DE2207560A1

DE2207560A1 - Stossfaenger fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2207560A1
Application number: DE2207560A
Authority: DE
Inventors: Ernst-Guenter Dipl Ing Haase; Rudolf Dipl Ing Koenig
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-02-18
Filing date: 1972-02-18
Publication date: 1973-08-30
Also published as: US3837695A; IT979047B; FR2172672A5

Description

Messer schtnitt-Bölkow-Bl ohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung, München

Cttobrunn, BS 62 Hb/hk 7367

9 . Februar 1972

Stoßfänger für Fahrzeuge

Zum Schutz der Karosserie von Kraftfahrzeugen vor Stößen bei einem Aufprall werden bisher vorn und hinten quer angeordnete gewölbte Blechteile, sog. Stoßstangen verwendet, welche sich meist am Fahrzeugrahmen abstützen. Hierbei stellt sich das Problem, entweder die Stoßstangen oder deren Abstützung derart auszubilden, daß Stoße abgefangen

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werden, ohne eine bestimmte Grenzlast, für die der Fahrzeugrahmen ausgelegt ist, zu überschreiten. Diese Forderung läßt sich durch eine Abstützung der Stoßstangen am Fahrzeugrahmen mittels Stoßdämpfer o. dgl. erfüllen.-, was jedoch zu einem hohen Gewicht der Stoßstangenkonstruktion führt. Außerdem lassen sich dort Beschädigungen der Stoßstangen insbesondere bei örtlich begrenzter Belastung, etwa infolge eines Anfahrens an ein Fahrzeug, eines Aufpralles auf ein Mauereck o. dgl., nicht ausschließen.

Auch ein bekannter Stoßfänger, bei dem sich ein mit Wasser gefüllter Schlauch am Fahrzeugrahmen abstützt, kann nicht als geeignete Lösung angesehen werden. Zwar lassen sich durch den mit - bei Druck öffnenden - Ventilen versehenen Schlauch in ausreichendem Maße Stöße aufnehmen, ohne daß er dabei beschädigt wird. Durch die Wasserfüllung hat jedoch dieser Stoßfänger ein extrem hohes Gewicht. Auch muß der Schlauch nach jeder Belastung wieder gefüllt werden, was (wegen der Wasserfüllung) mit einem beträchtlichen wartungstechnischen Aufwand verbunden ist. Schließlich ist die Wasserfüllung ggf. gegen Einfrieren mit einem Frostschutzmittel zu versehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stoßfänger zu schaffen, welcher ein wesentlich geringeres Gewicht als der vorgenannte Stoßfänger aufweist und Stöße ohne Beschädigungen so aufnehmen kann, daß eine bestimmte Grenzlast, für die ein Fahrzeugrahmen oder eine Karosserie ausgelegt int, nicht überschritten wird. Außerdem soll der Stoßfänger keine oder nur eine geringe Wartung erfordern. Ausgehend von einem Stoßfänger für Fahrzeuge, bei dem Stoßkräfte durch wenigstens einen flexiblen Hohlkörper mit einer Füllung aus einem strömungsfähigen Medium aufgenommen werden, wird dazu erfindUngsgemäß vorgeschlagen, daß die Füllung ein stark

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kompressibles Medium, vorzugsweise Luft ist und sich der Hohlkörper auf einem Biegeträger abstütst.

Bei einem derartigen Stoßfänger, dessen Biegeträger sich am Fahrzeugrahmen abstützen kenn oder ggf. auch Teil der Karosserie eines Fahrzeugs ist,, kann sich der Hohlkörper den Unebenheiten eines Hindernisses so anpassen, daß die örtliche Flächenpressung nur gering ist. Stoßkräfte lassen sich auf ein gefordertes Maß begrenzen:

Der Innendruck des Hohlkörpers kann beispielsweise gleich dem Umgebungsdruck sein· Falls der Hohlkörper mit einem einen bestimmten Überdruck (Grenzdruck) selbsttätig begrenzenden Absperrorgan versehen ist, dann wird bei einem Aufprall ein Stoß zunächst eine Einfederung des Hohlkörpers bei gleichzeitigem Anstieg seines Innendruckes bewirken. Beim Erreichen des Grenzdruckes wird ein weiterer Druckanstieg verhindert, da das Absperrorgan die Luft aus dem Hohlkörper in entsprechendem Maße ausströmen läßt. Die Folge ist eine Dämpfung des Stoßes und, wenn der sog. "schädliche Raum" nach dem vollständigen Einfedern des Hohlkörpers klein gehalten wird, praktisch keine Rückfederung. Damit der Hohlkörper nach diesem Vorgang ohne zusätzliche Einrichtungen seine ursprüngliche Form wieder annehmen kann, braucht seine VJandung lediglich biegeelastisch zu sein und eine Änsaug-

zu

bohrung aud5weisen, über die er also das verdrängte Luftvolumen nach Entlastung wieder ansaugen kann.

Um einen derartigen Stoßfänger ohne Überschreitung eines bestimmten Einfederungsweges für größere örtliche Belastungen heranziehen zu können, wie sie beim Aufprall auf ein unebenes Hindernis entstehen, braucht sich auf dem Hohlkörper nur ein Biegeträger abzustützen. Dieser wird örtlich begrenzte Belastungen, mit denen z.B. bei einem Aufprall auf einen Baumstamm, ein Mauereck o. dgl. zu rechnen ist,

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als Streckenlast an den Hohlkörper weitergeben.

Zum Schutz dieses weiteren Biegeträgers vor örtlicher Überlastung kann vor diesem wenigstens ein unter innerem Überdruck stehender flexibler Hohlkörper angeordnet werden. Der wesentliche Vorteil einer derartigen Maßnahme gegen-, über der Verwendung einer üblichen gummielastischen Schutzauflage (für den weiteren Biegeträger) ist darin zu sehen, daß durch den vorderen Hohlkörper bis zu dem Produkt aus dessen Innendruck und jeweils entstehender Druckfläche sämtliche örtlich begrenzten Belastungen vom dahinterliegenden (weiteren) Biegeträger ferngehalten werden, d.h. punktförmig wirkende Stöße werden bis zu einer bestimmten Grenze abgefedert.

Der oder die vorderen Hohlkörper - Je nach gewünschter Angriffsfläche können mehrere übereinander angeordnet sein übernehmen also zusammen mit dem weiteren Biegeträger die Krafteinleitung in den Stoßfänger, während der dahinter angeordnete Hohlkörper die Funktion einer Federung und Dämpfung hat. Eine Überlastung dieses Stoßfängers bei kleinen Überschreitungen der für ihn zulässigen Höchstgeschwindigkeit kann in einfacher Weise vermieden werden, wenn auch die vorderen Hohlkörper mit Je einem bei einem bestimmten Grenzdruck selbsttätig öffnenden Absperrorgan versehen sind und damit ebenfalls eine Dämpfungsfunktion übernehmen können.

Die Erfindung und Weiterbildungen derselben sind anhand von Ausführungsbeispielen, wie in der Zeichnung dargestellt, nachfolgend naher erläutert. Die Zeichnung r:eigt in

Fig. 1 bis 3 Querschnitte durch Stoßfänger mit einem luftgefüllten Hohlkörper,

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Fig. 4 und 5 Querschnitte durch Stoßfänger mit drei luftgefüllten Hohlkörpern und

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Absperr- or 7:. η .

Zum Schutz eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs vor Stoßen infolge eines Aufpralles auf Hindernisse ist ein Stoßfänger (Fig. 1) mit einem allseitig geschlossenen Hohlkörper 1 versehen, der sich auf einem Eiegetr'iger 2, einem ggf. stranggeprePten Hohlprofil, abstützt. Die Wandung des Hohlkörpers 1 ist biegeelastisch; dazu kann sie aus einem Schlauchgewebe mit einer Federeinlage bestehen. Anstelle einer Federe in lage in der v: a η dung können auch im Hohi^:-"r^er Federelemente vorgesehen sein, die dieselbe Fur/ tion erfüllen. Durch einen flexiblen Hantel 3 werden der Hohlkörper 1 und der 3iegetr*"ger 2 zusammengehalten. Der Γ-iegetrager 2 kann in üblicher 'Jeise, etwa über eine v;-förmige Abstützung, mit dem Fahrzeugrahmen verbunden oder auch Teil der Karosserie des Kraftfahrzeugs sein.

Der Hohlkörper 1 ist mit Luft gefüllt, wobei der Innendruck gleich dem Umgebungsdruck ist. Außerdem ist der Hohlkörper mit einer Ansaugbohrung 4 und einem (in Fig. 1 nur symbolisch dargestellten) Ventil 5 bekannter Bauart versehen, welches beim Erreichen eines bestimmten (eingestellten) Grensdruckes im Hohlkörper einen solchen DurchStrömungsquerschnitt selbsttätig öffnet, daß der Grenzdruck nicht überschritten wird. Bei Abfall unter den Grenzdruck kann das Ventil 5 zweckmäßig auch selbsttätig schließen. Der Strömungsquerschnitt der Ansaugbohrung 4, welche mit einer nur in Richtung Hohlkörper-Inneres verschwenkbarer Klappe verschlossen ist, ist wesentlich geringer als der des Ventiles 5.

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SJAD ORIGINAL

Bei einem Aufprall auf ein Hindernis, z.B. eine VJand, wird der Hohlkörper 1 des Stoßfängers unter der Wirkung der Stoßkräfte einfedern, wobei der Druck im Hohlkörper ansteigt. Beim Erreichen des Grenzdruckes, welcher vom Fahrzeuggewicht und den Abmessungen des Stoßfängers abhängig ist, öffnet das Ventil 5. Die Folge ist eine Dämpfung der Stoßkräfte und, da der Hohlkörper 1 bei der gev'lhlten ebenen Stützfläche 6 des Biegeträgers 2 nahezu vüIIl; einfedern kann, praktisch keine Rückfederung. Das vor dem Aufprall vom Hohlkörper 1 eingeschlossene Luftvolumen kann also nahezu vollständig ausströmen. Nach Entlastung nimmt der biegeelastische Hohlkörper 1, dessen Ventil 5 dann wieder geschlossen ist, selbsttätig seine ursprüngliche Form an, wobei er über die genannte Ansaugbohrung 4 das verdrängte Luftvolumen ansaugt. Eine diesbezügliche Wartung des Stoßfängers ist also nicht erforderlich.

Es sei hier vermerkt, daß der Hohlkörper 1 anstelle eines Ventiles und einer Ansaugbohrung auch eine durch überdruck selbsttätig elastisch erweiterbare Ausströmöffnung aufweisen kann. Wie Fig. 6 zeigt, kann im Mantel 20 des Hohlkörpers ein dort eine öffnung begrenzender Metallring 21 eingesetzt sein, an dem ein sog. Verdrängungskörper 22 mit Stützarmen befestigt ist; auch zwischen dem Metallring und dem Mantel ist eine feste Verbindung, z.B. eine Klebeverbindung, vorgesehen. Auf den Verdrängungskörper 22 ist ein mit dem Metallring 21 fest verbundener Schlauch 23 aus gummielastischem Material in der Weise aufgezogen (er steht dort ggf. unter Vorspannung), daß er beim Erreichen des Grenzdruckes einen diesen begrenzenden Durchströmquerschnitt freigibt. Nach dem Einfedern des Hohlkörpers kann dieser das verdrängte Luftvolumen über eine - sonst durch eine Klappe 24 verschlossene - Bohrung 25 des Verdrängungskörpers 22 gedrosselt wieder ansaugen.

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IAD ORIGINAL

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Im Unterschied zu dem vorbeschriebenen Stoßfänger ist bei demjenigen nach Fig. 3 ein biegeelastischer Hohlkörper 7 (also mit biegeelastischer Wandung) zwischen zwei Biegeträgern 8 und 9 angeordnet, von denen sich der vordere (9) auf-dem Hohlkörper abstützt. Der vordere Biegeträger 9 übernimmt bei einem Aufprall zusammen mit zwei sich auf ihm abstützenden flexiblen Hohlkörpern 10, welche im Gegensatz zum biegeelastischen Hohlkörper 7 unter innerem Überdruck stehen, die Kraf teinlei-tung in den Stoßfanger. Die Wirkungsweise des biegeelastischen Hohlkörpers 7 entspricht im wesentlichen der des bereits beschriebenen; er hat die Funktion einer Federung und Dämpfung.

Ein derartiger Stoßfänger hat den Vorteil, daß örtlich begrenzte Belastungen durch den vorderen Biegeträger 9 als Streckenlast an den biegeelastischen Hohlkörper 7 weitergegeben werden können. Die beiden flexiblen Hohlkörper 10 können punktförmig wirkende Stöße abfedern und schützen damit den vorderen Biegeträger 9 vor örtlicher überlastung. Zum Schutz des gesamten Stoßfängers vor überlastung bei kleinen Überschreitungen der für ihn zulässigen Höchstgeschwindiqkeit brauchen die flexiblen Hohlkörper 10 lediglich mit· je einem Ventil der bereits beschriebenen Art ausgerüstet zu werden, damit sie ggf. auch eine Dämpfungsfunktion übernehmen können. Auch bei diesem Stoßfänger wird infolge der für den biegeelastischen Hohlkörper 7 und den hinteren iegeträger 8 gewählten Form der sog. "schädliche Raum" nach völliger Einfederung des Hohlkörpers 7 klein sein; mit einer Rückfederung ist dann also praktisch nicht zu rechnen.

Bei dem Stoßfänger gemäß Fig. 2 stützt sich ein flexibler Hohlkörper 11, z.B. ein allseitig geschlossener Gewebeschlauch, auf einem Biegeträger 12 ab. Der Hohlkörper 11 ist mit Luft gefüllt, steht aber im Gegensatz zu demjenigen

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nach Fig. 1 unter innerem Überdruck. Er ist durch einen Mantel 13 (ggf. aus demselben Material) mit dem Biegeträger 12 verspannt. Auch das Ventil 5 dieses Hohlkörpers 11 begrenzt selbsttätig einen bestimmten Überdruck (Grenzdruck) und schließt selbsttätig bei Unterschreiten desselben. Demnach bewirkt bei diesem Stoßfänger ein Aufprall auf ein Hindernis ebenfalls eine Einfederung des Hohlkörpers 11 bei gleichzeitiger Steigerung des Innendruckes bis zum Erreichen des Grenzdruckes, bei dem das Ventil 5 öffnet. Es erfolgt dann eine Dämpfung .der Stoßkräfte. Nach voller Einfederung und Entlastung des Hohlkörpers 11 expandiert das noch darin eingeschlossene Restluftvolumen auf den Umgebungsdruck, was u.U. eine geringe Rückfederung zur Folge hat. Diese Rückfederung kann bei Verwendung eines Ventiles, welches nicht selbsttätig schließt, ganz vermieden werden. Bei einem derartigen Stoßfänger muß zwar das verdrängte Luftvolumen ersetzt werden, was jedoch keinen besonderen Aufwand erfordert. Beispielsweise kann dies durch eine Handpumpe oder an jeder beliebigen Tankstelle geschehen.

Man kann jedoch auch ohne eine diesbezügliche Wartung auskommen, wenn der Hohlkörper eines derartigen Stoßfängers mit einem unter demselben inneren Überdruck stehenden Ausgleichs-Behälter unter Zwischenschaltung eines Ventiles verbunden ist, welches bei Druckanstieg im Hohlkörper selbsttätig öffnet und im Falle einer Rückströmung in den Hohlkörper drosselnd wirkt. Bei einem Aufprall erlaubt dann also das Ventil ein schnelles Überströmen der Luft aus dem Hohlkörper in den Ausgleichsbehälter, so daß die Drucksteigerung im Hohlkörper bis zum vollen Einfedern desselben klein bleibt. Nach Entlastung des Hohlkörpers erfolgt gedrosselt eine Rückströmung aus dem Ausgleichs-Behälter in den Hohlkörper; der ursprüngliche Zustand wird allmählich wieder hergestellt. Der ggf. durch eine Schlauchleitung mit dem Hohlkörper verbundene Ausgleichs-Behälter cann beispielsweise unter einem Kotflügel angebracht sein.

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Die Fig. 4 und 5 zeigen wieder Stoßfänger mit je einen zwischen zwei Biegeträgern 12, 15 bzw. 16, 17 angeordneten Hohlkörper 11, der wie derjenige nach Fig. 2 flexibel ist sowie unter innerem Überdruck steht und in derselben Weise die Funktion einer Federung und Dämpfung erfüllt. Der sich auf diesen Hohlkörper 11 jeweils abstützende (vordere) Biegeträger 15 bzw. 1? übernimmt in gleicher Weise wie der entsprechende nach Fig. 2 zusammen mit einer elastischen Auflage 18 (rig,- 4} oder zwei ebenfalls unter innerem überdruck stallenden flexiblen Hohlkörpern 10 (Fig. 5) die Krafteinleitung. Letztere erfüllen dieselbe Funktion wie die entsprechenden des Stoßfängers gemäß Fig. 3. Der in Fig. 5 dargestellte hintere Biegeträger 16 wird bei der für ihn gewählten Ausbildung Teil einer Karosserie sein.

Schließlich kommt zur Begrenzung von Stoßkräften such ein solcher Stoßfänger in Betracht, bei dem sich ein auf einem Biegeträger abstützender Hohlkörper, z.3, ein gummielastischer Schlauch, unter der Wirkung von Stoßkräften derart elastisch dehnt, daß sich ein vorgegebener Innendruck beim Sinfedern des Hohlkörpers nur wenig ändert.

Es sei noch vermerkt, daß die vorbeschriebenen Stoßfänger auch an den Längsseiten eines Fahrzeugs angeordnet werden können.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Stoßfänger für Fahrzeuge, bei dem Stoßkräfte durch

wenigstens einen flexiblen Hohlkörper mit einer Füllung aus einem strömungsfähigen Medium aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet , daß die Füllung ein stark kompressibles Medium, vorzugsweise Luft ist und sich der Hohlkörper (1, 7, 11) auf einem Biegeträger (2, 8, 12 bzw. 16) abstützt.

2. Stoßfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendruck des Hohlkörpers (1, 7) gleich dem Umgebungsdruck ist.

3. Stoßfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlkörper (11) unter innerem Überdruck steht.

4. Stoßfänger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlkörper (1, 7, 11) mi,t einem einen bestimmten Überdruck (Grenzdruck) selbsttätig begrenzenden Absperrorgan versehen ist.

5. Stoßfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß das Absperrorgan (Ventil 5) bei Abfall unter den Grenzdruck selbsttätig schließt.

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6. Stoßfänger nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlkörper (1, 7} mit einer Ansaugbohrung (4) versehen ist.

7. Stoßfänger nach den Ansprüchen 2, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandung des Hohlkörpers (1, 7) biegeelastisch ist.

8. Stoßfänger nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlkörper mit einer Mrch Überdruck selbsttätig elastisch erweiterbaren Au ·.· -römöffnung (Fig. 6) versehen ist.

9. Stoßfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper mit einem unter demselben inneren überdruck stehenden Ausgleichs-Behälter verbunden ist.

IC. Stoßfänger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlkörper und der Ausgleichs-Behälter unter Zwischenschaltung eines Absperrorganes miteinander verbunden sind.

11. Stoßfänger nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Absperrorgan, welches bei Druckanstieg im Hohlkörper selbsttätig öffnet und im Falle einer Rückströrnung in den Hohlkörper drosselnd wirkt.

12. Stoßfänger nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem Hohlkörper (7, 11) ein (weiterei) Biegeträger (9 bzw. 15, 17) abstützt·

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13. Stoßfänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß vor dem weiteren Biegeträger (9, 15, 17) wenigstens ein unter innerem Überdruck stehender flexibler Hohlkörper (10) angeordnet ist.

14. Stoßfänger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß auch der vordere Hohlkörper (10) mit einem bei einem bestimmten Grenzdruck selbsttätig öffnenden Absperrorgan versehen ist.

15. Stoßfänger nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er aus wenigstens einem luftgefüllten Hohlkörper (7, 11) besteht, welcher zwischen zwei voreinander parallel angeordneten Biegeträgern (8, 9; 12, 15; 16, 17) eingefügt ist, und daß sich vor dem vorderen dieser Biegeträger zumindest zwei (weitere) luftgefüllte Hohlkörper. (10) übereinander erstrecken.

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