DE2310574A1

DE2310574A1 - Elastomere halterungen

Info

Publication number: DE2310574A1
Application number: DE19732310574
Authority: DE
Inventors: Jan Gaydecki
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1972-03-02
Filing date: 1973-03-02
Publication date: 1973-09-06
Also published as: FR2174231A1; NL7302877A; JPS4912280A; FR2174231B1; US3858925A; AU5269673A

Description

ELASTOMERE HALTERUNGEN

Die vorliegende Erfindung betrifft elastomere Halterungen für eine Energieabsorption insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, energieabsorbierende Halterungen, die für eine elastische Befestigung von Stoßstangen an Fahrzeugen geeignet sind.

Beispielswelse im Falle einer Stoßstange, die auf einem sich bewegenden Fahrzeug befestigt ist, ist es üblicherweise erwünscht, zum Schutz gegen eine Beschädigung der Karosserie oder der Chassis oder gegen eine übermäßige Verletzung der Insassen des Fahrzeuges bei niedrigen Geschwindkeiten, die Stoßstange an dem Fahrzeug mittels elastischer,, energieabsorbierender Halterungen zu befestigen, die in der Lage sind, im Falle eines Zusammenstosses die Übertragung von Energie wesentlich herabzusetzen. ^l '

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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elastomere Halterung in Vorschlag zu bringen, welche ein verbessertes Energieabsorptionsvermögen aufweist.

Gemäß einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist die elastomere Halterung, im Querschnitt betrachtet, zwei verformbäre Schenkel aus elastischem, elastomeren Material auf, wobei ein Teil von jedem Schenkel so ausgebildet ist, daß es an einem Halteglied befestigt werden kann und jeder Schenkel über seine Länge derart gestaltet ist, daß er ein Vorzugsgebiet für eine Abbiegung liefert und die Schenkel derart geformt und angebracht sind, daß sie sich, wenn auf die beiden Schenkel in Längsrichtung eine Belastung wirkt, zuerst in stabiler Weise verformen und dann erst gestaucht werden.

Die Schenkel sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie sich zuerst in einer stabilen V/eise unter der Wirkung im wesentlichen reiner Druckkräfte verformen.

Nach einer anderen Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird die Halterung von einem einzelnen ringförmigen hohlen Teil aus deformierbarem elastomeren Material gebildet, das derart aufgebaut ist, daß es im Querschnitt gesehen, zwei deformierbare Schenkel aus elastischem elastomeren Material aufweist.

Die zwei Schenkel können in alternativer V/eise in der Form von Beinen ausgebildet sein, die voneinander längs eines größeren Teils von ihren Längen getrennt sind, im Gegensatz zu ihrer Ausbildung als Teile von einem hohlen Glied.

Der Querschnitt, in dem die Schenkel angeordnet sind, kann eine einzelne Querschnittsebene oder ein iuerschnitt sein, der in zwei Ebenen genommen ist, die einen Winkel relativ zueinander einschließen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher neben einer Halterung, die entweder mit einen Hohlglied oder mit zwei einzelnen Beinen oder Schenkeln gebildet ist, auch Halterungen, die mehr als zwei einzelne Schenkel aufweisen.

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Die Schenkel können derart geformt und angeordnet sein, daß im Fall einer Stauchung sich die beiden Schenkel nach innen aufeinander zu bewegen, es ist jedoch auch möglich sie so zu gestalten und anzuordnen, daß sie im Fall einer Stauchung sich voneinander hinweg bewegen. Im Fall der Bildung der Halterungen aus einem hohlen Glied werden die Schenkel vorzugsweise im Querschnitt gesehen derart geformt und angeordnet, daß sie sich im Fall einer Stauchung nach außen bewegen.

In den erfindungsgemäßen Halterungen kann wenigstens ein Teil der einander gegenüber liegenden Flächen der Schenkel, welche die Innenflächen der Halterung bilden, so gestaltet sein, daß sie Vorzugsgebiete für ein Abbiegen oder Stauchen liefern.

Die Schenkel weisen vorzugsweise gleiche Biegungskennlinien auf und sind symmetrisch zueinander derart angeordnet, daß bei der Aufbringung einer Belastung auf die Halterung in einer im wesentlichen in Längsrichtung der Schenkel verlaufenden Richtung die von jedem Schenkel in einer senkrecht zu dieser Richtung verlaufenden Kräfte ausgeglichen werden.

Die Schenkel können an einem von ihren Enden oder an beiden Enden miteinander zusammenhängend ausgebildet werden oder sie können in einem Abstand und/oder getrennt voneinander an einem oder an beiden ihrer Enden ausgebildet sein. Wenn die Schenkel im Abstand voneinander gehalten sind, können sie hinsichtlich ihrer gegenseitigen Lage in einem Abstand festgehalten werden, was durch ein Verbindungsteil aus einem Material erfolgt, das beispielsweise selbst zusammenhängend mit einem Ende von jedem Schenkel ausgebildet sein kann. Das Verbindungsteil kann in der Form von einem Querstück ausgebildet sein, welches wenigstens ein Ende von jedem Schenkel in einer vorbestimmten Abstandsbeziehung von einem Ende des Schenkels hält.

Das Querstück kann fest oder aus einem elastischem elastomeren Material gebildet sein.

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Die Enden der Schenkel Können mit einem Halteglied verbunden sein. Sie können auch mit einer Befestigungseinrichtung versehen sein, um eine Befestigung an dem Halteglied zu ermöglichen. Die Enden der Schenkel stehen vorzugsweise in Eingriff oder sie können mit zwei Teilen in Eingriff gebracht werden, zwischen denen die Halterung derart angebracht werden kann, daß wenigstens der Beginn von jeder Relativbewegung zwischen den genannten Teilen in den Schenkeln dazu führt, daß die Schenkel im wesentlichen nur Zug- oder Druckkräften unterworfen werden.

Die Schenkel können im wesentlichen an einem Ende miteinander zusammenhängend ausgebildet sein, während ihre anderen Enden im Abstand voneinander derart angeordnet sein können, daß die Halterung im wesentlichen V-förmig ist oder einen V-förmigen Querschnitt aufweist. Die genannten anderen Enden der Schenkel können bezüglich ihrer gegenseitigen Lage mittels eines festen Querstücks im Abstand voneinander gehalten sein. Die Enden der Schenkel können mit dem festen Querstück verbunden sein oder sie können in einem Stück mit einer Befestigungseinrichtung für eine Befestigung an dem festen Querstück ausgebildet sein.

Das feste Querstück kann aus einem Blechstreifen gebildet sein, der längs seiner Längserstreckung geformt ist, um geneigte Flächen zu bilden, wobei die im Abstand voneinander gehaltenen Enden der Schenkel so ausgebildet sein können, daß sie in Eingriff mit diesen geneigten Flächen treten. Falls eine Halterung lediglich zwei Schenkel'aufweist, kann der Metallblechstreifen mit einem Paar von symmetrisch angeordneten geneigten Flächen versehen sein.

Im Gegensatz zu einer Halterung, die mit zwei oder mehreren unabhängigen Schenkeln oder Beinen ausgebildet ist und Konturen auf den gegenüberliegenden Flächen der Schenkel aufweist, können im Falle einer Halterung, welche ein einzelnes ringförmiges, hohles Glied aufweist, bevorzugte Biege- und Stauchgebiete dadurch ausgebildet werden, daß man die Innenfläche des Gliedes mit Konturen versieht, die Teile des hohlen Gliedes formen, welche die Schenkel bilden.

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In Halterungen, die mit einem hohlen Glied gebildet sind, ist es vorzuziehen, daß sich ein Querstück, das fest oder aus einem elastischen, elastomeren Material sein kann, über jedes Ende des hohlen Gliedes so erstreckt, daß eine geschlossene innere Kammer innerhalb der Halterung gebildet wird oder daß die Schenkel im Querschnitt gesehen an ihren Enden einteilig miteinander verbunden sind. Die innere Kammer kann dauernd abgedichtet und mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt sein. Es ist andererseits auch möglich, in dem hohlen Glied oder in einem der Querstücke eine öffnung anzubringen, um ein Zu- und/oder Abfließen von Dämpfungsflüssigkeit zu oder von der inneren Kammer zu ermöglichen.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die Schenkel derart mit Konturen versehen, daß im Fall einer Einwirkung einer in Längsrichtung der Schenkel verlaufenden Belastung auf die Halterung die Schenkel zuerst in axialer Richtung zusammengedrückt werden, bis ein Instabilitätspunkt erreicht wird, bei dem eine weitere Anwendung einer im wesentlichen konstanten Belastung eine Stauchung des Schenkels und eine weitere Biegung durch ein Umbieg"en bewirkt. Die Konturen auf den Schenkeln sind vorzugsweise so ausgebildet, daß bis zur Erreichung des Instabilitätspunktes wenigstens die auf ein axiales Zusammendrücken beruhenden Kräfte im wesentlichen größer sind als Scherungskräfte in den Schenkeln.

Das elastomere Material der erfindungsgemäßen Halterung kann natur- oder synthetischer Gummi,- Äthylen Propylen Dien Monomere, Polybutadien oder Polyurethan sein. Sie können alternativ auch aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein, wobei die geeignetsten Materialien diejenigen sind, die eine hohe dynamische Biegefestigkeit und vorzugsweise auch eine gute Dämpfungsfähigkeit aufv/eisen. Darüberhinaus kann das Material von einer derartigen Art sein, daß es ein zunehmendes Verhältnis von dy- ■ namischer zu statischer Biegefestigkeit über den Biegebereich der Halterung aufweist.

Die Erfindung liefert auch eine Anordnung und einen Gegenstand, welche eine Anordnung enthalten, in der ein erster Teil elastisch

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gegenüber einem zweiten Teil von einer oder mehreren elastomeren Halterungen gemäß der vorliegenden Erfindung gehalten wird. Insbesondere wird mit der vorliegenden Erfindung eine Anordnung geschaffen, in der eine Stoßstange eines Fahrzeugs auf diesem Fahrzeug mittels beispielsweiser zweier erfindungsgemäßer elastomerer Halterungen befestigt ist. Die Halterungen können parallel zur Längsrichtung des Fahrzeuges und auch schräg zu dieser Richtung angeordnet sein, so daß sie eine bessere Energieabsorbtion auf schräg verlaufende Stösse liefern.

Im folgenden sollen sechs Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben werden. Darin zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht von einer Halterung und Befestigungseinrichtung für eine Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 eine Aufsicht auf die Halterung und die Befestigungseinrichtung von Figur 1;

Figur J> die Halterung von Figur 1 in einer verbogenen Stellung;

Figur 4 eine Aufsicht auf eine Anordnung von einer

Stoßstange, die auf einem Fahrzeug unter Verwendung der in Figur 1 und 2 gezeigten Halterungen befestigt ist;

Figur 5 eine Seitenansicht der in Figur 4 gezeigten An Ordnung;

Figur 6 eine Kennlinie von der dynamischen Belastung gegen die Biegung für die in Figur 1 gezeigte Halterung;

Figur 7 eine abgewandelte Form der Halterung und Befestigungseinrichtung von Figur 1;

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Figur 8 eine Seitenansicht von einer anderen erfindungsgemäßen Halterung;

Figur 9 eine Aufsicht auf die Halterung von Figur 8;

Figur 10 eine abgeänderte Ausführungsform der in Fig. gezeigten Halterung;

Figur 11 eine Seitenansicht von einer weiteren erfindungsgemäßen Halterung;

Figur 12 eine Aufsicht auf die Halterung von Fig. 10;

Figur 15 eine geänderte Ausführungsform der in Fig. gezeigten Halterung;

Figur 14

und 15 die Halterungen von Fig. 12 und Ij5 in einer verbogenen Stellung;

Figur l6 eine typische graphische Darstellung der Abhängigkeit von statischer Belastung zur Biegung für eine Halterung von der in Fig. 8 und 10 gezeigten Art;

Figur 17 eine Schnittansicht von einer anderen erfindungsgemäßen Halterung;

Figur l8 eine Aufsicht auf die in Fig. 17 gezeigte Halterung;

Figur 19 eine typische graphische Darstellung für das Verhältnis von Belastung zur Biegung für die in Figur 17 gezeigte Halterung;

Figur 20 eine Querschnittsansicht von einer veränderten Ausführungsform der in Fig. 17 gezeigten Halterung und

Figur 21 eine typische graphische Darstellung für das Verhältnis von Belastung zur Biegung für die in Fig. gezeigte Halterung.

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Bei der in Figur 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine energieabsorbierende Halterung aus elastomeren Material dargestellt. Diese enthält ein Paar von Schenkeln 10, die in Form von beinartigen Teilen mit massiv ausgebildetem Querschnitt gebildet sind. Die beinartigen Teile 10 sind in einem Stück ausgebildet, wobei sie miteinander an jeweils einem Ende von jedem beinartigen Teil zusammenhängen. Die Halterung weist daher einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt auf. In der Verbindungsstelle der beiden beinartigen Teile enthält die Halterung ein Scheitelgebiet 11, an das ein Halteglied oder eine Platte 12 befestigt ist.

Die freien Enden I^ der beinartigen Teile, welche die Enden sind, die am weitesten vom Scheitelgebiet 11 entfernt sind, werden im Abstand voneinander durch einen Stahlblechstreifen 14 gehalten. Der Blechstreifen 14 ist mit zwei symmetrisch angeordneten geneigten Flächen 15 versehen, an denen die freien Enden der beinartigen Teile befestigt sind, wobei jede der geneigten Flächen sich im wesentlichen, wenn auch nicht in notwendiger V/eise, exakt im rechten Winkel zu den Längsrichtungen der zugehörigen beinartigen Teile 10 erstrecken.

Das elastomere Material von jedem beinartigen Teil 10 ist ein stark dämpfender Gummi mit einem hohen Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Biegefestigkeit. Der Gummi besteht auf der Grundlage von Butyl und ist stark mit Ruß versetzt, um eine Härte von 80 shore-Einheiten zu erhalten. Ein Gummi von dieser oder einer ähnlichen Art ist besonders geeignet, da er eine minimale Rückprallkraft als Folge auf eine Verbiegung aufweist, ein gutes Energieabsorptionsvermögen und einen entsprechenden Widerstand gegenüber einem Verbiegen aufweist. Das Material kann in die gewünschte Form beispielsweise durch Spritzgußverfahren oder Preßverformungstechniken gebracht werden.

Die Halteplatte 12 ist mit vier Schraubengewindelöchern l6a versehen, um eine Befestigung der Halterung an der Karosserie eines Fahrzeuges zu ermöglichen, wobei jedes Ende des Stahlblechstreifens 14 mit zv/ei Löchern 16 versehen ist, um eine Befestigung

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von einer Stoßstange an der Halterung zu ermöglichen. Während die Halterung alternativ auch mit dem Halteglied gegen die Stoßstange und dem Querteil benachbart zur Fahrzeugkarosserie angebracht werden kann, weist obige Anordnung den Vorteil auf, daß die Stoßstange über ein größeres Teil ihrer Länge gehalten wird. Sie wird daher nicht notwendigerweise so großen Biegemomenten während eines Aufpralls unterworfen und. zeigt daher auch eine geringere Verformung.

Die Figuren 4 und 5 zeigen die Art und Weise, auf welche eine Fahrzeugstoßstange 17 auf einem Fahrzeug 18 unter Verwendung zweier oben beschriebener Halterungen befestigt werden kann, wobei die vier beinartigen Teile 10 so angeordnet sind, daß sie in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen. Die Tiefe des Preßlings ist so gewählt, daß eine Halterung gebildet wird, welche den erwünschten Grad von Energieabsorption aufweist und die vorzugsweise,wie aus Figur 5 hervorgeht, in das Innere der Stoßstange paßt, so daß sie sich darin unter einer Biegung verformen und umbiegen kann.

Bei einem Frontalaufprall absorbieren von den Halterungen, wenn diese in der in Figur 4 und 5 gezeigten Weise angeordnet sind, die elastomeren beinartigen Teile am Anfang im wesentlichen nur bei einem Zusammenpressen Energie, wobei sich nach einer Stauchung nach innen und außen oben bis zum Ende der vorbestimmten Biegestellung gemäß Figur 3 diese beinartigen Teile verbiegen. Wenn die Aufprallgeschwindigkeit eine derartige Größe aufweist, daß dann die gesamte Stoßenergie nicht absorbiert wird, erfolgt eine weitere direkte Zusammenpressung des beinartigen Teils 10, so daß auf diese Weise weiterhin eine Dämpfungswirkung geliefert wird.

Zusätzlich zur Absorption von einem direkten.Frontalaufprall ermöglicht die V-förmige Anordnung von jedem Paar der beinartigen Teile und die Ausbildung der geneigten Flächen,welche die Enden der beinartigen Teile tragen, daß die Halterungen in befriedigender V/eise auch eine Stoßenergie absorbieren, die mit schräg oder seitlich in einem Winkel von beispielsweise 30° zur Längsrichtung

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von jeder Halterung auftretenden Stössen verbunden ist. Die Halterungen können jedoch auch mit ihren Symmetrieachsen in schräger Richtung zur normalen Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet sein, damit ihre Fähigkeit zur Energieabsorption bei schrägen oder seitlichen Stössen weiter verbessert wird.

Die Kennlinie, welche die Abhängigkeit der Biegung von der dynamischen Belastung wiedergibt und die typischerweise bei einer Halterung auftritt, wie sie bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist in Figur 6 dargestellt Die Kurve zeigt die Änderung der dynamischen Belastung und der Biegung der Halterung bei einer Messung,bei der die Halterung an einer festen Schutzwand angebracht wird und ein Aufprall in horizontaler Richtung erfolgt.

Die von der elastomeren Halterung absorbierte Energie wi^d von der Fläche unter der entsprechenden Kurve wiedergegeben, welche eine typische Wirksamkeit der Halterung von 80$ für eine spezielle Aufprallgeschwindigkeit bei Umgebungstemperatur wiedergibt im Vergleich zur Energie, die mit einer Rechteckimpulswelle ähnlicher maximaler Biegung und maximaler Kraft verbunden ist. Aufgrund des sehr hohen Dämpfungsverhaltens des oben erwähnten Gummimaterials werden darüberhinaus typischerweise nur 11$ der Stoßenergie als Rückprallenergie wirksam.

In Abhängigkeit von den speziellen Eigenschaften des Materials, aus dem die Halterungen gemacht werden und insbesondere von dem Ausmaß, in dem das Verhältnis zwischen dynamischer zu statischer Biegefestigkeit des Materials mit einer Zunahme der Kompressionsgeschwindigkeit anwächst, kann für eine gegebene maximale Biegung die absorbierte Energie mit dem Anwachsen der Aufprallgeschwindigkeit zunehmen.

Die Halterung kann alternativ auch in verschiedenen anderen Grossen hergestellt werden, während sie noch immer die beschriebenen Deformations- und Stauchungskennwerte aufweist, sowie die damit verbundenen Kennwerte einer hohen Wirksamkeit und eines hohen ADsorptionsvermögens.

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Zusätzlich zu einer Änderung der Größen und Eigenschaften der Halterung können auch die Kennwerte, sowie die Belastungsfähigkeit einer Halterung geändert werden, beispielsweise indem man gekrümmte, geneigte Flächen wie in Figur J gezeigt, anstelle von im wesentlichen ebenen, geneigten Flächen wie in Figur 1 gezeigt, vorsieht, während man noch immer die beschriebenen Grunddeformationsund Stauchungskennwerte beibehält. Wie ebenfalls in Figur 7 gezeigt ist, können die Enden des Schenkels im Scheitelgebiet alternativ und zusätzlich von geneigten Flächen gelagert oder für eine Lagerung gerichtet sein.

In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist, enthält eine energieabsorbierende Halterung aus elastomerem Material ein Paar ähnlicher Schenkel 20 in Form von beinartigen Teilen mit massiv ausgefüllten Querschnitten, die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken und im Abstand voneinander durch ein einheitlich mit ihnen ausgebildetes elastomeres Querteil 21 gehalten werden, welches sich zwischen je einem Ende von jedem beinartigen Teil erstreckt. Die beiden beinartigen Teile 20 sind an ihren einander gegenüberliegenden oder inneren Flächen 22 mit Konturen versehen, um Punkte für eine bevorzugte Biegung bilden zu können. Die ähnlichen Beinteile sind symmetrisch zu dem Querteil angeordnet, so daß sie sich in einer gemeinsamen Ebene abbiegen können, wobei die resultierende Kraft in jede Richtung senkrecht zu der Richtung während einer normalen Kompression Null ist. Das elastomere Material von jedem beinartigen Teil 20 ist eine Gummiverbindung mit einem hohen Dämpfungsvermögen und einem hohen Verhältnis zwischen dynamischer und statischer Biegefestigkeit. Auf diese Weise wird

als Folge auf eine Verbiegung eine minimale Rückprallkraft sichergestellt, sowie ein gutes Energieabsorptionsvermögen.

Das freie Ende 25 von jedem "oeinartigen Teil, welches das am weitesten von dem Querteil 21 entfernte Teil des Beines ist, ist mit einem Paar von nasenartigen Teilen 24 versehen, welche eine Befestigung der Halterung mittels einer Metallklammer 25 an beispielsweise der Stoßstange eines Kraftfahrzeuges ermöglichen. Das Querteil 21 ist mit einem Loch ausgebildet, durch welches ein mit Flansch

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versehener Stift 26 hindurchreichen kann, um die Halterung an der Karosserie oder dem Chassis eines Kraftfahrzeuges zu befestigen.

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Figur 10 dargestellt. Sie zeigt eine energieabsorbierende Halterung, die im wesentlichen so ausgebildet ist, wie es anhand der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde mit der Ausnahme, daß eine erste Halteplatte ^O mit dem freien Ende 51 der beinartigen Teile verbunden ist und daß eine zweite Halteplatte 32 mit dem Querteil 53 verbunden ist.

Die erste Halteplatte 30 hält die freien Enden JiI der beinartigen Teile in einem vorbestimmten Abstand zueinander. Ein Paar Löcher 54 sind in der Platte vorgesehen, um eine Befestigung an einem ersten Halteglied zu ermöglichen. Die zweite Halteplatte ist mit einem Paar Gewindestiftschrauben 35 versehen, mittels derer die Halterung an einem zweiten Halteglied befestigt werden kann.

In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den Figuren 11 und 12 dargestellt ist, ist eine Halterung dargestellt, die im wesentlichen entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, jedoch mit der Ausnahme, daß ein Querteil 40 an beiden Enden der Halterung angebracht ist. Die Halterung kann an ersten und zweiten Haltegliedern mittels mit Flansch versehener Stifte 4l befestigt werden, welche sich durch Löcher erstrecken, welche in den Querteilen 40 angebracht sind. Gemäß einer anderen Ausführungsform, die in Figur IJ dargestellt ist, kann mit jedem Querstück eine Halteplatte 42 verbunden sein, welche mit einem Paar von Gewindestiftschrauben 4^ versehen sind.

Wenn eine Halterung der in den drei vorstehend genannten Ausführungsformen beschriebenen Art einer Kompression unterworfen wird, in den die Halteglieder gegeneinander bewegt werden, erfolgt zunächst ein im wesentlich lediglich in axialer Richtung erfolgendes Zusammenpressen der beinartigen Teile, bis ein Instabilitätspunkt erreicht ist, wenn die Halterung sich weiter verbiegt, so

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lange die Größe der angelegten Kraft ansteigt. Bei einem speziellen Wert der angelegten Belastung und in Abhängigkeit von der Formgebung der beinartigen Teile entsteht eine Stauchung an den für die Biegung bevorzugten Teilen und es tritt- eine weitere Biegung der Halterung auf, wenn die beinartigen Teile sich unter einer im wesentlichen konstanten angelegten Belastung die annähernd gleich der Belastung ist, bei der das Stauchen zuerst auftrat, sich wegbiegen.

Die Figuren 14 und 15 zeigen Halterungen in einer voll verbogenen Stellung, welche ein oder zwei Querteile aufweisen. Figur l6 zeigt eine typische graphische Darstellung der Biegung und Abhängigkeit von der statischen Belastung für eine derartige Halterung.

Bei einer ursprünglichen Anwendung und Steigerung der angelegten Belastung verbiegen sich die Halterungen gemäß dem ersten Teil der strichpunktierten Linie in etwa zwischen den Punkten "a" und "b", was im wesentlichen durch die Festigkeit der Halterungen gegen eine axiale Kompression bestimmt ist. Anschließend tritt.eine Stauchung ein und die Halterung verbiegt sich weiterhin unter der Anwendung einer im wesentlichen konstanten Belastung, wie dies in den Bereichen "b" bis "c" annähernd dargestellt ist. Anschließend an diese Verbiegung erfolgt, was in der graphischen Darstellung nicht gezeigt ist, eine weitere direkte Kompression des Schenkels, wobei die Biegefestigkeit (stiffness) der Halterung zunimmt.

Bei der Verwendung der Halterung für eine Befestigung einer Stoßstange an einem Kraftfahrzeug wird die Belastung, bei der eine Stauchung der Halterung erfolgt und bei der die Biegung zunimmt bei einer Biegefestigkeit, die im wesentlichen Null ist, derart gewählt, daß sie der maximal annehmbaren Bremsbeschleunigung entspricht, die dem Fahrzeug zugemutet v/erden kann, wenn die Energie von der Halterung absorbiert wird.

Eine theoretisch ideale Halterung, die so angebracht ist, daß sie der Biegung einen maximalen Widerstand während des gesamten Biege-

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bereichs, entsprechend der maximal von den Insassen des Fahrzeugs annehmbaren Bremsbeschleunigung entgegensetzt, würde die Fähigkeit haben, den maximalen Energiebetrag innerhalb dieser Grenzen von Belastung und Biegung aufzunehmen. Ihre Wirksamkeit würde 100$ betragen und ihre Belastungs-Biegungskurve würde so aussehen, wie sie durch die gerade Null-Biegefestigkeitslinie "d" von Figur 16 dargestellt ist.

Eine Halterung der in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Art hat als typischen Wert im Vergleich hierzu eine Wirksamkeit von wenigstens 75$ bei Umgebungstemperatur, was bedeutet, daß sie in der Lage ist, dreiviertel der von einer theoretisch idealen Halterung absorb!erbaren Energie im Falle eines Stosses zu absorbieren, wenn sie auf einem Fahrzeug befestigt ist. Dies ist in Figur 16 dargestellt, wo das Gebiet unter der Belastungs-Biegungskurve a/b/c annähernd dreiviertel des Gebiets unter der Belastungs-Biegekurve einer theoretisch idealen Halterung (in diesem Fall eine gerade Linie) beträgt. Sie stellt daher eine bedeutende Verbesserung gegenüber üblichen elastomeren Halterungen dar, welche eine korStante Biegefestigkeit verschieden von Null über einen größeren Teil ihres Biegebereichs aufweisen und die daher insofern unwirksam sind, als sie über den größeren Teil ihres Biegebereichs im Falle eines Aufpralls eine geringere als die maximal annehmbare Bremsbeschleunigung hervorrufen, und zwar derart, daß die maximale Bremsbeschleunigung wenigtens über einen Teil des Biegebereiches erhalten wird.

Wo es für spezielle Anwendungszwecke erwünscht ist, eine Halterung zu liefern, die eine noch bessere Annäherung an die theoretisch ideale Halterung darstellt, kann eine Halterung der erfindungsgemäßen Art unter Vorspannung gesetzt werden, indem man die voneinander weg erfolgende Bewegung der Enden der Halterung derart begrenzt, daß die beinartigen Teile jeweils unter der Spannung von einer Belastung stehen, die beispielsweise gleich derjenigen^ ist, die eine Stauchung hervorrufen würde.

Bei einer Verv/endung einer Halterung für die Sicherung einer Stoßstange an einem Kraftfahrzeug kann es jedoch vorzuziehen sein, die

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Halterung nicht auf diese Weise vorzuspannen. Indem daher während der Anfangsbiegung ein Kennwert der Biegefestigkeit gesetzt wird, der verschieden von Null ist, kann die Halterung Stösse mit geringer Energie absorbieren, ohne die Insassen des Fahrzeuges einem Maß an Bremsbeschleunigung auszusetzen, das zwar in einem Notfall annehmbar ist, das jedoch in Fällen von normalen Stössen mit niedriger Energie unerwünscht ist.

Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 17 und 18 dargestellt. Die dort gezeigte energieabsorbierende Halterung, welche aus Gummi gebildet ist, enthält einen Schenkel 50 in der Form eines einzelnen ringförmigen hohlen Schenkelteiles, das an beiden Enden von einem kreisförmigen Querstück oder Endteil 51 dicht verschlossen ist. Eine Halteplatte 52 ist mit jedem Endteil verbunden. Die Halteplatten 52 sind ferner mit vier Gewindestiftschrauben 53 versehen, durch die die Halterung an einem Halteglied befestigt werden kann.

Die innere Oberfläche 5^ des beinartigen Teils weist eine Kontur auf, um in der Mitte zwischen den Enden der Halterung eine ringförmige Einsenkung zu liefern, wobei das Gebiet der ringförmigen Einsenkung als ein bevorzugtes Gebiet für eine Abbiegung dient. Eine kleine Röhre 55 erstreckt sich durch ein Loch in dem Bodenteil 51 und der Halteplatte 52 an einem Ende der Halterung, um zu ermöglichen, daß Gas oder ein anderes flüssiges Medium in die in der Halterung gebildete Innenkammer 56 oder aus dieser strömt.

Bei einer derartigen Halterung kann die Gesamtbelastungsbiegungs-Kennlinie variiert werden, indem man bewirkt, daß eine Flüssigkeit durch die kleine Röhre 55 fließt, um eine zusätzliche Dämpfung zu der des aus Gummi bestehenden beinartigen Teils 50 zu liefern. V/ie daher aus Figur I9 hervorgeht, kann die durch Gasdämpfung (siehe Kurve B) hervorgerufene ßnergieaösorptionsrate während der ursprünglichen Biegung der Halterung vergleichsweise hoch sein, so daß sie die von dem Gummi Dewirkte Energieabsorption (Kurve A) unterstützt und somit eine verbesserte resultierende Belastungs-Biegungskennlinie liefert, welche durch die Kurve C dargestellt ist.

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In Figur 20 ist eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Er findung dargestellt. Diese energieabsorbierende Halterung, die aus Gummi besteht, enthält ein ringförmiges Beinteil 60, das an beiden Enden durch ein ringförmiges Bodenteil 6l abgedichtet ist. Ein mit Flansch versehener Stift 62 erstreckt sich durch ein Loch in jedem Bodenteil, um eine Befestigung der Halterung an einem ersten und zweiten beweglichen Teil zu ermöglichen.

Die innere Kammer 65 der Halterung enthält ein Druckgas, das in die Kammer durch eine geeignete öffnung in der Halterung eingebracht worden ist oder das in der Halterung dicht eingeschlossen ist, indem man die Halterung unter Überdruck preßverformt.

Bei einer derartigen Halterung weist das beinförmige Teil 60 eine derartige Kontur auf, daß es während der Anfangsbiegung eine hohe Biegefestigkeit liefert, sowie eine kleine negative Biegefestigkeit während einer späteren Biegung, wie dies durch die Kurve A von Figur 21 dargestellt ist. Die Kurve B zeigt, daß die Biegefestigkeit der Halterung aufgrund der Wirkung des Gases kontinuierlich mit der Biegung zunimmt und daß zusammen mit der Wirkung des Gummimaterials von dem beinartigen Teil eine Belastungs-Biegungskurve für die Halterung entsteht, wie sie durch die Kurve C dargestellt ist.

In den fünften und sechsten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird das elastomere Material des beinartigen Teils Ringspannungen (hoop stresses) zusätzlich zu den Spannungen unterworfen, die bei einem Stauchen auftreten, wie es unter Bezug auf frühere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde. Diese Halterungen sind daher in der Lage, größere Energiebeträge zu absorbieren. Sie sind daher besonders für eine Anwendung im Schwerbetrieb geeignet.

Die erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Halterungen sind nicht lediglich für eine Befestigung von Stoßstangen an Kraftfahrzeugen geeignet, sondern ebenfalls für Anwendungen wie beispielsweise als Fender oder Prellböcke, zum Schutz von Ausrüstungen auf Schiffen und zur Befestigung von Apparaten in Transportverpackungen. Insbesondere im Vergleich zu hydraulischen

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Dämpfern lassen sie sich einfach einbauen, wobei sie den zusätzlichen Vorteil aufweisen, eine Energie absorbieren zu können, die mit Kräften auftritt, welche über einen weiten Winkelbereich relativ zur Symmetrieachse der Halterungen wirken.

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Claims

P_a_t_e_n_t_a_n_s_g_r_ü_c_h__e

Elastomere Halterung, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Querschnitt gesehen zwei verformbare Schenkel (10) von elastischem elastomeren Material enthält, wobei ein Teil von jedem Schenkel so ausgebildet ist, daß es an einem Halteglied (12, 14) befestigt werden kann und wobei jeder Schenkel (10) über seine Länge so mit einer Kontur versehen ist, daß ein Vorzugsbereich für eine Biegung gebildet wird und daß der

Schenkel so gestaltet und angeordnet ist, daß er im Falle einer in Längsrichtung auf die beiden Schenkel wirkenden Belastung zuerst zu einer Deformierung der Schenkel in einer stabilen Weise und dann zu einer Stauchung derselben führt.
2. Elastomere Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Deformierung des Schenkels (10) in einer stabilen Weise unter der Wirkung von im wesentlichen reinen Kompressionskräften erfolgt.
3. Elastomere Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (11, IJ) der Schenkel (10) direkt verbunden oder verbindbar mit zwei Teilen (I2,l4)sind, zwischen denen die Halterung angebracht werden kann.
4. Elastomere Halterung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10) derart geformt und angeordnet sind, daß sie sich im Fall einer Stauchung nach innen in Richtung aufeinander bewegen.
5. Elastomere Halterung nach irgendeinem der Ansprüche 1-J, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10) so gestaltet und angeordnet sind, daß sie im Falle einer Stauchung sich voneinander weg bewegen.
6. Elastomere Halterung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der einander gegenüber stehenden Flächen der Schenkel (10) mit einer Kontur versehen ist, daß sie Vorzugsbereiche für eine Biegung oder Stauchung^ej^ _g

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7. Elastomere Halterung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10)
gleiche Biegungskennwerte aufweisen.
8. Elastomere Halterung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10) so geformt und angeordnet sind, daß bei der Aufbringung einer Belastung auf die Halterung
in einer Richtung, die im wesentlichen in Längsrichtung
der Schenkel verläuft, die in jedem Schenkel erzeugten
Kräfte in einer Richtung senkrecht zu dieser Richtung ausgeglichen sind.
9. Elastomere Halterung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10) aneinander an einem ihrer Enden anliegen.
10. Elastomere Halterung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10) an einem ihrer Enden (ll) einheitlich miteinander ausgebildet sind.
11. Elastomere Halterung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10) im
Abstand voneinander an einem ihrer Enden (Ί3) gehalten sind.
12. Elastomere Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10,20)im Abstand voneinander durch ein Verbindungsteil aus Material (14) gehalten sind.
15· Elastomere Halterung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil aus Material ein festes Querstück (l4) enthält.
14. Elastomere Halterung nach Anspruch 1^, dadurch gekennzeichnet, daß das Querteil (14) mit den Schenkeln (lo) verbunden iä..
15. Elastomere Halterung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil aus Material ein Querteil (21) aus elastomerem Material enthält.

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16. Elastomere Halterung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Querteil (21) in einem Stück mit den Schenkeln (20) ausgebildet ist.
17. Elastomere Halterung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende (j51) der Halterung mit einer Einrichtung (3²O versehen ist, um eine Befestigung an einem gehaltenen oder einem Halteglied zu ermöglichen.
18. Elastomere Halterung nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteplatte (j4) mit wenigstens einem der Enden (jU) der Schenkel verbunden ist, um eine Befestigung der Halterung an einem gehaltenen oder Halteteil zu ermöglichen.
19. Elastomere Halterung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung im wesentlichen einen V-förmigen Querschnitt aufweist.
20. Elastomere Halterung nach irgendeinem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung im wesentlichen einen V-fÖrmigen Querschnitt aufweist, wobei die Schenkel (lO) an einem ihrer Enden im Abstand voneinander mittels eines festen Querteiles (l4) gehalten sind, das mit einem Ende (13) von jedem Schenkel verbunden ist.
21. Elastomere Halterung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende (11, I3) von jedem Schenkel (10) an einem Halteglied gesichert oder an einem solchen sicherbar ist und gegenüber einer zu einer Symmetrieachse der Schenkel senkrechten Ebene geneigt ist.
22. Elastomere Halterung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Querteil (14) mit geneigten Flächen (15) versehen ist, mit denen die Enden der Schenkel (10) verbunden sein können.

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23· Elastom'ere Halterung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene von jeder geneigten Fläche (15) im wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung der Schenkel (10) die daran befestigt sind, ist.
24. Elastomere Halterung nach irgendeinem der Ansprüche 20 - 2J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10) derart geformt und angeordnet sind, daß die Schenkel im Fall einer Stauchung sich nach innen in Richtung aufeinander im Bereich des Scheitelgebietes (11) der Halterung bewegen und sich auseinander in Bereichen (lj5) des Schenkels, die entfernt vom Scheitelgebiet liegen, bewegen.
25. Elastomere Halterung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel durch getrennte Beine (10) gebildet werden, von dem jedes in der Lage ist, im wesentlichen unabhängig von den anderen in Richtung aufeinander oder auseinander sich zu bewegen.
26. Elastomere Halterung nach irgendeinem der Ansprüche 1-19* dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel wirksam von einem einzelnen ringförmigen Teil (50, 60) gebildet werden, wobei entgegengesetzte Wandungsteile derselben in der Lage sind, in Richtung aufeinander oder auseinander sich zu bewegen.
27. Elastomere Halterung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des hohlen Gliedes (6l) derart geschlossen sind, daß sie innerhalb der Halterung eine innere Kammer bilden.
28. Elastomere Halterung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kammer (6j>) abgedichtet ist und eine Dämpfungsflüssigkeit enthält.
29. Elastomere Halterung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung mit einer öffnung (55) versehen ist, um ein Fließen einer Dämpfungsflüssigkeit in und/oder aus der inneren Kammer (56) zu ermöglichen.

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30. Anordnung gekennzeichnet durch eine Verbindung von einer elastomeren Halterung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche und einem daran befestigten Halteglied.
31. Anordnung nach Anspruch ^0, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung zwischen einem gehaltenen Teil (17) und einem Halteteil (18) befestigt ist.
32. Anordnung nach Anspruch 30 oder 31> dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Halterungen vorgesehen sind und daß wenigstens zwei Halterungen mit ihren Symmetrieachsen schräg

.relativ zur Normalrichtung angeordnet sind, in der Kräfte auf das Halteteil (l8) von den Halterungen übertragen werden würden.

33· Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Anordnung nach den Ansprüchen 30 bis 32 enthält.

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