DE2121464A1 - Vorrichtung zur gezielten Vernichtung von Bewegungsenergie beim Zusammenprall von relativ zueinander bewegten Körpern, insbesondere Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur gezielten Vernichtung von Bewegungsenergie beim Zusammen= prall von relativ zueinander bewegten Körpern, insbesondere Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung die geeignet ist, die beim plötz= lichen Abbremsen eines bewegten Körpers - beispielsweise eines Kraftfahr= zeugs-beim Aufprall auf ein Hindernis -freiwerdende kinetische Energie soweit unschädlich zu machen, daß bei nicht zu hohen Geschwindigkeiten der Aufbau und die starre Gestalt des besagten Körpers ein solches Ereignis.
• ohne ernstliche Beschädigungen überstehen.
• Es ist bekannt die an Kraftfahrzeugen üblichen Stoßstangen so stabil aus= zuführen und evtl.mit Gummipuffern auszurüsten, daß kleinew Kollisionen von ihnen aufgefangen werden können, ohne daß das eigentliche Fahrzeug in Mitleidenschaft gezogen wird. Es ist ferner bekannt, diese Stoßstangen in Abhängigkeit von der jeweiligen Eigengeschwindigkeit unterschiedlich weit auszufahren, um im Falle einer Kollision die Strecke bis zum Stillstand des gewaltsam des getaltsam gebremstenfP- und damit die hierfür erforderliche Zeit - zu verlängern.
• Ferner wird in vielen Fällen der Aufbau des Fahrzeugs vor und hinter dem ei= gentlichen Fahrgastraum so ausgelegt, daß die Festigkeit dieses Fahrgast= raumes größer oder mindestens gleich groß ist, als die Stabilität der an= grenzenden Front- bzw. Heckpartie; hierdurch wird erreicht, daß im Falle einer Kollision die freiverdende kinetische Energie weitgehend zur Defor= niierung (= Formänderungsarbeit) der Blechteile vor, bzw.hinter dem Fahr= gasraum verbraucht und damit unschädlich gemacht wird, ohne die "Zelle" selbst zu gefährden. Auch die relativ große träge Masse des Fahrzeugmotors erweist sich hierbei in vielen Fällen als wirksames Dämpfungselement.
• Diese "Knautschzor.en" vermögen zwar Leben und Gesundheit der in der "Zelle" untergebrachten Passagiere in gewissen Grenzen zu schützen, vermeiden aber nicht die üblicherweise kostspieligen "Blechschäden" - was bei älteren Fahrzeugen praktisch meist einem Totalschaden gleichkommt. (Erfahrungsgemäß geschieht mehr als die Hälfte dieser "kleinen" Unfällen im dichten Stadt= verkehr bei relativ geringen Geschwindigkeiten; die hierbei anfallenden kosts)ieligen "Nur-Blechschäden't bedeuten aber eine spürbare Belastung der Versicherungen.) Gemeinsam ist allen bisher bekannten Einrichtungen zum Schutz des Fahrgast= raumes im Falle einer Kollision die praktisch "starre" Verbindung mit diesem Fahrgastraum jener Teile, die in einem solchen Fall den Aufprall aufzufangen haben. Man nimmt also bewußt im Interesse der Sicherheit der Fahrgäste schon bei relativ geringen Geschwindigkeiten die kostenverursachenden Beschädigun gen an Blechteilen - Karosserie7 Rahmen, Kotflügel usw.- in Kauf.
• Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung, die die Funktion einer Stoßstange -übernimmt, aber die aufzuzehrende Bewegungsenergie im Falle einer Kollision zufolge ihrer "unstarren" Aufhängung vernichtet, ohne sie auf das Fahrzeug selbst und insbesondere die "Zelle" wirksam werden zu lassen; die aber - im Gegensatz zu den bekannten Stoßstangen und stoßstangenähnlichen Einrichtungen - eine solche Kollision auch selbst ohne bleibende Zerstörung übersteht.
• Vergegenwärtigt man sich zunächst die bei einer solchen Kollision auftreten= den Vergögerungswerte und die diesen zugeordneten Kräfte - etwa bei einem Xittelklasse-Fahrzeug mit 1,8 t Gesamtgewicht - so ergibt sich bei 100 km/h (d.i.28 m/sec) und das Abbremsen "auf Null" innerhalb einer Distand von 40 cm für die erforderliche Verzöge:ung rd 100g(1g = 9,81 m/sec2); das entspricht einer Bremskraft von ca. 16350 kp! Es unterliegt keinem Zweifel, das derartige Verzögerungswerte von den In= sassen eines Fahrzeugs kaum ohne ernste Schädigung überstanden werden; schließlich wirken in dem angenommenen Fall auf eine Person von 75 kp Gewicht immer noch 1886 kp über die Zeit von 1/35 sec.
• Man kann aber davon ausgehen, daß solche Zusammenstöße nur in den seltensten Fällen bei voller Geschwindigkeit erfolgen vielmehr ist - iEsbesondere rm Stadtverkehr > die Spitzengeschwindigkeit von vornherein limitiert; außer dem wird instinktiv jeder Pahrer im Moment einer so bedrohlichen Verkehrs= situation durch hartes Bremse versuchen, die Eigengeschwindigkeit soviel als irgend möglich zu verringern Bei einer im Moment der Kollision noch sorhandenen Pstgeschwindigkeit zwischen 20 und 40 km/h wird es aber durch die erfindungsgemäße Vorrichtung möglich die jetzt auftretende Bewegungs= energie so in andere Energieformen umzuwandeln, daß Schäden am Aufbau und der starren Gestalt des betroffenen Fahrzeugs ausbleiben Nachdem nachweialich der menschliche Körper kurzzeitig auch relativ hohe Verzögerungswerte ohne Schaden überstehen kann, sofern nur die Einwirkungs= dauer entsprechend kurz ist, erscheint es möglich, die erforderlichen Ver= zögerungskräfte schnell intermittierend zur "Zelle" zu übertragen und damit durch die gewählte "unstarre" Anbringung der Dämpfungselemente Personen schäden weitgehend zu vermeiden.
• Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine solche Dämpfungseinrichtung. Auf dem erforderlichenfalls verstärkten Bodenblech (Rahmen) des Fahrzeugs sind in Längsrichtung zwei Profilschienen 1 und 2 angeordnet und durch Distanz= stücke 3 parallel ausgerichtet; in dem nach innen hin sich verengenden so entstandenen Kanal sind entsprechend dimensionierte Profil stangen 5 und 5a vorgesehen. Diese enthalten Querbohrungen in denen Spannschrauben 6 und starke Schraubendruckfedern 6a eine kräftige Pressung der Flanken der genann= ten Profil stangen gegen die Flanken der Profilschienen bewirken. Zur Ver= größerung der Reibung können die Flanken der Stangen oder der Schienen in an sich bekannter Weise mit einem Bremsbelag versehen werden.
• Figur 2 zeigt beispielsweise den auf der Profils tange aufgeklebten Brems= belag. Bild 2a zeigt eine Ausführung, bei der der Bremsbelag auf der Profil= schiene festgemacht ist.
• Die Figur 3 und 3a stellt andere mögliche Anordnungen von Profilschiene und Stange dar.
• Die mittels Drehmomentenschlüssel gleichmäßig angezogenen Spannschrauben erlauben eine über die ganze Länge gleichmäßige Justierung der Pressung von Stangen- und Schienenflanke.
• Figur 4 zeigt eine solche Einheit in Seitenansicht, wobei das Ende der Profilstange gegen eine massive Schraubendruckfeder wirkt, so daß im Falle eines Verschiebens der Stange in der Schiene zu dem Reibungswiderstand noch der progressive Widerstand der genannten. Feder kommt.
• Figur 5 zeigt schematisch die Anordnung bei Unterteilung der bremswirk= samen Stellen; hier soll beispielsweise dargestellt werden, wie Schiene und Stange sich ergänzen, wenn 9 Bremszonen der Stange 8 Zonen der Schiene gegenüberstehen; und wie die ultrakurzen Bremsimpulse beim gegenseitigen Verschieben nacheinander an den Stellen 1/1, 2/2, 3/3 usm. entstehen und abgelöst werden von ebenso kurzzeitigen Perioden geringerer Bremswirkung, was im Gesamtablauf einer schnell intermittierenden Bremskråfteinwirkung auf den abzubremsenden Körper entspricht.
• Figur 6 zeigt schematisch die Ansicht von unten eines Fahrzeugs, das mit derartigen Dämpfungseinrichtungen versehen ist, wobei beispielsweise vier derartige Vorrichtungen "nach vorne" und drei "nach hinten" schützend an geordnet sind.
• Figu J zeigt schließlich die Vorderansicht eines Fahrzeugs, bei dem die ns vorn" das Fahrzeug überragenden Enden der Profilstangen durch eine en Drechend ausgebildete"Stoßstange"miteinander verbunden sind.
• - im Falle einer Kollision freiwerdende Bewegungsenergie wird nun zur ge@@ielten Formänderungsarbeit gegen den Reibungswiderstand von Profilstange uni - schiene verbraucht, ohne daß es zu einer Deformierung des Fahrzeugs selbst kommt. Es genügt ein kurzzeitiges Lockern der Spannschrauben, damit die einzelnen Dämpfungselemente wieder ihre ursprüngliche Stellung einnehmen können und ein anschließendes Anziehen der Spannschrauben mittels Drehmomen= tenschlüssel, um die Anlage wieder voll funktionsfähig zu machen.
• Wird die gesamte Einrichtung auf einer separaten Bodenplatte angeordnet, so kann durch Verschieben derselben relativ zum Fahrzeugrahmen eine Anpassung der Distanz zwischen "5toßstange" und Fahrzeugaufbau in Abhängigkeit von der jeweiligen Eigengeschwindigkeit und/oder der gerade herrschenden "Terkehrssituation" erreicht werden. Ebenso kann die Schraubendruckfeder in Figur 4 in diese Anpassung einbezogen werden.
• Die Reibungswiderstände zur Energievernichtung können auch durch andere, geeignete Dämpfungsmittel (hydraulischer oder magnetischer Art) ersetzt werden.

Claims (11)

1. Patentansprüche

   9 Einrichtung zur Vernichtung äußerer Bewegungsenergie beim Zusammenprall von relativ zu einander bewegten Körpern, beispielsweise Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, wobei die bei dem Zusammenprall frei werdende Bewegungsenergie durch die gezielte Leistung von Formänderungs= arbeit wenigstens teilweise aufgezehrt wird, dadurch gknnzeichnt, daß diese Formänderungsarbeit an hierfür besonders angebrachten, gegen einander gegen starke Reibungs- oder andere Widerstände verschieblichen Bauelementen geleistet werden muß, ohne daß hierbei der Aufbau und die starre Gestalt des besagten Körpers, beispielsweise Fahrzeugs, ins= besondere Kraftfahrzeugs verändert, beziehungsweise zerstört wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gakennzeichnet, daß die zur Ver nichtung der bei einem Zusammenprall von relativ zueinander bewegten Körpern, beispielsweise Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen frei werdenden Bewegungsenergie zu leistende Formänderungsarbeit geschieht durch Verschiebung gegeneinander verschieblicher Bauelemente, von denen ein Teil fest verbunden ist mit dem starren Aufbau des besagten Körpers, Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs und wenigstens eines der gegen= einander verschieblichen Bauelemente in an sich bekannter Weise versehen ist mit einem hierfiir geeigneten BrFmsbelag, wobei der durch entsprechen =de Pressung der gegeneinander beweglichen Bauelemente hervorgerufene Bewegungswiderstand die erwähnte frei werdende Bewegungsenergie in andere Energieformen, insbesondere Reibungswärme umwandelt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätz= lich zu den, die beim Zusammenprall von relativ zueinander bewegten Körpern, beispielsweise Fahrzeugens insbesondere Kraftfahrzeugen, frei werdende Bewegungsenergie vernichtenden, gegeneinander beweglichen Bauelementen wenigstens ein federndes Bauelement vorgesehen ist, das der zu leistenden Formänderungsarbeit einen progressiven Widerstand entgegensetzt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an wenigstens einem der vorgesehenen Bauelemente angeor«nete.Brems= belag unterteilt ist, so daß die von ihm ausgehende Bremswirkung bei der gegenseitigen Lageveränderung der einander zugeordneten Bauelemente in schneller Folge intermittierend ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,,daf die intermit= tierende Bremswirkung erzeugt wird durch das Zusa:nrnenirken von einer ungleichen Anzahl von Bremsbelagelementen an einer Bauteil und Brems= stellen an dem zugeordneten Bauteil, so das die Lage der Bremspunkte zur Erzeugung des erforderlichen Formänderungswiderstandes in schneller Folge verändert wird.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch eken'zeichnet, daß der Abstand der, die zu vernichtende Bewegungsenergie aufnehmenden Bauelemente vom starren Aufbau des zu schützenden Körpers, Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs veränderbar ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der, die zu vernichtende Bevegungsenergie aufnehmenden Bauelemente vom starren Aufbau des zu schützenden Körpers, Fahrzeugs, insbesondere Kraft= fahrzeugs abhängig von der jeweiligen Eigengeschwindigkeit des bewegten Körpers steuerbar veränderlich ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch ekennzeichnet, daß der Abstand der, die zu vernichtende Bewegungsenergie aufnehmenden Bauelement vom starren Aufbau des zu schützenden Körpers, Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs steuerbar veränderlich der jeweiligen Verkehrssituation und damit der zu erwartenden Verhaltensweise der anderen Verkehrsteil= nehmer angepaßt werden kann.
9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Anspriche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Yorspaniungr der zur progres iven Tiderstands= erzeugung vorgesehenen federnden Mauelemente veränderbar ist.
10. 1C Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch kennzeichnet, daß die veränder= bare Vorspannung der federnden Bauelemente in Abhängigkeit von der jeweiligen Eigenge schwindigke it des bewegten Körpers dieser angepaßt werden kann.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der zur progressiven Widerstandserzeugung vorgesehenen federnden Bauelemente veränderlich der jeweiligen Verkehrssituation und damit der zu erwartenden Verhaltensweise der anderen Verkehrsteil= nehmer angepaßt werden kann.