DE2319073A1

DE2319073A1 - Energie absorbierende vorrichtung und block aus komprimierbarem, energie absorbierendem material

Info

Publication number: DE2319073A1
Application number: DE2319073A
Authority: DE
Inventors: Cass V Curtis; Peter A Weller
Original assignee: McCord Corp
Current assignee: McCord Corp
Priority date: 1972-04-19
Filing date: 1973-04-16
Publication date: 1973-10-25
Also published as: IT984302B; US3884455A; FR2209681A1; JPS4915876A; CA988541A; AR201916A1; GB1424436A

Description

DipUng. r! -j. ^l . p-tirt 12. April 1973

PoterlcPft-.Sli ■ . I₁./Li.

506 Rifrcth b-i K-"'n Frenkeniorstsr ίϋ.^.^ο 1 -/

McCord Corporation,
Detroit, Michigan (V.St.A.)

Energie absorbierende Vorrichtung

und Block aus komprimierbarem, Energie absorbierendem Material

Die Erfindung betrifft eine Energie absorbierende Vorrichtung und einen Block aus komprimierbarem, Energie absorbierenden Material, die bzw. der zum Absorbieren der Energie eines Aufpralls eingerichtet ist, beispielsweise bei einem Automobilzusammenstoß mit geringer Geschwindigkeit. Die Erfindung betrifft ferner Energie absorbierende Vorrichtungen wie Stoßstangen oder Vorrichtungen zur Verwendung in Verbindung mit Stoßstangen, die

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grob wirksame Energie absorbierendeBlöcke enthalten.

Obgleich die Erfindung insbesondere im. Zusammenhang mit Teilen und Torrichtungen beschrieben wird, die zum Verwenden in Verbindung mit Automobilstoßstangen geeignet sind, sind die Energie ab~ sortierenden Blöcke bzw, Vorrichtungen gemäß der Erfindung nicht auf diesen begrenzten Anwendungsfall beschränkt. Vielmehr hat die Erfindung Anwendung für alle Fälle, bei denen Energie absorbiert werden soll, die durch einen Aufprall entsteht, beispielsweise zwischen einer Stoßstange oder Plattform und einem im wesentlichen starren Rahmen oder einer Stützkonstruktion.

Zum Stand der Technik gehören viele Energie- oder stoßabsorbierende Vorrichtungen, die als ein Teil einer Stoßstange geeignet sind oder die zur Verwendung in Verbindung mit Automobilstoßstangen eingerichtet sind. Die bekannten Vorrichtungen haben jedoch eine Anzahl von Nacht-eil en, unter anderem, übermäßige Kosten, geringe Effektivität, einen Ausfall aufgrund von Ermüdung oder Korrosion und Änderungen in den Energie absorbierenden Eigenschaften mit Temperaturunterschieden. Während aus dem Stand der Technik Vorrichtungen bekannt sind, die als wirkungsvolle Energie absorbierende Vorriätungen fungieren, sind diese Vorrichtungen, beispielsweise hydraulische Absorbierungsvorrichtungen, häufig nicht für Produktionszwecke wirtschaftlich genug, und sie

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unterliegen einem mechanischen Ausfall aufgrund ihres Aufbaus. Yiele andere "bekannte Energie absorbierende Vorrichtungen sind in Anbetracht der Größe des Teils, der erforderlich ist, um den Aufprall zu absorbieren, weniger effektiv, als man das zur Verwendung in Verbindung mit Stoßstangen für den derzeitigen Automobilbau haben will. Andere Energie absorbierende Vorrichtungen wie die Schraubenfeder leiden am Nachteil eines Ausfalls als Folge von Ermüdung oder Korrosion nach einer bestimmten Zeit. Jene Teile, die elastische Werkstoffe enthalten, welche als Energie absorbierende Teile fungieren, leiden im allgemeinen an einem. Mangel an Effektivität in der Absorbierung von Aufprallenergie sowie an einer Änderung in der in Energie absorbierenden Eigenschaften mit der Temperatur. Es ist leicht zu verstehen, daß der Schnee und das Eis, der und das mit kaltem. Wetter einhergeht, die Anzahl kleiner Kollisionen erhöht, und es ist deshalb wichtig, die optimale Effektivität einer Energie absorbierenden Vorrichtung während dieser Zeit zur Verfugung zu haben. Deshalb können diese Temperatüränderungen ein erhebliches Problem, darstellen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hochwirksame Energie absorbierende Vorrichtung zu schaffen, die in einer Automobilstoßstange oder in Verbindung mit Stoßstangen für Kraftfahrzeuge verwendet werden kann., wobei die Vorrichtung Energie absorbierendes Material enthält, welches einstückig angeformte

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Säulenrippen umfaßt, die in Längarientting an mindestens einer Seite davon angeordnet sind und zur Erhöhung der Druckfestigkeit des Materials in der Längsrichtung desselben eingerichtet sind.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Energie absorbierenden Vorrichtung mit einem Block aus Energie absorbierendem Material, der im wesentlichen im Querschnitt rechteckig ist und optimale Maßcharakteristiken zum Erreichen der effektivsten Energie absorbierenden Eigenschaften hat, die möglich sind.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Energie absorbierenden Vorrichtung in einer Ausführung, die zur Verwendung in Verbindung mit Stoßstangen für Kraftfahrzeuge eingerichtet ist, welche eine Kolbenanordnung, eine gleitend um die Kolbenanordnung angeordnete Zylinderanordnung und auf die Temperatur ansprechende elastische Mittel oder kompressibles Energie absorbierendes. Material dazwischen aufweist, um sich einer axialen Bewegung nach innen entgegenzustellen, damit eine im wesentlichen tempera turunabhängige Energie absorbierende Vorrichtung geschaffen wird. ■':.·■"■ .

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Energie absorbierenden Vorrichtung, bei dör die elastischen Mittel bzw. das kompressible Energie absorbierende Material ein im wesentlichen

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stabiles Material ist, das ermüdungs- und korrosionsbeständig ist. . ._·■_·

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In äen Zeichnungen sind: -

Pig. 1 ein Schaubild eines Blocks aus kompressiblem Energie absorbierenden Material mit Säulenrippen auf zwei Seiten gemäß der Erfindung?

!"ig. 2 eine Draufsicht auf eine gerippte Seite des Blocks in Fig. 1;

Fig. 5 ein Schnitt durch den in Fig. 2 gezeigten Block an der Linie 3-3;

Fig. 4 eine obere Draufsicht auf eine gerippte Seite des in Fig. 1 gezeigten Blocks nach einem Aufprall auf den Block, derart, daß die Rippen dazu gebracht werden, eine Wellenform anzunehmen;

Fig. 5 ein Sohnitt durch den Block aus Fig. 4 an der Linie 5-5;

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lig. 6 eine Darstellung eines Blocks aus kompressiblem, Energie absorbierenden Material mit Säulenrippen, wobei der Block innerhalb einer Umschließung angeordnet ist;

Pig. 7 einen Block innerhalb einer Umschließung wie in' Pig. 6, jedoch unter Darstellung einer Art und ' Weise, wie die Porm des Blocks geändert wird, um vorhandene Spiele aufzunehmen; ■

Ig. 8 eine grafische Darstellung der Kraft, die erforderlich ist, um'eine'bestimmte Ausbiegung des kompressiblen, Energie absorbierenden Materials zu erreichen, das in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen eingesetzt .wird, sowie eine grafische Darstellung der von solchem kompressiblen, Energie absorbierenden Material bei einer bestimmten Ausbiegung absorbierten Energie;

eine auseinandergezogene Darstellung einer speziellen Energie absorbierenden Vorrichtung mit dem säulengerippten Block gemäß der Darstellung in Pig. 1 bis 7; ;'■'■■'■

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- Pig· 10 ein. Schnitt durch eine Energie absorbierende Vorrichtung, wie sie in I¹Ig. 10 gezeigt ist und

Pig. 11 ein Schnitt an der linie 11-11 der Pig. 10.

Die von einem kompressiblen, Energie absorbierenden Material absorbierte Energie, beispielsweise in der Porm eines Blocks aus ■ einem elastomeren Kunststoff, beispielsweise einem Blak Polyurethanschaum, der hier zwischen dem Rahmen der Stoßstange eines Automobils sitzt, ist das Integral der Kraft mal der Ausbiegung bzw, E = JPdS, wobei E die Energie, P die Momentankraft und S die Ausbiegung bzw. der Hub sind. Um das vorstehende Ziel der hohen Effektivität für ein solches Energie absorbierendes Material zu erreichen, ist es wünschenswert, die maximale K£raft sowie die Gesamtausbiegung auf ein Minimum zu reduzieren. Um das zu tun, muß die Kraft, die erforderlich ist, um eine bestimmte Ausbiegung zu bewirken, schnell in die Habe des Maximums.in der Anfangsphase der Ausbiegungskurve steigen und dann relativ konstant über den Rest der Ausbiegung bleiben. Die als Blockkraft bezeichnete Vollinie in Pig. 8 zeigt eine Ausbiegungskurve für einen bevorzugten Hock aus kompressiblem, Energie absorbierendem Material gemäß der Erfindung. Wie zu sehen ist, steigt die erforderliche Kraft für eine bestimmte Ausbiegung sehr schnell für eine geringe Ausbiegung.

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Das bevorzugte Material für die Herstellung der Blöcke aus kom- - pressiblem, Energie absorbierendem Material gemäß der Erfindung ist mikrozellularer Polyurethansohaum., der nach der US-Patentschrift Nr. 3 575 896 zusammengesetzt und geformt werden kann. Es sind jedoch zahlreiche andere Rezepturen für die Herstellung von geeigneten mikrozellularen Polyurethansohäumen bekannt. Eine Grundcharakteristik eines einfachen Blocks aus mikrozellularem Polyurethanschaum besteht darin, daß ^ler die Tendenz hat, früh steif ai werden, dem sich eine reduzierte Rate der Kraftzunähme anschließt, wie das wünschenswert ist, um Energie absorbierende Charakteristik©!}, hoher Effektivität zu erreichen. Das ist mindestens teilweise die Tolge der ein Bestandteil bildenden Haut, die an der Peripherie des Blocks aus mikrozellularem Polyurethanschaum gebildet wird. Die Haut erhöht die Steifheit des Materials und führt damit zu einem hohen frühzeitigen Modul. Selbst wenn ein solcher Block aus mikrozellularem Polyurethansohaum jedoch die vorstehend genannten Charakteristiken zeigt, ist es sowohl von dem Einsparen der erforderlichen Sohaummenge zum Absorbieren einer bestimmten Energiemenge als auch vom; Erreichen von Wirkungsgraden her wünschenswert, die mit bekannten hydraulischen Absorbierungsvorrichtungen vergleichbar sind, die mikrozellularen Polyurethanblöcke in der Art und Weise zu ändern, wie sie in Pig. 1 bis 7 gezeigt und nachstehend im einzelnen beschrieben ist.

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Indem man den Block aus Schaummaterial entsprechend formt, lassen sich erhebliche Erhöhungen in der Effektivität erreichen. Die Erfindung betrifft also eine Energie absorbierende Torrichtung, bestehend aus kompressiblem, Energie absorbierendem Material mit einstückigen Säulenrippen, die in Längsrichtung auf mindestens einer Seite desselben angeordnet sind und die zur Erhöhung der Druckkraft des Materials in Längsrichtung desselben eingerichtet sind. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel für das Energie absorbierende Material als Teil der Energie absorbierenden Vorrichtung gemäß der Erfindung ist bei 50 in !ig. 1 bis 7 gezeigt. Das Material hat die Form eines Blocks mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, und der Block hat die Breite (w) die Höhe (h) und die Länge (l), wie das in !ig. 1 bis 3 gezeigt ist. Der Block 50 umfaßt natürlich drei Seitenpaare, die parallel zueinander angeordnet und mit 52, 54 und 56 bezeiDb.net sind. Die Säulenrippen 58 sitzen auf den Seiten 54, die durch die Abmessungen (1) und (h) gebildet sind, und diese Rippen erstrecken sich parallel in Richtung der Abmessung (1) des Blocks. Nuten 60 befinden sich zwischen den Säulenrippen 58, und sie liegen ebenfalls parallel in Längsrichtung des Blocks 50. Wie in i"ig. 1 und 3 gezeigt ist, sind die Ebenen 56, die durch die Abmessung (1) und (w) bestimmt sind, 'eben. Gemäß der Darstellung in lig. 3 haben die Säulenrippen eine Breite (b) und eine liefe (o), und sie sind in einem Abstand (a) voneinander entfernt, der Breite

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der Hüten 60. Wie ebenfalls in Fig. 3 zu ersehen' ist, kann der Block aus kompressiblem, Energie absorbierendem Material aus einem, elastomeren Kunststoff geformt.sein, beispielsweise mikrozellularem Schaum. Wie vorstehend erwähnt, umfaßt ein solcher Schaum eine einen Bestandteil davon bildende Haut auffLer Oberfläche desselben, die der Steifheit und der Energie absorbierenden Effektivität des Blocks zugute kommt. Diese einen festen Bestandteil bildende Haut ist bei 64 gezeigt.

Optimale Charakteristiken in Hinsicht auf die Energieabsorbierung hoher Effektivität lassen sich erreichen, wenn der Block eine Form hat, wie sie in Pig. 1 bis 3 gezeigt ist. Das Ergebnis dieser Form besteht darin» d=ß die gerippten Seiten 54 sich nicht ohne weiteres nach innen oder nach außen ausbeulen, wenn ein Aufprall der Seite 52 erfolgt, und zwar als Folge des Versteifungseffekts der Rippen 58 plus des Stabilisierungseffekts des Schaums selbst. Die nicht gerippten Seiten 56, die sich in Längsrichtung des Blocks erstrecken, sind nicht gerippt, so daß eine örtliche Verformung ohne weiteres in der Richtung seitwärts erfolgen kann, während die Rippensäulen verform-t werden. Fig. 4 zeigt die Art und Weise, in der die gerippten Seiten 54 des Blocks 50 sich wellenartig verformen, wenn ein Aufprall eines Fremdkörpers auf die Fläche 52 erfolgt. Die gestrichelt gezeigte Partie 68 zeigt die ursprüngliche Länge des Blocks vor

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dem Zusammendrücken an, das durch den Aufprall bewirkt wird. Mit einem Aufprall auf den Block wird der Sohaum also zusammengedrückt, und die Rippen nehmen eine Wellenform an, wobei die Seiten 56 bestrebt sind, sioh auszubeulen. Das Ausbeulen der Seiten 56 des Blocks ist im Schnitt in Pig. 5 zu sehen.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel des Blocks ist (w) kleiner als (h), und zwar aus verschiedenen Gründen. Einmal soll dadurch ein relativ großes Verhältnis von Hautumfang, zur Querschniifcsfläcae geschaffen werden. Indem eine Seite größer als die andere gemacht wird, wird natürlich das Verhältnis des Imfangs zur Querschnittsfläche erhöht. Zweitens ist es wünschenswert, daß (w) kleiner als (h) ist, um die frühe Steifheit des Blocks auf ein Maximum zu bringen, indem die gerippte länge erhöht wird. Drittens ist es wünschenswert, (w) kleiner als (h) zu machen, um die Gesamtblockstarrheit in der Richtung der nicht gerippten Seiten zu verbessern und damit sin allgemeines Säulenzusammenbrechen oder ein Zusammenbrechen des Blocks in einem großen Knick zu verhindern. Es versteht sich, daß dann, wenn (h) kleiner als (w) wäre, sie größere Gefahr für ein Knicken des Blocks bei einem bestimmten Aufprall auf die Fläche 52 wäre, weil der · Widerstand gegen ein Ausknicken fehlt, und zwar als Polge der reduzierten Oberfläche der Rippen an der Peripherie des Blocks.

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Zusätzlich zu den vorstehenden Kriterien für die Abmessungen des Blocks sind die Abmessungen (a), (b) und(c) vorzugsweise klein in Bezug auf (w), (h) und (l), und (1) soll nicht größer als das Zweieinhalbfache von (w) oder weniger als das 1,0-fache von (w) sein. Es ist festgestellt worden, daß dadurch, daß die Abmessungen des Blocks innerhalb der obigen Grenzwerte gehalten werden, die Energie absorbierenden Eigenschaften und damit die Effektivität des kompressihien, Energie absorbierenden Materials auf ein Maximum gebracht werden.

Speziell werden ausgezeichnete Ergebnisse erreicht, wenn (a) = 0,25, (b) = 1,25 mit 1,5-mal (a), (w) =0,65 bis 0,80 mal (h) und (l) = 1,15 bis 2,5-mal (w) ist. Insbesondere ist festgestellt worden, daß man ausgezeichnete Ergebnisse erreicht, wenn man einen Block verwendet, der Abmessungen von 2 3/4 Zoll für (w), 4 Zoll für (h) und 6 1/4 Zoll für (l) hat.

Wie vorsiäiend erwähnt^ liegt es im Rahmen der Erfindung, die Energie absorbierenden Blöcke aus kompressiblem Material, de vorstehend beschrieben worden sind* in verschiedaien Vorrichtungen wie Stoßstangen zum Absorbieren von Energie oder in Vorrichtungen zu verwenden, die in Verbindung mit Stoßstangen für Automobile eingerichtet sind. In den verschiedenen Einsatzbereichen, in denen das Material verwendet werden kann, können verschiedene

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Spiele vorhanden sein, die ein Ausdehnen des Blocks in der Richtung derSeiten 56 während des Zusammendrückens ermöglichen. In Fig. 6 ist ein Block 50 innerhalb einer Umschließung 66. gezeigt, die für ein gleiches Spiel für ein Ausknicken für jede der Seiten 56 des Blocks sorgt. Die Umschließung 66 in Fig. 7 andererseits "bietet ein viel größeres Spiel auf einer Seite des Blocks als auf der anderen, um. es damit wünschenswert zu machen, daß sich der Block während des Zusammendrückens im größeren Maße auf der Seite 56 ausbeult, an der ein größeres Spiel vorhanden ist. Um dieses Ausheulen in einem größeren Maß auf einer Seite als auf der anderen Seite zu erreichen, braucht lediglich mindestens eine der Ecken des Blocks auf der Seite angepha* zu sein, die dort liegt, wo das größere Ausbeulen erreicht werden soll. Gemäß der Darstellung in Fig. 7 kann der Block also an den Ecken 68 angephast sein, was bewirkt, daß die Wellenausbeulungen auf dieser Seite ausgeprägter sind.

Wir kurz vorstehend erwähnt worden ist, ist in Fig. 8 eine graphische Darstellung sowohl der Blookkraft als auch der Blockenergie für einen bevorzugten säulengerippten Block gemäß der Erfindung gezeigt. Aus Gründen des Vergleichs zeigt die graphische Darstellung auch eine Kurve für die Kraft,die für eine bestimmte Ausbiegung eines Stücks Kernsohaum erforderlich ist, der keine gerippten Seiten hat, und ferner ist die Energieab-

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Sorption gezeigt, die mit Hilfe des Kernschaums für eine bestimmte Ausbiegung erreicht wird. Der Block mit den Säulenrippen auf zwei Seiten absorbiert dabei, wie zu sehen ist, fast die doppelte Energie im Vergleich zum Kernschaummaterial ohne die Säulenrippen, um damit eine viel größere Effektivität der gerippten Blöcke gemäß der Erfindung anzuzeigen.

Eine spezielle Energie absorbierende Vorrichtung, die die vorstehend beschriebenen Blöcke verwenden kann, ist bei 10 in I¹Ig. 9 bis 11 gezeigt. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine Kolbenan— Ordnung 12 mit einer Rückenplatte 14j einer Kopfplatte 16 und einem Teil 18, der im Querschnitt rund ist. Die Kolbenanordnung ist nicht auf diese spezielle Form beschränkt, und sielsann in anderen !Formen vorgesehen sein, wie das aus der nachstehenden Beschreibung hervorgeht.

Eine Zylinderanordnung 20 ist verschiebbar um. die Kolbenanordnung 12 herum angeordnet und umfaßt eine Halteplatte 22 aur Befestigung der Stoßstange eines Fahrzeugs daran. Die Platte 22 kann zur Aufnahme irgendeiner Kontaktfläohe eingerichtet sein, oder sie kann'als die Kontaktfläche selbst fungieren. Ferner kann die Platte 22 an die Zylinderanordnung 20 angeschweißt oder in geeigneter Weise daran befestigt sein. Es sind Löcher 24 vorgesehen, die das Anbringen einer Automobilstoßstange er-

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möglichen. Die Zylinderanordnung 22 ist im Querschnitt im wesentlichen rechteckig und hat eine Führung 26 an einer Ecke, indem dort ein flacher Abschnitt vorgesehen wird. Die Führung 26 umfaßt eine Rampe 28, die sich von ihr nach oben erstreckt.

Temperaturansprechende Mittel 30, beispielsweise der Mikrozellular-Polyurethanschaumblock, der vorstehend beschrieben worden ist und der im allgemeinen Unterschiede in der Flexibilität als Folge von Temperaturänderungen in größerem oder kleinerem Maße zeigt, je nach der Rezeptur, sitzt zwischen der Kopfplatte 16 der Kolbenanordnung 12 und der Halteplatt.e 22 der Zylinderanordnung 20, um eine axiale Bewegung nach innen zu hemmen. Der Block 30 ist im Querschnitt im wesentlichen rechteckig und ist mit einer abgeflachten Ecke 32 versehen, um sich der Form der Zylinderanordnung 20 anzupassen, so daß die elastischen Mittel eng in die Zylinderanordnung passen. Indem 'die vorstehende Erörterung in Hinsicht der Spiele außer acht gelassen wird, wenn die Energie absorbierende Blöcke gemäß der Erfindung.eingesetzt werden, ist eine Vorrichtung dieser Art vorzuziehen, bei der der Block eng in eine Umschließung paßt, wenn die Änderung der Flexibilität mit der Temperatur überwunden werden soll.

Ein Gehäuseteil 36 umschließt die Kolbenanordnung Ί2 und hält diese gegen eine axiale Verlagerung fest. Der Gehäuseteil 36 be-

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steht aus zwei Mantelteilen 38 und 40, die miteinander verschweißt oder sonstwie miteinander verbunden sind. Der Gehäuseteil umfaßt sich nach innen erstreckende Planschelemente 42, an die sich die Rückenplatte 14 der Kolbenanordnung 12 legt, um damit zu verhindern, daß die Kolbenanordnung 12 axial durch den Gehäuseteil 36 wandert.

Eine mechanische Yerriegellung 44 umfaßt einen Bolzen 46, der sich durch löcher 48 erstreckt, die an angrenzenden Seiten des

Gehäuseteils 36 liegen. Der Bolzen 46 fluchtet mit der-Führung 26 derart, daß die Rampe 28 eine axiale Bewegung des Zylinders 20 in Bezug auf den Gehäuseteil 36 begrenzt. Bei der Montage der Vorrichtung werden die Elemente in der richtigen Reihenfolge zusammengesetzt. Dann werden die zusammengesetzten Teile zusammengedrückt, um ein Zusammendrücken des Blocks 30 zu bewirken, wobei die Zylinderanordnung 20 in den Gehäuseteil 36 gedrückt und die Löcher 48 links von der Rampe 28 bewegt werden. In dieser Position wird der Bolzen durch die Löcher gedrückt, und die Druckkraft wird gelöst. Die elastischen Mittel bzw. der Block 30^drücken die Zylinderanordnung 20 nach außen, bis der Bolzen 46 auf die Rampe 28 stößt, wie das am besten in Tig. 10 zu ersehen ist. Der Block 30 bleibt als Folge des Anstoßens des Bolzens 46 in einem vorgespanniHi Zustand, und folglich wird die Zylinderanordnung 20 gegen die Ecke des Gehäuseteils gedrückt,

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die diagonal der !Führung 26 gegenüberliegt, um im Keibfluß an den Innenseiten davon anzugreifen. Die Zylinderanordnung 20 und der Gehäuseteil 36 werden damit in eine feste Anlage Metall an Metall gedrückt, um ein Klappern zu verhindern und eine massive Konstruktion zu schaffen, so daß ein Automobil mit der an der Stoßstange angebrachten Vorrichtung an der Stoßstange hochgezogen werden kann.

Die Energie absorbierende Vorrichtung 10 sorgt für eine Energieabsorbierung in verschiedener Weise. Zum einen muß die Steifheit des Blocks, die durch die Säulenrippen verbessert wird, wie das vorstehend beschrieben worden ist, durch die Kraft überwunden werden, die auf die Zylinderanordnung 20 einwirkt. Da die elastischen Mittel 30 zweitens ein Block sind, der eng in die Zylinderanordnung paßt, erfolgt eine Hemmung eines Ausbiegens, d.h. bei einem Zusammendrücken der elastischen Mittel bzw. des Blocks verhindern die Wände der Zylinderanordnung 20 ein Ausbeulen der Seiten des Blocks 30, wie sie das normalerweise tun wurden, wie vorstehend beschrieben. Die Energieabsorbierung wird ferner durch den Reibschluß zwischen den Seiten der Zylinderanordnung und dem Gehäuseteil 36 erzeugt.

Änderungen in der Temperatur ändern offensichtlich die Wechselwirkung zwischen den drei Energie absorbierenden Größen, die vor-

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stehend ■beschrieben worden sind, wenn ein mikrozellularer Polyurethanschaum verwendet wird, der temperaturabhängig ist. Bei der richtigen Wahl des Materials und dem richtigen Spiel in dem Kontaktbereioh zwischen den elastischen Mitteln 30 und der Zylinderanordnung 20 ändert sich die lastabsorbierende Fähigkeit der Vorrichtung ala Einheit jedoch nur geringfügig mit der Temperatur. Mit anderen Worten, wenn die Temperatur gesenkt wird, •verringert sich die Reibung und der Widerstand gegen ein Ausbeulen, weil die elastischen Mittel bzw. der Block 30 sich zusammenziehen. Die Steifheit der elastischen Mittel bzw. des Blocks 30 nimmt jedoch mit der geringeren Temperatur zu, und diese Steifheit wirkt dadurch den anderen Änderungen entgegen.

Wenn die Vorrichtung für Kraftfahrzeuge verwendet wird, verhin-. dert die Vorspannung der elastischen Mittel bzw. des Blocks 30 ein Klappern der Vorrichtung, weil die Zylinderanordnung 20 in feste Anlage anden Gehäuseteil 36 gedrückt wird. Wenn irgendein Teil einmal ausgetauscht werden muß, braucht lediglich der Bolzen 46 herausgenonnen zu werden, und die gesamte Vorrichtung kann leicht demontiert werden.

Es versteht sich, daß die Kolbenanordnung 12 nicht auf die beschriebene 3?orm beschränkt ist, vielmehr in den verschiedensten Formen vorgesehen sein kann, wobei die einzige Bedingung die

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ist, daß sie im wesentlichen ortsfest ist und an einer axialen Bewegung gehindert wird. Beispielsweise kann die Kolbenanordnung 12 dadurch vorgesehen sein, daß die FLanschelemente 42 axial verringert werden, d.h. daß Arme vorgesehen werden, die sich in Richtung auf die Zylinderanordnung 20 erstrecken, um am Block 50 anzugreifen, um damit den zylindrischen Teil 18 entfallen zu lassen. ' .

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Claims

- 20 Patentansprüche

1. jEnergie absorbierende Vorrichtung, gekennzeichnet durch ein kompressibles Energie absorbierendes Material (50) mit einstückig angeformten Säulenrippen (58), die in Längsrichtung auf mindestens einer Seite desselben sitzen und zur Erhöhung der Druckfestigkeit des Materials (50) in Längsrichtung desselben eingerichtet sind.

2. Torrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (50) die Form, eines Blocks mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, wobei der Block eine Breite (w), eine Höhe (h) und eine Länge (1) hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η τ zeichnet, daß die Säulenrippen (58) auf zwei parallelen, gegenüberliegenden Seiten des Blocks (50) sitzen und durch Abmessungen. (1) und (h) bestimmt sind, wobei die Rippen sich parallel in Richtung der Abmessung (1) erstrecken,

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß;die beiden parallelen gegenüberliegenden Seiten des Blocks, ,die durch die Abmessungen (1) und (w)

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- 21 bestimmt sind, eben sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulenrippen (58) eine Breite (b) und eine liefe (c) haben und um einen Abstand (a) voneinander entfernt liegen, wobei die Breite (b) etwas größer als der Abstand (a) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß (a), (b) und (c) klein in Bezug auf
(w), (h) und (1) sind, daß (w) kleiner als (h) und daß (1) nicht größer als 2,5 mal (w) oder weniger als 1,0 mal (w) ist,

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

z e ic h η e t , daß (a) und (c) etwa 0,25 Zoll, (b) 1,25 mal (a) bis 1,50 mal (a), (w) o,65 mal (h) bis 0,80 mal (h) und (l) 1,15 mal (w) bis 2,5 mal (w) sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß das kompressible, Energie absorbierende Material ein elastomerer Kunststoff ist, der eine einen festen Bestandteil bildenden Haut auf seinen Oberflächen hat.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn—

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ζ e i c h net , daß der elastomere Kunststoff mikrozellularer Polyurethansohaum ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Seitenkanten des Blocks (50) so angephast ist, daß ein Ausbeulen des korn— pressiblen, Energie absorbierenden Materials im größeren Maße längs der Seite bewirkt wird, an der sieh die angephaste Kante befindet, wenn ein Aufprall auf die Vorrichtung in einer Richtung parallel zu den Säulenrippen (5.8) erfolgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (50) eine einen festen Bestandteil bildende Haut (64) umfaßt, die zum Versteifen des Materials dient, derart, daß ein hoher Anfangsmodul bei einem Aufprall auf die Vorrichtung in einer Richtung parallel zu den Rippen (58) entsteht.

12. Block aus einem kompressiblen, Energie absorbierenden Material mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, gekennzeichnet durch Säulenrippen (58), die in Längsrichtung auf mindestens einer Seite desselben sitzen, wobei die Rigen (58) zur Erhöhung der Druckfestigkeit des Blocks (50) in Längsrichtung desselben eingerichtet sind.

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13. Block naoh Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß er eine Breite (w), eine Höhe (h) und eine Länge (1) hat und die Säulenrippen auf zwei parallelen, gegenüberliegenden Seiten des Blocks (50) sitzen, die durch die Abmessungen (1) und (h) "bestimmt sind, wobei sich die Rippen (50) parallel in die Richtung der Abmessung (1) er-«, strecken.

14. Block nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulenrippen eine Breite (b) und eine Tiefe (c) haben und in einem Abstand (a) voneinander entfernt liegen, wobei die Breite (b) etwas größer als der Abstand (a) ist.

15. Block nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß (a),-(b) und (c) klein in Bezug auf (w), (h) und (1) sind, daß (w) kleiner als (h) ist und daß (l) nicht größer als 2,5 mal (w) oder weniger als 1,0 mal (w) ist.

16. Block nach einem der Ansprüche 12 bis 15> dadurch gekennzeichnet , daß (a) und (c) etwa 0,25 Zoll groß,sind, daß (b) 1,25 bis 1,5 mal (a) ist, daß (w) 0,65 mal (h) bis 0,80 mal (h) ist und daß (1) 1,15 mal (w) bis 2,5 mal (w) ist.

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17. Block nach einem, der Ansprüche 12 bis 16, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das !compressible Energie absorbierende Material mikrozellularer Polyurethanschaum ist.

18. Energie absorbierende Torrichtung zur Verwendung in Verbindung mit Stoßstangen für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine Kolbenanordnung (12-)., eine verschiebbar um die Kolbenanordnung (12) herum, angeordnete Zylinderanordnung (20) und temperaturabhängige elastische Mittel (50), die zur Hemmung einer axialen Bewegung.nach innen dazwischen sitzen, wobei die Kolbenanordnung (12) und die Zylinderanordnung. (20) mit den temperaturabhängigen elastischen Mitteln (30) so zusammenwirken, daß eine im we^· sentlichen temperaturunabhängige Energie absorbierende Vorrichtung geschaffen wird₄

19. Vorrichtung nach Anspruch 18_S dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Gehäuseteil (36) zum Umschließen der Kolbenanordnung (12) und zum Festbalten derselben gegen eine axiale Verlagerung umfaßt_a

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19_S da d u r c h g e.-■k.-e η η ze i ο h η e t , daß eine mechanische Verriegelung

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(44) vorgesehen ist, die zwischen dem Gehäuse (36) und der Zylinderanordnung (20) so wirksam ist", daß die elastischen Mittel (30) innerhalb der Zylinderanordnung (20) in fester mechanischer Anlage an der Kolbenanordnung (12) gehalten werden.

21. Torrichtung nach einem der Ansprüohe 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (30)^vorgespannt sind und die mechanische Verriegelung (44) zum Aufrechterhalten der Torspannung auf den elastischen Mitteln (30) eingerichtet ist.

22. Torrichtung nach einem der Ansprüohe 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den vorgespannten elastischen Mitteln(30)zusammenwirkende mechanische Terriegelung (44) zum Drücken der Zylinderanordnung (12) und des Gehäuseteils (36) in einen Reibsohluß miteinander eingerichtet ist.

23. Torriohtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (30) einstüokige Säulenrippen (34) umfassen, die in Längsrichtung an mindestens einer Seite angeordnet sind und zur Erhöhung der Druckfestigkeit der elastischen Mittel (30)

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in Richtung der Bewegung der Kolbenanordnüng (12) eingerichtet sind,

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, d a -

du roh gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (30) die Form eines Blocks haben, der einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat und eine Breite (w), eine Höhe (h) und eine länge (1) aufweist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, d a -

d u r c h' g e k e η η ze i c h η e t , daß Gehäuseteil (36) und die Zylinderanordnung (20) im wesentlichen rechteckige Querschnitte haben. A

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die rechteckige Zylinderanordnung (20) eine Führung (26) aufweist, die an einer Ecke derselben sitzt,wobei eine Unregelmäßigkeit (28) an einer Stelle in Richtung der Führung (26) sitzt, derart, daß die mechanische. Verriegelung (44) zum. Fluchten mit der Führung (26) und zum Angreifen an der Unregelmäßigkeit (28) eingerichtet ist, derart, daß eine begrenzte axiale Bewegung der Zylinderanordnung (20) in Bezug auf den Gehäuseteil (36) ermöglicht ist.

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27. Vorrichtung nach Anspruch 26, da durch gekennzeichnet, daß die mechanische Verriegelung (44) einen Bolzen (46) umfaßt und der Gehäuseteil (36) löcher (48) aufweist, die an zwei angrenzenden Seiten sitzen und durch die sich der Bolzen (46) erstreckt, derart, daß er mit der führung (26) fluchtet, die an einer Ecke der Zylinderanordnung (20) angeordnet ist, und an der Unregelmäßigkeit (28) daran angreift, derart, daß eine Begrenzung für die axial-Bewegung der Zylinderanordnung (20) nach außen gebildet wird.

28. Torrichtung nach Anspruch 23» dadurch geke nuzeichnet, daß die Säulenrippen (34) eine Breite ("b) und eine Tiefe (c) haben und um einen Abstand (a) voneinander entfernt liegen, wobei die Breite (b) etwas größer als der Abstand (a) ist. ·

29. Torrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß (a), (b) und (c) klein in Bezug auf

(w), (h) und (1) sind, daß (w) kleiner als (h) ist, und daß (l) nicht größer als 2,5 mal (w) oder weniger als 1,0 mal (w) ist.

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30. Vorrichtung nach Anspruch 29," d a d u r c h gekennzeichnet , daß der Block (30) aus mikrozellularem Polyurethanschaum besteht. _'. ■ .

31. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung (12) eine Rückenr platte (14), eine Kopfplatte (16) und einen im. wesentlichen zylindrischen Teil (18) umfaßt,-der dazwischen sitzt..

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, d a d u r c h gekennzeichnet , daß der Gehäuseteil (36) sich nach innenerstreckende Plansohelemente (42) umfaßt, gegen die sich die Rückenplatte (14) legt, derart, daß der zylindrische Teil (18) an einer axialen Verlagerung dem Gehäuseteil (36) gegenüber gehindert wird.

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