DE60103228T2

DE60103228T2 - Selbstklemmende teleskopische Stossstange

Info

Publication number: DE60103228T2
Application number: DE60103228T
Authority: DE
Inventors: Jenne-Tai Troy Wang; Gary Lee Farmington Hills Jones
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: EP1201506A1; US6401565B1; EP1201506B1; US20020050723A1; JP2002200949A; US6302458B1; DE60103228D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft eine selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung, die bei einem Aufprall als ein Energieabsorber wirken kann. Eine selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist beispielsweise aus dem Dokument US-A-5, 967,573 bekannt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Kraftfahrzeug umfasst typischerweise eine Stoßstange wie auch einen Energieabsorber, der die Stoßstange an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs zum Durchfahren eines relativ kurzen Energie absorbierenden Hubes in Ansprechen auf einen bei niedriger Geschwindigkeit erfolgenden Aufprall auf die Stoßstange stützt. Während des Energie absorbierenden Hubes wird ein Anteil der kinetischen Energie des Aufpralles durch den Energieabsorber in Arbeit umgewandelt. Bei einem Aufprall auf die Stoßstange mit hoher Geschwindigkeit ist jedoch der kurze Energie absorbierende Hub schnell durchlaufen und der größte Teil der kinetischen Energie des Aufpralls wird durch die plastische Verformung des Karosserieaufbaus des Kraftfahrzeugs hinter der Stoßstange in Arbeit umgewandelt. Da Kraftfahrzeuge immer kompakter werden, hat die Fähigkeit ihrer Karosserieaufbauten zur Energieabsorption aufgrund der geringen Spanne zwischen dem Fahrgastraum des Fahrzeugs und der Stoßstange abgenommen. Eine teleskopisch verfahrbare Vorrichtung, die in dem U.S.-Patent 5,370,429 beschrieben ist, trägt eine Stoßstange nahe einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, mit der Ausnahme, wenn Sensoren an dem Fahr zeug einen drohenden Aufprall erfassen. Dann fährt die teleskopisch verfahrbare Vorrichtung die Stoßstange von der Karosserie nach außen, um den Energie absorbierenden Hub der Stoßstange zu maximieren. Während des Energie absorbierenden Hubes wird hydraulisches Fluid durch eine Öffnung der teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung gedrosselt, um einen Anteil der kinetischen Energie des Aufpralls zu absorbieren. Die teleskopisch verfahrbare Vorrichtung, die in dem vorher erwähnten U.S.-Patent 5,370,429 beschrieben ist, ist nicht "selbst verriegelnd", d. h. ist nicht unter allen Umständen bei der Ausübung von Druck baulich starr und erfordert ein Fluidreservoir wie auch Fluiddichtungen, die während der Betriebslebensdauer der Vorrichtung lecken können.
Das in dem einleitenden Teil dieser Beschreibung erwähnte Dokument U.S.-A-S, 967,573 offenbart eine teleskopisch verfahrbare Vorrichtung, die selbst verriegelnd ist und die zur Verwendung als Energieabsorber für Stoßstangen geeignet ist. Diese Vorrichtung weist jedoch einen relativ komplizierten Verfahrmechanismus mit radialen Fingern auf, die die Anordnung schwierig machen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine teleskopisch verfahrbare Vorrichtung vorzusehen, die leicht herzustellen ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung ist eine neue und verbesserte selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung mit einem feststehenden Außenrohr, einem Innenrohr, das in das Außenrohr teleskopisch bewegbar ist, welches eine kegelförmige Rampe an seinem inneren Ende aufweist, und einer Vielzahl von Metallkugeln zwischen der kegelförmigen Rampe und dem Außenrohr. Die Metallkugeln werden zwischen der kegelförmigen Rampe und dem Außenrohr verkeilt, wenn das Innenrohr in das Außenrohr in einer Einfahrrichtung geschoben wird, die einer Abnahme der Länge der teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung entspricht, wodurch die inneren und äußeren Rohre miteinander verriegelt werden und die teleskopisch verfahrbare Vorrichtung in der Einfahrrichtung baulich starr machen. Wenn der Schub auf einen ernsthaften Aufprall auf das Innenrohr zurückführbar ist, verformen sich die Kugeln plastisch in das Außenrohr, indem Spuren in dieses eingewalzt werden, wodurch ein Anteil der kinetischen Energie des Aufpralls in Arbeit umgewandelt wird. Die selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung umfasst ferner eine Aktuatorstange, eine Antriebseinrichtung, die den Aktuator in der Einfahrrichtung und in einer entgegengesetzten Ausfahrrichtung bewegt, die einer Zunahme der Länge der teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung entspricht, eine erste Kupplung, die das Innenrohr als eine Einheit mit der Aktuatorstange in der Ausfahrrichtung bewegt, eine zweite Kupplung, die das Innenrohr als eine Einheit mit der Aktuatorstange in der Einfahrrichtung bewegt, und einen rohrförmigen Halter an der Aktuatorstange, der eine Vielzahl von Schlitzen mit geschlossenen Enden um jeweilige der Metallkugeln herum aufweist. Die Enden der Schlitze verhindern, dass die Kugeln zwischen der kegelförmigen Rampe und dem Außenrohr verkeilt werden, wenn die zweite Kupplung das Innenrohr als eine Einheit mit der Aktuatorstange in der Einfahrrichtung bewegt.
ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG
1 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht einer selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung gemäß dieser Erfindung;
2 ist eine Längsschnittansicht der selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung gemäß dieser Erfindung;
3 ist ähnlich zu 2 und zeigt Bauelemente der selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung gemäß dieser Erfindung in verschiedenen relativen Positionen;
4 ist eine perspektivische Ansicht der selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung gemäß dieser Erfindung in einer Energieabsorberanwendung einer Stoßstange eines Kraftfahrzeugs;
5 ist eine graphische Darstellung eines Algorithmus, der die selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung gemäß dieser Erfindung in einer Energieabsorberanwendung der Stoßstange für Kraftfahrzeuge steuert;
6 ist eine Längsschnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform der selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung gemäß dieser Erfindung;
7 ist ähnlich zu 6 und zeigt Bauelemente der abgewandelten selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung gemäß dieser Erfindung in verschiedenen relativen Positionen;
8 ist eine vergrößerte Ansicht des Anteils von 6, der mit dem Kreis 8 in 6 bezeichnet ist; und
9 ist eine bruchstückhafte perspektivische Ansicht einer anderen abgewandelten Ausführungsform der selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung gemäß dieser Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst eine selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung 10 gemäß dieser Erfindung ein stationäres Außenrohr 12 mit einer inneren zylindrischen Wand 14 und ein Innenrohr 16, das in einem Außenrohr durch ein Ende 18 desselben teleskopartig verfahrbar ist. Ein Endanschlussstück 20, das an dem Innenrohr starr befestigt ist, bildet dessen inneres Ende in dem Außenrohr und umfasst eine äußere zylindrische Wand 22, die an der inneren zylindrischen Wand 14 des Außenrohres anliegt und mit dieser zusammenwirkt, um das Innenrohr an dem Außenrohr für eine Bewegung in einer Ausfahrrichtung "E", die einer Zunahme der Länge der Vorrichtung 10 entspricht, und in einer entgegengesetzten Einfahrrichtung "C" zu stützen, die einer Abnahme der Länge der Vorrichtung entspricht, wobei jede derselben parallel zu einer Längszentrallinie 24 des Außenrohres liegt.
Eine ringförmige Nut 26 in der äußeren zylindrischen Wand 22 des Endanschlussstückes 20 umfasst einen Boden 28, ein Ende 30 mit kleinem Durchmesser wie auch ein Ende 32 mit großem Durchmesser. Der Boden 28 der ringförmigen Nut ist trichterförmig nach außen aufgeweitet ausgebildet, d.h. von dem Ende 30 mit kleinem Durchmesser in Richtung der inneren zylindrischen Wand 14 zu dem Ende 32 mit großem Durchmesser, und bildet eine kegelförmige Rampe 34 an dem Innenrohr an dessen einwärts gerichteten Ende. In der ringförmigen Nut 26 ist eine Vielzahl harter Stahlkugeln 36 angeordnet.
Während der Bewegung des Innenrohres 16 in der Ausfahrrichtung "E" werden die Kugeln 36 in der ringförmigen Nut 26 an ihrem Ende 30 mit kleinem Durchmesser gehalten, wie in 2 gezeigt ist, wobei sie entlang der inneren zylindrischen Wand 14 des Außenrohres gleiten, ohne eine Bewegung des Innenrohres zu behindern. Umgekehrt rollen zu Beginn der Bewegung des Innenrohres in der Einfahrrichtung "C" die Kugeln die kegelförmige Rampe 34 hinauf und werden schnell zwischen der kegelförmigen Rampe und der inneren zylindrischen Wand 14 des Außenrohres eingekeilt, wodurch das innere Rohr und das äußere Rohr effektiv miteinander verriegelt werden und die selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung in der Einfahrrichtung "C" baulich starr gemacht wird.
Wenn der Schub auf das Innenrohr in der Einfahrrichtung "C" auf einen extremen Aufprall auf das Innenrohr zurückführbar ist, wirkt die teleskopisch verfahrbare Vorrichtung 10 als ein Energieabsorber. Dies bedeutet, dass, wenn die Stahlkugeln 36 zwischen die kegelförmige Rampe und die innere zylindrische Wand des Außenrohres eingekeilt werden und die selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung daher in der Einfahrrichtung "C" baulich starr gemacht wird, die Stahlkugeln das Außenrohr 12 plastisch verformen, indem Spuren in dieses hineingewalzt werden, wenn der Schub, der auf den extremen Aufprall zurückführbar ist, die Fließfestigkeit bzw. Fließgrenze des Materials überschreitet, aus dem das Außenrohr 12 hergestellt ist. Eine derartige plastische Verformung absorbiert Energie durch Umwandeln eines Anteils der kinetischen Energie des Aufpralls in Arbeit.
Bei einer abgewandelten selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung 37 gemäß dieser Erfindung, die in 9 gezeigt ist, sind die inneren und äußeren Rohre 16, 12 durch eine Vielzahl von Perforierungen bzw. Durchbrechungen 39 unterbrochen. Die Zwischenräume zwischen den Durchbrechungen 39 bilden Quetschinitiatoren. Wenn die Stahlkugeln 36 zwischen der kegelförmigen Rampe und der inneren zylindrischen Wand des Außenrohres eingekeilt werden und die selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung daher in der Einfahrrichtung "C" baulich starr wird, verformt sich das Außenrohr an den Quetschinitiatoren plastisch, wenn der Schub, der auf den extremen Aufprall zurückführbar ist, die Fließgrenze des Materials überschreitet, aus dem das Rohr 12 hergestellt ist. Eine derartige plastische Verformung absorbiert Energie durch Umwandeln der kinetischen Energie des Aufpralls in Arbeit.
Die selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Aktuatorstange 38, die teleskopartig in ein zweites Ende 40 des Außenrohres 12 und in eine Bohrung 42 in dem Endanschlussstück 20 an dem Innenrohr bewegbar ist. Die Aktuatorstange besitzt eine Zahnstange 44 daran, die mit einem Zahnrad 46 kämmt. Das Zahnrad 46 steht über eine Zahnradwelle 48 mit einer Antriebseinrichtung in der Form eines Elektromotors 50 in Verbindung, so dass der Motor, das Zahnrad und die Zahnstange ein Antriebsmittel bilden, das dazu dient, die Aktuatorstange vorwärts und rückwärts in den Ausfahr- und Einfahrrichtungen "E" und "C" des Innenrohres zu bewegen.
An der Aktuatorstange 38 ist eine rohrförmige Nabe 52 starr befestigt, die die Aktuatorstange in der Bohrung 42 in dem Endanschlussstück 20 zur Bewegung bezüglich des Innenrohres in der Richtung der Längszentrallinie 24 des Außenrohres stützt. An einem Ende der Nabe 52 ist ein Ring 54 starr befestigt, der zu der Zahnstange 44 an der Aktuatorstange weist und mit der inneren zylindrischen Wand 14 des Außenrohres zusammenwirkt, um die Aktuatorstange an dem Außenrohr für eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung in den Ausfahr- und Einfahrrichtungen "E" und "C" des Innenrohres zu stützen. Ein ringförmiger Flansch 56 an dem Ende der Nabe 52, das dem Ring 54 gegenüberliegt, weist zu einer ringförmigen Schulter 58 an dem Endanschlussstück 20 um die Bohrung 42 herum, wie in 3 gezeigt ist. Eine Druckfeder 60 sitzt an dem Ring 54 und an dem Endanschlussstück 20 und spannt das Endanschlussstück und die Aktuatorstange in entgegengesetzte Richtungen vor, bis der ringförmige Flansch 56 an der ringförmigen Schulter 58 sitzt.
Ein rohrförmiger Halter 62 der teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung 10 umgibt die Druckfeder 60 und überlappt den Spalt zwischen dem Endanschlussstück 20 und dem Ring 54. Der Halter umfasst ein Hakenende 64, siehe 2, das in einer entsprechenden ringförmigen Nut in dem Ring 54 sitzt, wobei der Halter starr an dem Ring und daher an der Aktuatorstange 38 befestigt ist. Der ringförmige Halter besitzt, wie in 1 gezeigt ist, eine Vielzahl von Schlitzen 66 parallel zu der Längszentrallinie 24 des Außenrohres, von denen jeder an einem geschlossenen Ende 68 endet. Jeder Schlitz nimmt eine entsprechende der Kugeln 36 auf und weist eine Länge auf, die so berechnet ist, dass sein geschlossenes Ende 68 nahe an der entsprechenden Kugel angeordnet ist, wenn die Feder 60 den ringförmigen Flansch 56 an der Nabe 52 an die ringförmige Schulter 58 an dem Endanschlussstück 20 schiebt, wie in 2 gezeigt ist.
Der Ring 54 und die Feder 60 bilden eine erste Kupplung, die eine einheitliche Bewegung der Aktuatorstange und des Innenrohres in der Ausfahrrichtung "E" in Ansprechen auf eine entsprechende Drehung des Zahnrades 46 bewirkt. Dies bedeutet, dass, wenn das Zahnrad im Uhrzeigersinn gedreht wird (2 – 3), der auf die Aktuatorstange ausgeübte Schub auf das Anschlussstück 20 durch den Ring 54 und die Feder 60 übertragen wird und das Innenrohr in der Ausfahrrichtung "E" drückt. Gleichzeitig werden die Kugeln 36 weiter an dem Ende 30 mit kleinem Durchmesser der ringförmigen Nut 26 gehalten, wo sie entlang der inneren zylindrischen Wand 14 des Außenrohres gleiten, ohne sich mit der Bewegung des Außenrohres zu überlagern. Wenn die Aktuatorstange aufgrund der Reibung zwischen den Innen- und Außenrohren in der Ausfahrrichtung "E" relativ zu dem Innenrohr bewegt wird, trennen sich die geschlossenen Enden 68 der Schlitze 66 in dem Halter 62 harmlos von den Kugeln 36, bis der Schub auf das Innenrohr die Reibung überschreitet.
Umgekehrt bildet der ringförmige Flansch 56 an der Nabe und die ringförmiger Schulter 58 an dem Endanschlussstück 20 eine zweite Kupplung, die eine einheitliche Bewegung der Aktuatorstange und des Innenrohres 16 in der Einfahrrichtung "C" in Ansprechen auf eine entsprechende Drehung des Zahnrades 46 bewirkt. Dies bedeutet, dass, wenn sich das Zahnrad entgegen dem Uhrzeigersinn dreht (2 – 3), der Schub, der auf die Aktuatorstange 38 angelegt ist, direkt an das Endanschlussstück durch den Flansch 56 und die ringförmige Schulter 58 übertragen wird und das Innenrohr in der Einfahrrichtung "C" drückt. Gleichzeitig bewegt sich der Ring 54 mit der Aktuatorstange in der Einfahrrichtung "C", so dass der Halter 62 und das Endanschlussstück 20 als eine Einheit in derselben Richtung bewegt werden. Unter diesen Umständen verhindern die geschlossenen Enden 68 der Schlitze 66, dass die Kugeln 36 die kegelförmige Rampe 34 hinaufrollen, und verhindern somit, dass die Kugeln zwischen dem Endanschlussstück 20 und dem Außenrohr 14 eingekeilt werden und sich mit der Bewegung des Innenrohres in der Einfahrrichtung "C" überlagern.
In den 4 bis 5 ist ein Paar der selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtungen 10 in einer Energieabsorberanwendung einer Stoßstange an einem schematisch dargestellten Kraftfahrzeug 70 gezeigt, das einen Rahmen 72 und eine Stoßstange 74 aufweist. Die Außenrohre 12 sind starr an dem Rahmen 72 auf dessen gegenüberliegenden Seiten angebracht, und die Innenrohre 16 sind starr an der Stoßstange angebracht. Ein elektronisches Steuermodul (ECM) 76 an dem Kraftfahrzeug ist mit jedem der Elektromotoren 50 und mit einem Wandler 78 verbunden, der elektronische Signale an das ECM entsprechend der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs liefert. Wenn das ECM 76 die Elektromotoren anschaltet, um die Zahnräder 46 in der Ausfahrrichtung "E" der Innenrohre zu drehen, wird die Stoßstange 74 durch die Aktuatorstangen und die Innenrohre von einer zurückgezogenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung bewegt, wie jeweils in durchgezogenen und gestrichelten Linien in 4 gezeigt ist, in der die Stoßstange über den vorderen Bereich des Rahmens 72 hinaus vorragt. Wenn das ECM die Elektromotoren anschaltet, um die Zahnräder in der Einfahrrichtung "C" der Innenrohre zu drehen, wird die Stoßstange durch die Aktuatorstangen und die Innenrohre von ihrer ausgefahrenen Stellung zurück in ihre zurückgezogene Stellung bewegt.
Wenn die Elektromotoren 50 abgeschaltet sind und sich die Stoßstange in ihrer ausgefahrenen Stellung befindet, leitet ein ernster Aufprall auf die Stoßstange 74 eine Bewegung der Innenrohre 16 der Vorrichtungen 10 in der Einfahrrichtung "C" bezüglich der Außenrohre und der Aktuatorstangen ein. Die Endanschlussstücke 20 stoßen an die Ringe 54 gegen den Widerstand der Federn 60, während die geschlossenen Enden 68 der Schlitze 66 in den rohrförmigen Haltern von den Kugeln 36 getrennt werden, wie in 3 gezeigt ist. Die Kugeln rollen dann die kegelförmigen Rampen 34 hinauf, werden an den inneren zylindrischen Wänden 14 der Außenrohre verkeilt und beginnen ein Einwalzen von Bahnen in die Außenrohre, um einen Anteil der kinetischen Energie des Aufpralls auf die Stoßstange in Arbeit umzuwandeln.
Ein Flussdiagramm 80, das in 5 gezeigt ist, zeigt einen Algorithmus, gemäß dem das ECM 76 die Elektromotoren 50 an- und ausschaltet, mit einem Startblock 82, der eingeleitet wird, wenn das elektrische System des Kraftfahrzeugs eingeschaltet wird und sich die Stoßstange in ihrer zurückgezogenen Stellung befindet. Von dem Startblock 82 aus überwacht der Algorithmus die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch ein elektrisches Signal von dem Wandler 78 und fragt bei einem Entscheidungsblock 84 ab, ob die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in einem hohen Bereich, beispielsweise über 15 Meilen pro Stunde (mph) liegt, in dem ein Hochgeschwindigkeitsaufprall möglich ist. Wenn die Antwort nein ist, schaltet das ECM die Elektromotoren nicht an und die Stoßstange bleibt in ihrer zurückgezogenen Stellung. Wenn die Antwort ja ist, schaltet der Algorithmus die Elektromotoren durch das ECM an, um die Stoßstange 74 in ihre ausgefahrene Stellung zu bewegen, die von dem Rahmen 72 weiter entfernt ist und in der sie einen erhöhten Schutz gegen einen Hochgeschwindigkeitsaufprall bietet.
Wenn sich die Stoßstange in ihrer ausgefahrenen Stellung befindet, überwacht der Algorithmus die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch das elektrische Signal von dem Wandler 78 und fragt bei einem Entscheidungsblock 86 ab, ob sich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in einem niedrigen Bereich befindet, beispielsweise kleiner als 10 mph, in dem ein Hochgeschwindigkeitsaufprall unwahrscheinlich ist. Wenn die Antwort nein ist, dann wiederholt der Algorithmus die Abfrage der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen den Entscheidungsblöcken 84, 86. Wenn die Antwort ja ist, fragt der Algorithmus die Fahrzeuggeschwindigkeit zu einem zweiten Zeitpunkt nach einer Zeitverzögerung von etwa 3 Sekunden ab und fragt bei einem Entscheidungsblock 88 ab, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit immer noch im niedrigen Bereich ist. Wenn die Antwort nein ist, dann wiederholt der Algorithmus die Abfrage der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen den Entscheidungsblöcken 84, 86. Wenn die Antwort immer noch ja ist, schaltet der Algorithmus die Elektromotoren 50 durch das ECM an, um die Stoßstange in ihre zurückgezogene Stellung zu bewegen.
In den 6 – 8 ist eine andere abgewandelte selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung 90 gemäß dieser Erfindung beschrieben, die mit Ausnahme des nun Folgenden der oben beschriebenen selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung 10 entspricht. Bauelemente, die sowohl in der Vorrichtung 10 als auch der abgewandelten Vorrichtung 90 enthalten sind, sind in den 6 – 8 mit Strichindex beschrieben. Anstelle der Druckfeder 60 in der Vorrichtung 10 umfasst die abgewandelte Vorrichtung 90 einen Haltering 92, eine ringförmige Wellenfeder 94 wie auch eine Schubscheibe 96, wie in 8 gezeigt ist, die ein Vorlastmittel der abgewandelten Vorrichtung bilden. Der Haltering 92 wird an dem Endanschlussstück 20' an dem Innenrohr 16' getragen und bildet das Ende mit kleinem Durchmesser der ringförmigen Nut in der äußeren zylindrischen Fläche 22' des Endanschlussstückes. Die Schubscheibe 96 umgibt lose die kegelförmige Rampe 34' zwischen dem Haltering 92 und den Kugeln 36'. Die Wellenfeder umschließt die kegelförmige Rampe zwischen dem Haltering 92 und der Schubscheibe 96.
Das Zahnrad 46' bewegt das Innenrohr 16' der abgewandelten selbst verriegelnden, teleskopisch verfahrbaren Vorrichtung 90 in der Einfahrrichtung "C" durch die Aktuatorstange 38', den ringförmigen Flansch 56' an der Nabe 52' und die ringförmige Schulter 58' an dem Endanschluss stück 20'. Gleichzeitig verhindern, wie in 8 gezeigt ist, die geschlossenen Enden 68' der Schlitze 66' in dem rohrförmigen Halter 62', dass die Kugeln 36' die kegelförmige Rampe 34' hinauf rollen und zwischen dem Endanschlussstück und dem Außenrohr eingekeilt werden, wie in 6 gezeigt ist, während die Wellenfeder zwischen der Schubscheibe und dem Haltering unter Druck gebogen gehalten wird. Wenn das Zahnrad 46' in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, um die Aktuatorstange in der Ausfahrrichtung "E" zu bewegen, bleiben das Innenrohr 16' und das Endanschlussstück 20' aufgrund der Reibung so lange feststehend, bis der Ring 54' an der Aktuatorstange an dem Endanschlussstück sitzt, wie in 7 gezeigt ist. Der Ring und das Endanschlussstück bilden somit die vorher erwähnte erste Kupplung der abgewandelten Vorrichtung 90, die das Innenrohr als eine Einheit mit der Aktuatorstange in der Ausfahrrichtung "E" bewegt.
Wenn das Zahnrad 46' feststehend ist, leitet ein Schub auf das Innenrohr in der Einfahrrichtung "C" eine Bewegung des Endanschlussstückes in derselben Richtung bezüglich der Aktuatorstange ein, während die geschlossenen Enden der Schlitze in dem Halter 62' von den Kugeln 36' getrennt bleiben. Gleichzeitig trennt die ringförmige Wellenfeder 94 den Haltering 92 und die Schubscheibe 96, um die Kugeln 36' positiv und im Wesentlichen augenblicklich die kegelförmige Rampe 34' hinauf in Keileingriff zwischen das Endanschlussstück und die innere zylindrische Wand des Außenrohres zu schieben. Die Kugeln 36' halten somit die abgewandelte selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung 90 in der Einfahrrichtung "C" baulich starr, sofern der Schub nicht auf einen ernsten Aufprall auf das Innenrohr zurückführbar ist. Anschließend verformen die Kugeln das Außenrohr plastisch durch Einwalzen von Bahnen darin, um einen Anteil der kinetischen Energie des Aufpralls in Arbeit umzuwandeln.

Claims

Selbstverriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung mit: einem feststehenden Außenrohr (12, 12'), einem Innenrohr (16, 16'), das in das Außenrohr (12, 12') durch ein erstes Ende (18, 18') des Außenrohrs (12, 12') teleskopisch bewegbar ist und an dem Außenrohr (12, 12') zur Verschiebung in einer Ausfahrrichtung (E) und in einer Einfahrrichtung (C) gelagert ist, einer kegelförmigen Rampe (34, 34') an dem Innenrohr (16, 16') an seinem nach innen gerichteten Ende, die zu einer inneren zylindrischen Wand (14, 14') des Außenrohrs (12, 12') weist, einer ringförmigen Endwand (22, 22') an dem Innenrohr (16, 16'), an einem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Ende (30) der kegelförmigen Rampe (34, 34'), einer Vielzahl von Kugeln (36, 36') zwischen der kegelförmigen Rampe (34, 34') und der inneren zylindrischen Wand (14, 14') des Außenrohres (12, 12'), die während der Verschiebung des Innenrohrs (16, 16') in der Ausfahrrichtung (E) ohne Überlagerung mit einer Verschiebung des Innenrohrs (16, 16') in der Ausfahrrichtung (E) gegen die ringförmige Endwand (22, 22') gehalten sind und die kegelförmige Rampe (34, 34') zu Beginn der Verschiebung des Innenrohrs (16, 16') in der Einfahrrichtung (C) in Keileingriff zwischen der kegelförmigen Rampe (34, 34') und der inneren zylindrischen Wand (14, 14') des Außenrohrs (12, 12') hinaufrollen, wodurch die sich selbst verriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung in der Einfahrrichtung (C) baulich starr wird, einer Aktuatorstange (38, 38'), die in das Außenrohr (12, 12') durch ein zweites Ende (40) des Außenrohres (12, 12') und in das Innenrohr (16, 16') durch ein nach innen gerichtetes Ende des Innenrohrs (16, 16') hindurch teleskopartig bewegt wird, einem Antriebsmittel (44, 46, 46', 50), das dazu dient, die Aktuatorstange (38, 38') selektiv in der Ausfahrrichtung (E) und in der Einfahrrichtung (C) zu verschieben, einem ersten Kupplungsmittel (54, 54', 60), das dazu dient, das Innenrohr (16, 16') als eine Einheit mit der Aktuatorstange (38, 38') in der Ausfahrrichtung (E) zu verschieben, und einem zweiten Kupplungsmittel (56, 56', 58, 58'), das dazu dient, das Innenrohr (16, 16') als eine Einheit mit der Aktuatorstange (38, 38') in der Einfahrrichtung (C) zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiger Halter (62, 62') an der Aktuatorstange (38, 38') vorgesehen ist, der eine Vielzahl von Schlitzen (66, 66') um jeweilige der Vielzahl von Kugeln (36, 36') aufweist, von denen jeder ein geschlossenes Ende (68, 68') benachbart der jeweiligen der Kugeln (36, 36') aufweist und mit diesen in Eingriff treten kann, wenn das Antriebsmittel (44, 46, 46', 50) und das zweite Kupplungsmittel (56, 56', 58, 58') die Aktuatorstange (38, 38') und das Innenrohr (16, 16') in der Einfahrrichtung (C) verschieben, um zu verhindern, dass die entsprechende Kugel (36, 36') die kegelförmige Rampe (34, 34') hinaufrollt und zwischen der kegelförmigen Rampe (34, 34') und der inneren zylindrischen Wand (14, 14') des Außenrohres (12, 12') eingekeilt wird.
Selbstverriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: jede der Vielzahl von Kugeln (36, 36') eine Härte aufweist, die ausreichend ist, um das Außenrohr (12, 12') plastisch zu verformen, indem Rillen in dieses gedrückt werden, wenn ein Aufprall auf das Innenrohr (16, 16') in der Einfahrrichtung (C) die Fließfestigkeit des Materials, aus dem das Außenrohr (12, 12') hergestellt ist, überschreitet, wodurch ein Anteil der kinetischen Energie des Aufpralls in Arbeit umgewandelt wird.
Selbstverriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Kupplungsmittel (54, 60) umfasst: einen Ring (54), der an der Aktuatorstange (38) fest angebracht ist, und eine Druckfeder (60) zwischen dem Ring (54) und dem nach innen gerichteten Ende des Innenrohres (16).
Selbstverriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das zweite Kupplungsmittel (56, 58) umfasst: eine ringförmige Schulter (58) an dem Innenrohr (16), und einen ringförmigen Flansch (56) an der Aktuatorstange (38), der zu der ringförmigen Schulter (58) weist und mit dieser in Ansprechen auf die Verschiebung der Aktuatorstange (38) in der Einfahrrichtung (C) in Eingriff bringbar ist.
Selbstverriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Antriebsmittel (44, 46, 50) umfasst: eine Zahnstange (44) an der Aktuatorstange (38), ein Ritzel (46), das mit der Zahnstange (44) kämmt, und eine Antriebsvorrichtung (50), die dazu dient, das Ritzel (46) in einer ersten Richtung, die einer Verschiebung der Aktuatorstange (38) in der Ausfahrrichtung (E) entspricht, und in einer zweiten Richtung zu drehen, die einer Verschiebung der Aktuatorstange (38) in der Einfahrrichtung (C) entspricht.
Selbstverriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit: einem Vorbelastungsmittel (92, 94, 96), das dazu dient, jede der Kugeln (36) zu Beginn der Verschiebung des Innenrohres (16') in der Einfahrrichtung (C) relativ zu der Aktuatorstange (38') auf die kegelförmige Rampe (34') hinauf in Keileingriff zwischen die kegelförmige Rampe (34') und die innere zylindrische Wand (14') des Außenrohres (12') zu verschieben.
Selbstverriegelnde, teleskopisch verfahrbare Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Vorbelastungsmittel umfasst: einen Haltering (92) an dem Innenrohr (16'), der die ringförmige Endwand des Innenrohres (16') an dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Ende (30) der kegelförmigen Rampe (34') bildet, eine Druckscheibe (96) um die kegelförmige Rampe (34') herum zwischen der Vielzahl von Kugeln (36') und dem Haltering (92), und eine Feder (94), die durch Druck zwischen dem Haltering (92) und der Druckscheibe (96) gebogen wird, wobei die Vielzahl von Kugeln (36') zu Beginn der Verschiebung des Innenrohres (16') in der Einfahrrichtung (C) relativ zu der Aktuatorstange (38') auf die kegelförmige Rampe (34') hinauf in Keileingriff zwischen die kegelförmige Rampe (34') und die innere zylindrische Wand (14') des Außenrohres (12') gedrückt wird.