DE2254867A1 - Zweistufiger energieabsorber - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

München 7i, 8. November 1972

Melchiorstr. 42

Unser Zeichen: 0M15P-896

Oraark Industries, Inc. 2100 S.E* Milport Road Portland, Oregon V*St.A.

Zweistufiger Energieabsorber

Die Erfindung betrifft einen zweistufigen Energieabsorber, insbesondere zur Verwendung bei Fahrzeugen, um bei eines Zusammenstoss wesentliche Teile der Energie zu absorbieren.

Es sind bereits mehrere Versionen von Energieabsorbern vorgeschlagen worden» um z.B. beim Zusammenstoss von Fahrzeugen einen wesentlichen Teil der Energie abzufangen» sodass bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten das Fahrzeug keine bzw« keine nennenswerte Beschädigung erfährt. Diese Energieabsorber sind zwischen den Stossstangen und dem Fahneugkörper angeordnet und sollen den grössten Teil der Stossenergie bei den niedrigen Fahrgeschwindigkeiten aufnehmen. Es sind grundsätzlich zwei verschiedene Typen vorhanden, wovon die erste Type in der Lage ist, nach einem

Fs/ba Zusaaottenstoss

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Zusammenstoss und der Energieabsorbierung wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückzugehen und damit wieder voll •insatzfähig zu sein. Diese Art der Energieabsorber ist sehr teuer wenn verhältnismässig grosse Energiemengen absorbiert werden müssen, wie sie sich z.B. beim Auffahren von Fahrzeugen auf feststehende Wände aus einer Geschwindigkeit von etwa 8 km/h ergeben. Die zweite Type von Energieabsorbern ist lediglich in der Lage einen einzigen Zusammenstoss aufzufangen und zerstört sich dabei selbst. Diese letztere Art von Energieabsorbern kann sehr einfach und kostensparend aufgebaut sein und sehr viel höhere Energien absorbieren als Energieabsorber für wiederholte Verwendung* Mit beiden Arten von Energieabsorbern sind somit Vorteile verbunden, die sehr erwünscht sind, jedoch müssen diese Vorteile gleichzeitig mit unerwünschten Nachteilen erkauft werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Energieabsorber zu schaffen, der sehr einfach aufgebaut 1st und gross· Energiemengen zu absorbieren in der Lage ist, wobei eine wiederholte Verwendung des Energieabsorbers ohne Selbstzerstörung möglich ist.

Eine Lösung dieser Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäss dadurch, dass der Energieabsorber aus einem Ziehelement und eines durch Ziehen verformbaren Stab besteht, welcher mit einem Abschnitt kleineren Durchmessers durch das Ziehelement gesteckt ist und mit einem am Obergang zu einem Abschnitt grösseren Durchmessers vorgesehenen konischen Abschnitt am Ziehkonus des Ziehelementes anlügt, dass gegeneinander verschiebbare Halterungselemente derart mit dem Stab und dem Ziehelement verkuppelt bzw. verbunden sind, dass beim Einwirken einer zu absorbierenden Kraft ein Teil des Abschnitts grösseren Durchmessers durch das Ziehelement

- 2 - unter

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unter Verformung des Stabes ziehbar ist, und dass zwischen dem einen Halterungselement und dem Ziehelement ein oder mehrere federnd nachgiebige Zwischenelemente» vorzugsweise Federscheiben oder Gummischeiben, angeordnet sind.

Bei einem derart aufgebauten Energieabsorber ergeben sich Vorteile derart, dass sehr hohe Energiemengen absorbiert werden können, wobei beim Einwirken kleiner Energiemengen die Zwischenelemente federnd nachgeben und erst beim Auftreten grösserer Energiemengen, wenn die Zwischenelemente nicht mehr federnd nachgeben, weitere Energie durch Verformen des Stabes verbraucht wird.

Wenn der Energieabsorber nicht für die Absorption kleiner Energiemengen vorgesehen ist, kann im Rahmen der Erfindung auch auf die federnden Zwischenelemente verzichtet werden*

Wenn durch das Abfangen von .Stos.s.energie 4er durchaessergrössere Abschnitt des Stabes etwas durch das Ziehelement gezogen ist, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass das freie Ende des durchmesserverkleinerten Stababschnittes mit einem verstellbaren Anschlagelement, vorzugsweise mit einem Gewinde und einer aufschraubbaren Mutter versehen ist und die Einstellung einer bestimmten Vorspannung für die Zwischenelemente zulässt.

Zu diesem Zweck ist ferner erfindungsgenäss vorgesehen, dass der Anschlag auf dem durchmesserverkleinerten Stabende in Längsrichtung verschiebbar zu befestigen ist, wobei vorzugsweise das Gewinde sich über einen wesentlichen Teil der Länge des durchmesserverkleinerten Stababschnittes erstreckt» und dass nach dem Ziehen eines Teiles des durch- ". messergrösseren Abschnittes durch das Ziehelement ein Nachstellen der Vorspannung möglich ist* .

- 3 * Weitere

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung, wobei die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale sowohl für sich als auch in jeder beliebigen Kombination die Erfindung verkörpern. Es teigen:

Fig. 1 einen Teil eines Kraftfahrzeuges, bei dem der

Energieabsorber gemäss der Erfindung Verwendung findet;

Fig. 2 eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung im Ruhezustand;

Fig. 3 die Ausführung·form gemäss Fig. 2 beim Aufnehmen eines Energiestosses;

Fig« 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die Ädernden Zwischeuelemente aus einem Gummipolster bestehen» das zwischen dtn Ziehelement und den Halterungselementen angeordnet ist;

Fig. S ein Diagramm über den Energieverlauf beim Absorbieren der Energie;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung! Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung*

In den Fig. 1 bis 3 ist tin »weistufiger Energieabsorber dargestellt» wie er für nachgiebige Stossstangen bei Kraftfahrzeugen Verwendung finden kann. Das Kraftfahrzeug IO umfasst einen Rahsien 12 und Stossstangen 14, die an Halterungselement« 16 befestigt sind, wogegen am FahrceugkOrper

• 4 - ■ Ha11erun£seiernente

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Halterungselement© 18 fest angeordnet sind. Der Energieabsorber besteht aus einem Stab 20, aus einem durchmessergrösseren Abschnitt 22 und einem durchmesserwrkieiaerten Abschnitt 24» zwischen denen ein konisch geformter Abschnitt 26 angebracht ist. Auf dem freien Ende des durchmesserverkleinerten Abschnittes ist ein Gewinde 28 angeordnet_t auf welches eine Mutter 30 aufschraubbar ist« Aa der der Stossstange gegenüberliegenden Seit» des Halterungselement«« 16 ist ein Zieheleatent 32 eingeschraubt« Der Ziehkonus 34 dieses Ziehelesentes ist derart geformt, tes er an dem konischen Abschnitt 26 des Stabes 20 anliegt* Dane! verläuft der durchaesserverkleinerte Abschnitt des Stabes 20 durch das Zio-helement 32 sowie eine aiaf dieses siisgsgsiefetist® Öffnung 3Q in dem sm Fahrzeugkörper 12 befestigten Halterungselement 18, Zwischen das Halterungseleatßf IS und die Muffen 30 §ind federnd nachgiebig® 2wiscfeenei®ffi©nf@. S8 Ss F@fm ^©e Festerscheiben 40 eingtsettt»

In Fig» 3 ist der Bneygi#*b*®?!>®y"g©asils beim Einwirken ®te«r. Kraft ®®f ii@
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gedrückt, bis diese-Stoss odtr eißs &aft
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messergrössere Abschnitt des Stabes 20 durch das Zieheleinent gezogen und dabei verjüngt. Dabei wird die Energie durch das Ziehen des Stabes absorbiert. Wenn durch dieses Ziehen des Stabes 20 der durchmesserverkleinerte Abschnitt nur geringfügig verlängert wird, kann durch ein Nachstellen der Mutter 30 auf dem Gewinde 28 wieder für das feste Anliegen der Halterungselemente 16 und 18 aneinander Sorge getragen werden, wobei die Federscheiben 20 entweder vorspannungsfrei oder auf einer bestimmten Federvorspannung gehalten werden können. Wenn jedoch der Zusammenstoss so gross war, dass der durchmesserverkleinerte Abschnitt des Stabes eine wesentliche Verlängerung erfahren hat, sodass ein Nachstellen nicht mehr möglich ist, besteht die Notwendigkeit, den Stab auszutauschen. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, dass die Mutter 30 gelöst wird und ein neuer Stab 20 mit dem durchmesserverkleinerten Abschnitt durch das Ziehelement, die Halterungselemente sowie die Federscheiben gesteckt und mit der Mutter 30 festgehalten wird. Es ist vorteilhaft, die federnden Zwischeat1©ment»unter Vorspannung zu halten, damit die Halterungselemente fest aneinander anliegen und die Stessstitnge 14 In ihrer Höhenlage fest verankert gehalten wird.

In Fig. 4 ist eine weitere AusfOkttutgsform der Erfindung dargestellt, bei der an Stelle von Federscheiben ein Gummi-* polster 42 Verwendung findet* Eine weitere Unterscheidung gegenüber der Ausführung«form geaast den Fig. 2 und 3 besteht darin, dass ά&§ Gummipolster zwischen den Halterungselementen und de» Ziehtleneat auf dem durchmesserverkleinerten Abschnitt des Stabes 20 angebracht ist. Bei dieser Ausführung*- form ist das Ziehelement als Ziehscheibe 32* ausgebildet und liegt lediglich auf dem Gummipolster auf. Insofern ergibt sich ein« Vereinfachung gegenüber der Ausführungsform gemäss den Fig. 2 und 3» bei welchen das Ziehelement in das Halterung»-

- 6. - * · element

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element 16 eingeschraubt ist. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform entspricht der der Ausführungsform gemäss den Fig. 2 und 3.

In Fig. 5 ist ein Diagramm dargestellt, aus dem die Absorption der beiden Teile in Abhängigkeit von der einwirkenden Kraft durch eine Kurve illustriert ist. Die Kraft Pl auf der Ordinate F repräsentiert die Kraft, bei der die Federelemente bzw. das Gummipolster anfangen federnd naclxugeben. Dieses federnde Nachgeben verläuft mit zunehmend einwirkender Kraft bis die Kraft P2 erreicht wird, bei welcher die federnd nachgiebigen Zwischenelement völlig zusammengedrückt sind» Von dieser Kraft P2 an wird nunmehr der Stab 20 unter gleichzeitiger Verjüngung des Durchmessers durch das Ziehelement gesogen. Der flache Kurvenverlauf zwischen der Kraft P2 und der Kraft P3 illustriert den konstanten Widerstand, welchen der Stab beim Ziehen durch das Ziehelement der Kraft entgegensetzt. Es ist offensichtlich,, dass der in Fig. 5 dargestellte Kurvenyeflauf nur scfceeatisch einen möglichen Kurvenverlauf andeutet, und dass durcli gosignete Gestaltung der einseinen Elemente des Energieabsorber« die Absorptiosiskurve im jeder beliebigen Form verändert werden kasm. S© kann s.B» durch eine Änderung der Härte des Stabes 20 ©d@r durch eine Änderung der Durchmesser des durchmessergrössereii Abschnittes _? bzw» durch andere Bohiungsdurchmesser für das Ziehelement bzw» unterschiedliches Material dafür gesorgt werden, dass die Absοrptionskurve einen gewünschten Verlauf annimmt. So ist es z.B. auch durch ein Ändern des Ziehkonus am Ziehelement möglieh, die längenänderung des Stabes in Abhängigkeit von der zu absorbierenden Kraft zu verändern« Diese Massnahmen, um die Absorptionskurve den gewünschten bzw, erforderlichen Bedingungen anzupassen, liegt im Rahmen der für den Fachmann üblichen, eine Konstruktion beeinflussenden Massnahmen.

- 7 - In

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In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei ein elastomeres Polster anstelle der Federscheiben geraäss den Fig. 2 und 3 tritt. Im übrigen sind bei dieser Ausführungsform keine wesentlichen Änderungen gegenüber dem zuerst beschriebenen Beispiel vorhanden.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die beiden Halterungselemente durch die federnden Zwischenelemente nicht dicht aneinander anliegend gehalten werden, sondern die Federelemente dafür sorgen, dass die beiden Halterungselemente in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten sind. Es sei angenommen, dass mit dem Teil 50 der Rahmen eines Kraftfahrzeuges und mit dem Teil 52 die Stossstangen symbolisiert sind. In einem hülsenförmigen Teil 54 ist teleskopartig ein weiterer hülsenfb'rmiper Teil 56 verschiebbar angeordnet, wobei die beiden Teile an den jeweils gegenüberliegenden Enden am Kraftfahrzeug bzw. der Stossstange befestigt sind. Bei diesem Aufbau wird durch die Befestigung der Teile 50 und 52 dafür Sorge getragen, dass die beiden hülsenförmigen Teile immer teleskopartig miteinander im Eingriff stehen. Der die Energie absorbierende Stab 58 ist innerhalb des pros scr en hülsen-* foimigen Teils 54 angeordnet, wobei der durchmesserverjüngte Abschnitt des Stabes nach der Öffnung der Hülse weist. Das Ziehelement 60 ist auf den durchmesserverjüngten Abschnitt 64 des Stabes aufgeschoben und liegt mit dem Ziehkonus an einem konischen Abschnitt 62 des Stabes an. Ferner sind zwischen dem Ziehelement 60 und dem kleineren hülsenförmigen Teil Federscheiben bzw, federnde Zwischenelemente 66 angeordnet, die ebenfalls von dem durchmcsserverkleinerten Abschnitt 64 des Stabes zentrisch gehalten werden. Beim Zusammenpressen der beiden Teile 50 und 52 werden zunächst die Federscheiben zusammengedrückt und sobald diese aneinander anliegen, das Ziehelement gegen den durchraessergrösseren Abschnitt des Stabes

" ⁸ " gedrückt

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gedrückt, wobei dieser unter Verformung durch das Ziehelement 60 geschoben wird. Durch diese Verformung des durchmessergrösseren Abschnittes des Stabes 58 wird die einwirkende Energie absorbiert. Es ist selbstverständlich, dass auch bei dieser Ausführungsform jede beliebige Absorptionskurve durch entsprechende konstruktive Änderungen der Einzelteile des Energieabsorbers einstellbar ist.

- 9 - Patentansprüche

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Claims (3)

1. O1Ü5P-896

   Patentansprüche

   l.j Zweistufiger Energieabsorber, dadurch g e k β η η -ze lehnet, dass der Energieabsorber aus einem Ziehelement (33; 60) und einem durch Ziehen verformbaren Stab (20; 58) besteht, welcher mit einem Abschnitt (24; 64) kleineren Durchmessers durch/ziehelement gesteckt ist und mit einem am '!Hergang zu einem Abschnitt (22, 58) grösseren Durchmessers vorgesehenen konischen Abschnitt (26; 62) an Ziehkonus des Ziehelementes anliegt, dass gegeneinander verschiebbare Halterungselemente (16, 18; 54, 56) derart mit dem Stab und dem Ziehelement verkuppelt bzw. verbunden sind, dass beim Einwirken einer zu absorbierenden Kraft der Abschnitt grösseren Durchmessers durch das Ziehelement unter Verformung des Stabes ziehbar ist, und dass zwischen

   si

   dem einen Halterungselement und dem Ziehelement ein oder mehrere federnd nachgiebige Zwischenelemente (38;42), vorzugsweise Federscheiben oder Gummischeiben,angeordnet sind.
2. 2. Zweistufiger Energieabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des durchmesserverkleinerten Stababschnittes mit einem verstellbaren Anschlagelement, vorzugsweise mit einem Gewinde und einer aufschraubbaren Mutter versehen ist und die Einstellung einer bestimmten Vorspannung für die Zwischenelemente zulässt.

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   ¹ OMlSP-806
3. 3. Zweistufiger Energieabsorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag auf dem durchmesserverkleinerten Stabende in Längsrichtung verschiebbar zu befestigen ist, wobei vorzugsweise das Gewinde sich über einen wesentlichen Teil der Länge des durchmesserverkleinerten Stababschnittes erstreckt und dass nach dem Ziehen eines Teiles des durchmessergrösseren Abschnittes durch das Ziehelement ein Nachstellen der Vorspannung möglich ist»

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