DE2918280A1

DE2918280A1 - Stossdaempfungseinrichtung

Info

Publication number: DE2918280A1
Application number: DE19792918280
Authority: DE
Inventors: James Daniel Cronkhite; John Verdi Howard; Henry Evan Wilson
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Textron Inc
Priority date: 1978-05-10
Filing date: 1979-05-07
Publication date: 1979-11-22
Also published as: CA1107769A; JPS6349097B2; AU4670679A; GB2020780B; AR222485A1; BR7902826A; ES253799Y; DE2918280C2; AU529114B2; FR2425584B1; IL57223A0; ES253799U; JPS556078A; FR2425584A1; GB2020780A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stoßdämpfen durch Energieabsorption. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Stoßdämpfen bei Hochgeschwindigkeitsaufprall .

Um die an Fahrzeugen bei Bruchbeschädigung auftretenden Personenschäden möglichst gering zu halten, sind bereits zahlreiche Stoßdämpfungseinrichtungen entwickelt worden. So weisen beispielsweise Flugzeugsitze Energieabsorptionseinrichtungen auf, die die Fluggäste gegenüber den beim Landen auftretenden Kräften schützen. Die Flugzeug-Fahrgestelle sind ebenfalls mit Stoßdämpfungseinrichtungen versehen.

Es ist bereits bekannt, als Stoßdämpfer einen zusammendrückbaren, gewellten Aluminiumzylinder in Fluggastsitzen zu verwenden, der an sich zur Sitzhöhenverstellung dient. Bei der Einwirkung starker Landekräfte wird dieser Stoßdämpfer entweder permanent verformt oder zerbrochen, wobei Energie absorbiert wird.

Bekannte Stoßdämpfungseinrichtungen für Fahrgestelle sind in Form einer zweistufigen Energieabsorptionseinrichtung

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aus der US-PS 3 716 208 bekannt. Die erste Stufe dieser bekannten Vorrichtung umfaßt einen in einem Öl gefüllten Zylinder verschiebbaren Kolben, der das Öl durch Steueröffnungen drückt und dadurch die vom Fahrgestell auf die Fluggastzelle übertragenen Kräfte reduziert. Die zweite Stufe dieser Energieabsorptionseinrichtung bilden das Fahrgestell mit der Fahrgastzelle verbindende Bolzen, die unter Einwirkung zu hoher Kräfte verformbar sind.

Aus der US-PS 3 997 133 ist ferner eine Stoßdämpfungseinrichtung für die Abschwächung von Stoßkräften bekannt, die beim Landen von mit großer Geschwindigkeit in senkrechter Richtung landenden Flugzeugen auftreten. Die bekannte Einrichtung ist eine Kombination aus einem abgefederten Bolzen und einer Energieaufnahmeeinrichtung in Form eines verhältnismäßig dünnwandigen Aluminiumzylinders. Die Einrichtung umfaßt ferner einen Ring mit einer Anzahl radialer, nach oben gerichteter Schneiden für den Eingriff mit der Innenwand des Zylinders, die bei einer Verschiebung des Zylinders gegenüber dem Ring mechanische Arbeit leisten. Diese vom Ring geleistete mechanische Arbeit besteht beim Auftreten einer Relativbewegung im Aufschneiden des Zylinders in längliche Streifen.

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Die US-PS 3 997 133 beschreibt ferner eine Schäleinrichtung anstelle des Schneidrings, die die Ränder des Zylinders bei dessen Anwärtsbewegung abschrägt und den Z.ylinder zerstört. Dieses Abschälen oder Abschrägen erfolgt unter Absorption von Energie, wodurch Stoßkräfte abgeschwächt werden.

Beispiel für derartige Energieabsorptionseinrichtungen sind übliche Fahrzeugstoßdämpfer, die im allgemeinen mit Hydrauliköl befüllte Energieabsoprtionszylinder sind.

Das US-Verkehrsministerium hat Untersuchungen an mit verstärkten Kunststoffen aufgebauten Fahrzeugen vornehmen lassen und unter der Bezeichnung DOT HS-8O1 771 mit dem Titel "Feasibility Study of Plastic Automotive Structures" veröffentlicht. Dieser Bericht enthält eine ausführliche Untersuchung von Kunststoff-Fahrzeugteilen, die den Passagierraum bei einem Frontalzusammenstoß schützen sollen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Stoßdämpfungseinrichtung zu schaffen, welche die beim Landen von Flugzeugen oder beim schnellen Abremsen von Fahrzeugen auftretenden hohen Stoßkräfte durch Energieabsorption abschwächt.

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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.

Die erfindungsgemäße Stoßdämpfungseinrichtung umfaßt demnach ein längliches Verbundteil aus faserigem Material, das an einem Ende auf einem Amboß aufliegt und auf dessen anderes Ende eine Stoßkraft wirken kann. Während die Stoßkraft das längliche Teil auf dem Amboß immer stärker zerdrückt, wird dabei Stoßenergie abgebaut.

Vorzugsweise ist das längliche Verbundteil eine geschlossene oder offene Säule mit einer faserverstärkten Kunststoffwand, deren Fasern in unterschiedlichem Winkel zu einer Normalebene der Verbundteilachse liegen. Der das Verbundteil zerstörende Amboß besitzt in einer Ausführung eine ebene Oberfläche, in einer anderen Ausführung eine kegelförmige Oberfläche mit positivem oder negativem Kegelwinkel.

Als Verbundmaterial für das längliche Teil sind beispielsweise in Kunstharz gebetteter Graphit, Glasfasern, Bor oder Aramidfasern geeignet.

Die erfindungsgemäße Stoßdämpfungseinrichtung ist insbesondere zur Anwendung in Flugzeug-Fahrgestellen, in Fluggast-

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sitzen oder in Stoßdämpfern anderer Fahrzeuge anwendbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figuren 1a, 1b, 1c

Grundelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Darstellung ihrer Wirkung;

Figur 2

eine andere Ausführung der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung;

Figuren 3a + 3b

einen Amboß mit positivem und negativem Kegelwinkel;

Figuren 4a bis 4d

Last/Ausknickkurven für einige Faserstoffe, die für das erfindungsgemäße längliche Verbundteil verwendbar sind;

Figur 5

eine Seitenansicht eines energieabsorbierenden Sitzes mit erfindungsgemäßer Vorrichtung;

Figur 6

eine Ansicht des in Figur 5 dargestellten energieabsorbierenden Sitzes (von hinten gesehen) ;

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Figur 7 eine Einzelheiten darstellende Ansicht des energieabsorbierenden Sitzes gemäß Figur 5;

Figur 8 einen Schnitt durch eine Ausführung der erfindungsgemäßen Stoßdämpfungseinrichtung in Verbindung mit dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Sitz;

Figur 9 eine perspektivische Ansicht einer Fahrgestellstütze eines Hubschraubers, bei dem die erfindungsgemäße Stoßdämpfungseinrichtung eingesetzt ist;

Figur TO einen Teilschnitt der beim Fahrgestell gemäß

Figur 9 eingesetzten Stoßdämpfungseinrichtung;

Figur 11 eine perspektivische Ansicht einer Kfz-

Stoßstange mit erfindungsgemäßer, rechtecksförmiger Stoßdämpfungseinrichtung.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Energieumwandlung zur Abschwächung auftretender Stoßkräfte durch mechanische Verformungsarbeit. Bei bekannten Vorrichtungen erfolgt die Energieumwandlung durch permanente Materialverformung, wobei üblicherweise ein extrudiertes Aluminiumlegierungsprofil verformt wurde.

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Figur 1 zeigt eine Stoßdämpfungseinrichtung 10 in schematischer Darstellung mit einem länglichen Teil 12 aus Verbundfasermaterial, beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff. Ein Amboß 14 ist axial in bezug auf das Teil ausgerichtet und liegt an einem Ende dieses Teils 12 an. Auf das gegenüberliegende andere Ende des Teils 12 wirkt die abzuschwächende Stoßkraft P ein. Hierzu drückt ein Einsatz das Teil 12 immer stärker auf den Amboß 14, wodurch dieses in zunehmendem Maße gemäß den Figuren 1a bis 1b zerbrochen wird.

Figur 2a zeigt das energieabsorbierende Teil 12 als Verbundteil aus Kunstharz und Fasern. Die Fasern verleihen dem Material die notwendige Festigkeit, während das Harz die Fasern in Form einer Matrix einbettet und zur Kraftverteilung auf die Fasern dient. Als Fasern für das energieabsorbierende Teil 12 sind beispielsweise Graphit, Kevlar, Glasfasern oder Bor geeignet. Warmhärtende oder thermoplastische Kunstharze werden bei der Herstellung des energieabsorbierenden Teils mit den Fasern vermischt. Als warmhärtende Kunstharze sind beispielsweise Polyester, Epoxidharze oder Phenolharze geeignet, wobei die Epoxidharze herragende mechanische Eigenschaften sowie eine Dimensionsstabilität aufweisen. Geeignete thermoplastische Kunstharze sind Polystyrol, Polycarbonat und Polypropylen sowie ähnliche Kunstharze.

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Je nach Art der gewählten Faser und des Kunstharzes erfolgt die Herstellung des energieabsorbierenden Teils 12 auf unterschiedliche Weise, übliche Herstellungstechniken umfassen das Wickeln oder Spinnen von Fasern, das Aufbringen •von Streifen oder Bahnen, das Larainieren, das Formen geschnittener Fasern sowie das Vor- und Nachformen.

Die Energieabsorptionseigenschaften des Teils 12 hängen außerdem von der Faserorientierung ab. Die Faserorientierung umfaßt zahlreiche Kombinationen von gleichgerichteten Fasern, welche im Winkel von 0 bis 90 bezüglich der Säulenachse des energieabsorbierenden Teils 12 oder bezüglich der Normalebene 15 gemäß Figur 2a liegen. Zur weiteren Einstellung der Energieabsorptionseigenschaften des Teils 12 wird die Stelle jeder Faserschicht im Laminat zur Erzielung der gewünschten Laminateigenschaften vorgewählt. Beim Aufsprühen oder beim Formen geschnittener Fasern werden die Fasern nicht besonders ausgerichtet. Ihre Orientierung entspricht daher einer Zufallsverteilung.

Gemäß Figur 2a ist das energieabsorbierende Teil 12 ein Rohr mit offenen Enden. Im Querschnitt offene Teile 12 sind ferner Winkelteile, T-Profile, Kanalprofile und "J", "I", oder "Z" Profile. Das energieabsorbierende Teil 12 kann aber

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auch aus geschlossenen Profilen hergestellt sein, wobei derartige Profile vorzugsweise kreisförmig, elliptisch., quadratisch oder rechteckig sind.

In Prüfversuchen wurde das erfindungsgemäße Teil 12 als offener Zylinder gemäß Figur 2a verwendet. Zur Verstärkung dienten Graphit, Kevlar und Glasfasern, während als Matrix Epoxidharz benutzt wurde. Die Teile wurden "gewickelt", wobei ein mit Kunstharz imprägniertes Faserbündel unter dem gewünschten Orientierungswinkel aufgewickelt wurde, bis die vorgegebenen Wandstärke erzielt war. Die Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Rohrteile sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Grundeigenschaften von Verbundfasermaterial

Material	Wandstärke	Gewicht	Elastizitäts
	mm	(kg/cm)	modul
Graphit	0,838	O,O02925	2,48 χ 1O⁶
Kevlar	1,956	O,OO5736	1,O9 χ 10⁶
Glasfaser	O,787	O,O03375	2,23 χ 10⁶

{Kevlar-49 wird von der Firma Dupont hergestellt)

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Diese Prüfversuche erzielten die höchste spezifische Energieabsorption (cm.kg/kg Gewicht) für die Mischung Graphit/ Epoxidharz. Die Prüfversuche zeigen, daß die spezifische Energieabsorption eines bestimmten energieabsorbierenden Teils 12 von der Feinheit des zerbrechenden Materials abhängt. Das Graphit/ Epoxidharz-Rohr war beispielsweise "pulverisiert", während das Kevlarrohr nach dem Zerbrechen teilweise noch größere Stücke aufwies. Figur 1 zeigt einen Amboß 14 mit am Teil 12 anliegender ebener Oberfläche, während die Figur 2a eine Amboßausführung in Form eines Kegelstumpfes darstellt. Dies ist deutlicher in Figur 2b erkennbar. Der Neigungswinkel 14a ist in Figur 2b mit λ. bezeichnet; er beträgt 30°.

Durch Veränderung des Neigungswinkels der Amboßoberfläche wird die auf ein bestimmtes Teil 12 wirkende Bruchlast verändert. Vergrößert man den Kegelwinkel cL von 0 auf 45 , dann bricht das energieabsorbierende Teil 12 bereits bei geringerer Belastung. Prüfversuche mit + 45 bezüglich der Normalebene 15 orientierten Fasern erhärteten diese Erkenntnis. Der Bruchvorgang war dabei ein zunehmendes Aufplatzen der Laminatschichten gegenüber einem zunehmenden Zerbrechen. Dies hängt jedoch von der Orientierung der Fasern bezüglich der Normalebene 15 ab. Bei parallel zur Normalebene 15 orientierten Fasern, die also einen Winkel von 90° zur Zylinderachse einschließen, überwiegt das Zerbrechen gegen-

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über dem Aufplatzen des Laminats.

Die Figuren 3a und 3b zeigen eine andere Äuführung des Ambosses 14 mit einem positiven und einem negativen Kegelwinkel, wobei bei der Ausführung mit negativem Kegelwinkel gemäß Figur 3b die Zerstörungswirkung bei zunehmenden Hineindrücken des Teils in den Kegelstumpf zunimmt. Dadurch vergrößert sich der Wirkungsgrad der Energieabsorption, also die je Gewichtskilogramm absorbierte Energie.

Ein wichtiges Indiz für die Wirksamkeit der Stoßdämpfungseinrichtung ist deren spezifischer Energieabsoptionswirkungsgrad. Dieser Faktor gibt die Kraftabschwächungsfähigkeit im Verhältnis zum Gewicht des Teils an. Die Dimension, dieses Faktors ist cmkg je Kilogramm Gewicht. Es hat sich gezeigt, daß der spezifische Energieabsorptionswirkungsgrad einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur von dem verwendeten Material, sondern auch von dem Kegelwinkel «L> des Ambosses 14 gemäß den Figuren 2 und 3 abhängt.

Die Figuren 4a bis 4c zeigen typische statische Lastauslenkungskurven für Rohre aus einem Material gemäß Tabelle 1 für verschiedenen Amboßkegelwinkel. Die Figuren 4a, 4b und 4c zeigen die Belastung in Kilogramm in Abhängigkeit von der Auslenkung in Zentimetern, womit die Bewegungslänge des

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Stoßübertragungsteils oder Einsatzes 16 gemeint ist. Man erkennt, daß jede der Kurven zu Beginn eine Spitze mit anschließender Talsohle aufweist, die die erste Bruchlastspitze darstellen. Man erkennt aus den Diagrammen, daß die anfängliche Spitzenbruchlast durch Abschrägung des Rohrendes verringerbar ist. Gemäß der die Ausführung nach Figur 3a darstellenden Kurve in Figur 4a folgt auf eine anfängliche Spitze und ein Tal ein Bereich I in den die Bewegung des Einsatzes 16 gegenüber dem Amboß 14 darstellenden Auslenkungskurven, in welchem sich die Belastungskraft aufbaut. Nach einem Übergangsbereich II geht jede der Auslenkungskurven in einen linearen Bereich III über, der die auf das Rohrteil wirkenden konstante Belastung während der Abwärtsbewegung des Einsatzes 16 und während des zunehmenden Zerbrechens des Rohrteils auf dem Amboß 14 darstellt. Ein energieabsorbierendes Teil 12 mit abgeschrägtem Ende weist einen Kurvenverlauf mit minimiertem Bereich II auf, wobei lediglich der Bereich III gemäß Figur 4a für ein Graphit/ Kunstharz-Rohr übrig bleibt.

Dieser lineare Bereich der Lastknickkurven gibt an, daß die Belastung über praktisch die gesamte Länge der Wirkung des Einsatzes oder Kraftübertragungseinrichtung konstant ist und damit eine wirksame Energieabsorption erzielt wird.

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Aus den statischen Prüfdaten ist der spezifische Energieabsorptionswirkungsgrad für jede Ausführung berechenbar.
Tabelle 2 zeigt die spezifischen Energiabsorptionswirkungsgrade für I-Laminate mit 45° Faserorientierung im Vergleich mit einem Metallrohr aus 3OO3-H14 Aluminiumlegierung.

Tabelle 2

Spezifische	Material	Energieabsorption	(FT.-LB./LB.)	30	45
	Graphit/Epoxidharz		Amboßwinkel (X)	4100	2300
Kevlar/Epoxidharz	eben	15	3500	1900
Glasfaser/Epoxidharz	15200	9200	2600	2600
3OO3-H14 Al	5900	5900
2600	5000
7800

Die Genauigkeit der statischen Lastauslenkungskurven gemäß
den Figuren 4a bis 4d als Maß für die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Stoßdämpfungseinrichtung bei dynamischer
Belastung wurde durch Fallversuche mit einem Graphit/Epoxidharzrohr übverprüft, dessen Fasern etwa 45° zur Normalebene der wirkenden Kraft gewickelt waren. Auf das Rohr wurde ein Gewicht von 55,3 kg (122 pounds) aus einer Höhe von 60 cm
(2 feet) fallengelassen. Einschließlich der Rohrauslenkung

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betrug die volle Fallhöhe 65,28 cm (25,7 inches). Die Auftreffgeschwindigkeit des Gewichtes betrug etwa 360 cm je Sekunde (12 feet per second). Die Vorrichtung schwächte die gesamten 3318 cmkg (244 foot-pounds) ohne Rückstoß ab.

Bei einer Energiefläche unter der statischen Lastauslenkungskurve aus Figur 4a und einem Amboßwinkel von 0° wurde eine Auslenkung von 4,1 cm (1,63 inch) vorhergesagt. Im dynamischen Fallversuch wurde eine Auslenkung von 4,4 cm (1,75 inch) gemessen, so daß also die statische Lastauslenkungsinformation auch für die dynamische Belastung repräsentativ ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß im Falle von Umrechnungsfehlern die US-amerikanischen Einheiten Vorrang haben.

Die Figuren 5 bis 8 zeigen Anwendungsbeispiele für die Erfindung, vorzugsweise anhand eines energieabsorbierenden Sitzes 20. Der energieabsorbierende Sitz 20 besitzt einen Rahmen 22 mit einem Fuß 24. Ein konturierter Sitzbereich 26 ist in zu beschreibender Weise am Rahmen 22 angebracht.

Die Figuren 5 und 6 zeigen den Rahmen 22 in Einzelheiten mit vorstehenden Haltearmen 28 und 30, die von den Füßen 24a und 24b hochragen. An den Haltearmen 28 und 30 ist der Sitzbereich 26 mit Hilfe von Gurten 32 aufgehängt. Eine obere Strebe 34 verbindet die beiden Arme 28 und 30; zwischen

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den Füßen 24a und 24b ist eine Dämpfungsklammer 36 befestigt. Die Stoßdämpfungseinrichtung 38 ist zwischen der Dämpfungsklammer 36 und der Rückseite des Sitzbereiches 26 befestigt. Die Stoßdämpfungseinrichtung ist im Grunde genommen ein längliches Teil, das auf zuvor beschriebene Weise aus Verbundmaterial besteht. Es ist kraftübertragend zwischen den Sitzbereich 26 und die Dämpfungsklammer 36 eingesetzt.

Die Figuren 7 und 8 zeigen die Stoßdämpfungseinrichtung 38 und die Dämpfungsklammer 36 in Einzelheiten. Am unteren Ende der Stoßdämpfungseinrichtung 38 ist eine schalenförmige Endstütze 40 mit eingesetztem, feststehenden Zylinder 42 vorgesehen, der konzentrisch dazu einen Innenzylinder 44 aufweist. Der Innenzylinder 44 besitzt ein verschlossenes Ende 46, das als Kraftübertragungselement vom Sitzbereich 26 zu einem in Zylinder 42 montierten, energieabsorbierenden Teil 48 dient. Das energieabsorbierende Teil 48 entspricht der Ausführung gemäß Figuren 1 und 2. Die Zylinder 42 und 44 sowie das energieabsorbierende Teil 48 sind mittels einer Spannschraube 50 miteinander verbunden.

Bei den Ausführungen der Stoßdämpfungseinrichtung gemäß den Figuren 7 und 8 umfaßt der innere Zylinder 44 eine Feder 52, die einen Teil des Stoßdämpfers zwischen dem inneren

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Zylinder 44 und einem in einer Klammer 56 endenden Rohr 54 dient. Die Klammer 56 ist direkt mit der Rückseite des Sitzes 26 verbolzt.

Beim Auftreten eines starken Landestoßes, bei dem die auftretenden hohen Stoßkräfte sonst auf den im Sitzbereich 26 sitzenden Fluggast übertragen würden, zerbricht der Sitzteil 26 über den inneren Zylinder 44 das energieabsorbierende Teil 48 in zunehmendem Maße, wodurch Energie verbraucht und die Stoßkraft abgeschwächt wird.

Bei extremer Abbremsung eines energieabsorbierende Sitze 20 aufweisenden Flugzeuges wird diese Bremskraft über den Sitzteil 26 auf eine Kraftübertragungseinrichtung 38 übertragen. Bei der Ausführung gemäß den Figuren 6, 7 und 8 drückt diese Kraft den Sitzteil 26 bezüglich der Dämpfungsklammer 36 nach unten und damit auch den inneren Zylinder 44 gegenüber dem Zylinder 42 abwärts. Die Abwärtsbewegung des inneren Zylinders 44 führt zu einem Zerbrechen des energieabsorbierenden Teils 48, das auf der als Amboß wirkenden Endabstützung 40 zersplittert. Hierzu verbraucht das energierabsorbierende Teil 48 Energie und schwächt die auf das Sitzteil 26 und damit den den Fluggast wirkende Bremskräfte ab.

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Der in Figur 5 dargeteilte Fluggastsitz 20 weist ferner eine übliche Sitzverstellung 58 auf, durch die der Sitzteil 26 gegenüber der Bodenfläche in der Höhe verstellbar ist. Die Verstellung der Sitzhöhe erfolgt gegenüber dem Fuß 24a durch einen Winkelhebel 60.

Obgleich die erfindungsgemäße Stoßdämpfungs-Verbundeinrichtung vorstehend anhand eines energieabsorbierenden Sitzes beschrieben wurde, kann die erfindungsgemäße Stoßdämpfungseinrichtung auch in anderen Vorrichtungen eingesetzt sein.

Die erfindungsgemäße Stoßdämpfungseinrichtung bietet in ihrer Verbundbauweise zur Energieabsorption zahlreiche Vorteile gegenüber den bislang bekannten Aluminiumlegierungsstoßdämpfern.

Tabelle 2 zeigte die Überlegenheit von Verbundmaterial, insbesondere Graphit, in bezug auf den spezifischen Energieabsorptionswirkungsgrad. Demnach bewirkt ein Faserverbundmaterial eine stärkere Stoßdämpfung bei gleichem Gewicht. Dies bedeutet insbesondere im Flugzeugbau einen wesentlichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch die Möglichkeit der vollständigen Materialzerstörung über

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die gesamten Verschiebungslänge ein wesentlich größerer Energieverbrauch erzielbar ist. Gewelltes Aluminium oder andere Metalle sind demgegenüber nicht vollständig zerstörbar oder 100 % verkürzbar. Während bei einem Verbundmaterial die gesamte Materiallänge zur Energieumwandlung ausgenutzt werden kann, ist dies bei Metallen nicht möglich. Letzteres ist insbesondere bei Fluggastsitzen ein Nachteil, bei denen im Falle von Bruchlandungen zunächst eine Materialverformung auftritt, dann aber ein Großteil der unabgeschwächten Stoßkraft noch auf die Fluggäste wirkt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die erfindungsgemäße Stoßdämpfungseinrichtung keinem Verschleiß durch Umwelteinfluß, beispielsweise Korrosion, unterliegt.

Die erfindungsgemäße Stoßdämpfungseinrichtung ist aber nicht nur in Verbindung mit Fluggastsitzen einsetzbar, sondern beispielsweise auch bei Flugzeug-Fahrgestellen, bei Flugzeug-Motor- und Getriebe-Halterungen oder bei Fahrzeugstoßstangen.

Die Figuren 9 und 10 zeigen ein Flugzeug-Fahrgestell mit der erfindungsgemäßen Stoßdämpfungseinrichtung. Das Fahrgestell 64 ist an der Zelle 66 eines Hubschraubers mittels eines Schwenkarms 68 und einer Halteklammer 70 angebracht. Am Außenende des Schwenkarms 68 ist ein Achsschenkel 72 mit einem

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Rad 74 angebracht. Zwischen dem Achsschenkel 72 und der Halteklammer 70 liegt eine Stoßdämpfungseinrichtung 76 mit einem energieabsorbierenden Teil 78 und einem Öl/Pneumatik-Stoßdämpfer 80. Der Stoßdämpfer 80 ist ein üblicher Dämpfer, der eine an sein Gehäuse angeformte Stützschale 82 umfaßt. In der Stützschale 82 sitzt das energieabsorbierende Teil 78, dessen oberes Ende in eine Stütschale 84 paßt. Letztere ist an die Halteklammer 70 angelenkt.

Figur 10 zeigt das energieabsorbierende Teil 78, dessen weiteres, oberes Ende in der Stützschale 84 sitzt, während ihr engeres Ende in der unteren Stützschale 82 liegt. Das Teil verjüngt sich somit allmählich über seine gesamte Länge. Zur Befestigung des oberen Endes des energieabsorbierenden Teils 78 in der Stützschale 84 dient ein Haltering 86, der zwischen dem Teil 78 und dem Innendurchmesser der oberen Stützschale 84 liegt. Auf ähnliche Weise hält ein zweiter Haltering 88 das energieabsorbierende Teil 78 in der unteren Stützschale 82.

Die obere Stützschale 84 dient als Kraftübertragungselement, während die untere Stützschale 82 als Amboß wirkt. Bei Bruchlandungen wird die Stoßkraft über die obere Stützschale 84 auf das energieabsorbierende Teil 78 übertragen und dieses

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nach unten auf die untere Stützschale 82 gedrückt. Dies führt zu einem Zersplittern des energieabsorbierenden Teils 78 auf der nun als Amboß wirkenden unteren Stützschale 82. Die dabei umgewandelte Energie schwächt die restliche auf das Fahrgestell und die Zelle 66 wirkende Stoßkraft ab.

Die erfindungsgemäße Stoßdämpfungseinrichtung ist aber auch für Kraftfahrzeuge geeignet, und zwar vorzugsweise für Stoßstangenhalterungen gemäß Figur 11. Eine Stoßstangenhalterung 90 erstreckt sich dabei in üblicher Weise vom Kraftfahrzeugrahmen nach vorn oder nach hinten. Mit dem Rahmen 90 ist ein Amboß 9 2 verschweißt oder auf andere Weise verbunden, der einen Teil der Stoßdämpfungseinrichtung bildet. In der Halterung 90 sitzt ein energieabsorbierendes Teil 94, dessen inneres Ende an dem Amboß 92 anliegt. In der in Figur 11 dargestellten Ausführung ist das energieabsorbierende Teil 94 im Querschnitt rechtecksförmig oder quadratisch mit abgerundeten Ecken. Vorzugsweise besteht das Teil 94 aus einem Graphit/Epoxidharzverbund, der durch Extrusion hergestellt worden ist.

Am äußeren Ende des energieabsorbierenden Teils 94 ist eine Stoßstange 96 angebracht, wobei das energieabsorbierende Teil 94 normale Achsial- und Biegekräfte ohne Eindrückung oder Zersplitterung auf dem Amboß 92 aushält. Lediglich beim Auftreten hoher, auf die Stoßstange 96 wirkender Kräfte, die die

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Zerstörungsschwelle des Graphit/Epoxidharzverbundes des energieabsorbierenden Teils 94 überschreiten, wird das Teil 94
auf dem Amboß 92 zu zersplittern anfangen. Während derartig hoher Stöße bzw. bei Fahrzeugkollisionen wird das energieabsorbierende Teil 94 in zunehmendem Maße auf dem Amboß 92
zerbrochen, wobei eine Energieumwandlung der Stoßenergie erfolgt. .

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Claims

UEXKULL & SIOi. ΡΛ ■ E N TAN'" M IF in si 11 n'iiu/ .r.r ι D 2000 HAMBURG 52 >'l" U I ->■ ill JNAI I'l IMU '.I MIAIIVl '."■ ΜΠΟϋΕ THE IUH(IPEAN PAIENrOFFICI' DR J U IHIIR vom UEXKUlI OF? ULRICH GRAr STOLBERG oipi inc; junciPN ouchantke DIPI. IMG ARNUI F' HUHEFJ DR ALLARD vrjn KAMEKE DR KARL HEINZ SCHULMEYER Textron Inc. 40 Westminster Street Providence, Providence County Rhode Island 02903 V.St.A. (Prio: 10. Mai 1978 US 904 381 - 15734) Hamburg, den 4. Mai 1979 Stoßdämpfungseinrichtung ANSPRÜCHE

1.) Stoßdämpfungseinrichtung gekennzeichnet durch

- ein längliches Teil (12) aus Verbundmaterial;

- einen Amboß (14), der bezüglich des länglichen Teils (12) axial ausgerichtet ist und an dessen einem Ende liegt; und

- eine Kraftübertragungseirichtung (16), die auf dem
dem Amboß (14) gegenüberliegenden Ende des länglichen Teils (12) liegt und zum progressiven Zerbrechen des Teils (12) auf dem Amboß (14) dient.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Teil (12) ein Rohr ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Teil (12) eine Vielzahl von Fasern umfaßt, die in einem vorgewählten Winkel bezüglich einer Normalebene auf die Längsachse des Teils (12) ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (14) eine ebene Oberfläche besitzt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem länglichen Teil (12) zugewandte Oberfläche des Ambosses (14) die Form eines Kegelstumpfes (14a) hat.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem länglichen Teil (12) zugewandte Oberfläche des Ambosses (14) ein auf der Spitze stehender Kegel (Figur 3b) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel (ου) der Amboßober-

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fläche (14a) größer als 0° und kleiner als 90° ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial Graphit und
Kunstharz umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial Glasfasern
und Kunstharz umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial Aramidfasern und Kunstharz umfaßt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial Bor und Kunstharz umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere für einen energieabsorbierenden Sitz, gekennzeichnet durch

- einen Sitzrahmen (22) mit Füßen (24) zum Aufstellen des Sitzes auf einer Fläche;

- ein am Sitzrahmen (22) befestigtes Sitzteil (26), das bezüglich des Ramens (22) abwärts verschiebbar ist;

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- eine zwischen dem Rahmen (22) und dem Sitzteil (26) vorgesehene Energieabsorptionseinrichtung (38), die ein längliches Teil aus Verbundmaterial aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieabsorptionseinrichtung (38) eine gegenüber den Füßen (24) feststehende Dämpfungsklammer (36) aufweist, die bezüglich des länglichen Teils ausgerichtet und mit dem unteren Ende der Energieabsorptionseinrichtung (38) in Kraftschluß steht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieabsorptionseinrichtung (38) zwischen Sitzteil (26) und Fuß (24) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (20) zwei das Sitzteil (26) haltende Rahmenteile (28) aufweist, die jeweils erste und zweite Zylinder (42 und 44) umfassen, wobei der zweite Zylinder (44) im ersten Zylinder (42) verschiebbar ist und auf einem energieabsorbierenden, länglichen Teil (48) aufliegt, das sich mit seinem anderen Ende auf einer den Boden des ersten Zylinders (42) bildenden Schale (40) abstützt.

909847/0669

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Zylinder (44) eine Druckfeder (52) zur Dämpfung geringer Stoßbelastungen vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, insbesondere für ein Fahrgestell eines Flugzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß das energieabsorbierende Teil (12; 78) in einer im wesentlichen senkrechten Strebe des Fahrgestells (76) zwischen einer oberen Stützschale (84) und einer unteren Stützschale (82) eingesetzt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stützschale (82) das obere Ende eines üblichen Hydraulik/Pneumatik-Stoßdämpfers (80) bildet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Teil (12; 90) in eine Stoßstangenhalterung (94) eingesetzt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das energieabsorbierende, längliche Teil (90) an einem kraftfahrzeugseitig angebrachten Amboß (92) anliegt.

909847/0669

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das energieabsorbierende Teil (90) im Querschnitt rechtecksförmig oder quadratisch ist.

9098Λ7/0669