DE4005563A1 - Leichgewichtiger stossdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer in einer leichtgewichtigen Ausführung, der bevorzugt als leichtgewichtiger, flexibler Stoßdämpfer gebaut wird und der beispielsweise als Stoßdämpfer in Fallschirmhauptleinen oder Fallschirmfangleinen eingebaut wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Stöße zu dämpfen, wenn die Stoßkraft einen bestimmten Wert überschreitet und die beim Abfangen der Stoßenergie entstehende Kraft auf einen vorherbestimmbaren Wert zu begrenzen. Der Verlauf dieser begrenzenden Kraft soll entweder konstant sein oder variabel vorgegeben werden können. Insbesondere sollen relativ geringe Abfangkräfte eingestellt werden können, die naturgemäß relativ lange Abfangwege erfordern. Die Dämpfer sollen flexibel gestaltet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Schlaufen, Bahnen oder sonstige Flächen eines Materials gelöst, wobei Teilflächen des Materials miteinander verbunden sind und diese Verbindung eine geringere Festigkeit als das Grundmaterial hat, und wobei die Stoßkraft an einem Ende einer Materialfläche eingeleitet wird und durch die Verbindung hindurchgeht und die zu schonende Last an der anderen Materialfläche befestigt ist, so daß durch die Stoßbelastung dann, wenn die Stoßkraft einen vorherbestimmbaren festen Wert überschreitet, die Verbindung zwischen diesen beiden Materialflächen aufgetrennt wird. Diese Arbeit zum Auftrennen eines Werkstückes in mehrere Teile wird dazu benutzt, eine gewisse Stoßenergie zu vernichten und die Stoßkraft auf den durch die Festigkeit der Verbindung festgelegten Wert zu begrenzen. Der Verlauf der Stoßdämpferarbeit, das heißt der Kraftverlauf über den Dämpfungsweg, kann durch entsprechende Dimensionierung von Festigkeit und Breite der Verbindung konstant sein oder beliebig nichtlinear den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß die Trennstelle während der Aufnahme der Stoßenergie - das heißt also beim Reißen - wandert, so daß die vorzugsweise in Wärme umgewandelte Stoßenergie über eine erhebliche Fläche verteilt wird und eine örtliche Überhitzung und damit ein Versagen verhindert wird. Der verbleibende Reststoß ist einfach dosierbar durch das Abstimmen von Festigkeit, Länge und Breite der Verbindung auf die zu erwartende Stoßenergie. Die Verbindung zwischen den vorzugsweise bandförmigen Materialien kann durch Löten, Kleben, Nähen, Bördeln oder sonstige Verbindungstechniken wie zum Beispiel mittels Klettbänder hergestellt werden. Auch eine Verbindung durch teilweises Verweben oder Verflechten der beiden Stränge ist möglich. In einer Variante des Erfindungsgedankens wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stoßfängerarbeit durch Umformen von plastisch verformbaren Werkstoffen abgefangen wird, so daß die Verformungsarbeit z. B. durch Zerspanen oder durch Umformung wie z. B. Fließpressen oder sonstige spanlose Verformung für die teilweise Umwandlung der Stoßenergie benutzt wird, und daß die für diese Verformung benötigte Kraft die dem Erfindungsgedanken zugrundeliegende Verteilung der Stoßenergie auf eine gewisse zeitliche und geometrische Länge bewerkstelligt.

Bandförmige Stoßdämpfer sind bekannt z. B. als die weit verbreiteten Sicherheitsgurte in Automobilen. Dabei wird flexibles, bandförmiges Material bei seiner Funktion als Stoßdämpfer über seine Elastizitätsgrenze belastet und anschließend gedehnt. Nachteilig bei der Verwendung solcher bandförmigen Stoßdämpfer z. B. in Fallschirmen ist, daß nur sehr hohe Kräfte über kurze Wege gedämpft werden können. Nachteilig bei diesen Sicherheitsgurten ist weiter die Schwierigkeit, den Kraftverlauf über den Dämpfungsweg zu dimensionieren, weil das Bandmaterial nach Aufnahme der Stoßarbeit noch soviel Festigkeit aufweisen muß, daß es die Last, im allgemeinen Personen, bei hohen Lastvielfachen noch sicher halten kann. Eine teilweise Zerstörung des Sicherheitsgurtes ist nicht vorgesehen und nicht erwünscht. Damit wird statt der präzise definierten Reißfestigkeit von Materialien die nicht so genau fixierte Streckgrenze oder Fließgrenze genutzt, die außerdem u. a. starken Temperatur- und anderen Schwankungen unterworfen ist. Nachteilig ist bei diesen Dämpfern deshalb, daß der Kraftverlauf über den Dämpfungsweg als Material- und Formabhängigkeit hingenommen werden muß und nicht frei einstellbar ist.

Weitere Stoßdämpfer sind für die bevorzugte Verwendung an Fallschirmen bekannt. DE-OS 25 23 648 beschreibt ebenso wie die DE-PS 33 09 209 einen Stoßdämpfer mit einstellbarer Bremseinrichtung mit konstanter Bremswirkung durch einen gebremsten Gurtwickel. Die Bremsung erfolgt durch Reibkraft und ist deshalb nachteiligerweise von Feuchtigkeit, Korrosion und dgl. abhängig. Es ist außerdem bei den beschriebenen Einrichtungen als sicher anzunehmen, daß die Bremswirkung nur bei gleicher Belastung konstant ist, daß aber schnelle Stöße heftig und sanfte Stöße weich abgebremst werden, eine durchaus unerwünschte Funktion.

Die DE-PS 26 21 147 beschreibt, daß die Fangleinen von Fallschirmen um stoßabsorbierende Befestigungen geführt werden. Nachteilig ist hier, daß nur wenige Millimeter Dämpfungsweg zur Verfügung stehen, so daß die Dämpfung gering oder gar vernachlässigbar ist.

Schließlich ist aus der DE-OS 34 10 062 ein Stoßfänger bekannt, bei dem die Stoßenergie den Fanggurt längs in zwei Teile reißt. Nachteil ist hier prinzipiell, daß die Schußfäden des Fanggurtes zerrissen werden, wobei befürchtet werden muß, daß auch die Kettfäden in Mitleidenschaft gezogen und geschwächt werden. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Bremskraft materialabhängig ist, also im wesentlichen konstant und nicht einstellbar.

Die hier beschriebene Erfindung umgeht alle diese Nachteile. Ihr Prinzip, einige Ausführungsformen und ihre Funktionsweise ist in den Bildern 1 bis 7 dargestellt.

Bild 1 zeigt einen Stoßdämpfer in gelöteter oder geklebter Ausführung aus Metall- oder Kunststoffband mit progressiver Dämpfungscharakteristik. Der eigentliche Stoßdämpfer 2 besteht aus einer Verbindung der Laschen 4 und 6 durch Kleben oder Löten, wobei die Schlaufe 8 frei bleibt. Dadurch behält der Fänger auch beim vollständigen Auftrennen der Verbindungsfläche 26 eine hohe Restfestigkeit. Die Laschen 4 und 6 münden in Verstärkungen 11, die in Befestigungsösen 13 zum Einleiten der Stoßkraft übergehen. Die trapezförmige Dämpferfläche 28 hat zu Beginn die Breite 34 und am Ende ihrer Arbeitslänge 38 die Breite 36. Bei gleichbleibender, flächenspezifischer Festigkeit der Verbindung steigt damit die Kraft, die zum Aufreißen des Dämpfers benötigt wird, mit fortschreitender Öffnung der Verbindungsfläche an. Die Dämpfung setzt also weich ein und steigt mit zunehmendem Dämpfungsweg bis auf ein Maximum am Ende der Dämpfungsstrecke, wenn der Verbund 28 am Ende der Arbeitslänge 38 über die Breite 36 aufgetrennt wird. Vorteilhafterweise ist durch die besondere Arbeitsweise des Stoßdämpfers die maximale Dämpfungsstrecke doppelt so groß wie die Arbeitslänge 38.

Bild 2 zeigt einen Stoßdämpfer in Stufenbauweise mit stark nichtlinearem Kraftverlauf über den Dämpfungsweg. Der Dämpfer ist durch Vernähen 22 des Fanggurtes in einfacher, leichter und flexibler Bauweise hergestellt. Die Laschen 4 und 6 enden in Verstärkungen 14, an denen die Stoßkraft eingeleitet wird. Die Arbeitslänge 33 besitzt eine geringe Festigkeit, die Arbeitslänge 35 eine mittlere und die Arbeitslänge 37 eine hohe Festigkeit. Beim Auftrennen der Fläche 28 durch Stoßeinwirkung reißen die Nähte 22 und der Stoß wird erst sanft, dann stark und schließlich mittel abgebremst. Je nach Höhe der abzufangenden Energie wird der Stoßdämpfer mehr oder weniger aufgerissen oder im Maximalfall bis zur Schlaufe 8 aufgetrennt. Durch geeignetes Dimensionieren soll der Stoßdämpfer im Normalfall nur teilweise geöffnet werden, so daß die verbleibende Restkraft durch die jeweilige Festigkeit der Fläche 28 bestimmt wird. Es ist hier der besondere Vorteil zu erkennen, daß harte Stöße zuerst leicht und dann stark und leichte Stöße stets leicht gedämpft werden, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel sehr starke Stöße zum Abschluß mit einer mittleren Dämpfungskraft ausgeleitet werden. Leichte Stöße werden nämlich den Dämpfer 2 nur im Bereich der Arbeitslänge 33 auftrennen, in dem die Fläche 28 nur eine geringe Haftkraft hat und somit an den Laschen 4 und 6 nur geringe Reaktionskräfte auftreten. Im allgemeinen wird der Stoßdämpfer 2 von leichten Stößen nur im Bereich 33 aufgetrennt. Harte Stöße dagegen trennen die Arbeitslänge 33 schnell auf, wobei geringe Reaktionskräfte auftreten. Anschließend trennen die harten Stöße den Dämpfer 2 im Bereich der Arbeitslänge 37 weiter auf. Die Fläche 28 hat da aber eine große Haftkraft, so daß an den Laschen 4 und 6 hohe Reaktionskräfte auftreten. Im allgemeinen wird von harten Stößen der Stoßdämpfer nun innerhalb des Bereiches 37 aufgetrennt. Noch härtere Stöße werden im Bereich 33 gering, im Bereich 37 stark gedämpft und öffnen den Stoßdämpfer mit nunmehr verminderter Energie bis in den Bereich 35, in dem sie mit mittleren Reaktionskräften abgefangen werden. Damit wird die Abfangreaktion bei sehr hohen Stößen weich ausgeleitet, was zur Schonung der zu dämpfenden Struktur beiträgt.

Bild 3 zeigt in einer Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer 2, der mit seinen Verstärkungen 14 durch Nähte 16 in ein Gurtband 52, 54 und 56 eingenäht ist. Die Stoßkraft wirkt im Teilstück 52 des Gurtbandes und wird vom Dämpfer 2 gemindert, so daß die am Teilstück 56 hängende Struktur nur noch mit geringen Kräften belastet wird. Bei extrem hohen Stößen reißt der Dämpfer 2 bis zu den Enden 7 und 9 auf, so daß er sich mit dem Teilstück 54 des Gurtbandes streckt, das nun vorteilhafterweise die für diesen Notfall erforderliche starke Festigkeit aufbringt. Durch die vorhergehende Arbeitsaufnahme des Dämpfers wurde ja der Reststoß stark gemindert.

Bild 4 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dämpfers in teilweise geöffneter Form. Die Kräfte wurden über die Ösen 12 ein- bzw. ausgeleitet und durch die Verstärkungen 14 auf die Laschen 4 und 6 übertragen. Der Stoß hat die Nähte 22 bereits teilweise aufgerissen, so daß in einem gewissen Bereich des Stoßdämpfers nurmehr kurze, abgerissene Fadenreste 24 der Nähte 22 zu sehen sind.

Bild 5 zeigt einen Stoßfänger als Stufenfänger mit mehreren Stufen unterschiedlicher Festigkeit. Die Bereiche 33, 35 und 37 sind Abschnitte unterschiedlicher Festigkeit, wobei damit ohne besondere Vorkehrungen ein progressiver Dämpfungsverlauf entsteht. Die Dämpfungsfläche ist also auf mehrere Abschnitte aufgeteilt mit den Zwischenlaschen 5. Durch besonders kurze Zwischenlaschen ist die Anfertigung sehr kompakter Dämpfer möglich.

Bild 6 zeigt eine Ausführung des erfindungsgemäßen Dämpfers mit nebeneinanderliegenden Abschnitten gleicher oder verschiedener Festigkeit zur Erhöhung der Reißfestigkeit des gesamten Dämpfers.

Bild 7 zeigt eine besonders einfache Ausführung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers 2. Dabei wird der Dämpfer 2 aus einer Schlaufe des Gurtbandes 52 und 56 gebildet. Die über das Gurtband 52 eingeleitete Stoßenergie wird also ohne zwischengeschaltete Glieder direkt in den Dämpfer 2 eingeleitet. Die vom Dämpfer begrenzte Kraft des Stoßes geht - wiederum direkt - in den kraftausleitenden Gurtbandteil 56. Die Nähte 22 sind in der bereits mehrfach beschriebenen Weise angebracht entsprechend der gewünschten Dämpfungscharakteristik. Die Schlaufe 8 ist ohne Naht. Die Konstruktion gewährleistet auch bei völliger Zerstörung der Naht 22 ein intaktes Gurtband, das den Reststoß sicher aufnehmen kann.

Claims (14)

1. Stoßdämpfer in einer leichtgewichtigen Ausführung, der bevorzugt als leichtgewichtiger, flexibler Stoßdämpfer gebaut wird, bestehend aus Schlaufen, Bahnen oder sonstigen Flächen eines Materials, dadurch gekennzeichnet, daß Teilflächen miteinander verbunden sind und diese Verbindung eine geringere Festigkeit als das Grundmaterial hat.

2. Stoßdämpfer in einer leichtgewichtigen und flexiblen Ausführung, bestehend aus Schlaufen, Bahnen oder Flächen aus Gurtband oder vergleichbarem, bandförmigem, textilen Material dadurch gekennzeichnet, daß Teilflächen des Bandes miteinander verbunden sind und diese Verbindung eine geringere Festigkeit als das Grundmaterial hat.

3. Stoßdämpfer in einer leichtgewichtigen und flexiblen Ausführung, bestehend aus Schlaufen, Bahnen oder Flächen aus Metall- oder Kunststoffband oder vergleichbarem Material, dadurch gekennzeichnet, daß Teilflächen miteinander verbunden sind und diese Verbindung eine geringere Festigkeit als das Grundmaterial hat.

4. Stoßdämpfer in einer starren Ausführung, bestehend aus flächigen oder runden Stücken Materials, dadurch gekennzeichnet, daß Teilstücke miteinander verbunden sind und daß diese Verbindung eine geringere Festigkeit als das Grundmaterial hat.

5. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Teilflächen durch Kleben hergestellt wird.

6. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Teilflächen durch Nähen hergestellt wird.

7. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Teilflächen durch Löten, Nieten, Bördeln, durch Klettbänder oder sonstige Verbindungstechniken hergestellt wird.

8. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch Verweben oder Verflechten der beiden Bandflächen hergestellt wird.

9. Stoßdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung über die gesamte Länge eine gleichmäßige Festigkeit hat.

10. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung über die ganze Länge in Abschnitte von unterschiedlicher Festigkeit aufgeteilt ist.

11. Stoßdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine mit einer aufreißbaren Verbindung versehene Schlaufe, Bahn oder Fläche gebildet wird.

12. Stoßdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, mit aufreißbaren Verbindungen versehene Schlaufen, Bahnen oder Flächen gebildet werden.

13. Stoßdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Schlaufen, Bahnen oder Flächen in Laschen oder Ösen oder ähnlichen Befestigungshilfen enden, mit denen der Stoßfänger in vorhandene Gurte, Bänder, Seile oder ähnliche Materialien eingebaut werden kann.

14. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer aus einem an sich vorhandenen Gurt, Band, Seil oder anderem Material gefertigt wird, so daß separate Einbaumaßnahmen oder Einbauvorrichtungen wie Haken, Nähte und dergleichen entfallen.