DE2334456A1 - Vorrichtung zur energieabsorption - Google Patents

Description

Dr. Ing. Walter Abitz 2 3 3 A A 5 6

Dr. Dieter F. Morf Dr. Hans-Α. Brauns 8 München öo, pioiizenauörstr. 28

6. Juli 1973 GT-687

THE GENERAL TIRE AND RUBBER COMPANY

One General Street Akron, Ohio M 309, V.St.A.

Vorrichtung zur Energieabsorption

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Absorption von Stoßenergie, insbesondere auf eine Anordnung zur Absorption hoher Energiebetrage unter Verwendung von
Ringkörpern aus Elastomermaterial und dgl,.

Energieabsorbierende Vorrichtungen sind seit vielen Jahren bekannt und in Gebrauch. Als Beispiele für den Stand der Technik seien genannt die Vorrichtungen nach den USA-Patentschriften 2 819 036, 2 819 06O₁ 2 160 233, 3 231 049, 3 369 634 und 3 4 35 919, Viele dieser Einrichtungen haben weite Verbreitung auf den verschiedensten Gebieten gefunden, jedoch sind sie praktisch nicht im Automobilbau verwendet worden. Neuerdings hat der Schutz von Kraftfahrzeugen gegen Schäden, wie sie bei Zusammenstößen auftreten,

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Interesse gefunden. So wurde beispielsweise vorgesehen, keine Beschädigungen an Kraftfahrzeugen auftreten zu lassen, wenn ein Kraftfahrzeug mit einem Gegenstand bei vorbestimmter Geschwindigkeit und insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten, beispielsweise 8 km/Std (5 mph) zusammenstößt. Derartige Vorrichtungen müssen hohe Energiebetrage absorbieren, ohne eine vorgeschriebene maximale Belastung zu überschreiten, müssen kostengünstig und mit verhältnismässig kleinen Abmessungen herstellbar sein und bei Stoßbeaufschlagung eine Nennauslenkung zur Folge haben. Vorrichtungen, die diese Bedingungen erfüllen, können auch als Fender und für andere Zwecke verwendbar sein, wenn auch die Anwendung auf diesen Gebieten nicht so überzeugend zu sein braucht.

Bei Energieabsorbern mit Ringkörpern kann man grundsätzlich zwei Typen unterscheiden. Der eine Typ absorbiert sehr hohe Beträge mechanischer Energie durch zyklische plastische Verformung von sich abwälzenden festen Ringkörpern (vgl, beispielsweise die USA-Patentschrift 3 435 919), Vorrichtungen dieser Art sind nicht nur für die Absorption der Energie von mehreren Stoßen, sondern auch von ungewöhnlicher hoher Energie vorgeschlagen worden. Derartige Vorrichtungen sind aber nicht generell im Automobilbau anwendbar, weil hohe Belastbarkeit und lange Hübe und ausserdem eine aufwendige und schwere Umhüllung erforderlich sind, um die beteiligten hohen Energiebeträge zu absorbieren, Ausserdem begrenzt die Ermüdbarkeit der verformten Ringkörper die Fähigkeit solcher Absorber, mehrere Stöße aufzufangen.

Der andere Typ Energieabsorber mit Ringkörpern, Kugelkörpern u, dgl. arbeitet mit niedriger Energieabsorption wie bei Dämpfungs- und Befestigungsvorrichtungen, etwa

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*^Mnach"""äen*ⁱU§S^^>atentSchriften 2 819 060 und 3 031 034. .Die mechanische Energie wird durch elastische Verformung von federnden Pufferringkörpern u. dgl, absorbiert. Derartige Vorrichtungen waren, wie sich herausstellte, wegen der Ansprüche an Absorption hoher Energiebetrage im Automobilbau nicht verwendbar.

Mit der vorliegenden Erfindung werden diese Schwierigkeiten überwunden, und es wird ein Energieabsorber angegeben, bei dem Ringkörper aus Elastomermaterial u, dgl. verwendet werden, das hohe Energiebeträge absorbiert, ohne eine vorgegebene Belastung zu überschreiten. Ausserdem nimmt die Vorrichtung ohne störenden Rückstoß ihre Anfangsform wieder an und stellt eine kostengünstig herzustellende Vorrichtung mit kleinen Abmessungen dar.

Der erfindungsgemässe Energieabsorber besteht aus einem äusseren Rohrstück und einem inneren Bauteil, Das innere, vorzugsweise rohrförmige Bauteil hat Abstand von dem äusseren Rohrstück und fluchtet mit ihm, so daß es sich in ihm beim Auftreffen einer Stoßbelastung an dem Absorber teleskopartig hin und herbewegen kann. An den beiden Bauteilen sind Abstufungen ausgebildet, die mindestens einen Sitz zwischen dem inneren und dem äusseren Bauteil bilden. In jedem so gebildeten Sitz befindet sich ein Elastomerkörper an den Stufen anliegend; der Elastomerkörper hat vorzugsweise Ringform und besitzt eine über etwa 40 liegende Shore A-Härte.

Wird ein Stoß gegen den Absorber geführt, so laufen das innere und das äussere Bauteil ineinander und ziehen sich zusammen. Der Elastomerkörper führt dabei eine Rollbewegung aus und wird zwischen dem inneren und dem äusseren Bauteil zusammengedrückt, wobei er Energie absorbiert. Vorzugsweise werden die Bauteile so dimensioniert, daß eine

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Kochstkompression dieses Elastomerkörpers zwischen 30 und 70 % Verformung beim Ineinanderschieben der Bauteile um eine Strecke stattfindet, die einer Drehung des Elastomerkörpers um 180 entspricht.

Die beim Ineinanderschieben der Bauteile übertragene Stoßenergie wird von jedem Elastomerkörper absorbiert, der gleichzeitig einer Kompression, einer Zug- und einer Scherbeanspruchung unterworfen ist, wenn er aus dem Ringsitz in den verkleinerten Ringraum zwischen den sich ineinanderschiebenden Bauteilen gezwungen wird. Die maximale Energiebelastung, für die der Energieabsorber ausgelegt ist, ist erreicht, wenn der Elastomerkörper aus dem Sitz gedrückt ist und seine maximale druckbedingte Formabweichung erreicht. Jedoch wird immer weiter Energie absorbiert, wenn die sich ineinander schiebenden Bauteile sich weiter verlagern, denn es wird Energie verbraucht, um den Elastomerkörper insgesamt mit der Aussenseite auswärts in dem Raum zwischen dem inneren und dem äusseren Bauteil fortzuwälzen, ohne eine vorgegebene Belastung zu überschreiten.

Das innere und das äussere Bauteil haben vorzugsweise krummlinig begrenzte Querschnittsflächen gleicher Form, und zwar wahlweise kreisförmig oder elliptisch begrenzte Flächen. Die Bauteile weisen ferner vorzugsweise beide angeformte abgestufte Abschnitte auf, bei denen beispielsweise der Durchmesser oder die Durchmesser der abgestuften Abschnitte an dem äusseren Bauteil grosser als der (die) zugeordnete(n) Durchmesser des äusseren Bauteils ist (sind), und bei denen der (die) Durchmesser des inneren Bauteils kleiner als der (die) zugeordnete(n) Durchmesser des inneren Bauteils ist (sind). Die abgestuften Abschnitte stehen einander gegen-

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über, so daß sie den vorzugsweise kreisringförmigen Sitz bilden.

Es ist ferner vorzugsweise vorgesehen, das innere und das äussere Bauteil in ihrer Längserstreckung geradlinig auszuführen, so daß, wenn erst die Maximalbelastung erreicht ist - wobei der Elastomerkörper seiner maximalen Kompression unterworfen ist - Belastung und Energieabsorptionsbetrag praktisch konstant sind. Jedoch kann es sich bei bestimmten Ausführungsformen als zweckmässig erweisen, ein Bauteil oder beide Bauteile über ein bestimmtes Stück ihrer Längserstreckung entweder an den abgestuften Abschnitt anstoßend oder abgewandt von ihm kegelstumpfartig auszuführen, um den Betrag der Energieabsorption zu vergrössern und/oder um die Rückbildungseigenschaften des Energieabsorbers zu bewahren» Eei diesen Ausführungsformen ist es zweckmässig, die mit der erhöhten kompressionsbedingten Auslenkung verbundene grössere Spitzenbelastung zuzulassen.

Bei bestimmten Anwendungsfällen können mindestens zwei kreisringförmige Sitze und Elastomerringkörper in einem erfindungsgemässen Energieabsorber vorgesehen werden. Indem mindestens zwei Elastomerringkörper parallel zueinander angeordnet werden, kann die Belastung und damit die von dem Energieabsorber aufgenommene Energie praktisch verdoppelt werden, ohne daß dazu die Auslenkung wesentlich vergrössert werden muß. Andererseits kann eine grössere Energieabsorption ohne wachsende Belastung erreicht werden, indem man Elastomerringkörper hintereinander anordnet. Somit können die Energieabsorptionseigenschaften des Energieabsorbers entsprechend der relativen Lage der Ringkörper in Bezug auf die ineinanderschiebbaren Bauteile als auch mit Rücksicht auf die für die spezielle Ausführungsform gestellten Ab-

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messungsbedingungen verändert und modifiziert werden. Wenn man die Abwälzbewegung jedes Ringkörpers, wie es vorzugsweise ausgeübt wird, auf 180 beschränkt, bleibt der Energieabsorber selbstrücksteilend, auch ohne daß die ineinanderschiebbaren Bauteile Kegelform erhalten, um eine grössere Kompresionsauslenkung herbeizuführen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Einzelbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein Schnittbild eines Energieabsorbers mit einem einzelnen Elastomerringkörper;

Fig. 2 ist ein Schnittbild des Energieabsorbers nach

Fig. 1, nachdem eine Kompression durch Ausführen einer Stoßbewegung stattgefunden hat;

Fig, 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Energieabsorbers nach Fig. 1 mit einem kegelstumpfartig geformten inneren Bauteil;

Fig. 4 stellt einen Energieabsorber mit zwei parallel wirkenden Elastomerringkörpern dar;

Fig. 5 ist ein Schnitt durch längs der Linie V-V geschnittene Energieabsorber nach Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Schnittbild mit zwei in Serie wirkenden Elastomerringkörpern;

Fig. 7 gibt in Form eines Kurvendiagramms die Beziehungen zwischen Belastung und Auslenkung der Energieab-

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riir

sorber nach Fig. 1 und eines Energieabsorbers nach dem Stand der Technik wieder.

Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besitzt ein erfindungsgemässer Energieabsorber 10 ein inneres Rohrstück 11 und ein äusseres Rohrstück 12, die mit Abstand voneinander und koaxial angeordnet sind. Das innere Rohrstück 11 besitzt ein flanschartiges Endstück 13 mit öffnungen 14 zum Anbringen des Energieabsorbers 10 an dem Rahmen eines Kraftfahrzeugs od. dgl., Das äussere Rohrstück 12 besitzt ein flanschartiges Endstück 15 mit öffnungen 16, durch die Schrauben o.ä, geführt werden, um den Energieabsorber 10 an einem einen Stoß aufnehmenden Teil, beispielsweise einer Autostoßstange, zu befestigen.

Das innere Rohrstück 11 weist einen praktisch geradlinigen Teil 17 auf, auf dem ein Elastomerringkörper sich beim Auftreten eines Stoßes abwälzen kann. Die Oberfläche des Teils 17 ist vorzugsweise aufgerauht, beispielsweise durch Sandblasen, um ein Gleiten des Ringkörpers zu vermeiden. Am inneren Ende des inneren Rohrstücks 11 befindet sich ein abgestufter Abschnitt (Sitz) 18, der einen Elastomerringkörper in der nicht durch einen Stoß belasteten Ausgangslage des Energieabsorbers, den Sitz ausfüllend, aufnimmt.

Das äussere Rohrstück 12 weist einen praktisdi geradlinigen Teil 19 auf. Die Oberflächeneigenschaften des Teils 19 sind im wesentlichen die gleichen wie die der Oberfläche des Teils 17, damit ein Gleiten vermieden wird, wenn ein Ringkörper mit der Aussenseite einwärts abrollt. An dem äusseren Rohrstück 12 ist ausserdem ein abgestufter Abschnitt (Sitz) 20 vorgesehen, der einen Elastomerringkörper aufnimmt.

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Eine kreisförmige Abschlußplatte 21 mit einem Flanschteil 22 ist mit einer Schraube 23 so angeordnet, daß sie an dem Ende des inneren Rohrstücks 11 anliegt. Der Flansch 22 paßt sich in seiner Form dem abgestuften Abschnitt 18 des inneren Rohrstücks 11 an. Der abgestufte Abschnitt 18 des inneren Rohrstücks 11, der abgestufte Abschnitt 20 des äusseren Rohrstücks 12 und der Flansch 2 2 der Platte 21 definieren miteinander einen kreisringförmigen Sitz 26 zwischen dem inneren und dem äusseren Rohrstück, wenn sich der Absorber unbeeinflußt durch einen Stoß in seiner unbelasteten Lage befindet. Ein Elastomerringkörper 24 mit Kreisquerschnitt befindet sich innerhalb des kreisringförmigen Sitzes 26, vorzugsweise unter einer Kompressionskraft, die etwa 5 bis 10 % Verformung bewirkt. Beim Zusammenbau wird der Elastomerringkörper 24 in den Sitz 26 eingelegt, bevor die Platte 21 aufgeschraubt wird.

Der Elastomerringkörper kann aus beliebigem Werkstoff, beispielsweise Gummi oder Urethan, bestehen, der eine Verdichtung aushält, die zu 30 % oder mehr Ablenkung führt. Die . Härte des Elastomerrxngkörpers liegt oberhalb von UO Shore A, vorzugsweise zwischen 70 und 95 Shore A, Die Längung des Ringkörpers beträgt vorzugsweise mindestens etwa 200 bis 300 %, Ausserdem ist das Verhältnis von Innen- und Aussendurchmesser des Ringkörpers vorzugsweise etwa 3,6; jedoch ergeben auch andere Verhältnisse ausgezeichnete Resultate, je nach der Härte des Elastomerrxngkörpers und der maximalen Druckauslenkung,

Fig. 2 zeigt den Energieabsorber 10 in komprimiertem, zusammengeschobenem Zustand und nach Ausübung eines Stoßes auf den Flansch 15. Das äussere Rohrstück 12 mußte sich über das innere Rohrstück 11 schieben und auslenken lassen. Durch das Ineinanderschieben wurde der Elastomerring-

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körper 24 aus seinem Kreisringsitz 26 geschoben und in dem Ringraum zwischen dem Teilstück 17 des Rohrstücks und dem Teilstück 19 des Rohrstücks 12 verdichtet, indem die Innenseite des Ringkörpers nach aussen und die Aussenseite nach innen gerollt wurde. Die Abmessungen der Rohrstücke 11 und 12 sind so gewählt, daß der Elastomerringkörper 24 bei seinem Heraustreten aus dem Sitz eine Druckverformung zwischen 30 und 70 %, vorzugsweise zwischen etwa 50 und 60 % erleidet. Wie in den Fig.l und 2 angedeutet, ist der Punkt A an dem Elastomerringkörper 24 um etwa 180° herumgeschwenkt, während die Stoßkräfte auf den Absorber 10 einwirkten. Der Höchstbetrag des teleskopartigen Ineinanderschiebens der Rohrstücke und 12 soll vorzugsweise nicht grosser sein als der Querschnittsumfang des Elastomerringkorpers 24, Dadurch ergibt sich eine maximale Drehbewegung um höchstens 180°, so daß die Vorrichtung sich von selbst zurückstellt. Vorzugsweise macht die Schwenkbewegung des Ringkörpers aus seiner Innen- in die Aussenlage weniger als 180° aus, beispielsweise etwa 130°« Bei einer Drehbewegung um mehr als 180° kann der Ringkörper nach der Stoßbeanspruchung nicht mehr von selbst in den Sitz zurücklaufen.

In Fig. 3 ist ein von dem Energieabsorber 10 aus Fig. 1 sich unterscheidender Energieabsorber 10' gezeichnet. Bei dieser Ausfuhrungsform weist das innere Rohrstück II¹ ein kegelstumpfartig geformtes Längsstück 25 auf, damit eine stärkere Zusammendrückung des Ringkörpers stattfindet und damit die Belastungsverringerung ausgeglichen und gleichzeitig die Energieabsorption optimal gestaltet wird. Der Kegelstumpfabschnitt beginnt unmittelbar neben dem abgestuften Abschnitt 18^f, Der Kegelstumpfabschnitt 25 ist vorzugsweise ebenso lang wie oder kürzer als der halbe Querschnittsumfang des Elastomerringkör-

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pers 24·. Bei Auslenkung des Energieabsorbers 10' verkleinert sich somit der Ringraum zwischen dem äusseren Rohrstück 12 und dem inneren Rohrstück 11 längs dessen innerem abgeschrägten Abschnitt fortlaufend, so daß der Elastomerringkörper 24^f einer ständig zunehmenden Druckkraft ausgesetzt ist, wenn er zum Weiterrollen gezwungen wird. Bei dieser Ausführungsform tritt eine entsprechende, langsame Zunahme der Belastung während des Stoßvorgangs auf.

Hiervon abweichend kann der kegelstumpfartige Abschnitt 25 auch in Abstand von dem Sitz beginnen, wobei das Zwischenstück zwischen Sitz und Kegelstumpfabschnitt geradlinig verläuft. Vorzugsweise liegt der Abstand des Kegelstumpf abs chnitts bei der Alternativausführung innerhalb der 180 -Drehbewegung des Kreisrings entsprechenden Strecke, damit die Selbstrückstellwirkung des Absorbers erhalten bleibt. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft für die Kompensation der Belastungsverminderung, die sich aus dem Unterschied zwischen den Kräften bei der statischen und der dynamischen Reibung auf den Kreisring während des Stoßvorgangs ergibt. In weiterer Abwandlung der ursprünglichen Ausführung kann ein Kegelstumpfstück an dem äusseren Rohrstück oder nötigenfalls an dem inneren und dem äusseren Rohrstück vorgesehen sein.

Nach den Fig. 4 und 5 besitzt ein Energieabsorber 30 zwei Elastomerringkörper, die parallel zueinander arbeiten; dieser Energieabsorber ist geeignet für eine Spitzenbelastung, die praktisch gleich dem doppelten Betrag der Belastung eines einzelnen Elastomerringkörpers in dem Absorber 10 ist, wenn man die gleiche Auslenkung und die gleichen Abmessungen und Parameter wählt. Der Energieabsorber 30 weist ein inneres Rohrstück 31 und ein-koaxial dazu angeordnetes äusseres Rohrstück 32 auf. Das innere Rohr-

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stück 31 besteht aus einem ersten, praktisch geradlini-.gen Teilstück 3 3 und einem zweiten, praktisch geradlinigen Teilstück 34 mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der des ersten Teilstücks 33. Die Länge jedes der beiden Teilstücke 33 und 34 -ist vorzugsweise gleich mindestens dem halben Querschnittsumfang des Elastomerringkörpers, Zwischen dem ersten Teilstück 3 3 und dem zweiten Teilstück 34 befindet sich ein erster abgestufter Abschnitt 35, der einen Übergang zwischen den Teilstücken 33 und 34 darstellt. Ein zweiter abgestufter Abschnitt 36 befindet sich am Ende des zweiten Teilstücks 34, aus dem er hervorgeht.

Das äussere Rohrstück 32 weist ein erstes, praktisch geradliniges Teilstück 37 und ein zweites, praktisch geradliniges Teilstück 38 auf, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Teilstücks 37. Ein erster abgestufter Abschnitt 39 ist am Ende des Teilstücks 37 vorgesehen und geht aus ihm hervor. Zwischen dem ersten Teilstück 37 und dem zweiten Teilstück 38 befindet sich ein abgestuftes Teilstück 40, das einen Obergang zwischen den Teilstücken 37 und 38 herstellt. Das innere Rohrstück 31 besitzt ein flanschartigesEndstück 41 mit Schraubenöffnungen 4 2 zum Anbringen des Absorbers 30 an einem Kraftfahrzeugrahmen od, dgl.. Das äussere Rohrstück 32 weist ebenfalls ein flanschartiges Endstück 4 3 mit Schraubenöffnungen 44 auf, das das Anschrauben einer Stoßstange an den Energieabsorber ermöglicht.

Der erste abgestufte Abschnitt 35 des inneren Rohrstücks 31 und der erste abgestufte Abschnitt 39 des äusseren Rohrstücks 32 stehen einander gegenüber und bilden, wenn der Absorber unbelastet ist und keinen Stoß aufgefangen hat, einen ersten kreisringförmigen Sitz 28, Der zweite

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abgestufte Abschnitt 36 des inneren Rohrstücks 31 und der zweite abgestufte Abschnitt 40 des äusseren Rohrstücks 32 stehen ebenfalls einander gegenüber und bilden einen zweiten kreisringförinigen Sitz 29, wenn der Absorber keinen Stoß aufgefangen hat. Der Bildung des zweiten kreisringförinigen Sitzes 29 dient ferner eine Kreisscheibe 45 mit einem Randflansch 46, der axial mit einer Schraube 47 an dem Ende des inneren Rohrstücks 31 befestigt ist.

Die Elastomerringkörper 48 bzw, 4 9 sind in den kreisringförmigen Sitzen 28 bzw, 29 untergebracht. Wie gezeichnet, steht der erste Elastomerringkörper 48 unter Druck in dem ersten kreisringförmigen Sitz 28 und steht der zweite Elastomerringkörper 4 9 unter Druck in dem zweiten kreisringförmigen Sitz 29 bei nicht stoßbelastetem Absorber, am besten mit 10 bis 15 % Verformung. Die Elastomerringkörper stimmen hinsichtlich Querschnitt und Werkstoff vorzugsweise miteinander überein.

Vorzugsweise ist der Ringraum zwischen dem Teilstück des inneren Rohrstücks 31 und dem Teilstück 37 des äusseren Rohrstücks 32 bei zusammengeschobenem und belastetem Absorber 30 gleich dem Ringraum zwischen dem Teilstück 34 des inneren Rohrstücks 31 und dem Teilstück 38 des äusseren Rohrstücks 32. Dadurch entstehen gleiche Druckkräfte an den beiden Elastomerringkörpern 48 und 49, wenn diese sich aus ihren jeweiligen Sitzen entfernen, sobald Stoßkräfte auf den Absorber einwirken. Darüber hinaus kann zwischen der Fläche 37 und dem abgestuften Abschnitt 40 eine ringförmige Sperrkante 50 angebracht werden, um zu verhindern, daß der Elastomerringkörper 49 aus dem kreisringförmigen Sitz 29 heraustritt, wenn eine umgekehrte Belastung auftritt, beispielsweise wenn

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ein Kraftfahrzeug an der Stoßstange geschleppt wird.

Der Energieabsorber 30 arbeitet praktisch in der gleichen Weise wie der in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschriebene Energieabsorber 10. Wenn Stoßenergie auf das Flanschstück 43 des Absorbers 30 auftrifft» schiebt sich das äussere Rohrstück 32 über das innere Rohrstück 31. Wegen der Relativbewegung der Rohrstücke treten die Elastomerrxngkörper 4 8 bzw. 4 9 aus den zugeordneten kreisringförmigen Sitzen 28 bzw. 29 heraus. Der Elastomerrxngkörper U8 wird in den Ringraum zwischen den ersten Teilstücken 33 bzw, 37 des inneren bzw. äusseren Rohrstücks gedrückt, um die mechanische Energie des Stoßes aufzufangen. Der Elastomerrxngkörper 4 9 wird in gleicher Weise in den Ringraum zwischen den zweiten Teilstücken 34 bzw, 38 des inneren bzw. äusseren Rohrstücks gedrückt, um die Stoßenergie aufzufangen. Beide Ringkörper nehmen die Gestalt des Elastomerringkörpers 24 an, die in Fig. 2 zu erkennen ist. Die Rotationsbewegung der Ringkörper wird in den Ringräumen vorzugsweise auf höchstens 180° beschränkt, damit die Selbstrückstellung der Absorber gewährleistet ist. Da beide Ringkörper unter Druckaufwand gleichzeitig aus ihren jeweiligen Sitzen herausgehoben werden müssen, ist die erforderliche Belastung im wesentlichen zweimal so groß wie bei einem einzelnen Ringkörper. Die Auslenkung des Absorbers 30 ist daher ebenso groß wie die des Absorbers 10, wenn praktisch die doppelte Belastung aufgenommen werden soll.

Der Energieabsorber 60 nach Fig. 6 besitzt zwei Elastomerrxngkörper, die in der gezeichneten Weise hintereinandergeschaltet sind. Durch Hintereinandersehalten der Ringkörper läßt sich die doppelte Auslenkung erzielen, und umgekehrt läßt sich die doppelte Energie aufnehmen, ohne

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daß "die vorgegebene Belastung erhöht wird.

Der Energieabsorber 60 weist ein inneres Rohrstück 61 auf, das zwischen zwei äusseren Rohrstücken 6 2 und 6 3 und koaxial zu ihnen angeordnet ist» Die äusseren Rohrstücke 6 2 und 6 3 bewegen sich bei Stoßbelastung des Absorbers aufeinander zu und schieben sich über das innere Rohrstück 61, An dem äusseren Rohrstück 62 ist ein flanschartiges Endstück 71 mit öffnungen 7 2 vorgesehen, mit denen der Absorber 60 an einem Kraftfahrzeugrahmen od.dgl. angebracht werden kann. Das äussere Rohrstück 6 3 besitzt ein flanschartiges Endstück 7 3 mit öffnungen 74 zum Befestigen des Stoßabsorbers 60 an einer Stoßstange od. dgl».

Das innere Rohrstück 61 weist ein praktisch geradliniges Teilstück 64 und zwei abgestufte ringförmige Abschnitte 65 und 66 auf, die an jeweils einem Endabschnitt des Rohrstücks 61 vorgesehen sind. Das äussere Rohrstück 6 2 besitzt ein praktisch geradliniges Endstück 67 und einen ringförmigen abgestuften Abschnitt 68 an dessen Ende. Das äussere Rohrstück 6 3 ist ein Spiegelbild des Rohrstücks 62 und weist ein praktisch geradliniges Teilstück 6 9 sowie einen ringförmigen abgestuften Abschnitt 70 an dessen Ende auf.

Im nicht stoßbeaufschlagten Zustand bilden der abgestufte Abschnitt 65 des inneren Rohrstücks 61 und der abgestufte Abschnitt 68 des äusseren Rohrstücks 6 2 einen ersten kreisringförmigen Sitz 8 3, und der abgestufte Abschnitt 66 des inneren Rohrstücks 61 bildet mit dem abgestuften Abschnitt 70 des äusserenRohrstücks 6 3 einen zweiten kreisringförmigen Sitz 84. An dem inneren Rohrstück 61 ist ausserdem eine erste Abschlußplatte 75 mit einem Flanschteil 76 mittels einer Schraube 77 befestigt;

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die Abschlußplatte 75 vervollständigt den kreisringförmigen Sitz 8 3, Ferner ist an dem inneren Rohrstück 61 eine zweite Abschlußplatte 78 mit einem Flanschteil 7 9 mittels einer Schraube 80 befestigt; die Abschlußplatte 78 vervollständigt den kreisringförmigen Sitz 84.

Im unbelasteten Zustand liegen die Elastomerringkörper 81 bzw, 82 in dem ersten bzw, dem zweiten kreisringförmigen Sitz 8 3 bzw. 84. Sie werden im durch Stoß unbelasteten Zustand um etwa 10 bis 15 % Verformung zusammengedrückt. Beim Zusammenbau werden die beiden Elastomerringkörper 81 bzw. 8 2 in die abgestuften Abschnitte 65 bzw. 66 eingelegt, bevor die Platten 75 bzw. 7 8 und die äusseren Rohrstücke 6 2 bzw. 6 3 befestigt werden.

Beim Ausüben von Stoßkräften auf den Endflansch 7 3 bewegen sich die äusseren Rohrstücke 6 2 und 6 3 aufeinander zu und schieben sich über das innere Rohrstück 61, Wegen dieser Relativbewegung der Rohrstücke werden die Elastomerringkörper 81 bzw. 8 2 auf ihren kreisringförmigen Sitzen 8 3 bzw, 84 in die Ringräume gedrückt, die sich zwischen dem Teilstück 67 des äusseren Rohrstücks 6 2 und dem Teilstück 64 des inneren Rohrstücks 61 bzw. dem Teilstück 6 9 des äusseren Rohrstücks 6 3 und dem Teilstück 64 des inneren Rohrstücks 61 befinden. Die beiden Elastomerringkörper 81 und 8 2 nehmen jeweils die Gestalt des durch Druckausübung verformten Ringkörpers 24 (Fig. 2) an. Wie bei den anderen Ausfuhrungsformen soll die Schwenkbewegung in den Ringräumen vorzugsweise weniger als 180° betragen. Da jedoch die Elastomerringkörper in entgegengesetzte Richtungen gewälzt werden, ist die geradlinige Verschiebung des Absorbers 60 doppelt so groß wie diejenige des Absorbers 10 nach Fig. 2, denn jede Aus-

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lenkung ist gleich dem doppelten Betrag des Querschnittsumfangs jedes Ringkörpers im Rahmen der 180°- Drehbegrenzung für jeden Ringkörper. Legt man die Ringkörper hintereinander, so kann demnach bei gleicher Belastung eine grössere Auslenkung erzielt werden als bei einem einzelnen Ringkörper, und es kann ein entsprechend grösserer Energiebetrag ausgenommen werden, ohne daß die vorgeschriebene Belastung überschritten wird.

Der in Fig. 1 gezeichnete und oben beschriebene Energieabsorber 10 wurde mit einem Schlagpendel getestet, wobei verschiedenartige Elastomerwerkstoffe für den Ringkörper 24 verwendet wurden. Der Elastomerwerkstoff A war ein ölgestreckter Naturgummi mit einer Shore-A-Härte von ungefähr 70, und der Elastomerwerkstoff B war Urethan mit einer Shore-A-Härte von ungefähr 90.

Die Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

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Tabelle I

Werkstoff d.Ringkörpers	Druck für % Verformung	Energieabsorp tion in in-lbs je pound EIa- stomerwerkstoff	Maximale Belastung des Absorbers in kg (lbs.)	(3400)	Maximale Auslenkung des Absorbers in cm (in.)	O
A	57	7250	1542	(6300)	6,35 (2.5)	F-687
A	70	7250	2858	(10800)	4,4 (1.75)
A	70	14500	4899	(6100)	6,5 (2.55)
B	57	14500	2767	(6700)	6,5 (2.25)
B	57	21800	3039	(11000)	7,1 (2.8)
B	70	14500	4990		4,8 (1.9)
		Tabelle II

B B

55 - 70 42 - 57 55 - 70

10900
200
00

3402 (7500) 2540 (5600) 4128 (9100)

7,9

8,6

(3.1) (3.4) 5,1 (2.0)

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Entsprechende Untersuchungen wurden an dem Energieabsorber 10· nach Fig. 3 mit einem Kegelstumpfteilstück 17· des inneren Rohrstücks 25 angestellt. Die Untersuchungsergebnisse finden sich in Tabelle II.

Die Kurve A in Fig. 7 zeigt schaubildlich die Absorptionseigenschaften eines untersuchten Energieabsorbers, und zwar des Energieabsorbers 10 (vgl, Tabell I). Die unter der Kurve A liegende Fläche ist ein Maß für die von dem Absorber 10 absorbierte Gesamtenergie, Wie ersichtlich, wird eine maximale Belastung von etwa 1450 kg (3200 pounds) erreicht. Wegen der oben ausgeführten Eigenschaften ergibt sich ein ganz ausgeglichener Verlauf der Kurve A, woraus zu schliessen ist, daß zum Wälzen des Elastomerrxngkörpers eine ziemlich konstant bleibende Kraft aufzuwenden ist. Daher wird die Energie fortlaufend absorbiert, und die bei einer Verschiebung von 10 cm (4 ") absorbierte gesamte Energie würde etwa 17 000 in-lbs je pound material betragen, ohne daß eine vorgeschriebene Belastung von 1450 kg (3200 pounds) überschritten würde.

Die Kurven B und C kennzeichnen die Arbeitsweise von vergleichbaren Energieabsorbern nach dem Stand der Technik. Wie aus Kurve B ersichtlich, war für die Selbstrückführung der bekannten Vorrichtung eine Spitzenbelastung von etwa 2040 kg (4500 lbs) erforderlich, um die gleiche Energie absorption zu erhalten wie bei der erfindungsgemässen Ausführung, die die Grundlage für Kurve A darstellte. Ferner ist eine grössere und schwerere Konstruktion erforderlich, um die höhere Belastung aufnehmen zu können. Umgekehrt absorbiert, wie die Kurve C zeigt, die bekannte Vorrichtung mit Selbstrückstellung bei einer die vorgeschriebene Belastung von 1450 kg (3200 lbs) nicht überschreitenden Belastung viel weniger Energie bei einem Stoß für eine vorgegebene Auslenkung,

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'"''VorsteTfe'ifcfwurden die bevorzugten Aus führungs formen

beschrieben, jedoch läßt sich die Erfindung anderweitig,

beispielsweise für Schiffsfender, im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche einsetzen.

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Claims (1)

1. Paten tansprüche ;

   (b) ein langgestrecktes inneres Rohrstück (11), das Abstand von jedem äusseren Rohrstück hat und sich in ihm verschieben läßt, wenn ein Stoß gegen den Energieabsorber geführt wird,

   (c) einen mit mindestens einem dieser Rohrstücke baulich verbundenen abgestuften Abschnitt (18), der mindestens einen Sitz (26) zwischen den Rohrstucken definiert und

   (d) mindestens einen Elastomerkörper (24), der jeden Sitz (26) ausfüllt und sich zwischen dem inneren und dem äusseren Rohrstück abwälzend und zusammengedrückt bewegen kann, wenn die Rohrstücke infolge eines auftretenden Stoßes ineinandergeschoben werden.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem inneren Rohrstück (11) mindestens ein abgestufter Abschnitt (18) vorgesehen ist, der einem abgestuften Abschnitt (20) eines äusseren Rohrstücks(12) gegenübersteht und mit jenem den genannten Sitz (26) bildet.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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   die inneren und die äusseren Rohrstucke eine krummlinige Querschnittsumrandung aufweisen, die kreisförmig oder elliptisch verläuft.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper eine Shore-Α-Härte von mehr als etwa 40 hat.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elastomerkörper zusammengedrückt wird, wenn er bei nicht stoßbeaufschlagter Vorrichtung in einen Sitz eingelegt ist.

   Vorrichtung zur Energieabsorption, gekennzeichnet durch

   (a) ein äusseres Rohrstück (12) mit einem ringförmigen abgestuften Abschnitt (20),

   (b) ein inneres Rohrstück (11), das Abstand von dem äusseren Rohrstück (12) hat, koaxial zu diesem angeordnet ist und sich in es hineinschieben läßt, wenn ein Stoß gegen den Energieabsorber geführt wird, wobei das innere Rohrstück (11) mit einem ringförmigen abgestuften Abschnitt (18) ausgestattet ist, der dem ringförmigen abgestuften Abschnitt (20) des äusseren Rohrstücks (12) gegenüberliegt und mit jenem einen ringförmigen Sitz (26) bildet und

   (c) einen Elastomerringkörper (2U), der den ringförmigen Sitz (26) ausfüllt und sich zwischen dem inneren und dem äusseren Rohrstück abwälzend und zusammengedrückt bewegen kann, wenn die Rohrstücke

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   infolge eines auftretenden Stoßes ineinandergeschoben werden.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und die äusseren Rohrstücke eine krummlinige Querschnittsumrandung aiiweisen, die kreisförmig oder elliptisch verläuft.

   8, Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerringkörper (24) eine Shore-A-Härte von mehr als etwa 40 hat.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerrxngkörper zusammengedrückt ist, wenn er bei nicht stoßbeaufschlagter Vorrichtung in einen Sitz eingelegt ist.

   10, Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke über ihre Längserstreckung praktisch geradlinig verlaufen.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rohrstücke über die Länge eines Teilstückes kegelstumpfartig abgeschrägt verläuft.

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   12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rohrstücke über die Länge eines an den abgestuften Abschnitt angrenzenden Teilstücks hinweg praktisch geradlinig verläuft und über ein diesem abgestuften Abschnitt abgewandtes Teilstück hinweg kegelstumpfartig geformt ist.

   13, Vorrichtung zur Energieabsorption, gekennzeichnet durch (a) ein äusseres Rohrstück (32) mit zwei abgestuften ringförmigen Abschnitten (39, 40),

   (b) ein innei-es Rohrstück (31), das Abstand von dem äusseren Rohrstück (32) hat, koaxial zu diesem angeordnet ist und sich in es hineinschieben läft, wenn ein Stoß gegen den Energieabsorber geführt wird, wobei das innere Rohrstück (31) zwei abgestufte Abschnitte (35, 36) aufweist, die den abgestuften Abschnitten (39, 40) des äusseren Rohrstücks (32) gegenüberstehen und mit ihnen zwei ringförmige Sitze (28, 29) bilden und

   (c) zwei Elastomerringkörper (48, 49), die die ringförmigen Sitze ausfüllen und sich zwischen dem inneren und dem äusseren Rohrstück abwälzend und zusammengedrückt bewegen können, wenn die Rohrstücke infolge eines auftretenden Stoßes ineinandergeschoben werden.

   14, Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das innere und das äussere Rohrstück eine krummlinige Querschnittsumrandung aufweisen, die kreisförmig oder elliptisch verlaufen.

   15, Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

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   die Elastomer ringkörper (18, 49) eine Shore-A-ilärte von mehr als etwa 40 haben.

   16, Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerringkörper zusammengedrückt sind, wenn sie bei nicht stoßbeaufschlagter Vorrichtung in den ringförmigen Sitzen (28, 2 9) liegen.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (31, 32) über ihre Längserstreckung praktisch geradlinig verlaufen.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rohrstücke über die Länge eines Teilstücks kegelstumpfartig abgeschrägt verläuft.

   19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rohrstucke über die Länge eines an den abgestuften Abschnitt angrenzenden Teilstücks hinweg praktisch geradlinig verläuft und über ein diesem abgestuften Abschnitt abgewandtes Teilstück hinweg kegelstumpfartig geformt ist.

   20. Vorrichtung zur Energieabsorption, gekennzeichnet durch (a) zwei mit Abstand voneinander angeordnete äussere Rohrstücke (62, 6 3) mit jeweils einem abgestuften Abschnitt (68, 70),

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   (b) ein inneres Rohrstück (6I)₁ das Abstand von den äusseren Rohrstücken (62, 6 3) hat, koaxial zu diesen angeordnet ist und sich in sie hineinschieben läßt, wenn ein Stoß gegen den Energieabsorber geführt wird, wobei das innere Rohrstück (61) zwei abgestufte ringförmige Abschnitte (65, 66) aufweist, die den abgestuften Abschnitten (68, 70) der äusseren Rohrstücke (62, 63) gegenüberstehen und mit ihnen zwei ringförmige Sitze (8 3, 8U) bilden, und

   (c) zwei Elästomerringkörper (81, 82, die die ringförmigen Sitze (83, 84) ausfüllen und sich zwischen dem inneren und den äusseren Rohrstücken abwälzend und zusammengedrückt bewegen können, wenn die Rohrstücke infolge eines auftretenden Stoßes ineinandergeschoben werden.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äusseren Rohrstücke krummlinige Querschnittsrumrandungen aufweisen, die kreisförmig oder elliptisch verlaufen.

   22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerringkörper (81, 82) eine Shore-A-Härte von mehr als etwa to haben.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerringkörper (81, 82) zusammengedrückt sind, wenn sie bei nicht stoßbeaufschlagter Vorrichtung

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   in den ringförmigen Sitzen (83, 84) liegen.

   24, Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (61, 62, 63) über ihre Längserstreckung praktisch geradlinig verlaufen.

   25, Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rohrstücke über die Länge eines an einen abgestuften Abschnitt angrenzenden Teilstücks hinweg praktisch geradlinig verläuft und über ein diesen abgestuften Abschnitt abgewandtes Teilstück hinweg kegelstumpf artig geformt ist.

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