WO2020239362A1 - Detonationsenergieabsorbtionsvorrichtung und damit ausgestattetes fahrzeug - Google Patents

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WO2020239362A1
WO2020239362A1 PCT/EP2020/062269 EP2020062269W WO2020239362A1 WO 2020239362 A1 WO2020239362 A1 WO 2020239362A1 EP 2020062269 W EP2020062269 W EP 2020062269W WO 2020239362 A1 WO2020239362 A1 WO 2020239362A1
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WO
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vehicle
energy absorption
absorption device
webs
fastening element
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/062269
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kevin Lehmann
Ralf Koch
Martin Berg
Roland Niefanger
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition Gmbh
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Publication date
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Priority to CA3142087A priority patent/CA3142087C/en
Priority to AU2020284371A priority patent/AU2020284371B2/en
Priority to ES20724059T priority patent/ES2969453T3/es
Priority to DK20724059.9T priority patent/DK3977039T3/da
Priority to EP20724059.9A priority patent/EP3977039B1/de
Priority to SG11202113139SA priority patent/SG11202113139SA/en
Priority to FIEP20724059.9T priority patent/FI3977039T3/fi
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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 that can be connected to a vehicle chassis or a vehicle pan and a second fastening element that 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 also relates to a vehicle with such an Energyabsorbtionsvorrich device.
  • a cabin for a construction vehicle which has at least one hydraulically damped rubber bearing means and at least one roll stabilization means in the stain area of the cabin. This improves the spring comfort of the cabin for faster transport journeys. Basically, however, suspensions for construction machine cabs pursue completely different objectives - they do not offer any protection against detonation - than suspensions for military vehicles, so that these are not comparable.
  • Suspensions of vehicle elements of military vehicles are known, for example, from DE 10 2008 053 152 A1 and WO 2014/048420 A1. These documents each show defor mation means that store a vehicle element.
  • the deformation means are designed to be deformed in the event of a mine impact and to absorb energy so that the mine impact cannot be transmitted directly to the vehicle element. Both the Fastening means and the webs are not provided in a common plane, but should move past one another when deformed.
  • the deformation devices disclosed in these publications from DE 10 2008 053 152 A1 and WO 2014/048420 A1 are relatively large and only inadequately solve the conflict of objectives between elastic storage and energy absorption in the case of plastic deformation.
  • the invention is based on the object of creating an Energyabsorbtionsvorrich device for a vehicle, in particular a military vehicle, which is compact 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 comprises a first fastening element, which can be connected to a vehicle chassis or a vehicle pan, and a second fastening element, which can be connected to the vehicle element to be protected.
  • At least two webs are arranged between the first and the second fastening element. 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, is provided according to the invention, 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 a wheeled or tracked vehicle, for example.
  • the tracked vehicle can be, for example, an armored recovery vehicle, an engineer tank, a mine clearance tank, an armored personnel carrier or a battle tank.
  • the wheeled vehicle can, for example, be a heavy truck, a tractor-trailer, a crane or an armored vehicle.
  • the energy absorption device creates a compact energy absorption device which, on the one hand, provides an elastic mounting of the vehicle element that can be connected to it and which can also absorb high energy in the form of change 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 footplate, 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 that e.g. can be caused 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 suffer any damage.
  • the webs have at least one deformation zone.
  • the at least one deformation zone is a zone in which the webs are plastically deformed when they are correspondingly strongly deflected. This is done through the design of the energy absorption device, which means that the webs are first deformed 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 first deform 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 second fastening elements.
  • the fastening elements and the webs of the energy absorption device are arranged in a harmonica-like manner in a common plane, so that a compact energy absorption device is created.
  • the webs are designed to be flexurally elastic, so that the energy absorption device supports the vehicle element in a resilient manner.
  • the energy absorption device allows elastic mounting of the vehicle element, provided the deflection is not too great.
  • the vehicle element can be stored, whereas, in order to protect against a detonation effect, energy is absorbed by plastic deformation.
  • 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.
  • the deformation zones are formed adjacent to the bend-reinforced corners. Furthermore, it can be provided that the deformation zones from the second fastening element to the first fastening element are at least partially more difficult to deform than the preceding deformation zones, so that the energy absorption device has a progressive deformation characteristic.
  • the deformation sequence is specifically influenced so that the deformation zones are deformed in a defined sequence.
  • the thickness of the webs from the second fastening element to the first fastening element increases, so that the energy absorption device has a progressive spring characteristic.
  • the spring characteristic can alternatively be degressive.
  • the webs are arranged in a zigzag fashion in alternating directions.
  • inner radii are formed between the webs in rigid corners and / or inner radii are formed 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 stresses and also the limit at which the deformation occurs can be set using 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 can become larger.
  • the deformation sequence is set in a targeted manner so that deformation gradually occurs from the second fastening element to the first fastening element. This ensures that the notch stresses within the deformation zones are highest directly on the first fastening element and the deformation also occurs first in the vicinity of the chassis.
  • 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 become larger. This ensures that the notch stresses within the deformation zones are highest directly on the second fastening element and the deformation first occurs in the vicinity of the vehicle element.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first vehicle according to the invention with at least one deformation device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second vehicle according to the invention with at least one deformation device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a third vehicle according to the invention with at least one deformation device according to the invention
  • FIG. 4a shows a schematic representation of an energy absorption device according to the invention in an initial position
  • FIG. 4b shows a schematic representation of the Energyabsorbtionsvor device according to the invention in an initial position with the level E being identified;
  • Fig. 5 is a schematic representation of the Energyabsorbtionsvor direction according to the invention in an intermediate position
  • Fig. 6 is a schematic representation of the Energyabsorbtionsvor device according to the invention in a deformed position.
  • the 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 the like act.
  • At least one energy absorption device 100 is arranged, which supports the vehicle element 10 on the vehicle 1.
  • the energy absorption device 100 serves to protect the vehicle element 10 from a detonation effect and is shown in greater detail in FIGS. 4a to 6.
  • the energy absorption device 100 according to FIGS. 4a to 6 is found in all vehicles according to FIGS. 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 supported on the vehicle chassis 2 of the vehicle 1 by means of at least one energy absorption device 100.
  • the vehicle element 10 ‘is net angeord within a cabin or a driver's cab.
  • FIG. 3 shows a third vehicle 1 ′′ according to the invention with a vehicle pan 2.
  • a vehicle element 10 ′′ is mounted within the vehicle pan 2 ′ by means of at least one energy absorption device 100.
  • the vehicle element 10 ′′ can be, for example, a vehicle interior or a shelter. In a departure from FIG. 3, the vehicle element 10 ′′ can also be a floor or an intermediate floor.
  • the vehicle element 10 ′′ is connected to the vehicle pan 2 by a plurality of energy absorption devices 100 and is stored within it.
  • Fig. 4a shows a schematic representation of an Energyabsorbtionsvor device 100 according to the invention in an initial position, that is, a position in which the Energyabsorbtionsvor device 100 is not deformed.
  • the energy absorption device 100 comprises a first fastening element 1 10, which can be connected to the vehicle chassis 2 or the vehicle pan 2 'of the vehicle 1.
  • the first fastening element 110 is designed as a plate or sheet metal and, when installed, is connected to the vehicle chassis 2 or the vehicle pan 2 '.
  • the energy absorption device 100 comprises a second fastening element 120 which can be connected to the vehicle element 10 to be protected.
  • the second fastening element 1 10 is preferably also designed as a plate or sheet metal and is connected to the vehicle element 10 in an assembled 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 a manner different from one another. As shown in FIG. 1, the first fastening element 1 10 may 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 the second fastening element 110, 120. In an embodiment, there can be four webs 130, 140, 150, 160 as shown in FIG. 4a.
  • 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 in this way that these are arranged one above the other in a common plane E, the common plane E being perpendicular to the two fastening elements 1 10, 120.
  • the webs 130, 140, 150, 160 are arranged alternately in different directions in a zig-zag manner one above the other. In other words, the webs 130, 140, 150, 160 are arranged one above the other like a harmonica.
  • 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 .
  • Flexibly stiffened corners 170, 180, 190 are formed between the webs 130, 140, 150, 160.
  • the flexurally stiffened corners 170, 180, 190 are designed such that they essentially do not bend and ensure that, in the event of an elastic deformation of the webs 130, 140, 150, 160, the flexurally stiffened corners 170, 180, 190 ensure that the Web 130, 140, 150, 160 cannot be folded up by deforming the corners 170, 180, 190. This ensures that in addition to elastic deformation in the event of a a 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 flexurally stiffened corners 170, 180, 190.
  • Flexibly stiffened transition zones 112, 122 are formed between the fastening devices 110, 120 and the respectively adjoining webs 130, 160. These have a comparable effect as the bend-reinforced corners 170, 180, 190.
  • transition deformation zones 1 15, 125 are formed adjacent.
  • a fourth radius R between the third web 150 and fourth web 160 is greatest.
  • a third radius R 3 between the second web 140 and the third web 150 is smaller than the fourth radius (R 3 ⁇ R 4 ).
  • a second radius R 2 between the first web 130 and the second web 140 is smaller than the third radius R3.
  • the following mathematical relationship applies to the radii R2 to R4: R 2 ⁇ R 3 ⁇ R 4 .
  • the inner radii Ri, R 5 in the transition zones 112, 122 are preferably of the same size according to FIG. 4a. As can be seen from FIG. 4a, the radii Ri and R 5 are both smaller than the radius R 2 .
  • the following mathematical relationship applies to the radii Ri to R 5 :
  • Ri R ⁇ ⁇ R 2 ⁇ R 3 ⁇ R 4 .
  • the thickness ti, t 2 , t 3 , t of the webs 130, 140, 150, 160 can be made larger from the second fastening element 120 to 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 ti to t: ti ⁇ t 2 ⁇ t 3 ⁇ t.
  • FIG. 4b again clearly illustrates the position of plane E, plane E being indicated by hatching. As can be seen from FIG. 4b, the plane E is 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.
  • 5 shows the energy absorption device 100 in an elastically compressed state.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of the Energyabsorbtionsvor device 100 according to the invention in a deformed position in which the energy absorption device 100 is plas table deformed.
  • the deformation zones 172, 174, 182, 184, 192, 194 are at least partially more difficult to deform from the second fastening element 120 to the first fastening element 110 than the preceding deformation zones 172, 174, 182, 184, 192, 194, so that the energy absorption device 100 has a 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

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft 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. Die zumindest zwei Stege (130, 140, 150, 160) sind derart angeordnet, dass diese übereinander in einer gemeinsamen Ebene (E) liegen..

Description

B E S C H R E I B U N G
DETONATIONSENERGIEABSORBTIONSVORRICHTUNG UND DAMIT AUSGESTATTETES FAHRZEUG
Die Erfindung betrifft eine Energieabsorbtionsvorrichtung zum Schutz eines Fahrzeugele ments, insbesondere eines Fahrzeugelements eines militärischen Fahrzeugs, vor einer Deto nationswirkung, 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 zwei ten Befestigungselement zumindest zwei Stege angeordnet sind.
Weiterhin betrifft die Anmeldung ein Fahrzeug mit einer solchen Energieabsorbtionsvorrich tung.
Aus der DE 10 2010 052 151 A1 ist eine Kabine für ein Baufahrzeug bekannt, die zumindest ein hydraulisch gedämpftes Gummilagermittel sowie im Fleckbereich der Kabine wenigstens ein Wankstabilisierungsmittel aufweist. Flierdurch wird ein verbesserter Federkomfort der Ka bine bei schnelleren Transportfahrten erreicht. Grundsätzlich verfolgen Aufhängungen von Baumaschinenkabinen jedoch ganz andere Zielsetzungen - sie bieten keinen Schutz vor De tonationen - 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 Defor mationsmittel, 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 Deformations einrichtungen sind verhältnismäßig großbauend und lösen den Zielkonflikt zwischen elasti scher Lagerung und Energieaufnahme im Falle einer plastischen Deformation nur unzu reichend.
Ausgehend davon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Energieabsorbtionsvorrich tung 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. Vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird eine Energieabsorbtionsvorrichtung zum Schutz eines Fahrzeugele ments, insbesondere eines militärischen Fahrzeugs, vor einer Detonationswirkung, bereitge stellt. Die Energieabsorbtionsvorrichtung umfasst ein erstes Befestigungselement, das mit ei nem Fahrzeugchassis oder einer Fahrzeugwanne verbindbar ist und ein zweites Befestigungs element, 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, be reitgestellt, umfassend eine solche oder wie nachstehend beschriebene Energieabsorbtions vorrichtung und ein Fahrzeugelement, wobei das Fahrzeugelement über die Energieabsorbti onsvorrichtung 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 Minenräum panzer, ein Schützenpanzer oder ein Kampfpanzer sein. Das Radfahrzeug kann beispiels weise ein schwerer Lastwagen, ein Sattelzug, ein Kran oder ein Radpanzer sein.
Durch die erfindungsgemäße Energieabsorbtionsvorrichtung wird eine kleinbauende Energie absorbtionsvorrichtung geschaffen, die einerseits eine elastische Lagerung des damit verbind baren Fahrzeugelements bereitstellt und gleichermaßen eine hohe Energie in Form von For mänderungsarbeit im Fall einer Detonation absorbieren ist kann. Das Fahrzeugelement, das mit der Energieabsorbtionsvorrichtung verbunden ist, kann bei spielsweise 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 Bo denplatte 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 hervor gerufen werden kann.
Die erfindungsgemäße Energieabsorbtionsvorrichtung macht es möglich, dass diese im Falle einer Detonation kontrolliert plastisch verformt wird und das damit verbindbare Fahrzeugele ment keinen Schaden nimmt.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Stege zumindest eine Deformationszone auf weisen.
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 Deformati onszonen deformieren.
Ferner kann vorgesehen sein, dass in den Deformationszonen die Stege durch Werkstoffwahl oder Geometrie derart geschwächt sind, dass diese in den Deformationszonen zuerst defor mieren.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das erste Befestigungselement, das zweite Befestigungs element, die zumindest zwei Stege und die zumindest eine Deformationszone derart angeord net 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 zieh harmonikaartig in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, sodass eine kleinbauende Energie absorbtionsvorrichtung geschaffen wird. In Weiterbildung der Energieabsorbtionsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Stege biegeelastisch ausgebildet sind, sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung das Fahrzeugele ment 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 Verfor mung realisiert ist.
In vorteilhafter Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass zwischen den Befestigungseinrich tungen und den jeweils angrenzenden Stegen biegeversteifte Übergangszonen ausgebildet sind.
Durch Ausbildung der biegeversteiften, insbesondere im Wesentlichen biegesteifen, Über gangszonen wird erreicht, dass die Stege der Energieabsorbtionsvorrichtung nicht einfach ab knicken 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 die Übergangsdeformationszonen ausgebildet sind.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zwischen den Stegen jeweils biegeversteifte, insbeson dere 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 ab knickt oder zusammenfällt und ein auf Block liegen der Stege vermieden wird. Die Stege kön nen 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 angren zend die Deformationszonen ausgebildet sind. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Deformationszonen von dem zweiten Befestigungs element zum ersten Befestigungselement hin zumindest teilweise schwerer deformierbar aus gebildet sind als die vorhergehenden Deformationszonen, sodass die Energieabsorbtionsvor richtung 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 Befestigungsele ment zum ersten Befestigungselement hin größer wird, sodass die Energieabsorbtionsvorrich tung eine progressive Federkennlinie aufweist.
Hierdurch wird erreicht, dass die elastische Verformbarkeit der Stege unterschiedlich ausge bildet 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 ange ordnet 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 Deformations zonen 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.
In vorteilhafter Weiterbildung können die Innenradien zwischen den Stegen in biegesteifen Ecken und/oder die Innenradien in den Übergangsdeformationszonen von dem zweiten Be festigungselement zum ersten Befestigungselement hin größer werden.
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 unmittel bar 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 Innenra dien zwischen den Stegen in biegesteifen Ecken und/oder die Innenradien in den Übergangs zonen 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 Zeich nungen 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 Energieabsorbtions vorrichtung in einer Ausgangsstellung;
Fig. 4b eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvor richtung in einer Ausgangsstellung mit Kenntlichmachung der Ebene E;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvor richtung in einer Zwischenstellung; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energieabsorbtionsvor richtung 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 Fahr zeug 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 Energieabsorbti onsvorrichtung 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 gela gert. Das Fahrzeugelement 10‘ ist innerhalb einer Kabine oder eines Führerhauses angeord net.
Fig. 3 zeigt ein drittes erfindungsgemäßes Fahrzeug 1“ mit einer Fahrzeugwanne 2‘. Innerhalb der Fahrzeugwanne 2‘ ist mittels zumindest einer Energieabsorbtionsvorrichtung 100 ein Fahr zeugelement 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 Energieabsorbtionsvor richtung 100 in einer Ausgangsstellung, also einer Stellung in der die Energieabsorbtionsvor richtung 100 nicht deformiert ist.
Die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 umfasst ein erstes Befestigungselement 1 10, das mit dem Fahrzeugchassis 2 oder der Fahrzeugwanne 2‘ des Fahrzeugs 1 verbindbar ist. Das erste Befestigungselement 1 10 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 Befesti gungselement 1 10 ist vorzugsweise ebenfalls als Platte oder Blech ausgebildet und ist im ein gebauten Zustand mit dem Fahrzeugelement 10 verbunden. Die Wandstärke und die Ausmaße des ersten Befestigungselements 1 10 und des zweiten Befestigungselements 120 können voneinander abweichend an die Geometrie der Energie absorbtionsvorrichtung 100 angepasst sein. Wie in der Fig. 1 gezeigt, kann das erste Befesti gungselement 1 10 eine geringere Wandstärke aufweisen und breiter ausgebildet sein als das zweite Befestigungselement 120.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungselement 1 10, 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 1 10, 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 Befes tigungselementen 1 10, 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 zieh harmonikaartig übereinander angeordnet.
Um eine federnde Lagerung des Fahrzeugelements 10 durch die Energieabsorbtionsvorrich tung 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 1 10, 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 un terschiedlich stark elastisch einfedern können und sich eine definierte Biegefigur der Energie absorbtionsvorrichtung 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. Flierdurch 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 Defor mationszone 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 1 10, 120 und den jeweils angrenzenden Stegen 130, 160 sind biegeversteifte Übergangszonen 1 12, 122 ausgebildet. Diese haben eine vergleich bare Wirkung wie die biegeversteiften Ecken 170, 180, 190.
An den biegeversteiften Übergangszonen 1 12, 122 sind angrenzend die Übergangsdeforma tionszonen 1 15, 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 Ri , R5 in den Übergangszonen 1 12, 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 Befestigungsele ment 120 zum ersten Befestigungselement 1 10 hin größer werdend.
In Ausgestaltung ist ein vierter Radius R 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 Ri , R5 in den Übergangszonen 1 12, 122 sind gemäß Fig. 4a bevorzugt gleich groß ausgebildet. Wie aus der Fig. 4a hervorgeht sind die Radien Ri und R5 beide kleiner als der Radius R2. Es gilt für die Radien Ri bis R5 folgender mathematischer Zusammenhang:
Ri = RÖ< R2< R3< R4.
Die Dicke ti , t2, t3, t der Stege 130, 140, 150, 160 kann von dem zweiten Befestigungselement 120 zum ersten Befestigungselement 1 10 hin größer ausgebildet sein, sodass die Energie absorbtionsvorrichtung 100 eine progressive Federkennlinie aufweist. Es gilt für die Dicken ti bis t folgender mathematischer Zusammenhang: ti<t2<t3<t . 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 1 10, 120. Das erste Befestigungselement 1 10, 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 Energieabsorbtionsvor richtung 100 in einer Zwischenstellung, in der die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 elastisch verformt ist. Die biegesteifen Ecken 170, 180, 190 sind in dieser Zwischenstellung im Wesent lichen 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 Energieabsorbtionsvor richtung 100 in einer deformierten Stellung, in der die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 plas tisch verformt ist.
Die Deformationszonen 172, 174, 182, 184, 192, 194 sind von dem zweiten Befestigungsele ment 120 zum ersten Befestigungselement 1 10 hin zumindest teilweise schwerer deformierbar ausgebildet als die vorhergehenden Deformationszonen 172, 174, 182, 184, 192, 194, sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung 100 eine progressive Deformationskennlinie aufweist. Zu dem wird durch die unterschiedlich starke Deformation eine Deformationsreihenfolge der De formationszonen 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 Energieabsor btionsvorrichtung 100 als offenbart.
BEZUGSZEICHEN LISTE
1 erstes Fahrzeug
V 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
Ri erster Radius
R2 zweiter Radius
Rs dritter Radius
R4 vierter Radius
R5 fünfter Radius
E Ebene
ti Dicke des ersten Stegs t2 Dicke des zweiten Stegs t3 Dicke des dritten Stegs t4 Dicke des vierten Stegs

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) zum Schutz eines Fahrzeugelements (10, 10‘, 10“), insbesondere eines militärischen Fahrzeugs (1 , 1‘, 1“), vor einer Detonationswir kung, umfassend
ein erstes Befestigungselement (1 10), das mit einem Fahrzeugchassis (2) und/oder ei ner 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 (1 10, 120) zumin dest zwei Stege (130, 140, 150, 160) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest zwei Stege (130, 140, 150, 160) derart angeordnet sind, dass diese über einander in einer gemeinsamen Ebene (E) liegen.
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 (1 10), das zweite Befestigungselement (120), die zumin dest 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 (1 10, 120) liegt.
4. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (130, 140, 150, 160) biegeelastisch ausgebil det sind.
5. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Befestigungseinrichtungen (1 10, 120) und den jeweils angrenzenden Stegen (130, 160) biegeversteifte Übergangszonen (1 12, 122) ausgebildet sind.
6. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den biegeversteiften Übergangszonen (1 12, 122) angrenzend eine Übergangsdefor mationszonen (1 15, 125) ausgebildet sind.
7. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stegen (130, 140, 150, 160) jeweils biege versteifte Ecken (170, 180, 190) ausgebildet sind.
8. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den biegeversteiften Ecken (170, 180, 190) angrenzend die Deformationszonen (172, 174, 182, 184, 192, 194) ausgebildet sind.
9. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die Deformationszonen (172, 174, 182, 184, 192, 194) von dem zweiten Befestigungselement (120) zum ersten Befestigungselement (1 10) hin zumin dest teilweise schwerer deformierbar ausgebildet sind als die vorhergehenden Deforma tionszonen (172, 174, 182, 184, 192, 194), sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung (100) eine progressive Deformationskennlinie aufweist.
10. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (ti, t2, t3, t ) der Stege (130, 140, 150, 160) von dem zweiten Befestigungselement (120) zum ersten Befestigungselement (1 10) hin grö ßer wird, sodass die Energieabsorbtionsvorrichtung (100) eine progressive Federkenn linie aufweist.
1 1 . Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (130, 140, 150, 160) in alternierender Richtung sägezahnartig angeordnet sind.
12. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Innenradien (R2, R3, R4) zwischen den Stegen (130, 140, 150, 160) in den biegesteifen Ecken (170, 180, 190) und/oder Innenradien (Ri, R5) in den Übergangszonen (1 12, 122) ausgebildet sind.
13. Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die Innenradien (R2, R3, R4) zwischen den Stegen (130, 140, 150, 160) in den biegesteifen Ecken (170, 180, 190) und/oder Innenradien (Ri, R5) in den Übergangszonen (1 12, 122) von dem zweiten Befestigungselement (120) zum ersten Befestigungselement (1 10) hin größer werden.
14. Fahrzeug (1 , 1‘, 1“) umfassend eine Energieabsorbtionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 - 13 und ein Fahrzeugelement (10, 10‘, 10“), wobei das Fahrzeugele ment (10, 10‘, 10“) über die Energieabsorbtionsvorrichtung (100) mit dem Fahrzeug (1 , 1‘, 1“) verbunden ist.
15. Fahrzeug (1 , 1‘, 1“) nach Anspruch 14, 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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