DE2344262A1

DE2344262A1 - Absorber for vehicle impact energy - has cylindrical shouldered mandrel to deform elastic ring inside cylindrical wasted housing

Info

Publication number: DE2344262A1
Application number: DE19732344262
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dr Ing Lachmann; Peter Sperner
Original assignee: Clouth Gummiwerke AG
Current assignee: Clouth Gummiwerke AG
Priority date: 1973-09-01
Filing date: 1973-09-01
Publication date: 1975-03-13

Abstract

The energy absorber comprises a shouldered cylindrical mandrel which is coaxially disposed within a waisted cylindrical housing. Between the shoulder and the waist is interposed an elastic ring of generally circular section. Relative movement between the mandrel and the housing leads to deformation of the ring and dissipation of kinetic energy. In a modification a number of such units can be joined together to enhance the energy dissipation of the device and in a further modification the housing can also contain hydraulic fluid to operate in addition to the solid absorber. When joined together the units are placed end to end in series.

Description

Clouth Gummiwerke Aktiengesellschaft 2344262 Clouth Gummiwerke Aktiengesellschaft 2344262

5 Köln 60, Siehler Str. 92-1165 Cologne 60, Siehler Str. 92-116

5 Köln 60, den 30. Aug. 1973 Ge/La.5 Cologne 60, August 30, 1973 Ge / La.

A 238A 238

Contraption; for the destruction of impact energy

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vernichtung von StoSenergie mittels eines oder mehrerer Körper aus elastischem Werkstoff, insbesondere zur Aufnahme der Stoßenergie "bei einem leichten Aufprall eines Fahrzeuges auf ein Hindernis.The invention relates to a device for destroying impact energy by means of one or more bodies made of elastic Material, in particular for absorbing the impact energy "in the event of a slight impact between a vehicle and an obstacle.

Von Vorrichtungen dieser Art muß man fordern, daß sie die bei einem Aufprall auftretende Stoßenergie weitgehend aufnehmen, daß sie danach selbsttätig, ohne Wirkung zusätzlicher Federn, in ihre Ausgangslage zurückkehren und daß sie dann wieder voll betriebsbereit sind. Darüber hinaus müssen derartige Vorrichtungen preiswert hergestellt und leicht montiert werden können. Die Funktion der Vorrichtung muß ständig, und zwar wartungsfrei, erhalten bleiben.Devices of this type must be required to with to a large extent absorb impact energy occurring in an impact that they then automatically, without the effect of additional springs, in their Return to the starting position and that they are then fully operational again. In addition, such devices must be inexpensive can be manufactured and easily assembled. The function of the device must be maintained continuously and maintenance-free stay.

Die Wirkung der am häufigsten verwendeten Vorrichtungen zur Vernichtung von Stoßenergie beruht auf einer energieverzehrenden unmittelbaren Verformung von den Stoß aufnehmenden, am Fahrzeug quer angebrachten Stoßstangen, mit innerer oder äußerer energieverzehrender. Füllung und/oder einer Auflage aus Blechen, Kunststoffen, Schaumstoffen, Elastomeren u. dgl.. .The action of the most commonly used devices for extermination of impact energy is based on an energy-consuming direct deformation of the impact absorbing on the vehicle transversely mounted bumpers, with internal or external energy-consuming. Filling and / or a support made of sheet metal, plastics, foams, elastomers and the like.

509811/0168 _ ₂ _ ...509811/0168 _ ₂ _ ...

Es ist auch bekannt, nicht wesentlich verformbare Stoßstangen mit Vorrichtungen zu verbinden, in denen nicht verformbare Körper, beispielsweise Dorne mit Wulsten, Kugeln oder Bolzen,in verformbare, energieverzehrende Körper eingedrückt werden (CH-PS 534 825, DT - AS 1 780 205).It is also known to connect non-substantially deformable bumpers to devices in which non-deformable bodies, for example mandrels with beads, balls or bolts, in deformable, energy-consuming bodies are pressed in (CH-PS 534 825, DT - AS 1 780 205).

Ferner ist es bekannt, Reibpaarungen zu verwenden, bei denen die Stoßenergie in deren Grenzflächen vernichtet wird (DT - OS 2 139 149)It is also known to use friction pairings in which the impact energy is destroyed in their interfaces (DT - OS 2 139 149)

Zwar erfüllen einige der verwendeten Vorrichtungen die Forderung der selbsttätigen Rückkehr in ihrekusgangslage (DT - OS 2 023 087); mit ihnen werden aber zu geringe Snergiebeträge vernichtet und es stehen zu kurze Auffangwege zur Verfugung. Allen anderen bekannten Torrichtungen zur Vernichtung von Stoßenergie haftet der wesentliche Nachteil an, daß sie ohne zusätzliche, aufwendige Einrichtungen nicht wieder in ihre Ausgangslage zurückkehren.Some of the devices used meet the requirement of automatic return to their initial position (DT-OS 2 023 087); With them, however, insufficient amounts of energy are destroyed and there are too short collection routes available. Everyone else known Gate directions for the destruction of impact energy are the most important The disadvantage is that they do not return to their original position without additional, expensive equipment.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Vernichtung von Stoßenergie zu schaffen, die als Tragelement zwischen einer nicht wesentlich verformbaren, an sich bekannten Stoßstange und einem Kraftfahrzeug dient, und die alle an 3ie gestellten eingangs erwähnten Anforderungen erfüllt.The invention has set itself the task of creating a device for destroying impact energy, which as a support element between a not substantially deformable, known per se bumper and a motor vehicle, and all of which are provided at 3ie meets the requirements mentioned at the beginning.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Körper ringförmig ausgebildet und zwischen einem im wesentlichen zylindrischen Dorn und einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine Kennlinie, die sich weitgehend einemIn the case of a device, this task is performed as mentioned at the beginning Type solved according to the invention in that the body is annular and between a substantially cylindrical mandrel and a substantially cylindrical housing. This results in a characteristic that is largely a

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Rechteck nähert, wobei "beim Einfedern durch Auffangen eines Stoßes und beim Zurückkehren in die Ausgangslage ein voller Umlauf um die Kennlinie beschrieben wird.Rectangle approaching, where "when deflecting by catching a Shock and when returning to the starting position a full cycle around the characteristic curve is described.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse in Richtung der Abrollfläche einen geringeren Durchmesser aufweist und/oder daß der Dorn in Richtung der Abrollfläche einen größeren Durchmesser aufweist. Hierdurch wird der Abrollweg des ringförmigen Körpers noch energievernichtenäer gestaltet.An advantageous further development of the invention is that the housing has a smaller one in the direction of the rolling surface Has diameter and / or that the mandrel has a larger diameter in the direction of the rolling surface. Through this the rolling path of the ring-shaped body becomes even more energy-destructive designed.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse in Richtung der Abrollfläche zunächst einen geringeren Durchnesser aufweist, der dann kegelförmig wieder zunimmt, und/ oder daß der Dorn in Richtung der Abrollfläche zunächst einen größeren Durchmesser aufweist, der dann kegelförmig wieder abnimmt. Hierdurch wird die Geschwindigkeit des Rückkehrvorganges wesentlich beeinflußt.Another feature of the invention is that the housing is initially smaller in the direction of the rolling surface Has diameter, which then increases conically again, and / or that the mandrel initially has one in the direction of the rolling surface has a larger diameter, which then decreases again conically. This increases the speed of the return process significantly influenced.

Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung ist die länge der Abrollfläche durch mindestens eine Einengung des Gehäuses und/ oder durch mindestens eine Verdickung an dem Dorn begrenzt. Der Betrag der vernichtbaren Energie ergibt sich aus der Walkung des elastischen ringförmigen Körpers, durch eine entsprechende Pestlegung seines Durchmessers, den Durchmessern des Domes und des Gehäuses sowie der Länge des Abrollweges. Durch die Insichverdrehung des ringförmigen elastischen Körpers beim energievernichtenden Abrollvorgang wird von diesem außerdem Energie ge-According to a further step of the invention, the length of the rolling surface is determined by at least one narrowing of the housing and / or limited by at least one thickening on the mandrel. The amount of energy that can be destroyed results from the flexion of the elastic ring-shaped body, by a corresponding plague its diameter, the diameters of the dome and the Housing and the length of the roll-off path. By twisting yourself of the ring-shaped elastic body during the energy-destroying rolling process, energy is also generated by it

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speichert, öo daß die Vorrichtung auch nach Beendigung des Auffangvorganges wieder in ihre Ausgangslage zurückkehrt. Der gespeicherte Energieanteil wird beim Rückkehrvorgang auf die gleiche Weise wie bei dem Auffangvorgang durch Walkung des ringförmigen elastischen Körpers vernichtet.stores, öo that the device also after the end of the collecting process returns to its original position. The saved During the return process, the energy component is generated in the same way as during the catching process by walking the annular elastic body destroyed.

In_ vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung befindet sich mindestens einer der ringförmigen Körper jeweils in einem anderen Abrollzustand als die anderen ringförmigen Körper. Durch die Vorspannung, die hierdurch in mindestens einen ringförmigen Körper vorhanden ist, kann ein wünschenswerter, anfangs nahezu senkrechter Anstieg der Kennlinie erreicht v/erden.In_ an advantageous development of the invention is at least one of the annular bodies in each case in a different rolling state than the other annular bodies. By the preload that is thereby present in at least one annular body can be a desirable, initially almost vertical rise of the characteristic curve reached v / earth.

Eine weitere Ausgestaltunaier Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse und/oder der Dorn sich in axialer Richtung erstreckende Abschnitte unterschiedlicher Profilierung aufweisen. Hierdurch ist insbesondere der horizontale Teil der Kennlinie in gewünschter Weise zu gestalten.Another embodiment of the invention is that the Housing and / or the mandrel have axially extending sections of different profiles. Through this In particular, the horizontal part of the characteristic curve must be designed in the desired manner.

Kach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind außer den ringförmigen Körpern aus elastischem Werkstoff weitere Mittel zur Energievernichtung vorgesehen. Die weiteren Mittel zur Energievernichtung können beispielsweise aus einer hydraulischen oder pneumatischen Kammer bestehen, deren Volumen während des Auffangvorganges vermindert wird. Es können aber auch zusätzliche Reibpaarungen vorgesehen sein, die so gestaltet sind, daß die Reibung nur während des Auffangvorganges auftritt. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß mindestens ein Teil jederAnother feature of the invention besides the ring-shaped Bodies made of elastic material provided further means for energy destruction. The other means of energy destruction can for example consist of a hydraulic or pneumatic chamber, the volume of which during the collection process is decreased. However, additional friction pairings can also be provided, which are designed so that the Friction only occurs during the catching process. For example can be achieved by having at least a portion of each

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Reibpaarung-gelenkig angeordnet ist, wobei ein feststehender Anschlag nur ein Ausschwenken in eine Richtung zuläSt.Friction pairing is articulated, with a fixed Stop only allows pivoting in one direction.

Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung sehematisch dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigenSeveral exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically in the drawing and in more detail below described. Show it

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Vernichtung von StoSenergie, im Längsschnitt, wobei die obere Hälfte im unbelasteten Zustand und die untere Hälfte im belasteten Zustand dargestellt ist;Fig. 1 shows a device for destroying impact energy, in longitudinal section, with the upper half in the unloaded State and the lower half is shown in the loaded state;

Fig. 2 eine Vorrichtung mit drei hintereinander angeordneten elastischen ringförmigen Körpern", ebenfalls im Längsschnitt, wobei die obere Hälfte im unbelasten Zustand und die untere Hälfte im belasteten Zustand dargestellt ist;2 shows a device with three arranged one behind the other elastic ring-shaped bodies ", also in longitudinal section, with the upper half in unloading State and the lower half is shown in the loaded state;

Fig. 3 eine Vorrrichtung entsprechend Fig. 3 jedoch mit zwei vorgespannten ringförmigen Körpern;Fig. 3 shows a device corresponding to FIG. 3, but with two prestressed annular bodies;

Fig. 4 · die Kennlinie einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die gestrichelt gezeichnete Linie eine ideale Kennlinie darstellt.4 shows the characteristic curve of a device according to the invention, the dashed line being an ideal one Represents characteristic curve.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist einen Dorn 2 auf, der von einem elastischen ringförmigen Körper 3 umschlossen wird. Das Gehäuse 1 umschließt den ringförmigen Körper 3 von außen. Unter Einwirkung einer Kraft P rollt der ringförmige Körper 3 auf einer Abrollfläche 6 an der Innenwandung des Gehäuses 1 und gleichzei-The device according to FIG. 1 has a mandrel 2, which is of an elastic annular body 3 is enclosed. The housing 1 encloses the annular body 3 from the outside. Under Under the action of a force P, the annular body 3 rolls on a rolling surface 6 on the inner wall of the housing 1 and at the same time

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-C--C-

■tig auf einer Abrollfläche 7 auf dem Mantel des Dornes 2 ab. Die Länge der Abrollflächen 6 und 7, und damit die Länge des Auffangweges'a, wird durch die Einengung 4 an dem Gehäuse 1 und durch die Verdickung 5 an dem Dorn 2 begrenzt. Das Gehäuse 1 weist in Richtung der Abrollfläche 6 einen geringeren Durchmesser D auf, der -wie in. strichpunktierten Linien angedeutet- kegelförmig wieder zunehmen kann. Der Dorn 2 weist in Richtung der Abrollfläche 7 einen größeren Durchmesser d auf, der -wie in strichpunktierten Linien angedeutet- kegelförmig wieder abnehmen kann.■ tig on a rolling surface 7 on the jacket of the mandrel 2. the Length of the roll-off surfaces 6 and 7, and thus the length of the collection path'a, is limited by the constriction 4 on the housing 1 and by the thickening 5 on the mandrel 2. The housing 1 points in the direction the rolling surface 6 has a smaller diameter D, which - as indicated in dash-dotted lines - is conical again can increase. The mandrel 2 has a larger diameter d in the direction of the rolling surface 7, the - as in dash-dotted lines Lines indicated - can decrease conically again.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, die nit drei hintereinander angeordneten ringförmigen Körpern 3 ausgerüstet ist. Der Dorn 2 ist in drei Abschnitte unterteilt, mit je einer Abrollfläche 7 und je einer Verdickung 5· Das Gehäuse 1 ist ebenfalls in' drei Abschnitte unterteilt, mit je einer Abrollfläche 6 und'je einer Einengung 4-. Durch die Verwendung von mehreren elastischen ringförmigen Körpern 3 mit entsprechenden Abrollflächen 6 und 7 kann eine größere Energiemenge bei gleichbleibendem Auffangweg a vernichtet werden.Fig. 2 shows a device, the nit three arranged one behind the other annular bodies 3 is equipped. The mandrel 2 is divided into three sections, each with a rolling surface 7 and each a thickening 5 · The housing 1 is also in 'three sections divided, each with a rolling surface 6 and a constriction 4-. By using a plurality of elastic ring-shaped bodies 3 with corresponding rolling surfaces 6 and 7, a larger amount of energy be destroyed if the collection path a remains the same.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, bei der die elastischen ringförmigen Kö'rper 3a und 3c vorgespannt sind, der elastische ringförmige Körper 3b jedoch in Nullstellung ist. Der Teil des Dornabschnittes 2b mit dem größeren Durchmesser ist deswegen gegenüber den Teilen der Dornabschnitte 2a und 2c mit den größeren Durchmessern, mehr nach links versetzt angeordnet. Es kann aber auch der Teil des Gehäuseabschnittes 1b mit dem kleineren Durchmesser gegenüber den Teilen der Gehäuseabschnitte 1a und 1c nit den kleineren Durchmessern mehr nach rechts versetzt ange-Fig. 3 shows a device in which the elastic annular Kö'rper 3a and 3c are biased, the elastic ring-shaped However, body 3b is in the zero position. The part of the mandrel section 2b with the larger diameter is therefore opposite to the parts of the mandrel sections 2a and 2c with the larger Diameters, more offset to the left. But it can also be the part of the housing section 1b with the smaller diameter compared to the parts of the housing sections 1a and 1c with the smaller diameters offset more to the right.

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ordnet sein» An den dem Fahrzeug zugewandten Ende des Dornabschnittes 2c ist ein Anschlag 8 vorgesehen, der am Gehäuseabschnitt 1c anliegt und der die Rückstellkraft der ringförmigen Körper 3a und 3c abfängt. Die ringförmigen Körper 3a und 3c haben in den dargestellten Ausführungsbeispiel schon einen Teil der Abrollflächen 6a und 7a bzw. 6c und 7c überrollt; die Pfeile R deuten dabei die Richtung der sich aus der Vorspannung ergebenden Rückstellkraft der ringförmigen Körper 3a und 3c an. Die Abrollflächen 6a, 6b, 6c sind durch Einengungen 4a, 4-b, 4c und die Abrollflächen 7a, 7b, 7c sind durch Verdickungen 5a, 5b, 5c begrenzt. arranges his »At the end of the mandrel section facing the vehicle 2c, a stop 8 is provided which rests on the housing section 1c and which the restoring force of the annular Body 3a and 3c intercepts. The annular bodies 3a and 3c have already rolled over part of the rolling surfaces 6a and 7a or 6c and 7c in the illustrated embodiment; the arrows R indicate the direction of the restoring force of the annular bodies 3a and 3c resulting from the prestress. The rolling surfaces 6a, 6b, 6c are delimited by constrictions 4a, 4-b, 4c and the rolling surfaces 7a, 7b, 7c are delimited by thickenings 5a, 5b, 5c.

Dps Gehäuse 1 bzw. die Gehäuseabschnitte 1a bis 1c tonnen aus Blech, Kunststoff oder einem gegossenen oder gespritzten Werkstoff, in Schalenform oder zylindrisch hergestellt sein. Der Dorn 2 bzw. die Dornabschnitte 2a bis 2c können aus Metallrohren und/oder Kunststoffteilen bestehen. Entweder ist der Dorn 2 der Vorrichtung an einem Fahrzeug befestigt, beispielsweise angeschraubt, und an dem Gehäuse 1 ist die Stoßstange befestigt, oder umgekehrt.Dps housing 1 or the housing sections 1a to 1c barrel Sheet metal, plastic or a cast or injection-molded material, be made in shell shape or cylindrical. Of the The mandrel 2 or the mandrel sections 2a to 2c can consist of metal tubes and / or plastic parts. Either the mandrel is 2 the device is attached to a vehicle, for example screwed, and the bumper is attached to the housing 1, or the other way around.

In Pig. 4 ist eine Kennlinie dargestellt, die die einzelnen Bereiche beim Auffangen eines Stoßes durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und beim Zurückkehren der beweglichen Teile der Vorrichtung in die Ausgangslage wiedergibt, und zwar bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 3. Bis zum Punkt 9 der Kennlinie ist im wesentlichen die Vorspannung der ringförmigen Körper 3a und 3c wirksam. Im Bereich zwischen den Punkten 9 und 10 ist· die sichIn Pig. 4 shows a characteristic curve that represents the individual areas when absorbing an impact by the device according to the invention and when the moving parts of the device return reproduces in the starting position, namely with a device according to FIG. 3. Up to point 9 of the characteristic is in essentially the bias of the annular body 3a and 3c effective. In the area between points 9 and 10 is · the

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durch die Verengung des Durchtrittsquerschnitts zwischen dem Gehäuse 1 und dem Dorn 2 ergebende Walkung der ringförmigen Körper 3a und 3c zu überwinden. In dem Bereich zwischen den Punkten 10 und 11 sind die ringförmigen Körper 3a und 3c vollkommen im parallelen Bereich der Abrollflächen 6a, 6c und 7a, 7c_;während lediglich der ringförmige Körper 3b noch die Verringerung des Querschnitts zwischen dem Gehäuse 1 und den Dorn 2 überwinden muß. Im Bereich zwischen den Punkten 11 und 12 befinden sich alle drei ringförmigen Körper 3a, 3b, 3c im parallelen Bereich der Abrollflächen 6a, 7a; 6b, 7b; 6c, 7c. In Punkt 13 sind.die als Begrenzung dienenden Einengungen 4a, 4b, 4c und/ oder Verdickungen 5a» 5b, 5c erreicht. Der im Punkt 13 auftretende Druck wird nach dem Auffangen des Stoßes fast weglos wieder abgebaut, bis zu Punkt 14. Im Bereich zwischen den Punkten 14 und 15 wird die durch die Torsion hervorgerufene Rückstellkraft des ringförmigen Körpers 3b völlig und werden die durch die Torsion hervorgerufenen Rückstellkräfte der ringförmigen Körper 3a und 3c teilweise abgebaut. Im Bereich zwischen den Punkten 15 und 16 wird die restliche Rückstellkraft der ringförmigen Körper 3a und 3c bis zu der sich aus der Vorspannung ergebenden Rückstellkraft abgebaut, so daß in Punkt 16 die Vorrichtung nach außen wieder spannungsfrei ist.to overcome flexing of the annular bodies 3a and 3c resulting from the narrowing of the passage cross section between the housing 1 and the mandrel 2. In the area between points 10 and 11, the annular bodies 3a and 3c are completely in the parallel area of the rolling surfaces 6a, 6c and 7a, 7c _; while only the annular body 3b still has to overcome the reduction in the cross section between the housing 1 and the mandrel 2. In the area between points 11 and 12, all three annular bodies 3a, 3b, 3c are located in the parallel area of the rolling surfaces 6a, 7a; 6b, 7b; 6c, 7c. In point 13, the constrictions 4a, 4b, 4c and / or thickenings 5a »5b, 5c serving as a limitation are reached. The pressure occurring at point 13 is reduced almost without a path after the shock is absorbed, up to point 14. In the area between points 14 and 15, the restoring force of the annular body 3b caused by the torsion becomes complete and the restoring forces caused by the torsion become the annular bodies 3a and 3c partially dismantled. In the area between points 15 and 16, the rest of the restoring force of the ring-shaped bodies 3a and 3c is reduced up to the restoring force resulting from the pretensioning, so that in point 16 the device is again free of tension towards the outside.

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Claims

Expectations

1 .. Device for the destruction of impact energy by means of

one or more bodies made of elastic material, in particular for absorbing the impact energy "in the event of a slight collision of a vehicle with an obstacle, thereby characterized in that the body (3) is annular and between a substantially cylindrical Mandrel (2) and a substantially cylindrical housing

(1) are arranged.

2. Device according to claim 1, characterized in that the housing (1) in the direction of the rolling surface (6) has a smaller diameter (D) and / or that the mandrel (2) in the direction of the rolling surface (7) a has a larger diameter (d). ■

3. Device according to claim 1, characterized in that that the housing (1) in the direction of the Abröllflache (6) initially has a smaller diameter (D), which then increases conically again, and / or that the mandrel

(2) in the direction of the rolling surface (7) initially has a larger diameter (d), which is then conical decreases again.

4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3 »characterized in that the length of the rolling surfaces (6 and 7) by at least one constriction (4) of the housing (-1) and / or by at least one thickening (5) on the Mandrel (2) "is limited.

509811/0168 " ² "509811/0168 " ² "

^z - -ίο. ^z - -ίο.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the annular Body (3b) is in a different rolling state than the other annular body (3a, 3c).

■ 6. Device according to one of Claims 1 to 5 characterized in that the housing (1) and / or the mandrel (2) extend in the axial direction sections have different profiling.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in addition to the annular bodies (3) made of elastic material further means for energy dissipation are provided.

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