DE60033968T2

DE60033968T2 - Energieabsorber

Info

Publication number: DE60033968T2
Application number: DE60033968T
Authority: DE
Inventors: Julian Bradford on Avon RENTON; Peter Latchways Pl Devizes NOTT
Original assignee: Keyguard Ltd
Current assignee: Keyguard Ltd
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2020-12-16
Also published as: US20050252718A1; CA2395224C; CA2395224A1; US7188704B2; AU2200001A; ES2283338T3; US6918464B2; EP1248917A1; WO2001046601A1; AU2005201984B2; US20030111310A1; ATE356946T1; EP1248917B1; AU2005201984A1; DE60033968D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Energieabsorber und insbesondere einen Energieabsorber, der Zugenergie absorbiert und sich bei konstanter oder nahezu konstanter Kraft irreversibel entfaltet.
Zugenergiedämpfer werden oft als Beitrag zur Absorption von Energie in eingespannten oder teilweise eingespannten Leinen verwendet. Bei Höhensicherungsanwendungen muss beispielsweise Energie eines fallenden Körpers von einer Leine, wie zum Beispiel einem Seil oder einem Draht, absorbiert werden; die Leine ist gewöhnlich an einem oder an beiden Enden an einer festen Konstruktion befestigt. In solchen Situationen ist die Erzielung einer niedrigen Kombination aus geringer Dehnung der Leine und Leinenspannung wünschenswert. Eine Verringerung der Leinendehnung verringert die Strecke, die der Körper fällt, bevor er angehalten wird, und verringert auch die Fallenergie. Eine Verringerung der Leinenspannung verringert die Belastung der Leine und auch der Verankerung oder Verankerungen, an denen die Leine befestigt ist. Ein anderes Beispiel für die Energieabsorption in eingespannten Leinen sind Leitplanken für Fahrzeuge, die Bewegungsenergie von Fahrzeugen absorbieren. Eine geringere Leinendehnung verringert das Ausmaß, in dem ein Fahrzeug sich über eine Leitplanke hinweg bewegen kann. Eine geringere Leinenbelastung verringert die Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Leine und/oder Verankerung im Falle eines Aufpralls.
Das Ausmaß der Energieabsorption in eingespannten oder teilweise eingespannten Leinen wird vom Produkt der Leinendehnung und der Leinenspannung bestimmt.
Im typischen Fall ist die Leinendehnung elastisch, so dass das Ausmaß der Dehnung proportional zur Spannung in der Leine zunimmt. Die absorbierte Energie entspricht daher der durchschnittlichen Leinenspannung oder der Hälfte der maximalen Leinenspannung, multipliziert mit der Dehnung. Um allerdings die Kombination aus Leinendehnung und Leinenspannung zu minimieren, müsste das ideale Leinensystem dadurch Energie absorbieren, dass es sich bei einer vorherbestimmten Leinenspannung ausdehnt, wobei die absorbierte Energie der vorherbestimmten Leinenspannung, multipliziert mit der Leinendehnung entspricht. Dadurch würde bei einer gegebenen maximalen Leinenspannung dieselbe Energie absorbiert wie beim elastischen Leinensystem, aber es wäre nur die Hälfte der Leinendehnung dafür erforderlich. Außerdem könnte mit so einem System die maximale Leinenspannung auf die vorherbestimmte Kraft, bei der eine Dehnung erfolgt, begrenzt werden.
In der Praxis ist es schwer, dieses Ideal zu erreichen, aber hinsichtlich der Kombination aus Leinendehnung und Leinenspannung können bedeutende Verbesserungen bei der Energieabsorptionseffizienz erzielt werden, indem eine Leine mit geringer Dehnung mit einem Energieabsorber kombiniert wird, der sich entfaltet, indem er sich bei einer vorherbestimmten Kraft ausdehnt. Wenn das Ausmaß der Entfaltungsdehnung bei solch einem Absorber ausreichend groß ist, könnte dadurch auch die Leinenspannung effektiv für alle vorhersehbaren Energieabsorptionssituationen auf die vorherbestimmte Entfaltungskraft begrenzt werden. Dies ist wichtig, um mit einem hohen Maß an Gewissheit sichere Konstruktionskriterien für Leinensysteme und Verankerungen zu ermitteln.
Bei Energieabsorbern zur Verwendung in Höhensicherungssystemen wird üblicherweise gefordert, dass der Energieabsorber nach seiner vollständigen Entfaltung das Doppelte der Spitzen-Entfaltungskraft halten kann.
In herkömmlichen Energieabsorbern, die sich bei einer konstanten Kraft entfalten, ist das Bauteil, das sich entfaltet, üblicherweise gerade und vor seiner Entfaltung in einem weiteren geraden Bauteil eingebaut. Die Gesamtlänge solch eines Absorbers vor seiner Entfaltung ist daher größer als die Entfaltungsstrecke. Solche Energieabsorber bestehen üblicherweise aus einem Bauteil, vorzugsweise mit einem kugelförmigen oder teilkugelförmigen Vorderteil, das durch ein Stück Rohr mit einer Bohrung gezogen wird, deren Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Vorderteils dieses Bauteils, so dass eine Kraft erforderlich ist, um die Bohrung des Rohrs effektiv zu extrudieren. Ein solcher Energieabsorber ist im dem gegenwärtigen Anmelder gewährten Europäischen Patent Nr. EP 0 605 538 beschrieben.
In Anbetracht der obigen Analyse wird es für Fachleute ersichtlich sein, dass bei Anwendungen, für die große Entfaltungslängen erforderlich sind, die Gesamtlänge des Energieabsorbers ebenfalls groß sein muss.
Dies ist unerwünscht, nicht nur aus Kostengesichtspunkten, sondern auch, weil es bei vielen Anwendungen, wie beispielsweise Höhensicherung, wichtig ist, nahe an den Befestigungsverankerungen Zugang zu einer eingespannten oder teilweise eingespannten Leine zu erhalten. Im typischen Fall sind große Entfaltungslängen für die Einschränkung der Leinenlasten nützlich, sowie zur Gewährleistung, dass Leinenlasten in allen vorhersehbaren Situationen niemals die vorherbestimmte Entfaltungskraft des Energieabsorbers überschreiten, und bieten einen nützlichen Energieabsorptions-Überschuss als Sicherheitsreserve für unvorhersehbare Umstände.
Daher ist es ein Ziel, einen Energieabsorber bereitzustellen, der über einen langen Entfaltungshub verfügt ohne einen unmäßigen linearen Bereich einzunehmen.
Gemäß der gegenwärtigen Erfindung ist ein Energieabsorber vorgesehen, der Umhausungsmittel, einen Vorrat plastisch verformbaren, zu einem Aufgerollten gewundenen Materials, das an einem Ende einen Endanschlag hat und in besagten Umhausungsmitteln montiert ist, Mittel zur Befestigung des Energieabsorbers an einer ersten Konstruktion, Mittel zur Befestigung des plastisch verformbaren Materials an einer zweiten Konstruktion und Mittel, die auf eine vorherbestimmte Zugbelastung zwischen der ersten und der zweiten Konstruktion reagieren, dahingehend wirkend, dass das besagte plastisch verformbare Material auf kontrollierte Weise aus dem Aufgerollten entfaltet wird, und ein Kontrollelement umfasst. Solch ein Energieabsorber ist aus US-A-3547468 bekannt. In diesem Dokument wird deutlicher ein Energieabsorber offenbart, der über einen Metallstreifen verfügt, der an einem Ende an einem Sicherheitsgurt befestigt ist, zu einem Aufgerollten gewunden und in einem Gehäuse aufbewahrt ist, das an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Das Gehäuse umfasst Stifte und einen Bolzen, so angeordnet, dass sich der Metallstreifen als Reaktion auf eine vorherbestimmte Zugbelastung vom Aufgerollten entfalten kann, wobei der Metallstreifen plastisch verformt wird und bei seiner Entfaltung Energie absorbiert, dadurch gekennzeichnet, dass das auf eine vorherbestimmte Zugbelastung reagierende Mittel erste oder ein erstes und zweite oder ein zweites eingrenzende Elemente umfasst, die in der Entfaltungsrichtung des Aufgerollten aus plastisch verformbarem Material Abstand voneinander haben, wobei besagtes Material während besagter Entfaltung durch das erste und zweite eingrenzende Element nacheinander in zwei entgegengesetzte Richtungen dauerhaft plastisch verformt wird, wobei es Energie absorbiert, und das Kontrollelement während der Entfaltung das Aufgerollte berührt, um die Bewegung des Aufgerollten in Relation zum ersten eingrenzenden Element zu steuern, um den Winkel zu steuern, in dem das Material dem ersten eingrenzenden Element zugeführt wird, wobei der Energieabsorber eine Belastung tragen kann, die mindestens das Doppelte der vorherbestimmten Zugbelastung beträgt, wenn eine weitere Entfaltung des besagten Materials vom Endanschlag verhindert wird.
Vorzugsweise ist das plastisch verformbare Material ein Stück nachgiebigen Materials wie beispielsweise Metall, wobei die Länge in Relation zur für die Energieabsorption erforderlichen maximalen Ausdehnung steht. Ein Ende des Materialstücks hat vorzugsweise eine Vorrichtung zur Befestigung des Materials an einer Leine oder einem Schienenanker und nahe an solch einer Befestigungsvorrichtung wird das Material vorzugsweise von einer Konstruktion, die auch eine Vorrichtung zur Befestigung einer Leine oder einer Verankerung hat, auf einem nichtlinearen Pfad eingegrenzt. Bei solch einer Anordnung, wenn das Material in Relation zur Konstruktion gezogen wird, wird das Material von der Konstruktion gezwungen, sich entlang eines nichtlinearen Pfads zu bewegen, und der Widerstand gegen seine Bewegung besteht daher primär darin, dass das Material nur widerstrebend nachgibt. Eine Bewegung des Materials wird ermöglicht, wenn die Zugkraft groß genug ist, um den Widerstand gegen das Nachgeben zu überwinden, was den Effekt hat, dass als Ergebnis des Produkts der zur Überwindung des Bewegungswiderstands des Materials erforderlichen Zugkraft und des Ausmaßes der Bewegung des Materials in Relation zur Konstruktion Energie absorbiert wird. Die Zugkräfte, die benötigt werden, um eine Entfaltung zu bewirken, werden im Wesentlichen von der Nachgiebigkeit und somit von den plastischen Verformungseigenschaften des Materials, seiner Querschnittsform und dem Grad der Nichtlinearität seines Pfads, der durch das Umhausungsmittel eingeschränkt wird, bestimmt.
Das Materialstück kann einen beliebigen Querschnitt haben, wie beispielsweise rechteckig, rund, röhrenförmig oder jede andere Form. In manchen Ausführungsformen kann die Querschnittsform entlang der Länge des Materials variieren, zum Beispiel bei Anwendungen, in denen eine Variation der Widerstandskraft zwischen dem Umhausungsmittel und dem Material wünschenswert ist. Der nichtlineare Pfad des Materials, wenn es gezogen wird und wie er durch das Umhausungsmittel eingegrenzt wird, wird von zwei zweidimensionalen Neigungen definiert.
Vorzugsweise können die Elemente des Umhausungsmittels, die den Bewegungspfad des Materials, wenn es in Relation zum Umhausungsmittel gezogen wird, einschränken, runde Schafte oder Rollen sein, wobei sich jede Rolle um ihre eigene Achse dreht, oder eine beliebige andere Form haben, die den Pfad des Materials einschränkt.
Die Erfindung wird jetzt lediglich anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zu den Zeichnungen:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der das Materialstück spiralförmig aufgewickelt ist;
2 zeigt einen Seitenaufriss der in 1 abgebildeten Ausführungsform;
3 zeigt eine erste perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
4 zeigt eine zweite perspektivische Ansicht der Ausführungsform in 3; 5 zeigt einen Seitenaufriss der dritten Ausführungsform der Erfindung, bereit zur Entfaltung;
6 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform in 5 nach der Entfaltung;
7 zeigt eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, bereit zur Entfaltung;
8 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform in 7 nach der Entfaltung;
9 zeigt eine zur Verwendung in der Ausführungsform in 7 geeignete Endanschlagskonstruktion;
10 zeigt eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung, bereit zur Entfaltung;
11 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform in 10 nach der Entfaltung;
12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten zur Verwendung in der Ausführungsform in 1 geeigneten Endanschlagskonstruktion;
13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten zur Verwendung in der Ausführungsform in 1 geeigneten Endanschlagskonstruktion;
14 zeigt eine Seitenansicht eines ersten Beispiels eines Energieabsorbers, bereit zur Entfaltung;
15 zeigt eine Seitenansicht des Beispiels in 12 nach der Entfaltung;
16 zeigt eine Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, bereit zur Entfaltung;
17 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform in 14 nach der Entfaltung;
18 zeigt eine Seitenansicht einer siebten Ausführungsform der Erfindung, bereit zur Entfaltung;
19 zeigt eine Seitenansicht einer achten Ausführungsform der Erfindung, bereit zur Entfaltung;
20 zeigt eine Seitenansicht der neunten Ausführungsform der Erfindung, bereit zur Entfaltung;
21 zeigt eine Seitenansicht einer zehnten Ausführungsform der Erfindung, bereit zur Entfaltung;
22 zeigt eine erste Seitenansicht eines zweiten Beispiels eines Energieabsorbers, bei dem ein schraubenförmig Aufgerolltes eingesetzt wird, bereit zur Entfaltung;
23 zeigt eine zweite Seitenansicht des Beispiels in 22;
24 zeigt eine Detailansicht des Endanschlags in 22 nach der Entfaltung;
25 zeigt eine Seitenansicht einer elften Ausführungsform der Erfindung, bei der ein schraubenförmig Aufgerolltes eingesetzt wird, bereit zur Entfaltung;
26 zeigt eine Endansicht der Ausführungsform in 25;
27 zeigt eine Seitenansicht einer zwölften Ausführungsform der Erfindung, bei der ein schraubenförmig Aufgerolltes eingesetzt wird;
28 zeigt eine zweite Seitenansicht der Ausführungsform in 27;
29 zeigt eine perspektivische Ansicht einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung, bereit zur Entfaltung; und
30 zeigt die Ausführungsform in 29 nach der Entfaltung.
Die in den 14, 15 und 22 bis 24 gezeigten Beispiele sind nur erläuternde Beispiele und keine Ausführungsformen der Erfindung.
Wie in den 1 und 2 gezeigt hat ein Energieabsorber eine Konstruktion, die ein Umhausungsmittel umfasst, das aus den Platten 1 und 2 gebildet wird, die mit Abstand voneinander angeordnet sind und an den Stiften 5, 6 und 7 befestigt sind, so dass die Platten 1 und 2 starr miteinander verbunden sind. Befestigungsmittel 3 und 4 sind an einem Ende der Platten vorgesehen, zur Befestigung an einer starren Verankerung oder einem Draht- oder Seilabschluss. Materialstück 8 ist ein Streifenmaterial, das zu einer Spirale 15 aufgewickelt und an 16 und 17 gebogen ist, um unter Stift 5 bzw. über Stift 6 zu passen. Das Materialstück 8 ist an einem Ende mit einem Befestigungsmittel 9 versehen, zur Befestigung an einer starren Verankerung oder einem Draht- oder Seilabschluss, und am anderen Ende mit einem Endanschlag 27, um zu verhindern, dass das Material 8 vom Gehäuse getrennt wird. Durch das spiralförmige Aufwickeln kann ein langes Materialstück in einem relativ kurzen linearen Raum aufbewahrt werden. Platte 10 wird mit den Nieten 11 und 12 am Ende des Materialstücks 8 gehalten, um das Befestigungsmittel 9 zu verstärken. In manchen hier nicht veranschaulichten Ausführungsformen ist es eventuell nicht erforderlich, Platte 10 einzuschließen. Alternativ könnte Platte 10 mit anderen Mitteln, wie zum Beispiel durch Schweißen, am Ende des Materialstücks 8 befestigt werden.
Wenn der Energieabsorber Energie aufnehmen muss, wird eine zunehmende Zugkraft in Richtung der Pfeile 13 und 14 an den Befestigungsmitteln 3, 4 und 9 angelegt, bis die angelegte Kraft eine ausreichende Höhe erreicht, um das Material 8 um die Stifte 5 und 6 herum zu ziehen, so dass der Absorber sich ausdehnt, um Energie zu absorbieren. Stift 7 hilft beim Abwickeln von Spirale 15.
Damit die Zugkraft, die zur Entfaltung des Materials 8 und somit zum Ausziehen des Absorbers erforderlich ist, konstant gehalten werden kann, muss der Biegungsgrad des Materials 8 an den Bogen 16 und 17 um die Stifte 5 und 6 herum konstant gehalten werden.
Die Anordnung von Stift 7 ermöglicht eine Fixierung des Winkels, mit dem das Material 8 dem Stift 5 zugeführt wird, wenn sich das Material 8 von der Spirale 15 entfaltet, und hält so die Zugkraft konstant.
Der Endanschlag 27 wird von zusätzlichen Platten 28 aus nahe am Ende des Materials 8 an die Außenflächen des Materials 8 genietetem Material gebildet, um einen verdickten Abschnitt zu schaffen, der zwischen den Stiften 5 und 6 hängen bleibt, um die Entfaltung des Materials 8 zu begrenzen. Der Endanschlag 27 ist relativ massiv, damit der Endanschlag 27 das Material 8 nach der vollständigen Entfaltung des Materials 8 unter einer Belastung, die mindestens das Doppelte der Entfaltungskraft beträgt, am Gehäuse und somit über die Befestigungsmittel 3 und 4 an der Stützkonstruktion befestigt halten kann.
Wenn die Beschaffenheit und der Querschnitt von Material 8 gleichbleibend sind, sollte die Zugkraft, die zur Bewegung des Materials in die Richtung von Pfeil 14 erforderlich ist, in Relation zum Bewegungsgrad von Material 8 in etwa konstant sein.
Die Energieabsorption während der Entfaltung des Absorbers wird durch das Abwickeln des Materials von der Spirale und durch das Biegen und anschließende Geraderichten des Materials 8 um die Stifte 5 und 6 herum verursacht.
Es könnte erwartet werden, dass die Zugkraft während des Abwickelns des Materials 8 von der Spirale 15 zunimmt, weil der Rolldurchmesser der Spirale während der Entfaltung des Materials 8 abnimmt, was dazu führt, dass ein größerer Biegungsgrad des Materials 8 erforderlich ist. In der Praxis wurde allerdings keine solche Zunahme der Zugkraft beobachtet. Es wird davon ausgegangen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass der Biegungsgrad, der zum Geraderichten des Materials von der Spirale erforderlich ist, sehr viel kleiner ist als das Ausmaß der Biegung und Rückbiegung, die an den Bogen 16 und 17 um die Stifte 5 und 6 herum erfolgen, so dass eine etwaige Zunahme der Zugkraft geringfügig ist. Dennoch wird immer noch erwartet, dass eine solche Zunahme der Zugkraft bei der Entfaltung von Material 8 stattfindet, insbesondere, wenn der Biegungsgrad an den Bogen 16 und 17 relativ gering ist und das Aufgerollte 15 einen relativ kleinen Radius hat.
Wenn der Energieabsorber in einem Höhensicherungssystem verwendet werden soll, wird der Energieabsorber gewöhnlich so bemessen, dass die Energie, die absorbiert wird, wenn sich das Material 8 vollständig entfaltet, bis der Endanschlag 27 zwischen den Stiften 5 und 6 hängen bleibt, erheblich größer ist als die Höchstmenge an Energie, die erwartungsgemäß beim Abfangen eines Falls absorbiert werden muss. Um übermäßige Leinenspannung und einen physischen Schock der Benutzer zu vermeiden, würde also, wenn der Energieabsorber in einem Höhensicherungssystem verwendet werden soll, in der Regel erwartet, dass der Sturz angehalten und die Entfaltung des Materials 8 gestoppt wird, bevor der Endanschlag 27 erreicht ist. Der Endanschlag 27 ist jedoch ein Sicherheitsmerkmal, das, selbst wenn sich der Energieabsorptionsbedarf einer Sturzabfangsituation als größer als erwartet erweist, eine Lösung des Materials 8 aus dem Gehäuse verhindert. Ferner bietet der Endanschlag 27 eine positive Grenze für die Entfaltung des Materials 8 aus dem Gehäuse, so dass die Anforderung erfüllt werden kann, dass der Energieabsorber nach der vollständigen Entfaltung immer noch das Doppelte der während der Entfaltung anzutreffenden Spitzenzugkraft halten kann.
Es ist zu beachten, dass die Bereitstellung solcher Endanschläge in Energieabsorbern nicht üblich ist.
Eine potentielle Quelle unerwünschter Abweichungen der Zugkraft, während sich das Material 8 aus dem in den 1 und 2 abgebildeten Energieabsorber entfaltet, ist, dass die Zugspannung im Material 8 während der Entfaltung dazu tendieren wird, das Aufgerollte 15 zum Stift 7 hin zu ziehen, was zu einer veränderten Reibungsbelastung führt und eventuell dazu führt, dass das Aufgerollte 15 den Stift 7 umgeht. Ein solches Umgehen des Stifts 7 durch das Aufgerollte 15 würde die Geometrie des Systems erheblich verändern und könnte zu erheblichen Veränderungen der Belastung führen.
Eine zweite alternative Ausführungsform der Erfindung wird in den 3 und 4 perspektivisch dargestellt.
Die in den 3 und 4 gezeigte zweite Ausführungsform ist der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich, außer dass in der Seitenplatte 2 eine Öffnung 20 gebildet wird. Eine dazu passende Öffnung 20 wird auch in der Seitenplatte 1 gebildet, ist aber in den Figuren nicht zu sehen.
Der Endanschlag 27 des Materials 8 ist T-förmig ausgebildet, so dass eine seitliche Verlängerung 21 des Materials 8 in die Öffnung 20 hineinragt. Eine dazu passende seitliche Verlängerung 21 in entgegengesetzter Richtung ragt in die Öffnung 20 hinein, die in der gegenüberliegenden Seitenplatte 1 gebildet wird, aber dies ist in den Figuren ebenfalls nicht zu sehen.
Die Öffnungen 20 sind so dimensioniert, dass die Vorsprünge 21 lose in die Öffnungen 20 passen und ein freies Drehen der Spirale 15 aus Material 8 ermöglichen, während das Material 8 aus dem Gehäuse entfaltet wird. Die lose Passung der Vorsprünge 21 mit den Öffnungen 20 schränkt die Bewegung der Spirale 15 in ausreichendem Maße ein, um zu verhindern, dass die Spirale 15 den Stift 7 umgeht, ermöglicht aber eine schwimmende Veränderung der Position der Spirale 15, um Änderungen im Radius des Aufgerollten 15 auszugleichen, während sich das Material 8 entfaltet.
Diese schwimmende Bewegung des Aufgerollten 15 ermöglicht es, dass der Punkt, an dem die äußerste Schicht des Materials 8 vom Hauptteil des Aufgerollten 15 getrennt wird, während der gesamten Entfaltung des Materials 8 in Relation zur Position des Stifts 7 nahezu feststehend bleibt. Dies trägt zur annähernden Konstanthaltung des Biegungsgrads des Materials 8 während der gesamten Entfaltung bei, so dass die Zugkraft so nahe wie möglich an einem konstanten Wert bleibt.
Die in die Öffnungen 20 hineinreichenden Vorsprünge 21 am Ende des Materials 8 dienen auch als Endanschlag für das Material 8. Wenn das Material 8 vollständig entfaltet ist, wird eine weitere Entfaltung des Materials 8 aus dem Gehäuse 1 heraus durch das Eingreifen der Vorsprünge 21 in die Öffnungen 20 gestoppt. Bei dieser Anordnung wird es allerdings in der Regel aus Sicherheitsgründen vorgezogen werden, auch einen Reserve-Endanschlag 27 ähnlich dem in der ersten Ausführungsform der 1 und 2 gezeigten vorzusehen.
Die in den 3 und 4 abgebildete Ausführungsform ist zwar grundsätzlich wirksam, aber die Verwendung von Vorsprüngen am Ende des Materials 8, die in Öffnungen in den Gehäuseseitenplatten hineinreichen, hat Nachteile.
Der erste Nachteil der Verwendung von in Öffnungen hineinreichenden Vorsprüngen am Ende von Material 8 ist, dass Kontakt zwischen den Vorsprüngen und den Seiten der Öffnungen, während sich das Material 8 entfaltet und sich das spiralförmig Aufgerollte dreht, ein erhebliches Ausmaß an Reibung erzeugen kann. Wie unter ausführlicher erläutert wird, sind Reibkräfte, die auf das Material 8 wirken, im Allgemeinen nicht wünschenswert. Durch einen Kontakt zwischen den Vorsprüngen und den Seiten der Öffnungen erzeugte Reibung ist besonders unerwünscht, weil der Kontakt und die daraus resultierende Reibkraft aufgrund der Drehung des spiralförmig Aufgerollten diskontinuierlich und unvorhersehbar ist und unausweichlich Schwankungen der Entfaltungskraft des Materials 8 erzeugen wird.
Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Vorsprüngen, die in Öffnungen in den Seitenplatten hineinreichen, sind die Kosten. Im Vergleich mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen ist solch eine Anordnung relativ teuer in der Herstellung.
Alternativ kann die zweite Ausführungsform trotz dieser Nachteile nutzbringend eingesetzt werden.
In der zweiten Ausführungsform ist die Gehäusekonstruktion anders als in der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform wird das Gehäuse von den Seitenplatten 1 und 2 gebildet, die gebildet werden, indem eine einzelne Platte zu einer U-Form gebogen wird, so dass die Seitenplatten 1 und 2 und ein Ende des Gehäuses eine zusammenhängende Einheit sind. Zusätzlich zu den Stiften 5, 6 und 7, die mit dem Material 8 in Wechselwirkung treten, sind zusätzliche Konstruktionsstifte 24 und 25 vorgesehen, um zu gewährleisten, dass die Seitenplatten 1 und 2 starr miteinander verbunden sind und das Gehäuse eine starre Konstruktion bildet, aber diese Stifte 24 und 25 wirken nicht mit dem entfalteten Material 8 zusammen.
Die Stifte 24 und 25 stehen über die Seitenplatten 1 und 2 hinaus, damit eine externe Ummantelung (in 4 nicht abgebildet) am Gehäuse befestigt werden kann.
Ferner wird das Gehäuse der zweiten Ausführungsform statt der Befestigungsmittel 3 und 4 der ersten Ausführungsform an einer starren Verankerung oder einem Drahtseilabschluss befestigt, indem die Verankerung oder ein Seil durch eine Öffnung im Ende der U-Form geführt wird, die die Gehäusekonstruktion bildet.
Ferner ist in der zweiten Ausführungsform ein alternatives Abschlussmittel 26 für das Ende des Materials 8 zur Befestigung an einer starren Verankerung oder einem Drahtseilabschluss abgebildet. Ein Paar Platten 32 wird mit Nieten am Ende eines Materialstücks 8 gehalten und die Befestigungsmittel 26 sind als Löcher durch die gegenüberliegenden Platten 32 vorgesehen.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in den 5 und 6 abgebildet, die beide Seitenansichten einer dritten Ausführungsform des Energieabsorbers zeigen. In 5 ist der Energieabsorber vor dem Betrieb abgebildet, das heißt in einem nicht entfalteten Zustand, während in 6 der Energieabsorber nach der vollständigen Entfaltung abgebildet ist, mit vollständig aus dem Gehäuse herausgezogenem Material 8.
Der Energieabsorber gemäß der dritten Ausführungsform ähnelt dem Absorber der ersten Ausführungsform und verfügt über Seitenplatten 1 und 2 ohne die Öffnung 20, die im Absorber der zweiten Ausführungsform vorgesehen ist.
Zwischen den Seitenplatten 1 und 2, neben der Ruheposition des Aufgerollten 15 ist eine U-förmige Platte 22 angeordnet.
Wenn sich das Material 8 aus dem Absorber entfaltet, wird die Zugspannung im Material 8 dazu tendieren, das Aufgerollte 15 zu Stift 7 hin und darüber hinweg zu ziehen. Solch eine Bewegung des Aufgerollten 15 wird von der Seitenplatte 22 verhindert. Während sich das Material 8 aus dem Aufgerollten 15 entfaltet, wird der Körper des Aufgerollten 15 in Kontakt mit dem Stift 7 und der Seitenplatte 22 gedrängt, um zu verhindern, dass das Aufgerollte 15 den Stift 7 umgeht.
Es wird vorgezogen, dass der Endanschlag 27 zwischen Stift 7, Stift 5 und Seitenplatte 22 passieren kann und zur Erfüllung seiner Endanschlagsfunktion zwischen den Stiften 5 und 6 gehalten wird.
Eine vierte Ausführungsform der Erfindung ist in den 7 und 8 zu sehen, die wieder Seitenaufrisse des Absorbers zeigen, wobei 7 den Absorber zeigt, wenn das Material 8 nicht entfaltet ist, und 8 den Absorber zeigt, wenn das Material 8 vollständig entfaltet ist.
Die Endanschlaganordnung der vierten Ausführungsform ist in 9 im Detail abgebildet.
In der vierten Ausführungsform enthält das Gehäuse eine im Wesentlichen U-förmige Seitenplatte 22, ähnlich der in der dritten Ausführungsform abgebildeten und mit derselben Funktion, nämlich zu verhindern, dass die Spirale 15 den Stift 7 umgeht, und mit dem Stift 7 zusammenzuwirken, um die Position der Spirale 15, während das Material 8 entfaltet wird, zu kontrollieren.
In der vierten Ausführungsform sind Öffnungen 23 in den Seitenplatten 1 und 2 (nur die Öffnung 23 in Seitenplatte 1 ist in den Figuren abgebildet, die Öffnung in Seitenplatte 2 ist spiegelbildlich dazu).
Der Endanschlag 29 des Materials 8 der vierten Ausführungsform verfügt über zwei an die beiden Außenflächen des Materials 8 genietete Materialplatten 30, um nahe am Ende des Materials 8 einen Endanschlagabschnitt zu schaffen. Die Platten 30 erstrecken sich in einer seitlichen Richtung über das Material 8 hinaus, so dass jede der Platten 30 einen Vorsprung 31 bildet, der sich in eine der Öffnungen 23 hinein erstreckt.
Anders als bei der Anordnung der zweiten Ausführungsform sollen die Vorsprünge 31 in die Öffnungen 23 nur dazu dienen, einen Endanschlag bereitzustellen, und keine Führungs- oder Fixierungsfunktion zur Kontrolle der Position der Spirale 15 erfüllen, in dieser Ausführungsform wird die Position der Spirale 15 von der Seitenplatte 22 kontrolliert. Entsprechend sind die Öffnungen 23 so dimensioniert und geformt, dass sie die Bewegung des Aufgerollten 15 während der Entfaltung des Materials 8 aus dem Gehäuse nicht eingrenzen.
Wenn sich das Material 8 vollständig vom Gehäuse entfaltet hat, bewegt sich der Endanschlag 29, bis die Vorsprünge 31 die Ränder der Öffnungen 23 berühren, und der Endanschlag 29 stoppt dann eine weitere Entfaltung des Materials 8 aus dem Gehäuse 1. Die Verwendung genieteter Platten 30 zur Bereitstellung des Endanschlags 29 bedeutet, dass der Endanschlag 29 erheblich dicker ist als der Hauptteil des Materials 8, und diese Anordnung wird vorgezogen, weil sie die Anordnung einer Reservesperre aus Sicherheitsgründen ermöglicht, indem der Endanschlag 29 zwischen den Stiften 5 und 6 hängen bleibt, ähnlich wie bei der Anordnung der ersten Ausführungsform.
In der vierten Ausführungsform ist ein zusätzlicher Stift 46 neben dem Stift 6 vorgesehen. Der Stift 46 verbindet die Seitenplatten 1 und 2 neben den Stiften 5 und 6 und trägt zur Verstärkung und Stabilisierung der Gehäusekonstruktion in diesem Bereich bei, um zu gewährleisten, dass die Belastungen an den Stiften 5 und 6 in die Seitenplatten 1 und 2 übertragen werden können. Ferner ist der Stift 46 so angeordnet, dass das Material 8 zwischen den Stiften 6 und 46 hindurchgeführt wird. Somit kann der zusätzliche Stift 46 zur Stabilisierung und Kontrolle des Biegungsgrads von Material 8 beitragen, so dass die Ausziehkraft konstant gehalten werden kann. Ferner bietet das Hängenbleiben des verdickten Endanschlags 29 zwischen den Stiften 6 und 46 eine weitere Reserve-Endanschlaganordnung zur Erhöhung der Sicherheit. Es ist zu beachten, dass die Bereitstellung des Stifts 46 für die Anordnung der vierten Ausführungsform nicht wesentlich ist. Ein dem Stift 46 ähnlicher Stift könnte, falls dies gewünscht wird, in jeder anderen Ausführungsform vorgesehen werden.
Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung ist in den 10 und 11 als Seitenaufriss abgebildet, wobei das Material 8 in 10 bereit zur Entfaltung und in 11 vollständig vom Gehäuse entfaltet ist.
Die fünfte Ausführungsform ähnelt der dritten Ausführungsform, wobei ein zusätzlicher Stift 33 gegenüber von Stift 7 hinzugefügt ist.
Wenn das Material 8 vollständig entfaltet ist, verhindern die Stifte 7 und 33 eine weitere Bewegung des Materials 8, indem der verdickte Endanschlag 27 zwischen ihnen hängen bleibt. In diesem Fall fungieren die Stifte 5 und 6 als Reserve-Endanschlaganordnung aus Sicherheitsgründen; wenn die Stifte 7 oder 33 versagen, bleibt der verdickte Endanschlag 27 zwischen Stift 5 und 6 hängen.
Zusätzlich dazu, dass der Endanschlag 27 daran hängen bleibt, wirkt der Stift 33 mit dem Stift 7 zusammen, um die Bewegung des Materials 8 zu kontrollieren, während es sich auf die Stifte 5 und 6 zu bewegt, wobei ferner eine konstante Zugkraft während der Entfaltung des Materials 8 gewährleistet wird. Dadurch wird eine übermäßige Bewegung des Materials 8 verhindert, die eine Veränderung des Entfaltungszugs am Material 8 bewirken könnte. Solch eine Verhinderung einer übermäßigen Bewegung des Materials 8 ist besonders wichtig, wenn das Material 8 einer starken Beschleunigung ausgesetzt ist, zum Beispiel während eines Sturzabfangereignisses.
Diese Endanschlaganordnung wird vorgezogen, weil die dem Endanschlag nachgelagerte Biegung des Materials 8 um den Stift 5 einen Teil der Belastung entlang des Materials 8 absorbiert und so der Endanschlag leichter Belastungen des Materials 8 nach der Entfaltung des Materials 8 tragen kann.
Ein zusätzlicher Stift 33 könnte, falls dies gewünscht wird, auf ähnliche Weise in den anderen Ausführungsformen gemäßen Energieabsorbern vorgesehen werden.
In 12 wird der in der ersten, zweiten, dritten und fünften Ausführungsform verwendete Endanschlag 27 detaillierter abgebildet.
Eine alternative Anordnung für Endanschlag 34, der anstelle des Endanschlags 27 verwendet werden könnte, ist in 13 abgebildet. Der Endanschlag 34 wird durch eine Verdickung gebildet, die mit Nieten in der Nähe des Endes von Material 8 bereitgestellt wird.
Ein erstes Beispiel eines Energieabsorbers ist in den 14 und 15 in Form von Seitenansichten abgebildet, wobei 14 den Energieabsorber zur Entfaltung bereit zeigt und 15 den Energieabsorber mit vollständig entfaltetem Material 8 zeigt.
Im ersten Beispiel wird eine Spindel 35 zwischen den Seitenplatten 1 und 2 gehalten und ist ein Endanschlag 36 vorgesehen, indem ein Ende des Materials 8 um die Spindel 35 herumgeführt, auf sich selbst zurückgeschlagen und der so zusammengeschlagene Abschnitt zusammengenietet wird. Während das Material 8 sich entfaltet, dreht sich die Spirale 15 um die Spindel 35. Weil die Bewegung des Aufgerollten 15 durch die Spindel 35 beschränkt ist, ist kein Stift 7 erforderlich.
Optional kann ein geformter Einsatz 37 um die Spindel 35 herum angeordnet werden, um einen Kern für die Spirale 15 bereitzustellen, um eine Verformung der Spirale 15 während der Entfaltung des Materials 8 zu verhindern. Der optionale geformte Einsatz 37 ist mit gestrichelten Linien und nur in 12 abgebildet.
Es wird erwartet, dass die Anordnung des ersten Beispiels mit größerer Wahrscheinlichkeit als die Ausführungsformen an Veränderungen der Zugspannung während der Entfaltung leidet, weil sich der Radius des Spirale verändert, während das Material 8 entfaltet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich der Eingangswinkel des Materials 8 am Stift 5 ändert. Dies ist durch einen Vergleich der 14 und 15 zu verstehen.
Eine sechste Ausführungsform ist in den 16 und 17 als Seitendraufsicht abgebildet, wobei der Energieabsorber in 16 bereit zur Entfaltung und das Material 8 in 17 vollständig entfaltet ist.
Die sechste Ausführungsform hat eine Spirale 15, die um eine Mittelspindel 38 geformt wird, mit einem Endanschlag 36, der dem in der fünften Ausführungsform ähnelt, aber statt eine feststehende Spindel 35 zu haben ist die Spindel 38 so angeordnet, dass sie sich in Langlöchern 39 bewegen kann, die in den Seitenplatten 1 und 2 gebildet werden.
Die Langlöcher 39 begrenzen die Bewegung der Spindel 38 enger als in den früheren Ausführungsformen, bei denen Öffnungen in den Seitenplatten eingesetzt wurden. Die Spindel 38 verhindert, dass das Aufgerollte 15 den Stift 7 umgeht, während das Langloch 39 dem Aufgerollten 15 genügend Bewegung senkrecht zu der Richtung ermöglicht, in der das Material 8 aus der Spirale 15 herausbewegt wird, dass die Spirale 15 sich schwimmend bewegen kann, um Veränderungen in der Geometrie und im Ausmaß der auf das Material 8 angewandten Biegung zu minimieren, während sich der Radius der Spirale 15 verändert, und so die Entfaltungsspannung so stabil wie möglich zu halten.
Ein geformter Abstandshalter 37 könnte in der sechsten Ausführungsform auf ähnliche Weise verwendet werden wie im ersten Beispiel.
In allen oben beschriebenen Ausführungsformen sind das Aufgerollte und die Stifte im Wesentlichen linear im Gehäuse angeordnet. Andere Anordnungen sind selbstverständlich möglich. Eine siebte Ausführungsform ist in 18 abgebildet, die eine Draufsicht eines zur Entfaltung bereiten Energieabsorbers zeigt. Die siebte Ausführungsform funktioniert auf ähnliche Weise wie das erste Beispiel, wobei die wichtigste Veränderung das seitliche Versetzen der Spirale 15, der Spindel 38 und der Langlöcher 39 in Relation zur restlichen Absorberkonstruktion ist. Dadurch vergrößert sich die Breite des Energieabsorbers, während sich seine Länge im nicht entfalteten Zustand verringert, und erhöht sich das Ausmaß der Biegung, die auf Material 8 ausgeübt wird, während es Stift 5 passiert.
In der siebten Ausführungsform wird ein optionaler zusätzlicher Stift 24, wie er bei der vierten Ausführungsform abgebildet ist, verwendet.
Die in der fünften, sechsten und siebten Ausführungsform abgebildete umgeschlagene und genietete Endstruktur 36 zur Befestigung des Materials 8 an der Spindel ist eine einfache und praktische Anordnung, aber Fachleute werden erkennen, dass es eine sehr große Zahl anderer Methoden zur Befestigung eines länglichen Elements an einer Spindel gibt.
In allen beschriebenen Ausführungsformen ist das Element 8 als Einzelschicht eines länglichen Streifenmaterials mit einem konstanten Querschnitt abgebildet. Dies ist eine bevorzugte Anordnung, aber, wie zu erkennen ist, könnten andere Formen des Materials 8 wie beispielsweise Stab- oder Stangenformen zur Bildung der Spirale 15 verwendet werden. Ferner wird zwar die Verwendung eines Materialstreifens 8 mit einem konstanten Querschnitt der Einfachheit wegen und zur Ermöglichung einer maximalen Energieabsorption vorgezogen, aber die Verwendung eines veränderlichen Querschnitts kann unter manchen Bedingungen, wie beispielsweise zur Bereitstellung eines Anfangsteils mit einer geringeren Entfaltungsspannung, wünschenswert sein.
Natürlich wäre es möglich, den einfachen Materialstreifen 8 durch mehrere Schichten von Streifenmaterial zu ersetzen. Insbesondere könnte das Material 8 von einem durchgängigen, umgeschlagenen Streifen gebildet werden, so dass das Material 8, wenn es entfaltet wird und wenn es zur Spirale 15 geformt wird, als Doppelschicht geformt wird und der Streifen um die Spindel herum gefaltet wird, um einen Endanschlag bereitzustellen.
Die Stifte 5 und 6 in den in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen könnten alle die gleiche Form oder unterschiedliche Formen haben. Zum Beispiel könnten sie einen runden Querschnitt oder eine andere Form haben, oder sie könnten als Bestandteil einer anderen Konstruktion, die die Funktionalität der Platten 1 und 2 und eines oder mehrerer Stifte hat, in diese Konstruktion integriert sein.
Es könnten mehr als zwei eingrenzende Stifte vorhanden sein, um weiter eingrenzende Nichtlinearität bereitzustellen, wenn dies zur Erhöhung der der Materialbewegung entgegenwirkenden Kraft erforderlich ist.
Die Stifte 5 und 6 und auch der Stift 7 und alle optionalen zusätzlichen Stifte können Rollen sein, die so angeordnet sind, dass sie sich um ihre eigene Achse drehen und im Wesentlichen in Relation zu den Platten 1 und 2 fixiert sind, um die Reibung bei der Entfaltung von Material 8 zu verringern. Die Reibung bei der Entfaltung von Material 8 kann auch durch die Bereitstellung geeigneter Überzüge am Material 8 und/oder den Stiften verringert werden. Alternativ kann das Material 8 und/oder die Stifte mit Isoliermaterial überzogen oder mit einem Opfermaterial beschichtet werden, um zur Schmierung beizutragen und/oder Wärmedämmung bereitzustellen.
Die Verringerung der Reibung zwischen dem Material 8 und den Stiften und gegebenenfalls Spindeln ist aus einer Reihe von Gründen von Vorteil.
Erstens wird die absorbierte Energie, wenn der Energieabsorber in Betrieb ist und sich das Material 8 entfaltet, in Wärme umgewandelt. Wenn die Energie durch eine plastische Verformung des Materials 8 absorbiert wird, verteilt sich diese Wärmeenergie im gesamten Volumen des Materials 8. Wenn die Energie allerdings durch Reibung absorbiert wird, ist die Wärmeenergie auf die Kontaktpunkte zwischen dem Material 8 und den Stiften konzentriert. Infolgedessen wird im Allgemeinen Folgendes der Fall sein: je größer die Reibung zwischen dem Material 8 und den Stiften ist, desto höher wird der Anteil der durch Reibungserwärmung absorbierten Energie und desto höher die Temperaturen, die an den Kontaktpunkten zwischen dem Material 8 und den Stiften erreicht werden. Wenn die Erwärmung an den Kontaktpunkten ausreichend stark ist, kann eine Kontaktschweißung zwischen dem Material 8 und den Stiften entstehen, die zu unerwünschten Spitzen der Entfaltungsspannung und möglicherweise zum Versagen des Energieabsorbers führen.
Ein weiterer Vorteil einer Minimierung der Reibung zwischen dem Material 8 und den Stiften ist, dass die durch die Verformung des Materials 8 erzeugte Entfaltungsspannung im Allgemeinen genauer vorhersagbar ist als die Spannung, die durch Reibung erzeugt wird. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Energieabsorber in Höhensicherungsgeräten benutzt wird, wo üblicherweise vom Energieabsorber verlangt wird, dass er viele Jahre lang eingebaut ist, bevor er in Funktion tritt. Veränderungen der Reibungsinteraktion des Materials 8 und der Stifte aufgrund von im Laufe der Zeit einwirkenden Umwelteinflüssen sind weniger vorhersehbar und im Allgemeinen größer als durch die Verformung des Materials 8 erzeugte Veränderungen der Belastung. Daher ist es für die langfristige Zuverlässigkeit vorteilhaft, den größtmöglichen Anteil der Entfaltungsspannung durch die Verformung des Materials 8 zu erzeugen und die Reibung zu minimieren.
Der durch Widerlager wie beispielsweise die Stifte 5 und 6 eingegrenzte Bewegungspfad des Materialstücks könnte ein beliebiger nichtlinearer Pfad sein. Das Materialstück 8 könnte einen beliebigen Querschnitt haben und solch ein Querschnitt könnte auch entlang des Materialstücks variieren, insbesondere unter Umständen, in denen eine Variierung der zur Entfaltung eines solchen Materials von seinem gespeicherten Zustand erforderlichen Zugspannung wünschenswert ist.
Eine alternative Anordnung der oben beschriebenen Ausführungsformen wäre eine Anordnung mit zwei Enden. Diese würde ein Gehäuse umfassen, bei dem aus beiden Enden je ein Ende des Materials 8 zur Befestigung an einem starren Halter oder Seil hervorsteht. Die Spirale 15 kann dadurch gebildet werden, dass das Material 8 eine einwortsführende Spirale bildet, dann umgefaltet wird und wieder spiralförmig nach außen führt. Beide Enden des Materials 8 könnten dann aus dieser Doppelspirale heraus über eine separate Stiftanordnung, wie sie in einer der oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, entfaltet werden.
In allen beschriebenen Ausführungsformen sind die Stifte fest eingebaut und die Entfaltungsspannung wird von den Maßen und den physikalischen Eigenschaften des Materials 8 sowie dem am Material 8 um die Stifte 5 und 6 und eventuell 7 herum angewandten Biegungsgrad bestimmt, und man wird davon ausgehen können, dass Energieabsorber mit unterschiedlichen Entfaltungsspannungen durch eine Veränderung der Maße des Materials 8 und des an den Stiften anwandten Biegungsgrads bereitgestellt werden können.
Ein Energieabsorber mit einer variablen Entfaltungsspannung könnte erzeugt werden, indem ein geeigneter Mechanismus, zum Beispiel ein Schraubmechanismus, bereitgestellt wird, um eine Einstellung der Position eines Stifts oder mehrerer Stifte zu ermöglichen.
Eine achte Ausführungsform mit solch einem einstellbaren System ist in 19 abgebildet.
Der einstellbare Energieabsorber der achten Ausführungsform basiert auf dem Energieabsorber der in den 1 und 2 abgebildeten ersten Ausführungsform.
In der achten Ausführungsform ist der Stift 5 an einem Schieber 40 montiert, der über einen nicht abgebildeten Mechanismus in Richtung der Pfeile 41 und 42, parallel zur Entfaltungsrichtung des Materials 8 aus dem Aufgerollten 15 heraus in Richtung Stift 5, bewegt werden kann.
Wenn der Schieber 40 bewegt wird, wird die Position des Stifts 5 in Relation zum Stift 6 verändert, so dass der Biegungsgrad um die Stifte 5 und 6 an den Punkten 16 und 17 ebenfalls verändert und die Entfaltungsspannung und die vom Energieabsorber absorbierte Energiemenge verändert wird.
Der in den 10 und 11 abgebildete zusätzliche Stift 33 wird verwendet, um das Material 8, das sich am Spalterstift 7 vorbei bewegt, unabhängig von der Bewegung des Stifts 5 in einer gleichbleibenden Position zu halten. Somit trägt der Stift 33 dazu bei, den Eingangswinkel von Material 8 an Stift 5 unabhängig von der Position des Stifts 5 konstant zu halten und ermöglicht es, die Entfaltungsspannung genau vorherzusagen und während der Entfaltung konstant zu halten.
Wie zu erkennen ist, könnten andere Bewegungsrichtungen des Stifts 5 statt der Richtungen der Pfeile 41 und 42 benutzt werden, um die Entfaltungsspannung zu verändern. Allerdings wird eine parallel zur Entfaltungsrichtung des Materials 8 aus dem Aufgerollten 15 zum Stift 5 verlaufende Bewegung bevorzugt, weil dadurch das Ausmaß geometrischer Veränderung im Energieabsorber bei der Bewegung von Stift 5 minimiert wird und so die Aufgabe vereinfacht wird, zu gewährleisten, dass eine Bewegung des Stifts 5 eine vorhersagbare und gleichbleibende Veränderung der Entfaltungsspannung erzeugt und dass die resultierende Entfaltungsspannung während der Entfaltung konstant ist.
Bei der in 19 abgebildeten Anordnung, in der Stifte 5, 6 und 7 eingesetzt werden, wird es vorgezogen, dass der mittlere Stift 5 beweglich ist, um die bei einer Bewegung des beweglichen Stifts auftretenden Veränderungen der Geometrie zu minimieren, mit der das Material 8 der Stiftanordnung zugeführt wird und die Stiftanordnung verlässt, um die Dinge zu vereinfachen. Wenn die Endanschlaganordnung, wie in 19 abgebildet, durch einen verdickten, zwischen den Stiften 7 und 33 hängen bleibenden Endanschlag bereitgestellt wird, wird es normalerweise nicht möglich sein, zu gewährleisten, dass der bewegliche Stift 5 und Stift 6 als Reserve-Endanschlaganordnung fungieren können, es sei denn, der Bewegungsspielraum des beweglichen Stifts ist begrenzt.
Eine neunte Ausführungsform der Erfindung ist in 20 abgebildet, in der die Stifte 5 und 6 in der Entfaltungsrichtung des Materials 8 voneinander entfernt angeordnet sind, aber anders als in den vorhergehenden Ausführungsformen angeordnet sind.
In diesem Fall ist kein Stift 7 erforderlich; die Bewegung des Aufgerollten 15 wird durch eine Seitenplatte 22 und durch den Kontakt zwischen dem Aufgerollten 15 und dem um den Stift 6 herumgeführten Material 8 kontrolliert. Bei dieser Anordnung, bei der das Aufgerollte 15 das Material 8 berührt, das um den Stift 6 herumgeführt wird, bewegen sich das Aufgerollte 15 und das Material 8 in dieselbe Richtung, wodurch die Reibung minimiert wird.
Eine zehnte Ausführungsform der Erfindung ist in 21 abgebildet, in der der Stift 6, Stift 7 und Seitenplatte 22 durch ein einzelnes Führungselement 51 ersetzt werden.
In der zehnten Ausführungsform umfasst der Energieabsorber ein aus den Platten 1 und 2 gebildetes Gehäuse (in 21 ist nur Platte 1 abgebildet). An einem Ende der Platten ist zur Anbringung an einer starren Verankerung oder einem Draht- oder Seilabschluss ein Befestigungsmittel 50 vorgesehen. Ein Materialstück 8 aus Streifenmaterial wird zu einem Aufgerollten 15 geformt und ist an einem Ende mit einem Befestigungsmittel 9 versehen, zur Befestigung an einer starren Verankerung oder einem Draht- oder Seilabschluss, und am anderen Ende mit einem Endanschlag 27. Das Material 8 wird wie zuvor im Gehäuse angebracht.
In der zehnten Ausführungsform wird das Material 8 zwischen Stift 5 und einem Führungselement 51 durchgeführt. Das Führungselement 51 hat eine kurvenförmige Führungsoberfläche 51a gegenüber von Stift 5, die den Biegungsgrad des Materials 8 während der Entfaltung des Materials 8 kontrolliert und gewährleistet, dass das Material 8 zuerst in einer Richtung um Stift 5 gebogen wird und dann in eine entgegengesetzte Richtung, um die Menge der absorbierten Energie zu maximieren.
Das Führungselement 51 hat auch eine kurvenförmige Eingrenzungsoberfläche 51b, die so angeordnet ist, dass bei der Entfaltung des Materials 8 die Außenfläche des Aufgerollten 15 in Kontakt mit der Eingrenzungsoberfläche 51b gedrängt wird. Die kurvenförmige Halteoberfläche 51b kontrolliert die Position des Aufgerollten 15 und verhindert, dass sie sich auf Stift 5 zu oder seitwärts bewegt, auf ähnliche Weise wie die Seitenplatte 22 der dritten Ausführungsform.
Somit dient das Führungselement 51 dazu, das Material 8 während seiner Entfaltung vom Aufgerollten zu trennen, und kontrolliert den Eingangswinkel von Material 8 an Stift 5 und Führungsoberfläche 51a und gewährleistet so, dass die Entfaltungskraft konstant bleibt. Ferner kontrolliert das Führungselement 51 mit der Führungsoberfläche 51a das Ausmaß der Verformung des Materials 8. Schließlich verhindert das Führungselement 51 eine Seitwärtsbewegung des Aufgerollten während der Entfaltung des Materials 8. Entsprechend ersetzt das Führungselement 51 den Stift 6, die Seitenplatte 22 und den Stift 7 der vorhergehenden Ausführungsformen.
Das Führungselement 51 wird durch die Befestigung an zwei an den Seitenplatten 1 und 2 befestigten feststehenden Stiften 52 und 53 zwischen den Seitenplatten 1 und 2 gehalten.
Der Endanschlag 27 besteht aus einer Mutter und einer Schraube, die durch ein Loch im Ende des Materialstreifens 8 hindurchführt, so dimensioniert, dass Mutter und Schraube nicht zwischen Stift 5 und der Führungsoberfläche 51a des Führungselements 51 hindurch passen.
Wie in den vorherigen Ausführungsformen ist der Endanschlag 27 stark genug, dass der Energieabsorber, nachdem die Entfaltung des Materials 8 vom Gehäuse vom Endanschlag 27 gestoppt wurde, immer noch das Doppelte der während der Entfaltung anzutreffenden Spitzenzugkraft halten kann.
Ein zweites Beispiel eines Energieabsorbers ist in den 22 bis 24 abgebildet.
In diesem Fall werden für die Energieabsorberkonstruktion keine Seitenplatten verwendet. Ein Materialstück 8, das in diesem Fall ein Stabmaterial ist, ist zu einem schraubenförmig Aufgerollten gewunden. Das freie Ende des Materialstücks 8 ist mit einem Befestigungsmittel zur Befestigung an einer starren Verankerung oder einem Seil- oder Drahtabschluss versehen, das andere Ende mit einem Endanschlag 27, um zu verhindern, dass das Material 8 vom restlichen Energieabsorber getrennt wird. In den Figuren ist dieses Befestigungsmittel nicht abgebildet.
Das Material 8 wird durch ein Paar voneinander entfernt angeordneter paralleler Seitenplatten 54 und 55 geführt, die einen zwischen ihnen hindurchführenden Kanal definieren, durch den das Material 8 hindurchgeführt werden kann, und die Seitenplatten 54 und 55 verfügen auch über einen zwischen ihnen befestigten Stift 56.
Ein Befestigungsmittel zur Befestigung der Seitenplatten 54 und 55 an einer starren Verankerung oder einem Draht- oder Seilabschluss wird durch eine weitere Platte 57 bereitgestellt, die die Seitenplatten 54 und 55 mit einem Lastring 58 verbindet, der an einer starren Verankerung oder an einem Draht oder Seil befestigt werden kann.
Wenn der Energieabsorber Energie aufnehmen muss, wird eine Zunahme der Zugkraft am Lastring 58 und am Material 8 angelegt, bis die angelegte Kraft eine ausreichende Höhe erreicht, um das Material 8 um den Stift 56 herum zu ziehen, so dass der Absorber sich ausdehnt und plastisch verformt wird, um Energie zu absorbieren. Ein Führungsstift 59 ragt aus der Seitenplatte 54 heraus in das Innere des schraubenförmig Aufgerollten hinein. Der Führungsstift 59 ist in Kontakt mit der Innenfläche des Aufgerollten auf der gegenüberliegenden Seite des Stifts 56 zur Eingangsrichtung des Materials 8, wenn das Material 8 über den Stift 56 gezogen wird, so dass der Führungsstift 59 der Tendenz der Achse des schraubenförmig Aufgerollten, sich in Relation zum Stift 56 zu bewegen, entgegenwirkt und standhält und so einen konstanten Grad des Nachgebens des entfalteten Materials 8 gewährleistet, so dass die Entfaltungskraft konstant bleibt.
Der Endanschlag 27 wird von einer Mutter gebildet, die auf einen mit Gewinde versehenen Endabschnitt des Materials 8 aufgeschraubt ist. Die Mutter könnte allerdings durch einen verdickten Endabschnitt des Materials 8 ersetzt werden. Die Mutter 27 ist zu groß, um zwischen den Seitenplatten 54 und 55 durchzupassen, so dass die Entfaltung des Materials 8 gestoppt wird, wenn die Mutter 27 die Seitenplatten 54 und 55 kontaktiert.
In dem illustrierten Beispiel steht die Platte 57 zwischen den Seitenplatten 54 und 55 hervor, um einen schmalen Kanal zwischen dem Ende der Platte 57 und dem Stift 56 zu definieren, so dass der Endanschlag 27 nicht zwischen dem Stift 56 und dem Ende der Platte 57 passieren kann. Dies dient als sekundärer Ersatz-Endanschlag für den Energieabsorber.
In 24 ist die Endanschlaganordnung in dem Zustand, in dem der Endanschlag die Entfaltung des Materials 8 gestoppt hat, indem er in Kontakt mit den Seitenplatten 54 und 55 gekommen ist, genauer abgebildet.
Der Endanschlag 27 ist auf ähnliche Weise wie in den vorherigen Ausführungsformen so angeordnet, dass der Energieabsorber, wenn die Endanschläge die Entfaltung des Materials 8 gestoppt haben, das Doppelte der Entfaltungs-Spitzenlast halten kann.
Eine elfte Ausführungsform der Erfindung ist in den 25 und 26 abgebildet.
Die elfte Ausführungsform der Erfindung ähnelt dem zweiten Beispiel darin, dass das Material 8 ein zu einem schraubenförmig Aufgerollten geformtes Stangenmaterial ist. In der elften Ausführungsform ist das schraubenförmig Aufgerollte allerdings so angeordnet, dass die Achse des Aufgerollten im Wesentlichen parallel zur Richtung der angelegten Kraft verläuft, die zur Entfaltung des Materials 8 führt, während die Achse des Aufgerollten im zweiten Beispiel senkrecht zur angelegten Kraft verlief.
In der elften Ausführungsform umfasst der Energieabsorber eine im Wesentlichen U-förmige Platte 60, an der ein Paar Stifte oder Rollen 61 und 62 montiert sind. Die Stifte 61 und 62 sind an senkrecht zueinander stehenden Flächen der U-förmigen Platte 60 montiert, so dass die Achsen der Stifte 61 und 62 senkrecht zueinander stehen.
Die Platte 60 ist mit einem in Form einer Lastöse 58 vorgesehenen Befestigungsmittel zum Anschluss einer Verankerung oder eines Draht- oder Seilabschlusses verbunden, ähnlich wie in der zwölften Ausführungsform, während das freie Ende des entfaltbaren Materials 8 mit einem nicht abgebildeten Befestigungsmittel zur Befestigung an einer starren Verankerung oder einem Draht- oder Seilabschluss versehen ist und einen nicht abgebildeten Endanschlag am anderen Ende hat, um zu verhindern, dass das entfaltbare Material 8 vom restlichen Energieabsorber getrennt wird.
Wenn der Energieabsorber Energie aufnehmen muss, wird eine Zunahme der Zugkraft zwischen der Lastöse 58 und dem freien Ende des entfaltbaren Materials 8 angelegt, bis die angelegte Kraft eine ausreichende Höhe erreicht, um Material 8 um die Stifte 61 und 62 herum zu ziehen, so dass der Absorber sich ausdehnt, um Energie zu absorbieren. Das entfaltbare Material 8 wird zuerst um den Stift 61 herum gebogen, der eine im Wesentlichen parallel zur Achse des schraubenförmig Aufgerollten verlaufende Achse hat, und wird anschließend in eine zweite Richtung, senkrecht zur ersten, um den Stift 62 herum gebogen, der eine senkrecht zum Stift 61 und zum schraubenförmig Aufgerollten verlaufende Achse hat. Anschließend wird das Material 8 durch eine Öffnung 63 in der U-förmigen Platte 60 geführt.
Ein Führungselement 64 ragt über die U-förmige Platte 60 hinaus und liegt an der Innenfläche des schraubenförmig Aufgerollten an. Das Führungselement 63 verhindert auf ähnliche Weise wie der Stift 59 der zwölften Ausführungsform eine Bewegung des schraubenförmig Aufgerollten in Relation zum Stift 61.
Ähnlich wie beim zweiten Beispiel kann der Endanschlag von einer Mutter gebildet werden, die auf ein mit Gewinde versehenes Endes des entfaltbaren Materials 8 aufgeschraubt ist, oder durch einen verdickten Endabschnitt. Die Größe des Endanschlags ist so bemessen, dass der Endanschlag nicht durch den Kanal durchgeführt werden kann, der zwischen den Stiften 61 und 62 und den angrenzenden Flächen der U-förmigen Platte 60 definiert wird. Ferner ist die Größe des Endanschlags vorzugsweise so bemessen, dass er nicht durch die Öffnung 63 passt, so dass die Öffnung 63 einen Reserve-Endanschlag bilden kann.
Der Endanschlag muss stark genug sein, um das am Energieabsorber befestigte Material 8 nach einer vollen Entfaltung unter einer Belastung zu halten, die mindestens das Doppelte der Entfaltungszugkraft beträgt.
Eine zwölfte Ausführungsform der Erfindung ist in den 27 und 28 abgebildet.
Die zwölfte Ausführungsform ähnelt der elften Ausführungsform darin, dass das entfaltbare Material 8 ein zu einem schraubenförmig Aufgerollten angeordnetes Stangenmaterial ist. Der Energieabsorber hat eine Konstruktion, der einen Körper umfasst, der von einem Paar parallel und mit Abstand zueinander angeordneter Seitenplatten 70 und 71 gebildet wird, zwischen denen ein Paar paralleler Stifte 73 und 74 angeordnet ist. Ähnlich wie bei der elften Ausführungsform sind die Platten 70 und 71 mit einer Lastöse 58 zur Befestigung einer starren Verankerung oder eines Draht- oder Seilabschlusses verbunden. Das Materialstück 8 ist an einem Ende mit einem nicht abgebildeten Befestigungsmittel versehen, zur Befestigung an einer starren Verankerung oder einem Draht- oder Seilabschluss, und mit einem Endanschlag am anderen Ende von Material 8, das vom Hauptgehäuse getrennt wird.
Wenn der Energieabsorber Energie aufnehmen muss, wird eine Zunahme der Zugkraft zwischen der Lastöse 58 und dem Material 8 angelegt, bis die angelegte Kraft eine ausreichende Höhe erreicht, um das Material 8 um die Stifte 73 und 74 herum zu ziehen, so dass der Absorber sich ausdehnt, um Energie zu absorbieren. Das Material 8 wird zuerst um den Stift 73 herum geführt, wodurch das Material 8 in eine erste Richtung gebogen wird, und dann um den Stift 74 herum, wodurch das Material 8 in die entgegengesetzte Richtung gebogen wird, so dass die Menge der absorbierten Energie maximiert wird.
Die Stifte 73 und 74 verfügen über Achsen, die parallel zur Achse des schraubenförmig Aufgerollten aus entfaltbarem Material 8 verlaufen.
Um eine Bewegung des schraubenförmig Aufgerollten in Relation zu den Stiften 73 und 74 zu verhindern, ist eine Verlängerung der Platte 71 mit einer Öffnung 71a vorgesehen, durch die das entfaltbare Material geführt wird, bevor es die Stifte 73 und 74 erreicht.
Ein Endanschlag wird in Form einer Mutter bereitgestellt, die auf einen mit Gewinde versehenen Endabschnitt des entfaltbaren Materials 8 geschraubt ist, oder durch einen Endabschnitt des Materials 8 mit vergrößertem Durchmesser, wobei der Endanschlagabschnitt zu groß ist, um durch die Öffnung 71a hindurch zu passen.
Wie zuvor muss die Endanschlaganordnung so robust sein, dass der Energieabsorber, nachdem die Entfaltung des Materials 8 vom Endanschlag gestoppt wurde, eine Last tragen kann, die mindestens das Doppelte der Entfaltungslast beträgt.
Falls die Entfaltungsspannung des Energieabsorbers konstant gehalten werden, die Gesamtmenge absorbierter Energie aber verändert werden oder die maximalen Bindeglieder des Energieabsorbers nach der Entfaltung auf einen bestimmten Wert begrenzt werden sollen, kann die Länge des Materials 8 entsprechend variiert werden.
In den meisten der beschriebenen Ausführungsformen werden zwei Stifte 5 und 6 verwendet, um eine Biegung des Materials 8 in einer ersten Richtung und dann zurück in die entgegengesetzte Richtung durchzuführen und Energie zu absorbieren, wobei ein weiterer Stift 7 dazu verwendet wird, das Material 8 vom Aufgerollten zu trennen. In den beschriebenen Ausführungsformen sind der Stift 7 und etwaige zusätzliche Stifte nicht dazu vorgesehen, einen signifikanten Anteil am Biegen des Materials 8 zu haben. Es wäre selbstverständlich möglich, falls dies gewünscht wird, für das Biegen des Materials 8 mehr Stifte einzusetzen. Es wird allerdings vorgezogen, das Material 8 in jede Richtung nur ein Mal zu biegen, um ein wiederholtes Biegen und Zurückbiegen des Materials 8 zu verhindern, das das Gefüge des Materials 8 schwächen und verhindern könnte, dass das Material 8 zuverlässig das Doppelte der Entfaltungsspannung trägt.
Es wurde festgestellt, dass es besonders praktisch ist, das Material 8 aus rostfreiem Stahl zu formen, insbesondere aus rostfreiem Stahl 316.
Wenn der Energieabsorber in einem Höhensicherungssystem eingesetzt werden soll und das Material 8 ein Streifen ist, sollten die Streifen aus rostfreiem Stahl, so wurde festgestellt, eine Dicke von mindestens 2 mm und eine Breite von mindestens 30 mm haben. Wenn ein Streifen mit kleineren Abmessungen benutzt wird, hat es sich als sehr schwierig herausgestellt, das Ende des Materials 8 sicher an einer starren Verankerung oder einem Seil zu befestigen oder einen zuverlässigen Endanschlag bereitzustellen.
Es wird vorgezogen, dass der Durchmesser der Innenfläche des spiralförmig Aufgerollten 15 mindestens 40 mm beträgt. Wenn das spiralförmig Aufgerollte bis auf einen kleineren Innenradius aufgerollt wird, können die Veränderungen in der Geometrie bei der Entfaltung des Materials Änderungen der Entfaltungsspannung verursachen.
Eine breite Auswahl von Materialien kann zur Bereitstellung der Stifte verwendet werden. Es wird allerdings vorgezogen, Rollen aus rostfreiem Stahl als Stifte einzusetzen, wobei die Rollen oder das entfaltbare Material über einen reibungsmindernden Oberflächenüberzug aus Molybdändisulfid oder einem ähnlichen Material oder eine reibungsmindernde Oberflächenschicht wie beispielsweise eine Versilberungsschicht oder eine ähnliche Metallauflage verfügen.
In vielen der beschriebenen Ausführungsformen wird ein erster Stift 5 benutzt, um das sich entfaltende Material 8 zu biegen, und das Material 8 wird dann von einem zweiten Stift 6 in die entgegengesetzte Richtung gebogen, um es gerade zu richten. Dieses Zurückbiegen durch den zweiten Stift 6 erhöht die vom Material 8 erhöhte Energiemenge und so die Energiemenge, die vom Energieabsorber absorbiert werden kann. Der zweite Stift 6 trägt auch zur Stabilisierung der Bewegung des Materials 8 bei und trägt so dazu bei, die Entfaltungsspannung während der Entfaltung konstant zu halten. Schließlich trägt der Stift 6 dazu bei, das Material 8 an seinem Platz zu halten, bevor eine Entfaltung stattfindet.
Obwohl eine seitliche Bewegung des freien Endes des Materials 8 vor der Entfaltung keine wirklichen Auswirkungen auf die Funktion des Energieabsorbers hat, wurde festgestellt, dass in der Praxis, insbesondere, wenn der Energieabsorber in einem Höhensicherungssystem verwendet wird, Benutzer eine leichte oder übermäßige seitliche Bewegung des freien Endes des Materials 8 bedenklich finden.
Entsprechend kann der Energieabsorber durch die Verwendung des zweiten Stifts 6 mehr Energie absorbieren und wird von den Benutzern besser akzeptiert.
Man wird davon ausgehen können, dass die Biegung eines Materials 8 ausreichen muss, um eine plastische Verformung des Materials 8 zu bewirken, damit der Energieabsorber große Energiemengen absorbieren kann.
Wenn ein Energieabsorber in einem Höhensicherungssystem verwendet werden soll, ist es wünschenswert und vielen Ländern eine gesetzliche Anforderung, dass, wenn ein Sturzabfangereignis stattfindet, so dass der Energieabsorber in Funktion tritt und das Material 8 entfaltet wird, ein deutliches visuelles Signal dafür, dass eine Entfaltung stattgefunden hat, bereitgestellt wird.
Ein Verfahren zur Bereitstellung eines solchen visuellen Funktionsindikators für alle beschriebenen Ausführungsformen oder Optionen ist in den 29 und 30 abgebildet, wobei 30 den Energieabsorber in seinem Normalzustand zeigt und 29 den Energieabsorber, wenn das Material 8 entfaltet wurde, zeigt.
Der Energieabsorber wird in einem wetterfesten Gehäuse 43 aufbewahrt, das einen in einer Kontrastfarbe gehaltenen Abschnitt 44 hat.
Eine Haube 45 ist am Material 8 angebracht und ist so positioniert, dass die Haube 45 normalerweise den in Kontrastfarbe gehaltenen Abschnitt 44 des Gehäuses bedeckt.
Wenn der Energieabsorber in Funktion getreten ist und das Material 8 aus dem Gehäuse entfaltet wurde, ist die Haube 45 vom in Kontrastfarbe gehaltenen Abschnitt 44 herunter bewegt, so dass er zu sehen ist.
Somit bietet die Aufdeckung des in Kontrastfarbe gehaltenen Abschnitts 44 ein unzweideutiges visuelles Zeichen, dass der Energieabsorber in Funktion getreten ist. In einem Höhensicherungssystem wird so angezeigt, dass ein Sturzabfangereignis eingetreten ist.
Im typischen Fall wären die sichtbaren Teile des Gehäuses 43 und die Haube 45 schwarz, während der in Kontrastfarbe gehaltene Abschnitt 44 gelb, rot oder metallfarben wäre.
Eine umgekehrte Anordnung, bei der der in Kontrastfarbe gehaltene Abschnitt mit dem Material 8 bei seiner Entfaltung mitgeführt wird, so dass der in Kontrastfarbe gehaltene Abschnitt von einer feststehenden Haube oder einem feststehenden Deckel entfernt wird, um ihn zu enthüllen, wäre ebenfalls möglich.
Schließlich könnte das Material 8 selbst farbig sein, um nach seiner Entfaltung als visueller Indikator zu dienen. Allerdings wird die Verwendung eines getrennten farbigen Abschnitts zur Bereitstellung des visuellen Indikators vorgezogen.
Wenn ein externes Gehäuse beim Energieabsorber zur Verwendung kommt, wie in den 3, 29 und 30 abgebildet, kann das Gehäuse benutzt werden, um die U-förmige Platte 22 bei der Begrenzung der Bewegung des spiralförmig Aufgerollten 15 zu ersetzen, vorausgesetzt, das Gehäuse ist stark genug und mit einem geeigneten Innenprofil ausgestattet.
Wie oben erklärt, ändert sich bei einer Veränderung des Winkels, über den das Material 8 entfaltet wird, die Entfaltungskraft ebenfalls. In Höhensicherungssystemen ist die maximale Entfaltungslast auf ein Niveau festgelegt, das bei einem fallenden Benutzer keine signifikanten Verletzungen verursacht und andere Teile des Höhensicherungssystems wie beispielsweise Endverankerungen, Zwischenverankerungen und Seile und ihre tragenden Strukturen nicht überbeansprucht. Ferner kann die Geschwindigkeit, mit der Energie vom Energieabsorber absorbiert wird, maximiert werden, so dass die Dauer und Entfernung eines Sturzereignisses so weit wie möglich verringert werden können, indem die Entfaltungslast konstant und so nahe wie möglich an der zulässigen Höchstlast angelegt wird. Entsprechend wird man davon ausgehen können, dass die Entfaltungslast so nahezu konstant wie möglich sein muss und dass unvorhersehbare Schwankungen der Entfaltungslast zu vermeiden sind.
Entsprechend muss gewährleistet werden, dass der Eingangswinkel, mit dem das entfaltbare Material auf den ersten Stift oder das erste andere Biegeelement zukommt, so konstant wie möglich gehalten wird, und in den beschriebenen Ausführungsformen sind diverse Halte- und Führungsanordnungen zur Erfüllung dieser Aufgabe beschrieben.
Wenn ein spiralförmig Aufgerolltes verwendet wird, wird erkannt werden, dass sich der Eingangswinkel zu den Biege- oder Verformungselementen des Energieabsorbers unausweichlich bei der Entfaltung des Materials verändert, wenn die Drehachse des spiralförmig Aufgerollten fixiert ist, weil sich der Radius des Aufgerollten verändert. Entsprechend wird es, wenn ein spiralförmig Aufgerolltes verwendet wird, vorgezogen, dass das Aufgerollte sich frei hin- und herbewegen kann, während der Eingangswinkel des Materials an den Materialbiegeteilen des Energieabsorbers begrenzt wird, so dass sich der Körper des Aufgerollten sich seitlich bewegen kann, damit der Eingangswinkel konstant bleib, während der Radius des spiralförmig Aufgerollten kleiner wird.
In den obigen Ausführungsformen ist spezifiziert, dass der Endanschlag so angeordnet ist, dass der Energieabsorber eine Last in Höhe von mindestens dem Doppelten der Entfaltungslast tragen kann, wenn die Entfaltung des Materials vom Endanschlag gestoppt wurde. Wie zu erkennen ist, ist in den beschriebenen Ausführungsformen der Haltepunkt des Endanschlags vor den Stiften oder Elementen angeordnet, die zum Biegen des entfaltbaren Materials verwendet werden. Infolgedessen sollte erkannt werden, dass die Last, die tatsächlich am Endanschlag anliegt, aufgrund des allbekannten Capston-Effekts niedriger sein wird, als die Last, die auf den Energieabsorber als Ganzes wirkt. Auch wenn der Energieabsorber imstande sein muss, das Doppelte der Entfaltungslast zu tragen, folgt daraus somit nicht automatisch, dass der Endanschlag selbst imstande wäre, das Doppelte der Entfaltungslast zu tragen, wenn sie direkt anliegen würde.
In der Beschreibung wird die Verwendung von Stiften zur Lenkung der Bewegung des entfaltbaren Materials und zu seiner Biegung beschrieben. Wie zu erkennen ist, könnte, ebenso wie feststehende oder drehbare Stifte oder Rollen benutzt werden können, die Funktion der Stifte durch feststehende Elemente geeigneter Form ersetzt werden, insbesondere durch feststehende Elemente, die aus Kunststoffen geformt sind.
Obwohl die Erfindung oben insbesondere im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass diese lediglich illustrativ sind und Variationen möglich sind, ohne sich aus dem Bereich der Ansprüche zu entfernen, die folgen.

Claims

Ein Energieabsorber, der Umhausungsmittel (1, 2), einen Vorrat plastisch verformbaren, zu einem Aufgerolltem (15) gewundenen Materials (8), das an einem Ende einen Endanschlag (27) hat und in besagten Umhausungsmitteln montiert ist, Mittel (3, 4) zur Befestigung des Energieabsorbers an einer ersten Konstruktion, Mittel (9) zur Befestigung des plastisch verformbaren Materials an einer zweiten Konstruktion, Mittel (5, 6), die auf eine vorherbestimmte Zugbelastung zwischen der ersten und der zweiten Konstruktion reagieren, dahingehend wirkend, dass das besagte plastisch verformbare Material auf kontrollierte Weise aus dem Aufgerollten entfaltet wird, und ein Kontrollelement (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das auf eine vorherbestimmte Zugbelastung reagierende Mittel ein erstes und ein zweites eingrenzendes Element (5, 6) umfasst, die in der Entfaltungsrichtung des Aufgerollten plastisch verformbaren Materials Abstand voneinander haben, wobei besagtes Material während besagter Entfaltung vom ersten und zweiten eingrenzenden Element nacheinander in zwei entgegengesetzte Richtungen dauerhaft plastisch verformt wird, wobei es Energie absorbiert, und das Kontrollelement während der Entfaltung das Aufgerollte berührt, um die Bewegung des Aufgerollten in Relation zum ersten eingrenzenden Element zu steuern, um den Winkel zu steuern, in dem das Material (8) dem ersten eingrenzenden Element (5) zugeführt wird, wobei der Energieabsorber eine Last tragen kann, die mindestens das Doppelte der vorherbestimmten Zugbelastung beträgt, wenn eine weitere Entfaltung des Materials vom Endanschlag verhindert wird.
Ein Energieabsorber nach Anspruch 1, wobei der Energieabsorber einen Teil eines Höhensicherungssystems bildet.
Ein Energieabsorber nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das plastisch verformbare Material ein Stück nachgiebigen Materials wie beispielsweise Metall ist, wobei die Länge in Relation zur für die Energieabsorption erforderlichen maximalen Ausdehnung steht.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ende des Materialstücks eine Vorrichtung (26) zur Befestigung des Materials an einem länglichen Sicherheitselement oder einer Verankerung hat.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umhausungsmittel eine Vorrichtung zur Befestigung an einem länglichen Sicherheitselement oder einer Verankerung hat.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Materialstück eine der Querschnittsgestaltungen aus der Gruppe rechteckig, rund, röhrenförmig oder einer Kombination der vorgenannten hat.
Ein Energieabsorber nach Anspruch 6, wobei das Materialstück ein Streifen mit einem rechteckigen Querschnitt ist.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gestalt des plastisch verformbaren Materials entlang seiner Länge variiert.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der nichtlineare Pfad des Materials, wenn es gezogen wird und wie er durch das erste und das zweite eingrenzende Element eingeschränkt wird, von zwei zweidimensionalen Neigungen definiert wird.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite eingrenzende Element aus der Gruppe runde Schafte oder Rollen oder einer anderen Form, die den Pfad des Materials eingrenzt, gewählt werden.
Ein Energieabsorber nach Anspruch 10, wobei das erste und das zweite eingrenzende Element Rollen sind, wobei jede Rolle sich um ihre eigene Achse dreht.
Ein Energieabsorber nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei der Pfad der Bewegung des Materials eingegrenzt wird, um das Material in einer ersten Richtung um einen ersten runden Schaft oder eine erste Rolle zu biegen und das Material dann in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung um einen zweiten Schaft oder eine zweite Rolle zu biegen.
Ein Energieabsorber nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der nichtlineare Pfad des Materials verändert werden kann, um die vorherbestimmte Zugbelastung zu verändern.
Ein Energieabsorber nach Anspruch 13, wenn abhängig von einem der Ansprüche 10 und 11, in dem die Position eines der eingrenzenden Elemente (5) verändert werden kann, um die vorherbestimmte Zugbelastung zu verändern.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufgerollte aus plastisch verformbarem Material sich während der Entfaltung des Materials dreht und sich in einer senkrecht zu einer Achse seiner Drehung verlaufenden Ebene frei bewegen kann.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material rostfreier Stahl ist.
Ein Energieabsorber nach Anspruch 16, wobei das Material rostfreier Stahl 316 ist.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material einen reibungsmindernden Oberflächenüberzug oder eine reibungsmindernde Oberflächenschicht hat.
Ein Energieabsorber nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei die Schafte oder Rollen einen reibungsmindernden Oberflächenüberzug oder eine reibungsmindernde Oberflächenschicht haben.
Ein Energieabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontrollelement (51B) und das zweite eingrenzende Element (51A) Teile eines einzigen Führungselements (51) sind.