung umfaßt einen inneren Teil, der in dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Atisführungsbcicpiol bei I^ ,.re zeigt ißt, und dieser innere Teil umfaßt Γ.Ίη"ί;ΐ.'>υ Ίΐύ ui.d .'.:'\ί\ in den AuGfübrun^r\sbeiüpi ölen in Fig. ;3 Ms h. Di <■ r:_f?r inurrco Toi J int ::ur ]3oj o::tl^x\V!^r _l an' einen F-^hr^oug-

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rahmen 12 vorgesehen, beispielsweise durch Verschrauben, Ver-.schweißen o.dgl. Der innere Teil 114 in dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt eine Metallplatte, was noch im einzelnen zu beschreiben sein wird, und eine ausgebogene Partie 115, die zum Anschrauben an den Rahmen des Fahrzeugs eingerichtet ist. In entsprechender Weise umfaßt der innere Teil 214 des in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiels eine Metallplatte mit einer ausgebogenen Partie 215, die zur Befestigung an den Rahmen des Fahrzeugs eingerichtet ist.

In dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Stoßstangeneinheit 16 vorgesehen, die vom inneren Teil 14 im Abstand angeordnet ist. Die Stoßstangeneinheit 16 umfaßt die Stoßstange 13 und den äußeren Teil 20, der mit der Stoßstange 18 durch die Verbindungsteile 22 verbunden ist.

Die Stoßstangeneinheit 16 ist die Partie der Vorrichtung, die an einen fremden Gegenstand anschlägt und den ersten Aufprall aufnimmt. Analog dazu ist die Stoßstangeneinheit in dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel mit 116 bezeichnet, entsprechend in Fig. 5 und 6 mit 216.

Jede Vorrichtung umfaßt ferner mindestens einen Mittelteil oder in der Hitte angeordneten, sich in Längsrichtung erstreckenden lr-rif^ostrcckton Teil, der zwischen dem inneren und dem äußeren

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Teil angeordnet ist. Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein solcher sich mittig erstreckender Teil 24 vorgesehen, der parallel zum inneren bzw. äußeren Teil 14 bzw. 20 liegt. Bei dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein äußerer Teil 120 vorgesehen, und das in Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsbeispiel umfaßt einen äußeren Teil 220. Bei dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zv/ei sich in Längsrichtung erstreckende mittlere Teile 124 vorgesehen. Die Ausführungsbeispiele in Fig. 5 und 6 umfassen drei sich in Längsrichtung erstreckende Mittelteile, von denen jeder mit 224 bezeichnet ist.

Jede Vorrichtung umfaßt ferner Energie absorbierende Mittel, die eine bestimmte Länge der Mittelteile mit den inneren bzw. äußeren Teilen verbinden, um Energie über die gesamte bestimmte Länge der Hittelteile hinweg zu absorbieren, während die Mittelteile in Längsrichtung in Erwiderung auf eine Kraft bewegt werden, die auf den äußeren Teil nur längs einer Partie der bestimmten Länge hinweg ausgeübt wird, um den äußeren Teil in Richtung auf den inneren Teil zu bewegen. Die Energie absorbierenden Mittel unfassen Elemente 26, 126 und 226. Diese Elemente erstrecken sich von gegenüberliegenden Seiten der Mittelteile und in einem spitzen Winkel ihnen gegenüber. Die Elemente, die sich von einer Seite jedes Mittelteils wegerstrecken, erstrecken sich unter dem spitzen Winkel in der gleichen allgemeinen Richtung in Längsrichtung des Hittelteils wie die EIe-

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,.,,·.·.-·■■ v 209886/0249 bad original

mente, die sich von der anderen Seite erstrecken. Insbesondere erstrecken sich die Elemente 26 von gegenüberliegenden Seiten des Mittelteils 24, und die Elemente 26 auf einer Seite des Teils 24 erstrecken unter einem spitzen Winkel und in der gleichen allgemeinen Richtung in Längsrichtung des Hittelteils 24 wie die Elemente, die sich von der anderen Seite erstrecken, wobei die gleiche allgemeine Richtung nach oben längs der Längsechse des Teils 24 bei Blickrichtung in Fig. 1 und 2 ist. Das gleiche gilt für die Elemente 126 "bzw. 226.

Lie Energie absorbierenden Mittel umfassen ferner nachgiebige Mittel zum Absorbieren von Energie mit der Längsbewegung der Mittelteile. In dem in Fig. 1 und. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen die nachgiebigen Mittel streckbare Federn 28, die den'Mittelteil 24 mit dem inneren Teil 14 und dem äußeren Teil 20 verbinden. In dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen die nachgiebigen Mittel aus elastomerem Material 128, das in den Räumen zwischen den Elementen 126, den Mittelteilen 124 und den inneren und äußeren Teilen 114 und 120 angeordnet ist. Insbesondere sind die Elemente 114, 120 und 124 sowie die Elemente 126 in dem in Fig. 3 und 4 gezeigten AuεführungEbeispiel vollkommen im elastomere*! Material 128 eingekapselt. Das elastomere Material 128 hat eine glatte Oberfläche bzv. eine getrennte Abdeckung 129. Das elastomere Material 128 besteht aus Polyurethan o.dgl., är.s bekanntlich eine eigene Haut bildet, so daß die Oberfläche b::¹.', Beschichtung 12^f_:

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gebildet werden kann.

Obgleich das nicht gezeigt ist, kann die Zellenkonstruktion des in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiels auch ein elastomeres Material enthalten, das in den Räumen zwischen den Elementen 226 angeordnet ist. Alternativ können die Zellen dieser Konstruktion verschlossensein, wobei eine kleine Öffnung in der Bodenwand jeder Zelle vorgesehen ist, um das Entweichen von Luft im kontrollierten Maße zum Streuen von Energie zu ermöglichen.

Die Elemente 26 und 126 haben eine im wesentlichen gestreckte S-Form. In dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die parallelen Partien 30 eines ersten Satzes S-förmiger Elemente 26 mit dem Mittelteil 24 bzw. dem inneren Teil 14 verbunden. Entsprechend sind die parallelen Partien 32 eines zweiten Satzes der S-förmigen Elemente 26 am Mittelteil 24 und am äußeren Teil 20 angebracht.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbexspiele können Anschlagmittel 34 an einem Ende des Mittelteils 24 umfassen, um die Längsbewegung des Mittelteils 24 in eine Richtung zu begrenzen, die \ron den Anschlagmifcbeln 34 weggeht.

Die Elemente 126 in dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls S-förmig ausgebildet, wobei deren Füße

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mechanisch mit den Teilen 114, 120 und 124 verbunden sind. Die Teile 114, 120 und 124 sind entsprechende Metallplatten mit Stauchungen 136, mit denen die Füße der S-förmigen Elemente zusammenwirken, und dadurch v/erden die-Platten mechanisch miteinander verbunden. Die S-förmigen Elemente 126 sind ebenfalls aus lie tall gefertigt.

In dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Zellenkonstruktion im wesentlichen aus einem Kunststoff gefertigt, jedoch sind Metallplatten aus Profilen in den verschiedenen Wänden der Zellenkonstruktion eingeschlossen. Wie vorstehend schon erwähnt, ist die Metallplatte 214 in der hinteren Wand der Vorrichtung eingekapselt, so daß die eingeschlossene Metallplatte 214 und der sie umgebende Kunststoff den inneren Teil der Vorrichtung bilden. Die Metallplatten bzw. Profile 238 sind in Kunststoff eingeschlossen, wobei sie die sich in Längsrichtung erstreckenden Mittelteile 224 bilden. Obgleich das nicht gezeigt ist, können die Elemente 226 in dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel auch Metalleinsätze umfassen.

Bezugnehmend auf das in Fig. 1'und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel erstreckt sich die mittlere Partie jedes S-förmigen Elementes, jene Partie, die sich zwischen den parallelen Partien 30 und zvrLschen den parallelen Partien 32 erstreckt, in Richtun/; nui' den Hittelteil 24 in einer Richtung von den Anschlag-

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mitteln j}4 weg, oder allgemein in der gleichen Richtung in Längsrichtung des Teils 24. Die Elemente 26 drücken den Mittelteil 24 zur Bewegung in einer Richtung von den Anschlagmitteln 34 weg, bei Bewegung des äui3eren Teils 20 in Richtung auf den ' inneren Teil 14. Mit anderen Worten, der mittlere Teil 24 bewegt sich in einer Richtung von den Anschlagmitteln 34 aus der in Fig. 1 gezeigten Position in die in Fig. 2 gezeigte Position, wenn der äußere Teil 20 in Richtung auf den inneren Teil 14 gedruckt wird. Mit der Bewegung des äußeren Teils 20 aus der in Fig. 1 gezeigten Position in die in Fig. 2 gezeigte Position verformen sich die S-förmigen Elemente 26 und absorbieren Energie, und die Federn 28 strecken sich und geben nach, um zusätzliche Energie zu absorbieren.

Das in Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich prinzipeil von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß eine Vielzahl von Mittelteilen vorgesehen sind und daß· sich die Elemente 126 im wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen von aufeinanderfolgenden Mittelteilen 124 wegerstrecken. Die Elemente 12b erstrecken sich also allgemein in einer Richtung in Längsrichtung eines Mittelteils, während sie sich allegemein in die entgegengesetzte Richtung vom nächstfolgenden Mittelteil 124 wegerstrecken. Das gleiche gilt für das in Fig. 5 und 6 gezeigte Ausführungsbeispiel.

In dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel drückt

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sich bei einem Aufprall die vorne liegende Partie 116 der Stoßstangenvorrichtung zusammen, so daß .Kraft auf die äußere Platte 120 ausgeübt wird, um die äußere Platte 120 in Richtung auf die innere Platte 114 zu bewegen. Wegen der Anordnung der Elemente 126 drückt eine solche Kraft die erste Mittelplatte 124, die dem äußeren Teil 120 amjnächsten liegt, in eine solche Richtung, daß sie in Längsrichtung nach rechts gemäß Fig. 3 und 4 wandert, während der nächstfolgende Mittelteil 124, der dem inneren Teil 114 am nächsten liegt, zur Bewegung nach links gedrückt wird, wie das in Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Während dieser Bewegung wird das elastomere Material, das zwischen den Elementen 126 angeordnet ist, zum Absorbieren von Energie zusammengedrückt. Ferner wird Energie längs der gesamten Länge der Hittelteile 124 absorbiert, was das Wichtigste ist, selbst wenn der Aufprall an einer örtlichen Stelle längs der gesamten Länge der Vorrichtung erfolgt.

Das gleiche Funktionsprinzip geschieht in dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel insofern, als Energie über die gesamte Länge der Vorrichtung hinweg absorbiert wird, während sich die Mittelteile 238 sich in ihren Längsrichtungen abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen bewegen.

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Claims

Patentansprüche

f 1.] Energie absorbierende Stoßstangenvorrichtung, g e k e η η zeichnet durch einen inneren Teil, einen äußeren Teil, der im Abstand von dem inneren Teil angeordnet ist, einen langgestreckten Mittelteil, der zwisehen dem inneren Teil und dem äußeren Teil angeordnet ist, und Energie absorbierende Mittel, die eine bestimmte Länge des Mittelteils mit dem inneren bzw. dem äußeren Teil verbindet, derart, daß Energie über die gesamte bestimmte Länge hinweg absorbiert wird, während der Mittelteil in Längsrichtung in Erwiderung auf eine Kraft bewegt wird, die auf den äußeren Teil nur längs einer Partie der bestimmten Länge hinweg ausgeübt v/ird, derart, daß der äußere Teil in Richtung auf den inneren Teil beweg wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil mindesetens ein Mittelelement umfaßt, das im wesentlichen parallel zu dem inneren und dem äußeren Teil liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie absorbierenden Mittel Elemente umfassen, die sich von gegenüberliegenden Seiten des Mittelteils und unter einem spitzen Winkel ihm gegenüber erstrecken, wobei die sich von einer Seite des Mittelteils

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erstreckenden Elemente sich unter dem Winkel in der gleichen allgemeinen Richtung in Längsrichtung des Mittelteils erstrecken wie die Elemente, die sich von der anderen Seite desselben wegerstrecken.

4« Vorrichtung nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Energie absorbierenden Mittel ferner nachgiebige Mittel umfassen, die mit der Bewegung des Mittelteils in Längsrichtnng Energie absorbieren« .

5» Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Mittel streckbare Mittel umfassen, die den Mittelteil mit mindestens einem der inneren und äußeren Teile verbinden.

6, Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Mittel ein elastomeres Material umfassen, das in den Räumen zwischen den Elementen angeordnet ist.

7, Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente und das Mittelelement in dem elastomeren Material eingekapselt sind.

8, Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil und der innere Teil

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in dem elastomeren Material eingekapselt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß das Mittelelement eine Metallplatte umfaßt und die Elemente im wesentlichen gestreckt S-förmige Hetallelemente sind, die meahanisch mit der Platte verbunden, sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelelement und die genannten Elemente aus Plastik bestehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Kunststoffe materials eingeschlossenes Metall enthält. .

12. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelelement eine Metallplatte ist und die genannten Elemente im wesentlichen gestreckt S-förmige Metallelemente sind, die mechanisch an der Platte, angebracht sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine Anzahl von Mitteleleraenten, wobei die Elemente sich zv/ischen aufeinanderfolgenden Mittelelementen so erstrecken, daß die Elemente sich von den angrenzenden Mit-

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telelementen im wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen wegerstrecken.

1k. Energie absorbierende Stoßstangenvorrichtung, gekennzeichnet durch einen ersten sich in Längsrichtung erstreckenden Teil, einen zweiten sich in Längsrichtung erstreckenden Teil, wobei die sich in Längsrichtung erstreckenden Teile im wesentlichen parallel zueinander liegen, und die sich in Längsrichtung erstreckende Teile miteinander verbindende Mittel zur Verbindung mit einem Fahrzeugrahmen zur Bewegung der sich in Längsrichtung erstreckenden Teile in Längsrichtung relativ zueiander und zum Absorbieren von Energie in Erwiderung auf die Einwirkung einer bestimmten Kraft auf die Stoßstangenvorrichtung.

15. Stoßstangenvorrichtung, gekennzeichnet durch zwei langgestreckte,.sich überlappende Teile, Vorsprünge, die sich seitlich von den Teilen wegerstrecken, und Energie absorbierende Mittel, die zwischen den Vorsprüngen zum Absorbieren von Energie bei einer Relativbewegung zwischen den Teilen angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch geken n,·- zeichnet, daß die Energie absorbierenden Mittel

• Kunststoffmaterial umfassen.

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25. September 1972 Da./K

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McCord Corporation

Neue Patentansprüche

17. Energie absorbierende Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Mittelteil, zwei etwa parallele, sich in Längsrichtung erstreckende Teile, die auf gegenüberliegenden Seiten des Mittelteils liegen, und durch Verbindungsmittel, die von gegenüberliegenden Seiten des Mittelteils unter einem spitzen Winkel von diesem vorstehen, mit den beiden sich in Längsrichtung erstreckenden Teilen verbunden sind und unter dem genannten Winkel in der gleichen allgemeinen Richtung in Längsrichtung des Mittelteils verlaufen wie die Verbindungsmittel, die von der anderen Seite desselben vorstehen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die drei sich in Längsrichtung erstreckenden Teile in einen Energie absorbierenden Werkstoff eingebettet sind.

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19. Energie absorbierende Vorrichtung, gekennzeichnet durch die Verwendung eines kompressiblen, Energie absorbierenden Werkstoffes und in diesem angeordnete Mittel zur Verteilung der Energie bei einem Aufprall.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff ein elastomerer Kunststoff ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte zur Energiever- . teilung mindestens ein Element mit einer Fläche umfassen, die an den Werkstoff angrenzt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Energieverteilung ebene, gegeneinander bewegbare Flächen aufweisen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Flächen an einem Kunststoffteil vorgesehen sind.

2J-\. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Flächen so zueinander orientiert sind, daß der dazwischen liegende Werkstoff zusammendrückbar ist.

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