DE102014013496A1

DE102014013496A1 - Stoßstangenanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014013496A1
Application number: DE102014013496.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stoßstangenanordnung bei einem Kraftfahrzeug (1), wobei mindestens eine Stoßstange (2) abgestützt und geführt am Rahmen und/oder der Karosserie des Kraftfahrzeuges (1) in Kraftfahrzeuglängsrichtung gesteuert translatorisch vom Kraftfahrzeug (1) weg und zum Kraftfahrzeug (1) hin bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen und/oder die Karosserie des Kraftfahrzeuges (1) mindestens zwei in Fahrzeuglängsrichtung angeordnete Zylinder (3, 4) aufweist, die mit mindestens einem in jedem Zylinder (3, 4) verschiebbar angeordneten Kolben (5) mindestens einen Arbeitsraum (13) bilden, in den Arbeitsraum (13) gesteuert durch eine Steuereinrichtung (8) Druckluft einbringbar und ausbringbar ist und jeder Kolben (5) über eine geführte Pleuelstange (6) mit der Stoßstange (2) verbunden ist, die Länge der Zylinder (3, 4), die Höhe der Kolben (5) und die Länge der Pleuelstangen (6) so aufeinander abgestimmt sind, dass die Stoßstange (2) eine ausreichend weit vom Kraftfahrzeug (1) weg führende translatorische Bewegung auszuführen vermag, die Bewegung der Kolben (5) in den Zylindern (3, 4) bei der translatorischen Bewegung der Stoßstange (2) weg vom Kraftfahrzeug (1) durch einen Anschlag begrenzt ist, so dass die Kolben (5) die Zylinder (3, 4) nicht verlassen können, wobei durch die Steuereinrichtung (8) die in den mindestens einen Arbeitsraum ein- und ausbringbare Druckluft in Abhängigkeit von verarbeiteten Sensorsignalen über Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeuges (1) steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßstangenanordnung für Kraftfahrzeuge, bei der die Stoßstange an der Karosserie oder dem Rahmen einer Karosserie angebracht ist.
Stoßstangen sind in vielfältigster Ausführung bekannt. Sie sollen im Kollisionsfall möglichst viel kinetische Energie vernichten, um so die Fahrzeuginsassen zu schützen ( DE 600 13 623 T2 ).
Aus der DE 2 555 130 A ist es bekannt, zwischen der Stoßstange und dem Motor pneumatisch wirkende Stoßauffänger anzuordnen, die gestaffelt in Abhängigkeit von der Stoßkraft zum Einsatz kommen.
Die Stoßstange nach der DE 10 2009 031 090 A1 ist doppelt ausgeführt, so dass die äußere Stoßstange mit ihren Gleitrohren geführt in zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Führungsrohren unter Einwirkung gesteuerter Explosionen von zündbaren Sprengmitteln in Crashpuffern zwischen den beiden Stoßstangen von der inneren Stoßstange weg bewegbar ist und durch Ablassen von Sprenggasen eine gedämpfte Rückbewegung erfolgt.
Heute sind die Stoßstangen meist von einer Kunststoffblende umgeben, der Schürze, die die Aerodynamik eines Fahrzeuges verbessert und im Kollisionsfall als erstes zerstört wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch Gasdruck betätigbare Stoßstangen zu verbessern. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Stoßstangenanordnung bei einem Kraftfahrzeug, wobei mindestens eine Stoßstange abgestützt und geführt am Rahmen und/oder der Karosserie des Kraftfahrzeuges in Kraftfahrzeuglängsrichtung gesteuert translatorisch vom Kraftfahrzeug weg und zum Kraftfahrzeug hin bewegbar angeordnet ist, sieht vor, dass der Rahmen und/oder die Karosserie des Kraftfahrzeuges mindestens zwei in Fahrzeuglängsrichtung angeordnete Zylinder aufweist, die mit mindestens einem in jedem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben mindestens einen Arbeitsraum bilden, in den Arbeitsraum gesteuert durch eine Steuereinrichtung Druckluft einbringbar und ausbringbar ist und jeder Kolben über eine geführte Pleuelstange mit der Stoßstange verbunden ist,
die Länge der Zylinder, die Höhe der Kolben und die Länge der Pleuelstangen so aufeinander abgestimmt sind, dass die Stoßstange eine ausreichend weit vom Kraftfahrzeug weg führende translatorische Bewegung auszuführen vermag, die Bewegung der Kolben in den Zylindern bei der translatorischen Bewegung der Stoßstange weg vom Kraftfahrzeug durch einen Anschlag begrenzt ist, so dass die Kolben die Zylinder nicht verlassen können,
wobei durch die Steuereinrichtung die in den mindestens einen Arbeitsraum ein- und ausbringbare Druckluft in Abhängigkeit von verarbeiteten Sensorsignalen über Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeuges steuerbar ist.
Die Zylinder sind bevorzugt in einem Bereich der Karosserie bzw. des Rahmens angeordnet, der sich unterhalb der Fahrgastzelle befindet. Eine weitere bevorzugte Anordnung befindet sich in einem der jeweiligen Stoßstange gegenüberliegenden Bereich, d. h. bei einer frontseitig angeordneten Stoßstange im Heckbereich des Kraftfahrzeuges.
Bei einer speziellen Ausführung ist die Stoßstange dreiteilig ausgeführt, wobei die Seitenteile direkt mit der Karosserie oder dem Rahmen des Kraftfahrzeuges verbunden sind, während das Mittelteil an den Pleuelstangen der Zylinder angeordnet ist.
Die vorgeschlagene Stoßstangenanordnung kann sowohl frontseitig als auch heckseitig am Rahmen oder der Karosserie des Kraftfahrzeuges vorgenommen sein.
Die Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeuges sind bevorzugt durch mindestens einen Sensor erfassbar, wobei die Sensorsignale mindestens zur Bestimmung der relativen Geschwindigkeit zwischen dem oder den Objekten und dem Kraftfahrzeug sowie deren Bewegungsrichtung nutzbar sind.
Die vorgeschlagene Stoßstangenanordnung bietet mehrere Vorteile. Zum einen kann durch das Wegbewegen der Stoßstange vom Kraftfahrzeug bei einer vorab berechneten Kollision ein Abstand zur Karosserie des Kraftfahrzeuges hergestellt werden. Dies geschieht auf einfache Weise durch das Einlassen von Druckluft in die Arbeitsräume bei gleichzeitiger Entlüftung der auf der anderen Seite der Kolben liegenden Zylinderräume, ist gefahrenlos und kann schnell realisiert werden.
Da Druckluft komprimierbar ist, wird bei der Kollision die Aufprallenergie teilweise kompensiert. Diese Kompensation kann zusätzlich beeinflusst werden, in dem die eingelassene Druckluft aus den Arbeitsräumen gesteuert abgelassen wird, wobei in den Zylinderraum auf der anderen Kolbenseite Luft eingelassen wird.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Zylinderanordnung und die Pleuelstangen die Aufprallkräfte gut ableitbar sind – an der Fahrgastzelle der Karosserie vorbei.
Bevorzugt bestehen die Stoßstangen aus einem Verbundmaterial. Auch dies schafft Spielraum für die Kompensation der Aufprallenergie bei hoher Festigkeit.
Die Druckluft ist bei einer bevorzugten Ausführung aus einem Druckluftspeicher bereitstellbar. Der Druckluftspeicher wird auf einen vorbestimmten Druck eingestellt, so dass ständig Druckluft zur Verfügung steht. Das Nachladen erfolgt durch einen Kompressor oder auch an einer Tankstelle, ähnlich wie dies bei der Befüllung von Reifen geschieht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kolben beidseitig mit Druckluft beaufschlagbar und entlastbar. Es bestehen also beidseitig der Kolben Arbeitsräume. So kann das Maß der Kolbenbewegung weg vom Kraftfahrzeug punktgenau gesteuert werden und erfolgt nicht bis zum Anschlag. Das hat Bedeutung bei drohenden Kollisionen bei geringen Geschwindigkeiten z. B. beim Rangieren oder Rückwärtsfahren.
Der Ein- und der Auslass der Druckluft in bzw. aus den Zylindern erfolgt über Ein- und Auslassventile.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen
1 die eingefahrene Stoßstange und
2 die ausgefahrene Stoßstange.
Die 1 und 2 zeigen schematisch die Karosserie des Kraftfahrzeuges 1 mit zwei in Fahrzeuglängsrichtung angeordneten Zylindern 3, 4. In jedem Zylinder 3, 4 ist ein verschiebbarer Kolben 5 angeordnet, so dass zwei Arbeitsräume 13, 14 pro Zylinder 3, 4 vorhanden sind, in die gesteuert durch die Steuereinrichtung 8 Druckluft aus dem Druckluftspeicher 7 über die Druckluftleitungen 9, 10 einbringbar und ausbringbar ist.
Jeder Kolben 5 ist über eine geführte Pleuelstange 6 mit der Stoßstange 2 verbunden. Die Länge der Zylinder 3, 4, die Höhe der Kolben 5 und die Länge der Pleuelstangen 6 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Stoßstange 2 aus einer Position am Kraftfahrzeug 1 (1) in eine ausreichend weit vom Kraftfahrzeug 1 weg befindliche Arbeitsposition, beispielhaft in 2 gezeigt, durch eine translatorische Bewegung verschoben werden kann.
Die Bewegung der Kolben 5 in den Zylindern 3, 4 bei der translatorischen Bewegung der Stoßstange 2 weg vom Kraftfahrzeug 1 ist durch einen Anschlag, hier der Zylinderkopf, durch den die Pleuelstangen geführt sind, begrenzt, so dass die Kolben 5 die Zylinder 3, 4 nicht verlassen können.
Die Objekte vor dem Kraftfahrzeug 1 sind durch mindestens einen Sensor 11 erfassbar, wobei die Sensorsignale mindestens zur Bestimmung der relativen Geschwindigkeit zwischen dem oder den Objekten und dem Kraftfahrzeug 1 und deren Bewegungsrichtung nutzbar sind.
Durch die Steuereinrichtung 8 ist die in die Arbeitsräume 13, 14 ein- und ausbringbare Druckluft in Abhängigkeit von verarbeiteten Sensorsignalen über Objekte vor dem Kraftfahrzeug 1 steuerbar. Dies geschieht mittels der Ein- und Auslassventile 12.
Zur Beschreibung der Arbeitsweise wird von der Darstellung in der 1 ausgegangen. Die Stoßstange 2 befindet sich am Kraftfahrzeug 1. Der Druckluftbehälter 7 ist mit Druckluft gefüllt. Die Ein- und Auslassventile 12 sind geschlossen. Der Sensor 11 erfasst die Objekte vor dem Kraftfahrzeuge 1, wobei die Sensorsignale zur Bestimmung der relativen Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung zwischen dem oder den Objekten und dem Kraftfahrzeug 1 genutzt werden. Dies erfolgt durch einen Rechner, der z. B. Bestandteil der Steuereinrichtung 8 sein kann.
Wird durch den Rechner in Auswertung der Sensorsignale festgestellt, dass eine Kollisionsgefahr zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt besteht, wird die Steuereinrichtung 8 durch entsprechende Signale aktiviert. Die Steuereinrichtung 8 öffnet die Einlassventile 12 in die Druckluftleitungen 9, so dass Druckluft aus dem Druckluftbehälter 7 in die Arbeitsräume 13 gelangt. Gleichzeitig werden die Druckluftleitungen 10 durch die Auslassventile 12 nach außen ins Freie geöffnet, so dass die in den Arbeitsräumen 14 befindliche Luft bei der Kolbenbewegung infolge der einströmenden Druckluft in die Arbeitsräume 13 ausgestoßen werden kann. Durch die translatorische Bewegung der Pleuelstangen 6 wird die Stoßstange 2 in eine Position entfernt vom Kraftfahrzeug 1 verschoben. Die Bewegung der Kolben 5 kann dabei bis in die Endposition erfolgen oder durch das Schließen der Auslassventile 12 der Druckluftleitungen 10 kann die Kolbenbewegung auch innerhalb der Zylinder 3, 4 gestoppt werden.
Ist die optimale Position der Stoßstange 2 erreicht, werden zumindest die Einlassventile 12 in die Arbeitsräume 13 geschlossen.
Tritt die Kollision ein, erfolgt dies entfernt vom Kraftfahrzeug 1. Die Aufprallenergie wird durch die Stoßstange 2 über die Pleuelstangen 6 auf die Kolben 5 übertragen, die durch ihre Bewegung die Arbeitsräume 13 verkleinern, so dass die hier vorhandene Druckluft weiter komprimiert wird. Dass Komprimieren kann gesteuert werden, indem durch die Auslassventile 12 aus den Arbeitsräumen 13 Druckluft nach außen abgelassen wird.
Sind die Einlassventile 12 in die Arbeitsräume 14 in dieser Phase geschlossen, entsteht in den Arbeitsräumen 14 zusätzlich ein Unterdruck. Sind die Einlassventile 12 in die Arbeitsräume 14 in dieser Phase geöffnet kann je nach Schaltstellung Luft von außen oder Druckluft aus dem Druckluftbehälter 7 in die Arbeitsräume 14 strömen.
Bleibt die Kollision aus, wird die Stoßstange 2 an das Kraftfahrzeug 1 zurückgefahren, indem die Auslassventile 12 aus den Arbeitsräumen 13 nach außen ins Freie geöffnet werden und in die Arbeitsräume 14 über geöffnete Einlassventile 12 Druckluft aus dem Druckluftbehälter 7 über die Druckluftleitungen 10 einströmt. Befindet sich die Stoßstange 2 am Kraftfahrzeug 1 kann zweckmäßigerweise die Druckluft aus dem Arbeitsraum 14 abgelassen werden. Die Ein- uns Auslassventile 12 sollten dann in eine geschlossene Position gebracht werden, so dass der eingangs geschilderte Ausgangszustand wieder hergestellt ist.
Die beschriebene Arbeitsweise setzt voraus, dass mit den Ein- und Auslassventile 12 folgende Schaltstellungen realisierbar sind:

– Einlass von Druckluft aus dem Druckluftbehälter 7 in die Arbeitsräume 13 und 14,
– Auslass von Luft aus den Arbeitsräumen 13 und 14 ins Freie und
– Verschluss der Arbeitsräume 13 und 14.

Vorteilhaft ist es, wenn der Ein- und der Auslass bezogen auf die Luftmenge noch gesteuert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Stoßstange
3: Zylinder
4: Zylinder
5: Kolben
6: Pleuelstange
7: Druckluftspeicher
8: Steuereinrichtung
9: Druckluftleitungen zum Ausfahren
10: Druckluftleitungen zum Einfahren
11: Sensor
12: Ein- und Auslassventile
13: Arbeitsraum
14: Arbeitsraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 60013623 T2 [0002]
DE 2555130 A [0003]
DE 102009031090 A1 [0004]

Claims

Stoßstangenanordnung bei einem Kraftfahrzeug (1), wobei mindestens eine Stoßstange (2) abgestützt und geführt am Rahmen und/oder der Karosserie des Kraftfahrzeuges (1) in Kraftfahrzeuglängsrichtung gesteuert translatorisch vom Kraftfahrzeug (1) weg und zum Kraftfahrzeug (1) hin bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen und/oder die Karosserie des Kraftfahrzeuges (1) mindestens zwei in Fahrzeuglängsrichtung angeordnete Zylinder (3, 4) aufweist, die mit mindestens einem in jedem Zylinder (3, 4) verschiebbar angeordneten Kolben (5) mindestens einen Arbeitsraum (13) bilden, in den Arbeitsraum (13) gesteuert durch eine Steuereinrichtung (8) Druckluft einbringbar und ausbringbar ist und jeder Kolben (5) über eine geführte Pleuelstange (6) mit der Stoßstange (2) verbunden ist, die Länge der Zylinder (3, 4), die Höhe der Kolben (5) und die Länge der Pleuelstangen (6) so aufeinander abgestimmt sind, dass die Stoßstange (2) eine ausreichend weit vom Kraftfahrzeug (1) weg führende translatorische Bewegung auszuführen vermag, die Bewegung der Kolben (5) in den Zylindern (3, 4) bei der translatorischen Bewegung der Stoßstange (2) weg vom Kraftfahrzeug (1) durch einen Anschlag begrenzt ist, so dass die Kolben (5) die Zylinder (3, 4) nicht verlassen können, wobei durch die Steuereinrichtung (8) die in den mindestens einen Arbeitsraum ein- und ausbringbare Druckluft in Abhängigkeit von verarbeiteten Sensorsignalen über Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeuges (1) steuerbar ist.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßstange (2) dreiteilig ausgeführt ist, wobei die Seitenteile direkt mit der Karosserie oder dem Rahmen des Kraftfahrzeuges (1) verbunden sind während das Mittelteil an den Pleuelstangen (6) angeordnet ist.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl frontseitig als auch heckseitig am Rahmen oder der Karosserie des Kraftfahrzeuges (1) eine translatorisch bewegbare Stoßstange (2) angeordnet ist.
Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßstangen (2) aus einem Verbundmaterial bestehen.
Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft aus einem Druckluftspeicher (7) bereitstellbar ist.
Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (5) beidseitig mit Druckluft beaufschlagbar und entlastbar sind, somit zwei Arbeitsräume (13, 14) bestehen.
Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein- und der Auslass der Druckluft in bzw. aus den Zylindern (3, 4) über Ein- und Auslassventile (12) erfolgt.
Stoßstangenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ein- und Auslassventile (12) jeweils folgende Schaltstellungen realisierbar sind – Einlass von Druckluft aus dem Druckluftbehälter (7) in die Arbeitsräume (13) und (14), – Auslass von Luft aus den Arbeitsräumen (13) und (14) ins Freie und – Verschluss der Arbeitsräume (13) und (14).
Stoßstangenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, das die Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeuges (1) durch mindestens einen Sensor (11) erfassbar sind, wobei die Sensorsignale mindestens zur Bestimmung der relativen Geschwindigkeit zwischen dem oder den Objekten und dem Kraftfahrzeug (1) sowie deren Bewegungsrichtung nutzbar sind.