DE2255735A1

DE2255735A1 - Stosstange fuer kraftwagen

Info

Publication number: DE2255735A1
Application number: DE19722255735
Authority: DE
Inventors: Bernard Baumann; Pierre Hacquard; Claude Molina
Original assignee: Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Current assignee: Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Priority date: 1971-11-16
Filing date: 1972-11-14
Publication date: 1973-05-24
Also published as: FR2161174A5; GB1387354A; IT975740B; JPS4861865A

Description

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503-19.675P(19.676ll) 14. 11. 1972

CEGEDUR Göciete de Transformation de 1'Aluminium PECHIrJEY

Paris (Frankreich)

Stoßstange für Kraftwagen
Die Erfindung betrifft eine Stoßstange für Kraftwagen.

Stoßstangen, vorn und hinten am Fahrgestell oder am Aufbau des Kraftwagens angebracht, sollen bei Unfallstößen, die der Wagen erleiden könnte, die kinetische Energie aufzehren. Bei sehr kleiner Geschwindigkeit erfährt die Stoßstange nur eine elastische Verbiegung, die keine Zerstörung der Stange zur Folge hat; bei höherer Geschwindigkeit entstehen bleibende Verformungen, welche die kinetische Energie allmählich verringern, indem sie bis zum Halt einen Abstand lassen, der ausreicht, die Verzögerungen, die der Wagen und seine Insassen erfahren, weit niedriger zu halten als diejenige Verzögerung, die eine nicht verformbare Stoßstange erzeugen würde.

Um die Wirkung der Stoßstange zu erhöhen, befestigt man sie am Wagen oft mitteis verformbarer metallenen Bauteile, welche

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den Abstand bis zum Halt verlängern, ohne aber den Wagen zurückzuschaudern.

Die der Stoßstange zu gebende Widerstandskraft ist ein Mittelwert zwischen einem kleinen Wert, der bei Zusammenstoß mit mittlerer Geschwindigkeit zu gering ist, genug Energie aufzuzehren, und einem sehr großen Wert, der bei Zusammenstoß mit mittlerer Geschwindigkeit zu groß ist, als daß er Fließen des Werkstoffes und somit Aufzehren des Stoßes ergäbe .

Schematisch kann man die Stoßstange als einen Balken auf zwei Stützen ansehen. Ihre mechanischen Eigenschaften hängen von ihrer Gestalt, ihren räumlichen Maßen und der Art ihres Werkstoffes ab. Ihre Gestaltund ihre Maße bestimmen ihr Trägheitsmoment und ihr Widerstandsmoment, und aus diesen Werten zusammen mit denen der mechanischen Festigkeit und des Elastizitätsmoduls des Metalls kann man die größte Kraft, die die Stoßstange ohne bleibende verformung aushalten kann, und die dabei entstehende Durchbiegung errechnen.

Die erfindungsgemäße Stoßstange ist so berechnet, daß sie ohne bleibende Verformung eine in ihrer Mitte angreifende Schubkraft gleich dem dreifachen bis fünffachen Wagengewicht aushalten kann, wobei die Stützen 100 bis 120 cm weit voneinander entfernt sind. Damit sie diese werte erreicht, muß das Widerstandsmoment für Stoßstangen aus Stahl oder aus

Aluminiumlegierungen von 18-25 kp/mm Elastizitätsgrenze an einem Wagen von 1000 kp Gewicht mindestens gleich 35 cnr sein. Dieses Widerstandsmoment, das der Quotient aus dem auf die neutrale Paser bezogenen Trägheitsmoment und aus dem Abstand der äußersten Oberfläche von dieser neutralen Faser ist, hängt nur

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von der Geometrie des Stoßstangen-Querschnittes ab. Formen, die in Richtung der Wagenbewegung lang und in der zur Straßenebene senkrechten Richtung schmal sind, sind günstig, bei bestimmter Querschnittsfläche große Widerstandsmomente zu bekommen. Aber man darf die Stangen in der zur Straßenebene senkrechten Richtung nicht schmaler als etwa 10 cm machen, denn sonst wurden die Stoßstangen zweier vorn oder hinten aneinanderstoßenden Wagen einander vielleicht nicht berühren.

Unter diesen Umständen sind Stoßstangen aus Stahl ziemlich schwer, und zwar umsomehr, als das theoretische Widerstandsmoment des Balkens bekanntlich durch die Löcher, die man in ihn bohren muß, um ihn am Fahrgestell und um das ■ Zubehör wie z. B. die Hörner an ihm zu befestigen, vermindert wird.

Die erfindungsgemäße Stoßstange besteht aus Aluminiumlegierung, vorteilhafterweise aus Aluminium-Magnesium-Silizium, und kann gerade oder gekrümmt sein. Sie weist mindestens eine geschlossene, rohrförmige Profilstange auf^und diese ist dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstange an zwei einander entgegengerichteten Profilseiten sich in Längsrichtung erstreckende, hinterschnitten profilierte Spann-Nuten aufweist, in welche die Mittel zur verbindung der Profilstange mit dem Fahrgesteil des Wagens oder mit einer zweiten ähnlichen Profilstange oder mit an der Profilstange anzubringenden Zubehörteilen eingesetzt werden.

Das Widerstandsmoment, ausgedrückt in cm , ist größer als das 35 fache des in Mp ausgedrückten Wagengewichtes. Eine solche stange ist viel leichter als eine stählerne gleichen Widerstandsmomentes. Sie läßt sich auch viel leichter her-

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stellen, nämlich durch Strangpressen, welches vollkommen maßgenaue Herstellung, und zwar Herstellung in einem einzigen Arbeitsgang, einer Profilstange von geschlossenem Hohlprofil mit hinterschnitten profilierten Spann-Nuten ermöglicht. Das Abschneiden von der Stange, eine Wärmebehandlung zwecks Härtens und etwaiges Krummbiegen mittels Presse sind die einzigen Arbeitsgänge, die bis zur Befestigung der Stoßstange am Wagen und des Zubehörs an der Stoßstange nötig sind. Diese Befestigungen geschehen mittels Schraubbolzen, deren Köpfe in die Spann-Nuten eingeschoben werden und sich beim Anziehen der Schrauben an die Schultern der Spann-Nuten anlegen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit, eine Stoßstange durch vereinigung zweier oder mehrerer Profilstangen hintereinander zu schaffen, und zwar durch Zwischenstücke mit T-förmig profilierten VorSprüngen, die in die hinterschnitten profilierten Spann-Nuten eingeschoben werden. Benutzt werden vorzugsweise stranggepreßte Zwischenstücke aus Kunststoff oder aus Gummi. So läßt sich erreichen, daß die Außenflächen der hintereinandei^gereihten Profilstangen aneinander anliegen, wodurch das Widerstandsmoment des Ganzen beträchtlich erhöht wird. Man kann aber auch Zwischenräume zwischen den hintereInander^gereihten Stangen, z. B. in der Größenordnung von 5 bis 20 mm, belassen.

Bei heftigem Stoß wird die den Stoß aufnehmende äußerste Stange an der zweiten Stange zerdrückt werden, wobei sie einen beträchtlichen Teil der kinetischen Energie aufzehrt. Die Oberfläche dieser zweiten Stange, an die die zerdrückte erste Stange angedrückt wird, ist groß, so daß der von dieser zweiten Stange auszuhaltende Druck, bezogen auf die Flächengröße, nur gering ist. Diese zweite Stange biegt sich durch

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und wird eventuell ebenfalls zerdrückt, wobei sie einen Teil der verbliebenen kinetischen Energie aufzehrt. Dank der höheren Elastizität der Zwischenstücke verteilt sich, diese Stoßenergie im ganzen Volumen dieser Zwischenstücke, insbesondere in der Längsrichtung, und von dort aus auf die Berührungsflächen mit den anderen Profilstangen.

Die Anwendung von Spann-Nuten ermöglicht, die Berührungsfläche zwischen aufeinanderfolgenden Profilstangen zu vergrößern; dadurch werden die auf die Stangen ausgeübten Spannungen verkleinert und wird bei seitlichen Stößen eine Klemmwirkung erzielt, die den Zusammenhang der einzelnen Bauteile verstärkt.

Durch die erfindungsgemäßen Stoßstangen wird der Wagen viel weniger hart angehalten, als wenn nur eine einzige Stoßstange vorhanden wäre und das Fahrgestell den Stoß sofort nach dem Zerquetschen dieser einzigen Stoßstange erführe. Die Strecke, die der Wagen zwischen dem Augenblick, da die Stoßstange in Berührung mit dem Hindernis kommt, und dem Augenblick, da der Wagen zum Stillstand kommt, wird beträchtlich vergrößert, und dadurch wird die verzögerung in demselben Verhältnis verringert. Bei kleiner Geschwindigkeit von etwa 5 bis 10 kSm/Std bleiben die Schäden oft auf die erste Stoßstange beschränkt, so daß nur diese ausgewechselt zu werden braucht, was äußerst einfach ist,da dank der vollkommenen Maßgenauigkeit - dem wesentlichen Merkmal der Herstellung durch Strangpressen - die Stoßstangen ohne weiteres austauschbar sind und da die Spann-Nuten den Einbau der Ersatz-Stoßstangen sehr erleichtern.

Es könnte aber jede Stange, anstatt aus einem einzigen Stück zu bestehen, aus mehreren Profilstangen-Segmenten bestehen,

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die untereinander über ihre Länge hin verbunden sind durch Einstecken hohler Profilstangen, deren Außenmaße gleich
den Innenmaßen des rohrförmigen Teiles der zu verbindenden Segmente sind. Dies ermöglicht in gewissen Fällen, daß
man nach einem Unfall nur ein einziges Segment des Balkens zu ersetzen braucht.

AusfUhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in Schrägperspektive eine Profilstange,

die ein Teil einer Stoßstange ist;
Fig. 2 den Querschnitt dieser Profilstange;
Fig. 3 die Befestigung der Profilstange auf einem

Teil des Fahrgestells eines Fahrzeuges;
Fig. 4-6 die Befestigung der Endender Stoßstange;
Fig. 7 und 8 die Befestigung eines Homes;
Fig. 9 einen senkrechten Schnitt durch eine Stoßstange, die aus zwei Profilstangen besteht, welche

durch Zwischenstücke miteinander verbunden sind.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine eine Stoßstange bildende Profilstange 1 von hohlem, rechteckigem Profil und einem
Widerstandsmoment von etwa 50 cm . Aus Al-Mg-Si stranggepreßt, wiegt diese Profilstange 4 kp/m und kann ohne
bleibende Verformung eine in ihrer Mitte angreifende Kraft von 4-5 Mp aushalten, wenn sie auf Stützen von 1 m Abstand anliegt.

Die Vorderseite 2 weist zwei Spann-Nuten 2 und 4 und
die Rückseite 5 weist zwei Spann-Nuten 6 und ¹J auf. An der Rückseite sind zwei Vorsprünge 8 und 9 vorgesehen, die als Anschläge in der Einrichtung zur Befestigung der
Stoßstange am Fahrgestell dienen sollen. Diese Vorsprünge sind nicht unbedingt nötig.

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Pig. j5 zeigt, wie die Rückseite 5 der Stoßstange auf einem Bauteil des Fahrgestells 10 durch Bolzen befestigt ist, deren Köpfe in die Spann-Nuten 6 und 7 eingeschoben sind. Die Kraft,welche die Planschen der Spann-Nuten zerdrücken könnte, und die von den Bolzenköpfen ausgeübt werden könnte, läßt sich durch Einfügen einer Zwischenlage aus gelochtem Metall zwischen den Planschen und den Bolzenköpfen vermindern. Diese Zv.dschenlagen sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Fig. 4-6 zeigen, wie an den Enden der Stoßstange rückwärtsgebogene Bauteile angebracht werden können. Diese Bauteile, die vorn seitlich Schutz vor den Flanschen geben sollen, sind im allgemeinen Gußstücke und mittels Schraubbolzen an den vorderen und den hinteren Spann-Nuten der Stoßstange befestigt; sie schließen also die Stoßstange an ihren Enden ab.

Der vordere Teil dieses gebogenen Bauteils weist Vertiefungen auf, in denen die Muttern und die Schaftenden der Bolzen geschützt untergebracht sind. Dort ist eine Aussparung für den Durchgang der die Stoßstange bildende Profilstange angebracht. Der Bauteil liegt an der^ußersten Profilstange mit dem Grunde dieser Ausnehmung und mit einer angegossenen Mittelrippe 11 an (Fig. 6).

Der seitliche Teil liegt am Ende der Profilstange an (Fig.5), und der hintere, zurückgebogene Teil ist mittels Bolzen in der Spann-Nut der am Fahrgestell angebrachten Profilstange befestigt.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen zwei Schnitte eines Hornes aus Aluminiumguß, das an der Profilstange l durch Schraubbolzen

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befestigt ist, deren Köpfe in die Spann-Nuten 3 und 4 eingeschoben sind. Dieser Bauteil weist ebenso wie der vorher beschriebene eine Ausnehmung für den Durchgang der Profilstange und Vertiefungen für die Aufnahme der Muttern und der Schraubbolzenenden auf; der diesen Vertiefungen entsprechende innere Teil kommt dabei in direkte Berühruigmit der Profilstange, auf der das Horn aufsitzt.

Die zurUcjgebogenen Enden und die Hörner sind mit Gummiblöcken versehen, die das Metall gegen die Stöße, z. B. beim Einparken, schützen sollen. Ferner sind die freien Teile der Spann-Nuten 5 und 4 vorzugsweise mit einer vorspringenden Gummiprofil-Dichtungsleiste versehen, um das Metall zu schützen. Diese Gummistücke sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Fig. 9 zeigt eine Stoßstange, die durch Zusammenbau zweier Profilstangen ohne Dichtungsleiste gebildet ist.

Die Zwischenstücke 12 sind aus Kunststoff stranggepreßt. Sie sind etwa 10 cm lang, mit ihren T-förmigen Vorsprüngen in die Spann-Nuten y , 4', 6¹ und 7' der zu verbindenden Profilstangen eingeschoben und sind senkrecht zu Schraubbolzen, mit denen die Stoßstange am Fahrgestell befestigt ist; sie halten einen Abstand von 10 mm zwischen den Oberflächen der beiden die Stoßstange bildenden Profilstangen ein.

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Claims

pate ntansprüche

1. Stoßstange aus Aluminiumlegierung, die aus mindestens einer geschlossenen, rohrförmigen Profilstange besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilstange (l) an zwei einander entgegengerichteten Profilseiten (2, 5) sich in Längsrichtung erstreckende, hinterschnitten profilierte Spann-Nuten (3, 4j 5, 6) aufweist, in welche die Mittel zur Verbindung der Profilstange mit dem Fahrgestell des Wagens oder mit einer zweiten ähnlichen Profilstange öder mit an der Profilstange anzubringenden Zubehörteilen eingesetzt werden.

2. Stoßstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens zwei hintereinander angeordneten Profilstangen besteht, die an ihren der Nachbarstange zugekehrten Profilseiten miteinander durch Zwischenstücke verbunden sind, welche Vorsprünge besitzen, die in die Spann-Nuten dieser Profilseiten eingreifen*

J>, Stoßstange nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke (12) aus Kunststoff bestehen*

k. Stoßstange nach Anspruch 1,dadurch gekennzeiohnet_t daß jede Profilstange aus mehreren Profilsegmenten besteht, die miteinander durch Einstecken von Profilstangen verbunden sind, deren Außenmaße gleich den Innenmaßen der Hohlräume der miteinander zu verbindenden Segmente sind.

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