EP3977039B1 - Detonationsenergieabsorbtionsvorrichtung und damit ausgestattetes fahrzeug - Google Patents

Detonationsenergieabsorbtionsvorrichtung und damit ausgestattetes fahrzeug Download PDF

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EP3977039B1
EP3977039B1 EP20724059.9A EP20724059A EP3977039B1 EP 3977039 B1 EP3977039 B1 EP 3977039B1 EP 20724059 A EP20724059 A EP 20724059A EP 3977039 B1 EP3977039 B1 EP 3977039B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
energy absorption
absorption device
deformation
securing element
Prior art date
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Active
Application number
EP20724059.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3977039A1 (de
Inventor
Kevin Lehmann
Ralf Koch
Martin Berg
Roland Niefanger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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Publication date
Application filed by Rheinmetall Waffe Munition GmbH filed Critical Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Publication of EP3977039A1 publication Critical patent/EP3977039A1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H7/00—Armoured or armed vehicles
    • F41H7/02—Land vehicles with enclosing armour, e.g. tanks
    • F41H7/04—Armour construction
    • F41H7/046—Shock resilient mounted seats for armoured or fighting vehicles

Definitions

  • the invention relates to an energy absorption device for protecting a vehicle element, in particular a vehicle element of a military vehicle, from a detonation effect, comprising a first fastening element which can be connected to a vehicle chassis or a vehicle tub and a second fastening element which can be connected to the vehicle element to be protected, wherein At least two webs are arranged between the first and the second fastening element.
  • the application relates to a vehicle with such an energy absorption device.
  • a cabin for a construction vehicle which has at least one hydraulically damped rubber bearing means and at least one roll stabilizing means in the rear area of the cabin. This results in improved spring comfort in the cabin during faster transport journeys.
  • the suspensions of construction machinery cabins pursue completely different objectives - they do not offer any protection against detonations - than the suspensions of military vehicles, so they are not comparable.
  • the FR 2 901 750 already describes a device for protecting a vehicle seat against detonations according to the generic term.
  • the invention is based on the object of creating an energy absorption device for a vehicle, in particular a military vehicle, which is small in size and solves this conflict of objectives.
  • an energy absorption device for protecting a vehicle element, in particular a military vehicle, from a detonation effect.
  • the energy absorption device includes a first fastening element that is connectable to a vehicle chassis or a vehicle tub and a second fastening element that is connectable to the vehicle element to be protected.
  • At least two webs are arranged between the first and second fastening elements. The at least two webs are arranged in such a way that they lie one above the other in a common plane.
  • a vehicle in particular a military vehicle, comprising such an energy absorption device or as described below and a vehicle element, the vehicle element being connected to the vehicle via the energy absorption device.
  • the vehicle can be, for example, a wheeled or tracked vehicle.
  • the tracked vehicle can be, for example, a recovery vehicle, an engineer tank, a mine clearing vehicle, an armored personnel carrier or a main battle tank.
  • the wheeled vehicle can be, for example, a heavy truck, a tractor-trailer, a crane or a wheeled tank.
  • the energy absorption device creates a small-sized energy absorption device which, on the one hand, provides elastic support for the vehicle element that can be connected to it and, at the same time, can absorb high energy in the form of deformation work in the event of a detonation.
  • the vehicle element that is connected to the energy absorption device can be, for example, a cabin or a shelter of a vehicle.
  • the cabin can be a protected cabin.
  • the vehicle element can be a structure, a platform, a floor, a vibrating floor, an intermediate floor, a floor plate or a component of one of the aforementioned elements.
  • the vehicle element can be a base plate, a seat device, a weapon system, a device holder, a shelf or a component of one of the aforementioned elements.
  • the energy absorption device protects the vehicle element from a detonation effect, such as can be caused, for example, by a mine or a booby trap.
  • the energy absorption device according to the invention makes it possible for it to be plastically deformed in a controlled manner in the event of a detonation and for the vehicle element that can be connected to it not to be damaged.
  • the webs have at least one deformation zone.
  • the at least one deformation zone is a zone in which the webs deform plastically when they are deflected to a correspondingly strong extent. This happens due to the design of the energy absorption device, which requires that the webs first deform in the deformation zones.
  • the webs in the deformation zones are weakened by the choice of material or geometry in such a way that they deform first in the deformation zones.
  • first fastening element, the second fastening element, the at least two webs and the at least one deformation zone are arranged such that they lie one above the other in the plane that is perpendicular to the first and the second fastening element.
  • the fastening elements and the webs of the energy absorption device are arranged in an accordion-like manner in a common plane, so that a small energy absorption device is created.
  • the webs are designed to be flexible, so that the energy absorption device resiliently supports the vehicle element.
  • flexurally stiffened transition zones are formed between the fastening devices and the respective adjacent webs.
  • the webs of the energy absorption device do not simply bend or break off, but rather a defined deformation is achieved in the area of the transition deformation zones of the webs.
  • transition deformation zones are formed adjacent to the flexurally stiffened transition zones.
  • bend-stiffened, in particular substantially bend-resistant, corners are formed between the webs.
  • the deformation zones are formed adjacent to the bending-stiffened corners.
  • the deformation zones from the second fastening element towards the first fastening element are at least partially designed to be more difficult to deform than the previous deformation zones, so that the energy absorption device has a progressive deformation characteristic.
  • the thickness of the webs increases from the second fastening element towards the first fastening element, so that the energy absorption device has a progressive spring characteristic.
  • the spring characteristic can be degressive.
  • the webs are arranged in a zigzag manner in an alternating direction.
  • inner radii between the webs are formed in rigid corners and/or inner radii in the transition zones.
  • notch stresses are specifically induced in the deformation zones.
  • the notch stress that occurs can be influenced by the size of the radius of the inner radii, so that the size of the notch stress and also the limit at which the deformation occurs can be adjusted by the radius.
  • the inner radii between the webs in rigid corners and/or the inner radii in the transition deformation zones from the second fastening element to the first fastening element become larger.
  • the deformation sequence is set specifically so that a deformation from the second fastening element to the first fastening element occurs gradually.
  • the inner radii between the webs in rigid corners and/or the inner radii in the transition zones from the first fastening element to the second fastening element to become larger. This ensures that the notch stresses within the deformation zones are highest directly on the second fastening element and the deformation occurs first in the vicinity of the vehicle element.
  • Fig. 1 shows a first vehicle 1 according to the invention with a vehicle chassis 2.
  • a vehicle element 10 is formed on the vehicle chassis 2.
  • the vehicle 1 is preferably a military vehicle.
  • the vehicle element 10 can be, for example, a cabin, a driver's cab, a platform, a structure or similar act.
  • At least one energy absorption device 100 which supports the vehicle element 10 on the vehicle 1, is arranged between the vehicle element 10 and the vehicle chassis 2.
  • the energy absorption device 100 serves to protect the vehicle element 10 from a detonation effect and is described in more detail in the 4a to 6 shown.
  • the energy absorption device 100 according to 4a to 6 can be found in all vehicles Fig. 1 to 3 .
  • Fig. 2 shows a second vehicle 1′ according to the invention, which essentially corresponds to the first vehicle 1, with the difference that the vehicle element 10′ is a floor or intermediate floor.
  • the vehicle element 10′ is mounted on the vehicle chassis 2 of the vehicle 1 by means of at least one energy absorption device 100.
  • the vehicle element 10' is arranged within a cabin or a driver's cab.
  • Fig. 3 shows a third vehicle 1" according to the invention with a vehicle tub 2'.
  • a vehicle element 10" is mounted within the vehicle tub 2' by means of at least one energy absorption device 100.
  • the vehicle element 10" can be, for example, a vehicle interior or a protective space. Deviating from this Fig. 3
  • the vehicle element 10" can also be a floor or intermediate floor.
  • the vehicle element 10′′ is connected to the vehicle tub 2′ by several energy absorption devices 100 and is stored within it.
  • Fig. 4a shows a schematic representation of an energy absorption device 100 according to the invention in a starting position, i.e. a position in which the energy absorption device 100 is not deformed.
  • the energy absorption device 100 includes a first fastening element 110, which can be connected to the vehicle chassis 2 or the vehicle tub 2 'of the vehicle 1.
  • the first fastening element 110 is designed as a plate or sheet metal and is connected to the vehicle chassis 2 or the vehicle tub 2 'in the installed state.
  • the energy absorption device 100 includes a second fastening element 120, which can be connected to the vehicle element 10 to be protected.
  • the second fastening element 110 is preferably also designed as a plate or sheet metal and is connected to the vehicle element 10 in the installed state.
  • the wall thickness and the dimensions of the first fastening element 110 and the second fastening element 120 can be adapted to the geometry of the energy absorption device 100 in different ways. Like in the Fig. 1 shown, the first fastening element 110 can have a smaller wall thickness and be wider than the second fastening element 120.
  • At least two webs 130, 140, 150, 160 are arranged between the first and second fastening elements 110, 120.
  • four webs 130, 140, 150, 160 are shown.
  • the first fastening element 110, the second fastening element 120, the webs 130, 140, 150, 160 and the deformation zones 172, 174, 182, 184, 192, 194 are arranged such that they are one above the other in a common plane E are arranged, the common plane E being perpendicular to the two fastening elements 110, 120.
  • the webs 130, 140, 150, 160 are alternately arranged one above the other in a zigzag manner in different directions. In other words, the webs 130, 140, 150, 160 are arranged one above the other in an accordion-like manner.
  • the webs 130, 140, 150, 160 are each designed to be flexible.
  • the length of the webs 130, 140, 150, 160 can differ from one another, so that, for example, a first web 130 and a fourth web 160, which are connected to the fastening elements 110, 120, are shorter than a second web 140 and third web 150.
  • the different lengths of the webs 130, 140, 150, 160 ensure that they can deflect elastically to different degrees and result in a defined bending pattern of the energy absorption device 100 in the event of an elastic deformation.
  • a bending figure as a result of an elastic deformation is, for example, in Fig. 5 shown.
  • Bending-stiffened corners 170, 180, 190 are formed between the webs 130, 140, 150, 160.
  • the bend-stiffened corners 170, 180, 190 are designed in such a way that they essentially do not bend and ensure that when the webs 130, 140, 150, 160 are elastically deformed, the bend-stiffened corners 170, 180, 190 ensure that the Webs 130, 140, 150, 160 cannot be folded together due to deformation of the corners 170, 180, 190. This ensures that, in addition to elastic deformation in the event of a With greater deflection, plastic deformation of the deformation zones 172, 174, 182, 184, 192, 194 can take place.
  • the webs 130, 140, 150, 160 each have at least one deformation zone 172, 174, 182, 184, 192, 194.
  • the deformation zones 172, 174, 182, 184, 192, 194 are each formed adjacent to the bend-stiffened corners 170, 180, 190.
  • flexurally stiffened transition zones 112, 122 are formed. These have a comparable effect to the bend-stiffened corners 170, 180, 190.
  • transition deformation zones 115, 125 are formed adjacent to the flexurally stiffened transition zones 112, 122.
  • inner radii R2, R3, R4 are formed between the webs 130, 140, 150, 160 in the deformation zones 172, 174, 182, 184, 192, 194 and/or inner radii R1, R5 in the transition zones 112, 122.
  • Fig. 4a are the inner radii R2, R3, R4, which are formed between the webs 130, 140, 150, 160 in the rigid corners 170, 180, 190, increasing from the second fastening element 120 to the first fastening element 110.
  • a fourth radius R4 between the third web 150 and fourth web 160 is largest.
  • a third radius R3 between the second web 140 and the third web 150 is smaller than the fourth radius (R3 ⁇ R4).
  • a second radius R2 between the first web 130 and the second web 140 is smaller than the third radius R3.
  • the thickness t1, t2, t3, t4 of the webs 130, 140, 150, 160 can be made larger from the second fastening element 120 towards the first fastening element 110, so that the energy absorption device 100 has a progressive spring characteristic.
  • the following mathematical relationship applies to the thicknesses t1 to t4: t1 ⁇ t2 ⁇ t3 ⁇ t4.
  • Fig. 4b clearly illustrates the location of level E again, with level E marked by hatching.
  • the plane E lies perpendicular to the first and second fastening elements 110, 120.
  • the first fastening element 110, the second fastening element 120, the at least two webs 130, 140, 150, 160 and the at least one deformation zone 172, 174, 182, 184, 192, 194 are arranged in such a way that they lie one above the other in plane E.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of the energy absorption device 100 according to the invention in an intermediate position in which the energy absorption device 100 is elastically deformed.
  • the rigid corners 170, 180, 190 are essentially undeformed in this intermediate position and the webs 130, 140, 150, 160 are elastically deformed.
  • Fig. 5 shows the energy absorption device 100 in an elastically compressed state.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of the energy absorption device 100 according to the invention in a deformed position in which the energy absorption device 100 is plastically deformed.
  • the deformation zones 172, 174, 182, 184, 192, 194 are designed to be at least partially more difficult to deform from the second fastening element 120 to the first fastening element 110 than the previous deformation zones 172, 174, 182, 184, 192, 194, so that the energy absorption device 100 is a has progressive deformation characteristic.
  • a deformation sequence of the deformation zones of the energy absorption device 100 is specified by the different degrees of deformation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Energieabsorbtionsvorrichtung zum Schutz eines Fahrzeugelements, insbesondere eines Fahrzeugelements eines militärischen Fahrzeugs, vor einer Detonationswirkung, umfassend ein erstes Befestigungselement, das mit einem Fahrzeugchassis oder einer Fahrzeugwanne verbindbar ist und ein zweites Befestigungselement, das mit dem zu schützenden Fahrzeugelement verbindbar ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement zumindest zwei Stege angeordnet sind.
  • Weiterhin betrifft die Anmeldung ein Fahrzeug mit einer solchen Energieabsorbtionsvorrichtung.
  • Aus der DE 10 2010 052 151 A1 ist eine Kabine für ein Baufahrzeug bekannt, die zumindest ein hydraulisch gedämpftes Gummilagermittel sowie im Heckbereich der Kabine wenigstens ein Wankstabilisierungsmittel aufweist. Hierdurch wird ein verbesserter Federkomfort der Kabine bei schnelleren Transportfahrten erreicht. Grundsätzlich verfolgen Aufhängungen von Baumaschinenkabinen jedoch ganz andere Zielsetzungen - sie bieten keinen Schutz vor Detonationen - als Aufhängungen von militärischen Fahrzeugen, sodass diese nicht vergleichbar sind.
  • Aus der DE 10 2007 002 576 A1 ist eine entkoppelte Pedaleinheit mit einem Fußblech eines militärischen Fahrzeugs bekannt.
  • Aufhängungen von Fahrzeugelementen militärischer Fahrzeuge sind z.B. aus DE 10 2008 053 152 A1 sowie der WO 2014/048420 A1 bekannt. Diese Druckschriften zeigen jeweils Deformationsmittel, die ein Fahrzeugelement lagern. Die Deformationsmittel sind dazu ausgebildet im Falle eines Minenstoßes deformiert zu werden und Energie zu absorbieren, sodass der Minenstoß nicht unmittelbar auf das Fahrzeugelement übertragbar ist. Sowohl die Befestigungsmittel als auch die Stege sind nicht in einer gemeinsamen Ebene vorgesehen, sondern sollen sich bei der Deformation aneinander vorbeibewegen. Die aus der DE 10 2008 053 152 A1 und der WO 2014/048420 A1 in diesen Druckschriften offenbarten Deformationseinrichtungen sind verhältnismäßig großbauend und lösen den Zielkonflikt zwischen elastischer Lagerung und Energieaufnahme im Falle einer plastischen Deformation nur unzureichend.
  • Die FR 2 901 750 beschreibt bereits eine Vorrichtung zum Schutz eines Fahrzeugsitzes gegen Detonationen nach dem Oberbegriff.
  • Ausgehend davon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Energieabsorbtionsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein militärisches Fahrzeug, zu schaffen, die kleinbauend ist und diesen Zielkonflikt löst.
  • Diese Aufgabe wird durch die Energieabsorbtionsvorrichtung des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird eine Energieabsorbtionsvorrichtung zum Schutz eines Fahrzeugelements, insbesondere eines militärischen Fahrzeugs, vor einer Detonationswirkung, bereitgestellt. Die Energieabsorbtionsvorrichtung umfasst ein erstes Befestigungselement, das mit einem Fahrzeugchassis oder einer Fahrzeugwanne verbindbar ist und ein zweites Befestigungselement, das mit dem zu schützenden Fahrzeugelement verbindbar ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement sind zumindest zwei Stege angeordnet. Die zumindest zwei Stege sind derart angeordnet sind, dass diese übereinander in einer gemeinsamen Ebene liegen.
  • Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Fahrzeug, insbesondere ein militärisches Fahrzeug, bereitgestellt, umfassend eine solche oder wie nachstehend beschriebene Energieabsorbtionsvorrichtung und ein Fahrzeugelement, wobei das Fahrzeugelement über die Energieabsorbtionsvorrichtung mit dem Fahrzeug verbunden ist.
  • Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Rad- oder Kettenfahrzeug handeln. Das Kettenfahrzeug kann beispielsweise ein Bergepanzer, ein Pionierpanzer, ein Minenräumpanzer, ein Schützenpanzer oder ein Kampfpanzer sein. Das Radfahrzeug kann beispielsweise ein schwerer Lastwagen, ein Sattelzug, ein Kran oder ein Radpanzer sein.
  • Durch die erfindungsgemäße Energieabsorbtionsvorrichtung wird eine kleinbauende Energieabsorbtionsvorrichtung geschaffen, die einerseits eine elastische Lagerung des damit verbindbaren Fahrzeugelements bereitstellt und gleichermaßen eine hohe Energie in Form von Formänderungsarbeit im Fall einer Detonation absorbieren ist kann.
  • Das Fahrzeugelement, das mit der Energieabsorbtionsvorrichtung verbunden ist, kann beispielsweise eine Kabine oder ein Schutzraum eines Fahrzeugs sein. Insbesondere kann es sich bei der Kabine um eine geschützte Kabine handeln. Ebenso kann das Fahrzeugelement ein Aufbau, eine Plattform, ein Boden, ein Schwingungsboden, ein Zwischenboden, eine Bodenplatte oder ein Bestandteil eines der vorgenannten Elemente sein.
  • Ferner kann das Fahrzeugelement ein Fußblech, eine Sitzeinrichtung, eine Waffenanlage, eine Gerätehalterung, ein Regal sein oder ein Bestandteil eines der vorgenannten Elemente sein.
  • Durch die erfindungsgemäße Energieabsorbtionsvorrichtung wird das Fahrzeugelement vor einer Detonationswirkung geschützt, wie diese z.B. durch Mine oder eine Sprengfalle hervorgerufen werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Energieabsorbtionsvorrichtung macht es möglich, dass diese im Falle einer Detonation kontrolliert plastisch verformt wird und das damit verbindbare Fahrzeugelement keinen Schaden nimmt.
  • Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Stege zumindest eine Deformationszone aufweisen.
  • Die zumindest eine Deformationszone ist eine Zone, in der sich die Stege plastisch Verformen, wenn diese entsprechend stark ausgelenkt werden. Dies geschieht durch die Konstruktion der Energieabsorbtionsvorrichtung, welche bedingt, dass sich die Stege zuerst in den Deformationszonen deformieren.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass in den Deformationszonen die Stege durch Werkstoffwahl oder Geometrie derart geschwächt sind, dass diese in den Deformationszonen zuerst deformieren.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass das erste Befestigungselement, das zweite Befestigungselement, die zumindest zwei Stege und die zumindest eine Deformationszone derart angeordnet sind, dass diese übereinander in der Ebene liegen, die senkrecht zu dem ersten und dem zweiten Befestigungselement liegt.
  • Dabei sind die Befestigungselemente und die Stege der Energieabsorbtionsvorrichtung ziehharmonikaartig in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, sodass eine kleinbauende Energieabsorbtionsvorrichtung geschaffen wird.
  • In Weiterbildung der Energieabsorbtionsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Stege biegeelastisch ausgebildet sind, sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung das Fahrzeugelement federnd lagert.
  • Hierdurch wird erreicht, dass die Energieabsorbtionsvorrichtung eine elastische Lagerung des Fahrzeugelements erlaubt, sofern die Auslenkung nicht zu groß wird. Somit kann in normalen Fahrsituationen des Fahrzeugs eine Lagerung des Fahrzeugelements stattfinden, wohingegen zum Schutz vor einer Detonationswirkung eine Energieabsorbtion durch plastische Verformung realisiert ist.
  • Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen den Befestigungseinrich-tungen und den jeweils angrenzenden Stegen biegeversteifte Übergangszonen ausgebildet sind.
  • Durch Ausbildung der biegeversteiften, insbesondere im Wesentlichen biegesteifen, Übergangszonen wird erreicht, dass die Stege der Energieabsorbtionsvorrichtung nicht einfach abknicken oder abbrechen, sondern im Bereich der Übergangsdeformationszonen der Stege eine definierte Deformation erreicht wird.
  • Ferner kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass an den biegeversteiften Übergangszonen angrenzend Übergangsdeformationszonen ausgebildet sind.
  • Weiterhin ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, dass zwischen den Stegen jeweils biegeversteifte, insbesondere im Wesentlichen biegesteife, Ecken ausgebildet sind.
  • Hierdurch wird erreicht, dass gezielt die Stege und nicht die Ecken eine Deformation erfahren. Ferner wird erreicht, dass die Energieabsorbtionsvorrichtung in den Ecken nicht einfach abknickt oder zusammenfällt und ein auf Block liegen der Stege vermieden wird. Die Stege können somit gezielt auf Biegung belastet werden. Zudem ist auf diese Weise sichergestellt, dass eine plastische Deformation einer Deformationszone des Steges möglich ist, die im Federweg einer elastischen Deformation eines Steges nachgeordnet ist. Somit ist sichergestellt, dass sowohl eine ausreichende elastische Federung als auch eine plastische Deformation möglich ist.
  • In Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass an den biegeversteiften Ecken angrenzend die Deformationszonen ausgebildet sind.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Deformationszonen von dem zweiten Befestigungselement zum ersten Befestigungselement hin zumindest teilweise schwerer deformierbar ausgebildet sind als die vorhergehenden Deformationszonen, sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung eine progressive Deformationskennlinie aufweist.
  • Hierdurch wird die Deformationsreihenfolge gezielt beeinflusst, sodass die Deformationszonen in einer definierten Reihenfolge deformiert werden.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Dicke der Stege von dem zweiten Befestigungselement zum ersten Befestigungselement hin größer wird, sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung eine progressive Federkennlinie aufweist.
  • Hierdurch wird erreicht, dass die elastische Verformbarkeit der Stege unterschiedlich ausgebildet ist und die Federkennlinie der Energieabsorbtionsvorrichtung gezielt beeinflusst werden kann.
  • Die Federkennlinie kann alternativ degressiv sein.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Stege in alternierender Richtung zick-zack-artig angeordnet sind.
  • Hierdurch wird eine besonders platzsparende Energieabsorbtionsvorrichtung geschaffen.
  • In Ausgestaltung der Energieabsorbtionsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass Innenradien zwischen den Stegen in biegesteifen Ecken und/oder Innenradien in den Übergangszonen ausgebildet sind.
  • Durch das Ausbilden von Innenradien werden gezielt Kerbspannungen in den Deformationszonen induziert. Durch die Größe des Radius der Innenradien lässt sich die auftretende Kerbspannung beeinflussen, sodass sich die Größe der Kerbspannungen und auch die Grenze in der die Deformation eintritt durch den Radius einstellen lässt.
  • Erfindungsgemäß werden die Innenradien zwischen den Stegen in biegesteifen Ecken und/oder die Innenradien in den Übergangsdeformationszonen von dem zweiten Befestigungselement zum ersten Befestigungselement hin größer.
  • Hierdurch wird die Deformationsreihenfolge gezielt eingestellt, sodass eine Deformation vom zweiten Befestigungselement zum ersten Befestigungselement hin nach und nach eintritt.
  • Hierdurch wird erreicht, dass die Kerbspannungen innerhalb der Deformationszonen unmittelbar am ersten Befestigungselement am höchsten sind und auch die Deformation zuerst in der Nähe des Chassis eintritt.
  • Alternativ zu der oben genannten Reihenfolge ist es jedoch auch möglich, dass die Innenradien zwischen den Stegen in biegesteifen Ecken und/oder die Innenradien in den Übergangszonen von dem ersten Befestigungselement zum zweiten Befestigungselement hin größer werden. Hierdurch wird erreicht, dass die Kerbspannungen innerhalb der Deformationszonen unmittelbar am zweiten Befestigungselement am höchsten sind und die Deformation zuerst in der Nähe des Fahrzeugelements eintritt.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit zumindest einer erfindungsgemäßen Deformationsvorrichtung;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit zumindest einer erfindungsgemäßen Deformationsvorrichtung;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit zumindest einer erfindungsgemäßen Deformationsvorrichtung;
    Fig. 4a
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvorrichtung in einer Ausgangsstellung;
    Fig. 4b
    eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvorrichtung in einer Ausgangsstellung mit Kenntlichmachung der Ebene E;
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvorrichtung in einer Zwischenstellung; und
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvorrichtung in einer deformierten Stellung.
  • Fig. 1 zeigt ein erstes erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 mit einem Fahrzeugchassis 2. Auf dem Fahrzeugchassis 2 ist ein Fahrzeugelement 10 ausgebildet. Bei dem Fahrzeug 1 handelt es sich vorzugsweise um ein militärisches Fahrzeug. Bei dem Fahrzeugelement 10 kann es sich beispielsweise um eine Kabine, ein Führerhaus, eine Plattform, einen Aufbau oder ähnliches handeln. Zwischen dem Fahrzeugelement 10 und dem Fahrzeugchassis 2 ist zumindest eine Energieabsorbtionsvorrichtung 100 angeordnet, die das Fahrzeugelement 10 auf dem Fahrzeug 1 lagert.
  • Die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 dient zum Schutz des Fahrzeugelements 10, vor einer Detonationswirkung und ist detaillierter in den Fig. 4a bis 6 dargestellt. Die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 gemäß Fig. 4a bis 6 findet sich in allen Fahrzeugen gemäß Fig. 1 bis 3.
  • Fig. 2 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Fahrzeug 1', das im Wesentlichen dem ersten Fahrzeug 1 entspricht, mit dem Unterschied, dass es sich bei dem Fahrzeugelement 10' um einen Boden oder Zwischenboden handelt. Das Fahrzeugelement 10' ist mittels zumindest einer Energieabsorbtionsvorrichtung 100 an dem Fahrzeugchassis 2 des Fahrzeugs 1 gelagert. Das Fahrzeugelement 10' ist innerhalb einer Kabine oder eines Führerhauses angeordnet.
  • Fig. 3 zeigt ein drittes erfindungsgemäßes Fahrzeug 1" mit einer Fahrzeugwanne 2'. Innerhalb der Fahrzeugwanne 2' ist mittels zumindest einer Energieabsorbtionsvorrichtung 100 ein Fahrzeugelement 10" gelagert. Bei dem Fahrzeugelement 10" kann es sich beispielsweise um einen Fahrzeuginnenraum oder einen Schutzraum handeln. Abweichend von der Fig. 3 kann das Fahrzeugelement 10" aber auch ein Boden oder Zwischenboden sein.
  • Gemäß Fig. 3 ist das Fahrzeugelement 10" durch mehrere Energieabsorbtionsvorrichtungen 100 mit der Fahrzeugwanne 2' verbunden und innerhalb dieser gelagert.
  • Fig. 4a zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvorrichtung 100 in einer Ausgangsstellung, also einer Stellung in der die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 nicht deformiert ist.
  • Die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 umfasst ein erstes Befestigungselement 110, das mit dem Fahrzeugchassis 2 oder der Fahrzeugwanne 2' des Fahrzeugs 1 verbindbar ist. Das erste Befestigungselement 110 ist als Platte oder Blech ausgebildet und ist im eingebauten Zustand mit dem Fahrzeugchassis 2 oder der Fahrzeugwanne 2'verbunden.
  • Weiterhin umfasst die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 ein zweites Befestigungselement 120, das mit dem zu schützenden Fahrzeugelement 10 verbindbar ist. Das zweite Befestigungselement 110 ist vorzugsweise ebenfalls als Platte oder Blech ausgebildet und ist im eingebauten Zustand mit dem Fahrzeugelement 10 verbunden.
  • Die Wandstärke und die Ausmaße des ersten Befestigungselements 110 und des zweiten Befestigungselements 120 können voneinander abweichend an die Geometrie der Energieabsorbtionsvorrichtung 100 angepasst sein. Wie in der Fig. 1 gezeigt, kann das erste Befestigungselement 110 eine geringere Wandstärke aufweisen und breiter ausgebildet sein als das zweite Befestigungselement 120.
  • Zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement 110, 120 sind zumindest zwei Stege 130, 140, 150, 160 angeordnet. In Ausgestaltung können wie in Fig. 4a dargestellt vier Stege 130, 140, 150, 160 sein.
  • Wie in Fig. 4a und Fig 4b zu erkennen ist, sind das erste Befestigungselement 110, das zweite Befestigungselement 120, die Stege 130, 140, 150, 160 und die Deformationszonen 172, 174, 182, 184, 192, 194 derart angeordnet sind, dass diese übereinander in einer gemeinsamen Ebene E angeordnet sind, wobei die gemeinsamen Ebene E senkrecht zu den beiden Befestigungselementen 110, 120 liegt.
  • Die Stege 130, 140, 150, 160 sind dabei alternierend in unterschiedlicher Richtung zick-zack-artig übereinander angeordnet. Mit anderen Worten sind die Stege 130, 140, 150, 160 ziehharmonikaartig übereinander angeordnet.
  • Um eine federnde Lagerung des Fahrzeugelements 10 durch die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 zu erreichen, sind die Stege 130, 140, 150, 160 jeweils biegeelastisch ausgebildet.
  • Die Länge der Stege 130, 140, 150, 160 kann voneinander abweichen, sodass beispielsweise ein erster Steg 130 und ein vierter Steg 160, die mit den Befestigungselementen 110, 120 verbunden sind, kürzer sind, als ein zweiter Steg 140 und dritter Steg 150.
  • Durch die unterschiedliche Länge der Stege 130, 140, 150, 160 wird erreicht, dass diese unterschiedlich stark elastisch einfedern können und sich eine definierte Biegefigur der Energieabsorbtionsvorrichtung 100 bei einer elastischen Deformation ergibt. Eine solche Biegefigur infolge einer elastischen Deformation ist beispielsweise in Fig. 5 dargestellt.
  • Zwischen den Stegen 130, 140, 150, 160 sind jeweils biegeversteifte Ecken 170, 180, 190 ausgebildet. Die biegeversteiften Ecken 170, 180, 190 sind derart ausgebildet, dass sich diese im Wesentlichen nicht verbiegen und dafür sorgen, dass bei einer elastischen Verformung der Stege 130, 140, 150, 160 die biegeversteiften Ecken 170, 180, 190 dafür sorgen, dass die Stege 130, 140, 150, 160 nicht durch Deformation der Ecken 170, 180, 190 zusammengefaltet werden. Hierdurch wird erreicht, dass neben einer elastischen Deformation im Falle einer stärkeren Auslenkung eine plastische Deformation der Deformationszonen 172, 174, 182, 184, 192, 194 stattfinden kann.
  • Wie in Fig.4a dargestellt, weisen die Stege 130, 140, 150, 160 jeweils zumindest eine Deformationszone 172, 174, 182, 184, 192, 194 auf. Die Deformationszonen 172, 174, 182, 184, 192, 194 sind jeweils an den biegeversteiften Ecken 170, 180, 190 angrenzend ausgebildet.
  • Zwischen den Befestigungseinrichtungen 110, 120 und den jeweils angrenzenden Stegen 130, 160 sind biegeversteifte Übergangszonen 112, 122 ausgebildet. Diese haben eine vergleichbare Wirkung wie die biegeversteiften Ecken 170, 180, 190.
  • An den biegeversteiften Übergangszonen 112, 122 sind angrenzend die Übergangsdeformationszonen 115, 125 ausgebildet.
  • Wie in der Fig.4a dargestellt, sind Innenradien R2, R3, R4 zwischen den Stegen 130, 140, 150, 160 in den Deformationszonen 172, 174, 182, 184, 192, 194 und/oder Innenradien R1, R5 in den Übergangszonen 112, 122 ausgebildet.
  • Gemäß Fig. 4a sind die Innenradien R2, R3, R4, die zwischen den Stegen 130, 140, 150, 160 in den biegesteifen Ecken 170, 180, 190 ausgebildet sind von dem zweiten Befestigungselement 120 zum ersten Befestigungselement 110 hin größer werdend.
  • In Ausgestaltung ist ein vierter Radius R4 zwischen dem dritten Steg 150 und vierten Steg 160 am größten. Ein dritter Radius R3 zwischen dem zweiten Steg 140 und dem dritten Steg 150 ist kleiner als der vierte Radius (R3<R4). Ein zweiter Radius R2 zwischen dem ersten Steg 130 und dem zweiten Steg 140 ist kleiner als der dritte Radius R3. Es gilt für die Radien R2 bis R4 folgender mathematischer Zusammenhang: R2<R3<R4.
  • Die Innenradien R1, R5 in den Übergangszonen 112, 122 sind gemäß Fig. 4a bevorzugt gleich groß ausgebildet. Wie aus der Fig. 4a hervorgeht sind die Radien R1 und R5 beide kleiner als der Radius R2. Es gilt für die Radien R1 bis R5 folgender mathematischer Zusammenhang: R1=R5<R2<R3<R4.
  • Die Dicke t1, t2, t3, t4 der Stege 130, 140, 150, 160 kann von dem zweiten Befestigungselement 120 zum ersten Befestigungselement 110 hin größer ausgebildet sein, sodass die Energie- absorbtionsvorrichtung 100 eine progressive Federkennlinie aufweist. Es gilt für die Dicken t1 bis t4 folgender mathematischer Zusammenhang: t1<t2<t3<t4.
  • Fig. 4b veranschaulicht nochmals deutlich die Lage der Ebene E, wobei die Ebene E schraffiert kenntlich gemacht ist. Wie aus der Fig. 4b zu erkennen ist, liegt die Ebene E senkrecht zu dem ersten und dem zweiten Befestigungselement 110, 120. Das erste Befestigungselement 110, das zweite Befestigungselement 120, die zumindest zwei Stege 130, 140, 150, 160 und die zumindest eine Deformationszone 172, 174, 182, 184, 192, 194 sind derart angeordnet, dass diese übereinander in der Ebene E liegen.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvorrichtung 100 in einer Zwischenstellung, in der die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 elastisch verformt ist. Die biegesteifen Ecken 170, 180, 190 sind in dieser Zwischenstellung im Wesentlichen unverformt und die Stege 130, 140, 150, 160 sind elastisch verformt. Fig. 5 zeigt die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 somit in einem elastisch eingefederten Zustand.
  • Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvorrichtung 100 in einer deformierten Stellung, in der die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 plastisch verformt ist.
  • Die Deformationszonen 172, 174, 182, 184, 192, 194 sind von dem zweiten Befestigungselement 120 zum ersten Befestigungselement 110 hin zumindest teilweise schwerer deformierbar ausgebildet als die vorhergehenden Deformationszonen 172, 174, 182, 184, 192, 194, sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 eine progressive Deformationskennlinie aufweist. Zudem wird durch die unterschiedlich starke Deformation eine Deformationsreihenfolge der Deformationszonen der Energieabsorbtionsvorrichtung 100 vorgegeben.
  • Soweit sich die vorstehende Offenbarung auf eine die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 als solche bezieht, so gilt diese gleichzeitig auch für ein Fahrzeug mit einer solchen Energieabsorbtionsvorrichtung 100 als offenbart.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    erstes Fahrzeug
    1'
    zweites Fahrzeug
    1"
    drittes Fahrzeug
    2
    Fahrzeugchassis
    2'
    Fahrzeugwanne
    10
    Fahrzeugelement
    10'
    Fahrzeugelement
    10"
    Fahrzeugelement
    100
    Energieabsorbtionsvorrichtung
    110
    erstes Befestigungselement
    112
    erste Übergangszone
    115
    erste Übergangsdeformationszone
    120
    zweites Befestigungselement
    122
    zweite Übergangszone
    125
    zweite Übergangsdeformationszone
    130
    erster Steg
    140
    zweiter Steg
    150
    dritter Steg
    160
    vierter Steg
    170
    erste Deformationszone
    180
    zweite Deformationszone
    190
    dritte Deformationszone
    R1
    erster Radius
    R2
    zweiter Radius
    R3
    dritter Radius
    R4
    vierter Radius
    R5
    fünfter Radius
    E
    Ebene
    t1
    Dicke des ersten Stegs
    t2
    Dicke des zweiten Stegs
    t3
    Dicke des dritten Stegs
    t4
    Dicke des vierten Stegs

Claims (11)

  1. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) zum Schutz eines Fahrzeugelements (10, 10', 10"), insbesondere eines militärischen Fahrzeugs (1, 1', 1"), vor einer Detonationswirkung, umfassend
    ein erstes Befestigungselement (110), das mit einem Fahrzeugchassis (2) und/oder einer Fahrzeugwanne (2) verbindbar ist und
    ein zweites Befestigungselement (120), das mit dem zu schützenden Fahrzeugelement (10, 10', 10") verbindbar ist,
    wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement (110, 120) zumindest zwei Stege (130, 140, 150, 160) angeordnet sind,
    wobei die zumindest zwei Stege (130, 140, 150, 160) derart angeordnet sind, dass diese übereinander in einer gemeinsamen Ebene (E) liegen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen den Stegen (130, 140, 150, 160) jeweils biegeversteifte Ecken (170, 180, 190) ausgebildet sind, Innenradien (R2, R3, R4) zwischen den Stegen (130, 140, 150, 160) in den biegesteifen Ecken (170, 180, 190) von dem zweiten Befestigungselement (120) zum ersten Befestigungselement (110) hin größer werden; und/oder
    dass zwischen den Befestigungseinrichtungen (110, 120) und den jeweils angrenzenden Stegen (130, 160) biegeversteifte Übergangszonen (112, 122) ausgebildet sind, wobei Innenradien (R1, R5) in den Übergangszonen (112, 122) von dem zweiten Befestigungselement (120) zum ersten Befestigungselement (110) hin größer werden.
  2. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (130, 140, 150, 160) zumindest eine Deformationszone (172, 174, 182, 184, 192, 194) aufweisen.
  3. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungselement (110), das zweite Befestigungselement (120), die zumindest zwei Stege (130, 140, 150, 160) und die zumindest eine Deformationszone (172, 174, 182, 184, 192, 194) derart angeordnet sind, dass diese übereinander in der Ebene (E) liegen, die senkrecht zu dem ersten und dem zweiten Befestigungselement (110, 120) liegt.
  4. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (130, 140, 150, 160) biegeelastisch ausgebildet sind.
  5. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den biegeversteiften Übergangszonen (112, 122) angrenzend Übergangsdeformationszonen (115, 125) ausgebildet sind.
  6. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, sowie nach einem der Ansprüche 4 oder 5 soweit auf Anspruch 2 oder 3 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass an den biegeversteiften Ecken (170, 180, 190) angrenzend die Deformationszonen (172, 174, 182, 184, 192, 194) ausgebildet sind.
  7. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 6, sowie nach einem der Ansprüche 4 oder 5 soweit auf Anspruch 2 oder 3 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationszonen (172, 174, 182, 184, 192, 194) von dem zweiten Befestigungselement (120) zum ersten Befestigungselement (110) hin zumindest teilweise schwerer deformierbar ausgebildet sind als die vorhergehenden Deformationszonen (172, 174, 182, 184, 192, 194), sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung (100) eine progressive Deformationskennlinie aufweist.
  8. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke (t1, t2, t3, t4) der Stege (130, 140, 150, 160) von dem zweiten Befestigungselement (120) zum ersten Befestigungselement (110) hin größer wird, sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung (100) eine progressive Federkenn- linie aufweist.
  9. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (130, 140, 150, 160) in alternierender Richtung sägezahnartig angeordnet sind.
  10. Fahrzeug (1, 1', 1") umfassend eine Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 - 9 und ein Fahrzeugelement (10, 10', 10"), wobei das Fahrzeugelement (10, 10', 10") über die Energieabsorbtionsvorrichtung (100) mit dem Fahrzeug (1, 1', 1") verbunden ist.
  11. Fahrzeug (1, 1', 1") nach Anspruch 10, wobei das Fahrzeugelement (10, 10', 10") eine Kabine, insbesondere eine Fahrzeugkabine, ein Boden, ein Zwischenboden, ein Aufbau, ein Fußblech, eine Sitzeinrichtung, eine Waffenanlage, eine Gerätehalterung oder ein Regal ist.
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