DE2233972A1

DE2233972A1 - Stossfaengeranordnung, insbesondere fuer ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2233972A1
Application number: DE2233972A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Ing Dr Appel; Horst-Ruediger Majer; Conrad Oehlerking
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1972-07-11
Filing date: 1972-07-11
Publication date: 1974-01-31
Also published as: US3822907A

Description

YOLKSWAGENWERK
Aktiengesellschaft
51BO Wolfsburg

Unsere Zeichen: K 1319
9709-Hu/Sa

»Γι. 7.72

Stoßfängeranordnung, insbesondere" für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Stoßfangoranordnung für einen zu schützenden Gegenstand, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit bei einem Stoß ihre Ausdehnung in Stpßrichtung unter Energieverzehr auf einen konstruktiv bedingten Grenzwert verringernden Elementen, die über Halterungen mit dem Gegenstand verbunden sind. Außer bei Kraftfahrzeugen kann die Erfindung mit Vorteil auch bei anderen Fahrzeugen sowiebei ortsfesten Gegenständen, beispielsweise einem Prellbock, eingesetzt werden.

Es ist bekannt, als energieverzehrende Elemente beispielsweise hydraulische Stoßdämpfer, d. h. teleskopartige Anordnungen von Zylindern und Kolben unter Verwendung eines Druckmittels, oder aber Energie durch Reibung verzehrende Anordnungen einzusetzen. Bei der Dimensionierung der Einr zelteile derartiger Elemente muß berücksichtigt werden, daß der sich im Druckmedium aufbauende Druck bzw. die durch die Reibung erzielten Widerstandskräfte eine bestimmte Stei-

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figkeit der Einzelteile der Elemente erfordern, so daß nach Beendigung der Verformung, d. h. nach Erreichen des erwähnten Grenzwertes, diese Einzelteile noch wie steife Teile wirken. Beispielsweioe bei einem Hydraulikzylinder bedeutet dies, daß nach Verringern seiner in Stoßrichtung liegenden Ausdehnung auf den erwähnten Grenzwert, al3o in der Regal nach Aufliegen des Kolbens auf einer Gegenfläche des Zylinders, eine weitere Deformation der zusammengeschobenen Einheit im weiteren Verlauf des Stoßes nicht möglich i3t. Sind diese hydraulischen Elemente also beispielsweise Bestandteile der vorderen Stoßfängeranordnung eines Kraftfahrzeuges, bo bilden sie nach Vorliegen des mehrfach erwähnten Grenzwertes starre Stäbe, die in Richtung auf die iahrgastzelle ausgerichtet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Staßfangeranordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist und darüber den weiteren Vorteil einer Vergrößerung der zum Energieverzehr durch Verformung BUX Verfügung stehenden Strecke, d. h. der Deformationsetrecke, bietet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halterungen derart unsymmetrisch ausgebildet sind, daß nach Auftreten des Grenzwertes während des Stoßes die Elemente in jeweils e'ner zumindest ungefähr senkrechten Ebene wegschwenken.

Bei der Erfindung sind also die Halterungen quasi als schwenkbare Anlenkungen für die energieverzehrenden Elemente ausgebildet, allerdings mit einem solchen Widerstand gegen die Schwenkbewegung,, daß diese erst dann erfolgen kann, wenn die Elemente auf den mehrfach erwähnten Grenzwsrt ver-

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formt sind. Bei der Verwendung von hydraulischen-Stoßdämpfern als derartige Elemente bedeutet dies also, daß der :. Kolben zur Auflage an dem Zylinder gekommen ist. Entsprechendes gilt bei,Verwendung von Elementen,' die anstelle ■ einer Flüssigkeit ein anderes Druckmedium, beispielsweise eine Füllung mit Kugeln aus sprödem Material, enthalten, die teilweise zerrieben werden und sich gegenseitig reiben, so daß ein Energieverzehr durch Reibung entsteht*

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Halterung die erwähnte Schwenkbewegung des über sie beispielsweise" mit dem eigentlichen Rahmen eines Fahrzeuge verbundenen Elements erst dann zulassen soll, wenn der erwähnte Grenzwert eich eingestellt hat, eieht die bevorzugte Aueftihrungsform der Erfindung so aus, daß die Halterungen auf ihrer der Schwenkrichtung zugekehrten Seite mit einer geringeren Steifigkeit als auf der gegenüberliegenden Seite ausgeführt sind, wobei aber die geringere Steifigkeit zur Aufnahme der Beanspruchungen während der Verringerung der Auedehnung der Elemente geeignet, gewählt ist. Im Prinzip hat man also bei betriebsbereitem Zuetand der erfindungsgemäßen Stoflfängeranordnung eine von den äußeren Enden der Elemente, bei einem Fahrzeug also in der Regel von einer Stoßstange, auegehend in Richtung auf den Rahmen des Fahrzeug· sunehmende Steifigkeit, so daß bei einem Stoß zunächst die Elemente, also'beispielsweise Hydraulikabsorber, wirksam werden, und daß nach Beendigung der Wirksamkeit dieser Elemente ein Energieverzehr durch Schwenken dieser Elemente infolge entsprechender Ausbildung ihrer Halterungen auftritt. . ..

Im einzelnen kann man diese gezielten Schwenkbewegungen dadurch erreichen, daß die Halterungen Profile mit untcrschied-

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lichen Wandstärken auf den beiden Seiten enthalten, also eine geringere Wandstärke auf derjenigen Seite, die der Schwenkbewegung zugekehrt ist. Es ist aber auch möglich, die Halterungen auf der der Schwenkrichtung zugekehrten Seite mit quer zur Stoßrichtung verlaufenden Sicken und/oder auf der gegenüberliegenden Seite mit parallel zur Stoßrichtung verlaufenden Sicken zu versehen.

Besonders zweckmäßig ist es, die Halterungen so auszubilden, daß die Elemente nach unten wegschwenken, also die Fahrgastzelle bei einem Kraftfahrzeug bei Fortdauer des Stoßes etwas nach oben weggedrückt wird.

Bei Einsatz der Erfindung zum Schutz eines Fahrzeuges kann man die Halterungen durch fest mit dem eigentlichen Rahmen deβ Fahrzeugs verbundene Längsträger bilden. Diese können einen der Verbindung mit dem eigentlichen Rahmen dienenden, ■it seiner Ebene zumindest ungefähr senkrecht verlaufenden gabelförmigen Bereich aufweisen, so daß dieser Bereich auch eine zusätzliche Versteifung des mit ihm verbundenen Rahmens in senkrechter Richtung vornimmt. Ein anderer, mit den Elenenten verbundener einfaoher Bereich der Längsträger ist dagegen in der oben anhand mehrerer Beispiele erläuterten Weise so ausgebildet, daß er die Schwenkbewegung der Elemente nach Einstellung des erwähnten Grenzwertes zuläßt.

Wie diese erste Beschreibung der Erfindung erkennen läßt, ist ein wesentliches Merkmal derselben in der bei bestimmten Beanspruchungen schwenkbaren Anlenkung der Elemente an dem zu schützenden Gegenstand zu sehen. Insofern steht die Erfindung in einem gewissen Widerspruch zu Anordnungen, wie sie bei-

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epielsweiBe aus der Offenlegungsschrift 1 811 455, 63 c, 70, bekannt sind, bei denen gerade dafür Sorge getragen wird, daß beim Auftreffen von Stoßen nur in einer bestimmten Richtung Deformationen der Deformationsglieder auftreten. Bei · der Erfindung wird demgemäß dafür Sorge getragen, daß nach Beendigung des Energieverzehre durch die Elemente, beispielsweise Hydraulikabßorber,*eine Schwenkung derselben in einer vorbestimmten Schwenkrichtung erfolgt. Die Halterungen für die Elemente sind demgemäß so ausgebildet, daß sie in allen anderen Richtungen eine hinreichende Steife aufweisen, damit Schwenkungen in diesen anderen Sichtungen unterbunden sind.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und «war Figur 1 im Rahmen der Anwendung der Erfindung bei einem Personenkraftwagen und Figur 2 das Verhalten dieser Anordnung während eines Stoßes.

Betrachtet ©an miaäohet Figur 1, so ist allgemein mit 1 der Rahmen der Fährgaetzelle eines Kraftfahrzeuges dargestellt, dessen KaroβserIe bei 2 angedeutet ist; die Karosserieform und die Ausbildung des Rahmens 1 selbst interessiert hier nicht. Wesentlich ist bezüglich des Rahmens 1 lediglich, daß er eine hoch beanspruchbare Fahrgastzelle bildet, so daß die Verformbarkeit in Richtung auf die Frontpartie und das Heck des Fahrzeuges zunimmt.

Mit dem eigentlichen Rahmen 1 sind Halterungen 3 und 4 in üblicher Weise aufgebaute hydraulische Stoßdämpferanordnungen 5 und 6 verbunden. Mit ihren den Halterungen 3 und 4 abgekehrten Enden tragen die Elemente 5 und.6 die hier durch ein Hohlprofil gebildete Stoßstange 7· .

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Wie insbesondere für die Halterung 3 aus Figur 1 ersichtlich, sind die Halterungen im wesentlichen aus zwei Bereichen zusammengesetzt, von denen der d.em Rahmen 1 zugekehrte Bereich 8 bzw. 9 gabelartig geformt ist, so daß er ait zwei stegartigen Teilen auf den Rahmen 1 zuweist, während d(.-r dem jeweiligen defonnierbaren Element 5 bzw. 6 zugekehrte andere Bereich 10 bzw. 11 gleichsam den Stiel der Gabel bildend einfach geformt ist. Dadurch ist sichergestellt, daß über den gabelartigen Bereich 8 bzw. 9 eine feste Anlenkung der jeweiligen Halterung 3 bzw. 4 an dem Rahmen 1 unter Verfestigung desselben erfolgt, während die weiteren Bereiche 10 und 11 erfindungsgemäß so ausgebildet sind, daß sie nach Beendigung des Energieverzehrs durch die Elemente 5 und 6, also nach dem "Setzen" dieser Elemente, ein Schwenken derselben in Richtung nach unten zulassen. Zu diesem Zweok ist die der Schwenkbewegung abgekehrte Seite, also hier die obere Seite j der Halterungen 3 und 4» wie bei 12 und 13 angedeutet, mit längs verlaufenden Sicken versehen, während die gegenüberliegenden Partien, also bei der Halterung 3 die Partie 14, mit -^: quer verlaufenden Sicken ausgerüstet ist. Demgemäß besitzen die unteren Seiten der Halterungen 3 und 4 eine geringere Steifigkeit als die oberen Seiten, wobei aber auch diese geringere Steifigkeit so gewählt ist, daß erst nach dem Setzen der Elemente 5 und 6 die Schwenkbewegung derselben auftreten kann.

In Figur 2 ist als Element ein Hydraulikabsorber zugrundegelegt, der an seinem in der Figur linken Ende mit der Stoßstange 20 in Verbindung steht, dessen Kolben mit 21 bezeichnet ist und in dem Zylinder 22 verläuft, der den druckmittelge- : lillten Raum 23 bildet, und dessen Zylinder 22 an der allgemein

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mit 24 bezeichneten Halterung angelenkt ist. Diese Halterung ist wieder in der bereits anhr.nd Figur 1 beschriebenen Weise in ihrem rechten Bereich gabelförmig ausgebildet, während sie einen in der Figur linken Bereich aufweist, der die Schwenkbewegung des Hydraulikabsorbers gestattend geformt und dimensioniert ist.

Betrachtet nan zunächst den in Figur 2 oben dargestellten Zu-Btand, bo handelt es sich dabei um den betriebsbereiten Zustand der erfindungsgemäßen Stofifängeranordnung. Beim Auftreten eines Stoßes erfolgt nun zunächst ein Ineinanderschieben der Teile 21 und 22 des hydraulischen Schookabcorbers unter Kompression und gegebenenfalls Ablassen des Druckmediums in dem Raum 23. Den Endzustand zeigt das mittlere Bild der Figur 2; sowohl das Profil der Stoßstange 20 als aiv-h ein deformierbarer Teil 25 der Halterung 24 sind so weit deformiert, daß ihre axialen Erstreckungen auf einen konstruktiv vorgegebenen Grenzwert verringert sind. Dieser Grenzwert ist bei dem Absorber durch einen Anschlag für den Kolben 21 am Zylinder 22 konstruktiv vorgegeben. Diese Teile Bind also nach wie vor starr, und es besteht die Gefahr, daß sie bei Fortdauer des Stoßes in die Fahrgastzelle gedrückt werden.

'Erfindungsgemäß ist nun die in der mittleren Darstellung der Figur 2 mit a bezeichnete Deformationslänge zu der in der unteren Skizze ,mit b bezeichneten Deformationslänge vergrößert, indem die Halterung 24 so ausgebildet ist, daß sie nach Einstellung des Grenzwertes, wie er anhand der mittleren Darstellung der Figur 2 eben nochmals erläutert wurde, ein Schwenken des Hydraulikabsorbers in Richtung nach unten zuläßt. Dadurch wird einerseits die Def err:? bionslänge ver-

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größert, andererseits aber vermieden, daß die starren Teile 21 und 22 in gefährlicher Weiee weiter nach hinten verschoben werden können.

Wenn auch die Erfindung am Beispiel einer vorderen Stoßfängeranordnung für ein Kraftfahrzeug erläutert wurde, kann sie mit Vorteil doch auch flir eine hintere Stoßfängeranordnung, auch bei anderen Fahrzeugen,eingesetzt werden. Auch die Verwendung der Erfindung im Rahmen des Schutzes eines ortsfesten Gegenstandes ist möglich.

Die Halterungen können auch in der Weise unsymmetrisch ausgebildet sein, daß sie die Elemente schräg nach oben oder unten weisen lassen. Wie sich gezeigt hat, ist durch diese einfache konstruktive Maßnahme das erstrebte Wegschwenken, der Elemente nach Beendigung de Energieverzehrs durch sie, also in einem definierten Abschn :t des Stoßverlaufß, sichergestellt.

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Claims

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ANS PR Ü C H E

Stoßfängeranordnung für einen zu schützenden Gegenstand, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit bei einem Stoß ihre Ausdehnung in Stoßrichtung unter Energieverzehr auf einen konstruktiv bedingten Grenzwert verringernden Elementen, die über Halterungen mit dem Gegenstand verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (3» 4) derart unsymmetrisch ausgebildet sind, daß nach Auftreten des Grenzwertes während des Stoßes die Elemente (5» 6) in jeweils einer zumindest ungefähr senkrechten Ebene wegßchwenken.
2. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (3, 4) auf ihrer der Schwenkrichtung zugekehrten Seite mit einer geringeren Steifigkeit als auf der gegenüberliegenden Seite ausgeführt Bind, wo^- bei aber die geringere Steifigkeit zur Aufnahme der Be anspruchungen Während der Verringerung-der Ausdehnung der Elemente (5» 6) geeignet gewählt ist.
3. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (3» 4) Profile mit unterschiedlichen Wandstärken auf den beiden Seiten enthalten.
4. Stoßfängeranordnung nach Anspruch 2 oder 3»-dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (3, 4) auf der der Schwenkrichtung zugekehrten Seite mit quer zur Stoßrichtung verlaufenden Sicken (14) versehen sind.
5. Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4» da-

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durch gekennzeichnet, daß die Halterungen (3, 4) auf der gegenüberliegenden Seite mit parallel zur Stoßrichtung verlaufenden Sicken (12, 13) versehen sind.
6. Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis i>, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (5, 6) nach unten wegschvenken.
7· Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (5» 6) gegen den Wideretand eines Druckmediums ineinanderschiebbare TeIeskopanordnungen sind.
8. Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (5> 6)' gegen Reibungskräfte ineinanderschiebbare Teleskopanordnungen sind.
9. Stoßfangeranordnnng nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen durch fest mit den eigentlichen Rahmen des Fahrzeugs verbundene Längsträger (3, 4) gebildet sind.
10. Stoßfangeranordnung nach Anspruch 9> daduroh gekennzeichnet, daß die Längeträger (3_f 4) einen der Verbindung'mit dem eigentlichen Bahmen (1) dienenden, mit seiner Ebene zumindest ungefähr senkrecht verlaufenden gabelförmigen Bereich (8, 9) aufweisen.
11. Stoßfängeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (3_t 4) die Elemente (5f 6) schräg nach oben oder unten weisend mit dein Gegenstand verbinden.

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