DE2252347A1

DE2252347A1 - Pneumatischer stossfaenger fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2252347A1
Application number: DE2252347A
Authority: DE
Inventors: Sergio Marocco; Richard Sapper
Original assignee: Pirelli SpA; Fiat SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Fiat SpA
Priority date: 1971-10-25
Filing date: 1972-10-25
Publication date: 1973-05-03
Also published as: JPS4851446A; US3823969A; FR2158941A5; GB1358974A; IT945776B

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. H. FlNCKE D I PL.-I NG. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER

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Bankverbindung Bayer. Vereinsbank München, Konto 62040*

MappeNo. 9309 - Case F 2018

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MÜNCHEN 5,

25« Oktober 1972

Beschreibung .

der Firma FIAT Sogieta per Azioni

Turin / Italien

und

der Firma INDUSTRIE PIRELLI S.p.A.

Milan / Italien

betreffend "Pneumatischer Stoßfänger für Kraftfahrzeuge"

Priorität: 25. Oktober 1971 - ITALIEN

Die Erfindung betrifft Stoßfänger für Kraftfahrzeuge von der Art mit einem Körper, dessen Wand biegsam und . nicht dehnbar ist und der Luft unter Druck enthält und die kinetische Energie des Fahrzeugs bei frontalen Stößen von begrenzter Intensität absorbieren kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Stoßfängers der vorerwähnten pneumatischen Bauförm₉ der die kineti-=

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sehe Energie von Stößen absorbieren kann, die bei Geschwindigkeiten zwischen 10 und 20 km/h stattfinden, ohne daß dem Aufbau des Fahrzeugs eine Verzögerung mitgeteilt wird, die grosser als die maximale Verzögerung, der nach der Berechnung der Fahrzeugaufbau standhalten kann, ohne daß es zu irgendeiner wesentlichen bleibenden Verformung kommt.

Aus einer ersten elementaren Berechnung kann abgeleitet werden, daß für einen Fahrzeugaufbau in Form eines vollkommen geschlossenen Zylinders, damit dieser die kinetisqhe Energie eines frontalen Stoßes aufnehmen, kann, ohne daß dem Fahrzeug eine Verzögerung mitgeteilt wird, die grosser als das vorerwähnte Höchstwert ist, dieser Aufbau sehr grosse Abmessungen haben muß und insbesondere einen Durchmesser, der mit dem zulässigen Raumbedarf für den Fahrzeugaufbau unvereinbar ist.

Zur Vermeidung dieser Nachteile gehört es ferner, einen pneumatischen Stoßfänger anzugeben, der den vorerwähnten Anforderungen gerecht wird und dessen Gesamtabmessungen innerhalb zu Lässiger Grenzen fallen.

Ein erfindungsgemasser Stoßfänger für Kraftfahrzeuge mit einem dünnwandigen Hohlkörper aus nicht dehnbarem Material, der Luft unter Druck enthält, unterscheidet

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sich dadurch, daß der Hohlkörper mit mindestens einer öffnung für den Luftaustritt versehen ist, welche oder jede öffnung normalerweise geschlossen ist, und daß Mittel vorgesehen sind, die ein rasches öffnen der Öffnung bzw. Öffnungen bewirken, wenn ein gegebener, mit der Verformung des Hohlkörpers in Zusammenhang stehender Parameter einen besonderen Wert beim Auftreten eines Stoßes am Fänger erreicht»

Bei einem bevorzugten Betätigungsverfahren ist der gegebene Parameter» der das öffnen der Lüftaustrittsöffnung bzw.-Öffnungen steuert, die Beschleunigung des Fahrzeugs und die Grosse der Beschleunigung, bei welcher das öffnen der öffnung bzw. öffnungen stattfindet, wird so gewählt, daß zu keinem Zeitpunkt nachfolgend dem öffnen die maximal zulässige Beschleunigung überschritten wird, ohne daß bleibende Verformungen eintreten. Ein momentanes selbsttätiges öffnen der Luftaustrittsöffnung bzw,-Öffnungen aufgrund einer solchen Beschleunigung bewirkt ein allmähliches Austreten des hohen /Druckes zur Aussenluft, der sich sonst im Hohlkörper bei einem Stoß durch die Verringerung des Innenvolumens aufbauen würde, wodurch die elastische Rückwirkung begrenzt wird, die auf das Fahrzeug durch den Stoßfänger ausgeübt wird, wodurch auch die dem Fahrzeug mitgeteilte Beschleunigung

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unter einem zulässigen Höchstwert gehalten wird.

Unter der in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendeten Bezeichnung "Beschleunigung" ist sowohl die Beschleunigung zu verstehen, die dem Fahrzeug bei einem Stoß gegen den hinteren Stoßfänger durch ein nachfolgendes Fahrzeug mitgeteilt wird, als auch die Verzögerung ale Folge eines frontalen Stoßes,

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht in schaubildlicher Darstellung, teilweise weggeschnitten, eines pneumatischen Stoßfängers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung am vorderen Ende eines Kraftfahrzeugs angebracht;

Fig. 2 eine Draufsicht im gegenüber Fig. 1 vergrösserten Maßstab, welche die Anordnung zur Steuerung des momentanen üffnens der Luftaustritteöffnungen zeigt;

Fig. 3 eine Ansicht im Querschnitt nach der Linie IH-III in Fig. 2;

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Fig« 4 in schematischar Darstellung eine Ansicht im Querschnitt eines Stoßfängers gemäß einer Variante der Ausführungsform nach Fig. Ij

Fig. 5 in schematischer Darstellung eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, eines pneumatischen Stoßfängers gemäß einer weiteren Variante der Ausführungsform nach Fig. 1 und

Fig» 6 eine graphische Darstellung der Veränderung der Verformung des Stoßfängers mit der auf ihn wirkenden Last.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemässer pneumatischer Stoßfänger 1 am vorderen Ende des Aufbaues V eines Fahrzeugs angebracht dargestellt. Dot· wtoßfänger 1 weist einen biegsamen und nicht dehnbaren Hohlkörper 3 auf, der mit unter Druck stehender Luft gefüllt ist und ein Gehäuse

2 aus nachgiebigem Material, beispielsweise aus Polyurethanschaumstoff, enthält. Das Gehäuse 2 ist aussen mit dem Aufbau V verbunden.

Das nachgiebige Gehäuse 2 hit die Aufgabe, den Hohlkörper

3 vor direkten Stoßen gegen , harfe spitzige Objekte oder .Ecken -Ai schützen und eine weiche Stoßstange mit ainer Dampfungswirkung bei Kollisionm mit Brsonen, nie

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Fußgängern, Radfahrern oder anderen Straßenbenutzern, zu bilden* Das Gehäuse 2 ist seinerseits durch eine Aussenhaut 2a geschützt, die einen hohen Grad an Oberflächen-Finish, eine gute Abriebfestigkeit und eine hohe Widerstandsfähigkeit besitzt, wenn sie in der Atmosphäre enthaltenen chemischen Stoffen und plötzlichen Temperaturveränderungen ausgesetzt wird.

Der Hohlkörper 3 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Zylinder aus elastomerem Material gebildet, der an seinen beiden Enden durch halbkugelförmige Deckel abgeschlossen und durch eine Ummantelung verstärkt ist, die bei dem in Fig, I dargestellten Ausführungsbeispiel durch Gewebe- oder Kordmaterialstreifen gebildet wird.

Der Hohlkörper 3 ist rückwärts mit mehreren Austrittsöffnungen 5 versehen, die je mit einem Rohr 6 (in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellt) in Verbindung stehen, welche Rohre je ein rechtwinkeliges Knie aufweisen, während sich das dem Körper 3 abgelegene Auslaßende jedes Rohres innerhalb der Motorhaube des Fahrzeugs V befindet.

Wie sich insbesondere aus Fig. 2 und 3 ergibt, ist das \

Auslaßende jedes Rohres 6 normalerweise durch eine halbkugelförmige Kippe 7, die aus einem spx'üden Material her-

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«. 7 —

gestellt ist, verschlossen. Bei dem dargestellten Ausführung sbeispiel· sind die Rohre 6 paarweise angeordnet und die Mündungen jedes Paares von nebeneinanderliegenden Rohren 6 sind durch zwei halbku£pLförmige Kappen 7 verschlossen, die Flansche aufweisen, welche zwischen einer Basisplatte 8 und einer abnehmbaren Druckplatte 9 eingespannt sind, die in ihrer Lage an der Basisplatte mittels lösbarer Kniehebelbefestigungen 10 gehalten wird*

Die Druckplatte 9 besitzt einen Mittelteil 11 (Fig. 2), an dem symmetrisch zwei Bandfedern 12 verankert sind, welche mit seitlich abstehenden Schlagelementen 13 versehen sind, die der jeweiligen spröden Kappe 7 gegenüberliegen. Die freien Enden der beiden Bandfedern 12 sind in ihrem Aussehen geradlinig und greifen unter elastischer Verformung in eine eingekerbte Halteplatte 14 ein, die an einem Körper 15 befestigt ist, welcher die Schwungmasse eines Beschleunigungsmessers bildet.

Der Körper 15 des Beschleunigungsmessers trägt eine nach unten gerichtete Platte 15a (Fig* 3), die mit einer festen Halterung 17 des Fahrzeugaufbaus durch eine biegsame Platte 16 verbunden ist, die als Bandgelenk wirkt. Der Körper E des Beschleunigungsmessers wird normalerweise durch eine Feder 18 von bestimmter Konstante in einer in Fig. 2 und 3 gezeigten zurückgezogenen Ruhestellung

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gehalten. Das eine Ende dieser Feder ist an einem Vorsprung 19 eingehängt, der am Körper 15 des Beschleunigungsmessers befestigt ist, während das entgegengesetzte Ende der Feder an einer verstellbaren Zugstange 20 eingehakt ist, die von einer festen Halterung ZL getragen wird, wache an der Druckplatte 9 befestigt ist.

Die Wirkungsweise der vorangehend beschriebenen Anordnung ist wie folgt. Es sei angenommen, daß die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs die durch den gestrichelt gezeichneten Pfeil F in Fig. 2 gezeigte ist. Wenn das Fahrzeug einen frontalen Stoß erleidet, erfährt es eine Verzögerung, d.h. eine Beschleunigung nach rückwärts. Wenn diese Beschleungung einen bestimmten Wert erreicht, beispielsweise von etwa 10 g, bewegt sich der Körper 15 in der Richtung der Fahrzeugbewegung F vorwärts, wobei er die Wirkung der Feder 18 überwindet und die Enden der beiden Blattfedern 12 freisetzt. Die beiden Blattfedern 12 bewegen sich nach der Freigabe seitlich auseinander, wobei ihre .Schlagelemente 13 auf die spröden Kappen 7 auftreffen, so daß diese zerspringen. Die beiden Austrittsöfinungen 5 worden auf diese Weise beide voll geöffnet, praktisch augenblicklich.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante trt/iigt der pneumalische Körper 3 an der Innenseite diametral pegen-

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überliegend den Luftaustrittsöffnungen 5 für das Entweichen der Luft Stopfen 2 2 aus einem extrem verformbaren Material, deren Aufgabe es ist, die Austrittsöffnungen 5 vor dem völligen Zusammendrücken des Körpers 3 zu verschliessen. Auf diese Weise hat die im Körper 3 durch die Stopfen 22 eingeschlossene restliche Luft eine elastische Pufferwir- '

Bei der in Fig. 5 gezeigten Variante wird die wirksame Grosse der Austrittsöffnung 5 des pneumatischen Körpers 3 durch die Verformung des letzteren selbst statt durch die Verzögerung des Fahrzeugs bestimmt, wie in Verbindung mit Fig. 2 und 3 beschrieben.

Bei der Variante nach Fig. 5 sind die spröden Kappen 7 unmittelbar über den Austrittsöffnungen 5 angeordnet und ihr Bruch wird durch Aufschlagbolzen 23 verursacht, die an der Innenfläche des pneumatischen Körpers 3 unmittelbar gegenüberliegend den Kappen angeordnet sind. Die Bewegung der Bolzen 23 zwischen ihren normalen bzw, Ruhestellungen und ihren rückwärtigen Stellungen, in welchen sie gegen die Kappen 7 schlagen, ist üo berechnet, daß der Bruch der Kappen erfolgt, wenn der Körper 3 eine Verformung erfahren hit, die der hochstzulässigen Verzögerung entspricht.

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Der Vorteil des erfindungsgemässen Stoßfängers ist in
Fig. 6 graphisch dargestellt, in welcher in der Abszisse X die Verformung des Hohlkörpers aufgetragen ist und
in der Ordinate die Grosse der auf den Hohlkörper wirkenden Kräfte P. Für eine gegebene maximale Verformung und bei einem bestimmten Viert der absorbierten Energie zeigt die Kurve 0 - A das Verhalten eines pneumatischen Stoßfängers ohne irgendwelche Luftaustrittsöffnungen,
während die Kurve Ü - C - B das Verhalten eines erfindungsgemässen pneumatischen Stoßfängers, d.h. eines
Hohlkörpers, darstellt, der, wenn er einen Stoßjfer leidet, einen hohen anfänglichen Innendruck herbeiführt, welcher ein geregeltes Entweichen von Luft durch Austrxttsöffnungen bewirkt, wenn der Druck eine gegebene Grosse erreicht, die durch den Punkt C angegeben ist. Der Flächeninhalt unter jeder Kurve ist ein Maßstab der während der Verformung absorbierten Energie und ist in den beiden dargestellten Fällen etwa gleich. Die maximale elastische Rückwirkung ist jedoch für den erfxndungsgemässen Stoßfänger wesentlich geringer als für den geschlossenen pneumatischen Stoßfänger, wie durch die Kurve O-C-B dargestellt.

Ein weiterer Vorteil, des erfxndungsgemässen Stoßfängers liegt in dem Umstand, daß er sich nicht völlig erholt, nachdem ein Stoß stattgefunden hat. Als Folge des Ent-

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weichens von Luft aus dem pneumatischen Körper hat jede nachfolgende elastische Rückwirkung, wenn der Stoßfänger nochmals verformt wird, einen von der Kurve 0 - C - B abweichenden Verlauf mit einer geringeren · Scheitelkraft. Auf diese Weise wird die Rückprallkraft nach einem Stoß selbsttätig herabgesetzt.

Dies bedeutet, daß dar erfindungsgemässe Stoßfänger nicht nur als Begrenzer■der Rückwirkungskraft, die der Stoßfänger im Falle eines Stoßes erleidet, wirkt, sondern auch als Stoßdämpfer.

Natürlich können die Einzelheiten der praktischen Ausf.ührungsformen der Erfindung und ihre Arbeitsweise innerhalb des Rahmens der Erfindung weitgehend abgeändert werden ,

Patentansprüche;

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Claims

. ₁₂ _ 2 7 5 2 3 Λ

Patentansprüche :

- l.j Stoßfänger für Kraftfahrzeuge in Torrn eines Hohlkörpers mit einer biegsamen Wand aus einem nicht dehnbaren Material, der Luft unter Druck enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) mit mindestens einer Öffnung (5) für den Luftaustritt versehen ist, welche Öffnung bzw. Öffnungen normalerweise geschlossen ist bzw. sind, und daß Mittel vorgesehen sind, die ein rasches öffnen der öffnung bzw. dor Öffnungen herbeiführen, wenn ein gegebener Parameter, der mit der Verformung des Hohlkörpers in Zusammenhang steht, bei einem Stoß auf den Stoßfänger einen besonderen Wert erreicht.

2. S1oßfanger nach Ansprurn ], dadurch f\<.) < iinzeiclmet, daß der gegebene Parameter, welcher das öffnen der Luitaustrit tsöf fnunjj, bzw. (Hiriuiiyin (!>) rh.uert, die Beschleunigung des Fahrzeugs i■ t.

J. Stoßfänger nach Anspruch ], dauurch gekennzeichnet , d«ii. der gegebene Parameter, welcher Has 'iff non der öl

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bzw. Öffnungen für den Luftaustritt steuert, die Verformung des Hohlkörpers ist.

¹U Stoßfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnungen (5) normalerweise durch spröde Kappen (7) abgeschlossen sind und daß tfittel vorgesehen sind, durch welche die Kappen mit Hilfe von Schlagelementen (13) gebrochen werden, die von elastischen Elementen (12) getragen werden, welche elastischen Elemente freigegeben werden, wenn der Stoßfänger einer bestimmten Beschleunigung ausgesetzt wird, welches Freigeben selbsttätig durch die Wirkung einer Schwungmasse (15) geschieht, auf die eine Feder (18) von bestimmter Konstante einwirkt.

5. Stoßfänger nach den Ansprüchen 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stopfen (22) aus verformbaren iiaterial innerhalb des Hohlkörpers (3) in Stellungen unmittelbar gegenüberliegend den Luftaustrittsöffnungen (5) vorgesehen sind, welche Stopfen (22) dazu dienen, die Offnungen (5) zu varsehliessen, wenn der Hohlkörper (3) sich unter den Stoßkräften verformt, bevor ein vollständiges Zusammendrücken deü Hohlkörpers eingetreten ist.

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6. Stoßfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnungen (5) in der Wand des Hohlkörpers (3) vorgesehen sind, welche Wand, wenn der Stoßfänger eingebaut ist, dem Fahrzeug zugekehrt ist, und welche Öffnungen durch spröde Kappen (7) abgeschlossen sind, während an der entgegengesetzten Innenwand des Hohlkörpers (3) Schlagelemente (23) angebracht worden sind, die so angeordnet worden sind, daß sie die Kappen (7) brechen, wenn der Hohlkörper (3) unter der Wirkung von Stoßkräften um einen Betrag verformt wird, der der höchstzulässigen Beschleunigung entspricht.

7. Stoßfänger nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper in einem Schutzgehäuse (2) aus weichem Material eingeschlossen ist·

8. Stoßfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse durch eine Matrix (2) aus zellenförmigem Kunststoff gebildet wird, die von einer biegsamen Ummantelung (2a) bedeckt ist.

9. Stoßfänger nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch

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gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) selbst durch einen schlauchförmigen Kern aus elastoraerem Material und durch eine äussere Lage (H) aus Verstärkungsmaterial gebildet wird.

Für: FIAT societa per azioni und INDUSTRIE PIRELLI S.p.A.

PATENTANWÄLTE

OR..|Na. H. FINCKe, DIPL-ING. R SOHt DIPI.-ING. S. STAEGK

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