DE2457404A1

DE2457404A1 - Pneumatisches, energieaufnehmendes stossfaenger- oder stosstangensystem

Info

Publication number: DE2457404A1
Application number: DE19742457404
Authority: DE
Inventors: Thomas A Bank; Jack E Gieck
Original assignee: Firestone Tire and Rubber Co
Current assignee: Bridgestone Firestone Inc
Priority date: 1973-12-12
Filing date: 1974-12-05
Publication date: 1975-10-30
Also published as: GB1497057A; JPS50106354A; FR2254457A1; BE823011A; IT1027030B; FR2254457B1; NL7415858A; CA1023781A; US3902748A

Description

2 'MAMBURCt ι 3

POSTFACH 41O9 PATENTANWALT

DIPL.-ING. VINCENZ ν. RAFFAY

PATENT- und RECHTSANWALT

. Dezember 197*1 dipl.-ing. dr. jur. qert heldt

Unsere Akte: 1030/434

The Firestone Tire & Rubber Company Akron, Ohio· 44 317 / USA

Pneumatisches, energieaufnehmendes Stoßfänger- oder

Stoßstangensystem.

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches, energieaufnehmendes Stoßfänger- oder Stoßstangensystem, insbesondere eine leichte Stoßstange, die eine weiche Kollisionsfläche zur Aufnahme von Stößen unter einem verhältnismäßig breiten und wirksamen Stoßwinkel aufweist. Obwohl verschiedene Strömungsmittel in derartigen Stoßfängern oder Stoßstangen eingesetzt werden können, ist Luft als Arbeitsströmungsmittel nicht nur leichter sondern verhindert auch eine durch Jahreszeitenwechsel bedingte Wartung, die in einigen klimatischen Gebieten bei Verwendung von Flüssigkeiten erforderlich ist.

Anforderungen des Gesetzgebers haben die Entwicklung geeigneter energieaufnehmender Stoßfängersysteme und Stoßstangen für Kraftfahrzeuge unterstützt. Obwohl pneumatische, energieaufnehmende Stoßstangen seit 1898 bekann sind und zwar bei Eisenbahnwagen, unterscheiden sich viele der gegenwärtig verwendeten Systeme nicht nennenswert von diesen ersten Vorschlägen.

509844/0692

TELEi-C r-is CO4O} Ä*3CÄJC*«1SIC · TELEGRAMME: PATFAY. HAMBURG

H7 80 23

Es sind viele pneumatische Stoßfänger- und Stoßstangensystere bekannt, die aber durch verschiedene Nachteile in ihrer Anwendungsform beschränkt sind. Viele arbeiten mit verhältnismäßig niedrigem oder sogar mit atmosphärischem Druck, wodurch sie in ihrer Energieaufnahmekapazität beschränkt sind. Soweit die bekannten Systeme energieableitende oder -vernichtende Ventile enthalten, arbeiten diese hauptsächlich als energieaufnehmende Geräte und nicht als energievernichtende Systeme, wodurch sie wie Federn wirken und einen beträchtlichen Rückfederungπeffekt bedingen, der unmittelbar nach dem Stoß durch ein fremdes Objekt auftritt. Abgesehen davon, wie diese bekannten Stoßstangen arbeiten, sind sie häufig unter ästhetischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht akzeptabel. Bekannte pneumatische Stoßstangen weisen eine unattraktive aufgeblasene Form auf, wenn sie richtig unter Luftdruck stehen und die Kosten, insbesondere die Arbeitskosten -zur Herstellung geeigneter pneumatischer Stoßstangen mit einem wirksamen Aufbau zum Widerstehen eines nennenswerten Luftdrucks und dennoch einer ästhetisch ansprechenden .Form waren praktisch so hoch, daß die Herstellung sich verbat. Wegen der Beschränkung auf Materialien, aus denen derartige Stoßfänger hergestellt werden konnten, war der statische Druck in diesen Druckfängern auf Werte unter 0,7 kg/cm beschränkt, wodurch wiederum die Energieaufnahmekapazität beschränkt wurde. Um Drücken zu widerstehen, die für eine hohe Energieaufnähmekapazität erforderlich sind, mußten die Systeme aus verschiedenen Lagen aus verstärkenden Geweben unterlegt mit Elastomermaterial hergestellt werden, wobei es sich um einen Aufbau ähnlich dem Reifenaufbau, dem Aufbau von Luftfedern für Fahrzeuge und pneumatischen Unterlegeinrichtungen handelte. Derartige Stoßfänger wurden zuerst aus ungehärtetem Elastomermaterial auf einer geeigneten Form hergestellt und dann in der gewünschten Form gehärtet. Da die Herstellung notwendigerweise zeitraubend und kostspielig ist, haben sich die Mehrzahl der bekannten pneumatischen Stoßfänger nicht als ein geeigneter Aufbau zum Aufnehmen der meisten Energie durchgesetzt. In der Tat wirken die meisten als aufgeblasenes Kissen, bei dem auf

50 9 844/0692

einen Stoß durch einen Gegenstand die unerwünschte Rückfederung bedingt durch die im Inneren "befindliche Druckluft erfolgt.

3ei einem kürzlich vorgeschlagenen Aufbau "bildet der pneumatische Stoßfänger ein geschlossenes'System einschließlich eines aufbaubaren Stoßfängerabschnittes, der direkt mit einem · Lagertank durch entsprechende Belüftungsleitungen verbunden ist. Vor dem Stoß sind die Drücke in. dem Stoßfänger und in dem Tank gleich und unmittelbar nach dem Stoß wird ein wesentlicher Teil des Strömungsmittels von dem Stoßfänger in den Tank gedruckt, wodurch sich der Druck in diesem Bereich erhöht. Das strömungsmittel strömt dann in den Stoßfänger zurück, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist.

Grundsätzlich nehmen pneumatische Stoßfänger Energie auf, wenn sie zusammengedrückt werden. Stoßfänger, die vollständig geschlossen Bind, erhöhen den Widerstand gegen Kompression, wenn rAr Stoßbeanspruchungen oder zusätzlichen Belastungen ausgesetzt werden und zwar insoweit, wie die darin befindliche Luft das flexible Material zur Ausdehnung bringt. Aus diesem Grund Vann der statische Druck in dem Stoßfänger nicht sehr hoch sein oder der Stoßfänger würde bei entsprechender Stoßbelastung zerstört. Wenn der Stoßfänger nicht zerstört wird, kann durch den Hangel an Kompression eine Beschädigung auftreten, da die Stoßkräfte sowohl auf das gestoßene als auch auf das stoßende Objekt übertragen werden.

Ein pneumatischer Stoßfänger, der seine Luft zu einem anderen geschlossenen System, wie beispielsweise einem Tank entlüftet, stellt eine Verbesserung gegenüber dem vollständig geschlossenen Aufbau dar. Es werden jedoch bestimmte Probleme, die auch bei dem vollständig geschlossenen, vorstehend beschriebenen System auftreten, bei diesem System nur vermindert, aber nicht behoben. Wenn beispielsweise der nachgiebige Stoßfänger einer Druckbeanspruchung ausgesetzt wird, wird die Luft aus ihm heraus-

5098AA/0692

BAD ORIGINAL

getrieben, je mehr Luft aber auf den Tank übertragen wird,
desto stärker nimmt der Druck in diesem Tank zu, wobei der
Stoßfänger selbst einer weiteren Druckbeanspruchung sich widersetz wodurch die Kapazität hinsichtlich der Energieaufnahme beschränkt ist. Auch ist es nicht möglich, einen verhältnismäßig hohen statischen Druck in dem Stoßfänger-Tanksystem aufrechtzuerhalten, da beide Drücke vor dem Stoß im G-leichgewicht
sein müssen. Wenn der Luftdruck innerhalb des Stoßfängers und dem Tank verhältnismäßig hoch sein würde, beispielsweise größer als 0,7 kg/cm wird die Übertragung von Luft aus dem Stoßfänger in den Tank schwierig. Weiterhin muß der Tank selbst stark genug sein, um Beschädigungen zu widerstehen, wodurch das Fahrzeug zusätzlich mit Gewicht belastet wird. Zusätzliches Stoßfänger- oder Stoßstangengewicht, insbesondere wenn es sich um die vordere Stoßstange handelt, die vor der vorderen Achse des .Fahrzeuges liegt, bringt zusätzliche Probleme, beispielsweise einen zusätzlichen Reifenverschleiß und Trägheit in der Lenkung.

Pneumatische Stoßfänger der beiden vorstehend beschriebenen
Systeme nehmen beide Energie während' der Druckbeanspruchung auf, die Probleme liegen aber darin, daß zum Erreichen einer maximalen Zusammendrückung die Stoß- oder Spitzenbelastungskraft
zum Zusammendrücken der Stoßfänger häufig so hoch ist, daß
beschädigende Kräfte während des Zusammenstoßens übertragen und nicht aufgenommen werden, da die Stoßfänger nicht vollständig zusammendrückbar sind.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein pneumatisches Stoßfängeroder Stoßstangensystem zu schaffen, daß dafür geeignet ist,
unter verhältnismäßig hohem Druck, beispielsweise größer als

0,7 kg/cm zu stehen.

Noch ein Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines entsprechenden Stoßfängersysteras, das schnell bei einer geringen Spitzenbeanspruchung auf den maximalen Druckwert gebracht werden kann, und zwar schneller als bei bekannten Systemen.

509844/0692

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines pneumatischen Stoßfängersystems, das verhältnismäßig leicht ist, und bei dem Luft oder ein anderes G-as als Arbeitsflüssigkeit verwendet wird.

Hoch ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines pneumatischen Stoßfängersystems mit einer glatten Stoß- oder Berührungsfläche, die Stöße unter einem großen und wirksamen Winkel aufnimmt.

Noch ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines pneumatischen ötoßfängersystems, das Stoßenergie aufnimmt und mit einem höheren Prozentsatz/vernichtet als bei bekannten Systemen.

IToch ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines pneumatischen Stoßfängersystems, das die- durch Stöße übertragene -Energie in ungefährlicher Form an die Atmosphäre abgibt.

Noch ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines pneumatischen Stoßfängersystems, das aus Elastomermaterial besteht, das keine Verstärkungsgewebe-einlagen erfordert.

Hoch ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines pneumatischen Stoßfängersystems, das schnell und automatisch nach einem Stoß zur Aufnahme des darauf folgenden Stoßes wieder aufgeblasen werden kann.

Noch ein Ziel nach der Erfindung liegt in der Schaffung eines pneumatischen Stoßfängersystems, das nicht dazu neigt, eine unattraktive Eorm nach dem Aufblasen anzunehmen und das unterhalb der in der Konstruktion vorgesehenen Geschwindigkeit Stöße aufnehmen kann, ohne daß an dem System selbst oder an dem Kraftfahrzeug, an dem es befestigt ist, Beschädigungen auftreten.

509844/0692

• (ρ*

Ein weiteres Ziel der Erfindung "besteht in der Schaffung einee pneumatischen Stoßfängersystems, das zwischen einem festen Gegenstand und verschiedenen Fahrzeugen und anderen Gegenstanden angeordnet v/erden kann.

Grundsätzlich schafft die Erfindung ein pneumatisches, enerp:ieaufnehmendes Stoßfänger- oder Stoßstangensystem, das zwischen zwei Gegenständen angeordnet werden kann, von denen mindestens eins bewegbar ist und das ein Elastomerformteil zur Aufnahme dor von außen ausgeübten Kräfte, eine Stützeinrichtung zur Befestigung dieses Normteils an mindestens einem der Gegenstände, eine Einrichtung zum hermetischen Abdichten des Normteils zum Abstützen einer Einrichtung, die einen Hohlraum dazwischen bildet, der gegen die Atmosphäre abgedichtet ist und eine Einrichtung aufweist, durch die eine auswählbare Verbindung zwischen dem Hohlraum und der Atmosphäre nach der Ausübung einer Kraft vorbestimmter Höhe von außen auf das Formteil möglich ist.

V/eitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die . linke Hälfte einer pneumatischen Stoßstange nach der Erfindung;

Fig.1A eine Draufsicht auf die rechte Hälfte der pneumatischen Stoßstange nach Pig. 1;

Fig.2 eine teilweise geschnittene vergrößerte Ansicht im Bereich des strichpunktierten Kreises der Fig. 1A;

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 1.

509844/0692

Das in der Zeichnung dargestellte Stoßstangen- oder Stoßfängersysteri ist grundsätzlich mit 6 "bezeichnet. Es "besteht aus drei elastomeren Stoßfängerformteilen, einem linken Seitenteil 7, einem mittleren Teil 8 und einem rechten Seitenteil 9. Bei ο er dargestellten Ausführungsform sind die Formteile 7 his 9 aus einem bestimmten Polyurethankunststoff hergestellt, wie er in einer anderen Patentanmeldung der Anmelderin mit Priorität vom 8. Juni 1973 beschrieben wurde. Die entsprechende USA-Anmeldung hat die Serial No. 368,155. Das in dieser Anmeldung beschriebene Elastomermaterial weist einen hohen Modul auf, der zehn- bis zwanzigmal so hoch ist als bei herkömmlichen Elastomeren und die zweifache Zugfestigkeit dieses herkömmlichen Elastomermateriales aufweist, ohne daß Dehnungseigenschaften verlorengehen. Das Material ist leicht mit bekannten Techniken in der gewünschten Form der Formteile zu gießen und es ist nicht erforderlich, Verstärkungsgewebeeinlagen vorzusehen.

Jede's Formteil 7 bis 9 weist grundsätzlich eine rechteckige Form auf'und bildet einen getrennten hermetisch abgedichteten Hohlraum, wobei Stützelemente 10,11 und 12 vorgesehen sind. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die drei Formteile 7 bis 9 zur Bildung einer fortlaufend gekrümmten Stoß- oder Berührungsfläche 13 ausgebildet. Obwohl sich die einzelnen Formteile 7 bis 9 in ihrem Aussehen und in ihrer Form etwas voneinander unterscheiden, sind sie so konstruiert, daß sie gleich arbeiten. Es ist daher nicht erforderlich, jeden Aufbau einzeln zu beschreiben. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform und die Anzahl der Formteile beschränkt. Diese Einzelheiten sind von der Größe und von der Art des Kraftfahrzeuges abhängig, an dem die Stoßstangen angebracht werden sollen. Beispielsweise ist es möglich, die Stoßstange 6 an Bussen, Lastwagen, Anhängern, Personenkraftwagen und ähnlichen Fahrzeugen zu befestigen. Darüber hinaus kann das Gtoßstangensystem auch an Booten oder an. ortsfesten Gegenstanden, wie Docks oder dergl., befestigt werden, um einen Schutz

509844/0692

gegen Stoß"beanspruchungen zu gewährleisten. Grundsätzlich sind die Stoßfänger oder Stoßstangen nach der Erfindung überall dort einsetzbar, wo bisher Systeme gleicher Gattung eingesetzt wurden.

Im folgenden wird das mittlere Formteil 8 als typisch für die Formteile 7 bis 9 näher beschrieben. Das mittlere Formteil weist eine vordere Wand 14, eine obere Wand'15, eine untere V/and 16 (Fig. 3), eine rechte Seitenwand 17 und eine linke Seitenwand 18 auf. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, enden die obere Seitenwand und die untere Seitenwand 15 bzw. 16 in einem Wulst 19, wie es für die linke und die rechte Seitenwand 17 bzw. 18 auch zutrifft. Der Wulst 19 verläuft fortlaufend um den rückwärtigen Umfang des Formteils 8. Eine Anzahl von Verstärkungsrippen 20 verbindet die inneren Oberflächen der Vorder-, Ober- und Unterwände 14,15 und 16 miteinander, so daß viele einzelne, miteinander in Verbindung stehende Abteilungen, in dem Formteil 8 entstehen. Die Verstärkungsrippen 20 dienen in erster Linie dazu, die Wände 14, 15 und 16 flach zu halten, wenn das Formteil 8 aufgeblasen wird, wie unten beschrieben. Die Verstärkungsrippen 20 verstärken das Formteil 8 und nehmen ein Teil der durch einen Stoß ausgeübten Kraft auf.

Das mittlere Stützelement 11 weist eine Formteilschließplatte auf, auf der das mittlere Formteil 8 befestigt ist und ein weiteres Schutzelement 22 auf, das für einen einheitlichen Aufbau sorgt und die Stoß- und Kollislonskräfte auf den Gegenstand oder das Fahrzeug überträgt, an dem es befestigt ist. Das Schutzelement 22 dient darüber hinaus der Befestigung von Stützen 23. Obwohl die Stützelemente 11 aus zwei Elementen, der Schließplatte 21 und dem Schutzelement 22 bestehen, ist es möglich, beide Elemente einstückig auszubilden, oder sogar den Gegenstand oder das Fahrzeug mit einem Äquivalent zu dem Schutzelement 22 und der Schließplatte 21 auszurüsten, um so das Formteil 8 direkt zu befestigen.

509844/0692

Das oberste Ende 24 der Schließplatte 21 verläuft in eine Vertiefung 25, die in der inneren Seitenwand 15, vorzugsweise angrenzend an den Wulst 19, vorgesehen ist. In gleicher Weise verläuft das unterste Ende 26 der Schließplatte 21 in eine Vertiefung 27, die in der Innenseite der Wand 16 vorzugsweise angrenzend an den Wulst 19 ausgebildet ist. Eine obere Wulstklemme 28 steht mit der hinteren und oberen Kante des Wulstes in Eingriff und ist mit einer nach unten verlaufenden Lippe ausgerüstet, die von einer zweiten Vertiefung 30 in der Viand gegenüber der Vertiefung 25 aufgenommen wird. Der Fuß 31 der Wulstklemme 28 liegt an einem rückwärtig verlaufenden !Plansch 22 an, der von der Schließplatte 21 getragen wird. Die Wulstklemme 28 ist fest an dem Elanseh 22 befestigt und zwar durch Muttern und Schrauben 33 (Fig. 2), die in geeigneten Abständen über die Länge der oberen Wand 15 verteilt sind. Die Muttern gehen durch das Schutzelement 22 hindurch, so daß sie dieses an dem Flansch 32 befestigen.

In gleicher Weise steht an der unteren Wand 16 eine untere Wulstklemme 34 mit der rückwärtigen und unteren Kante des Wulstes 19 im Eingriff und ist mit einer nach oben verlaufenden Lippe 35 versehen, die von einer zweiten Vertiefung 36 in der Wandgegenüber der Vertiefung 27 aufgenommen ist. Der Fuß 38 der Wulstklemme 34 liegt an einem rückwärtig verlaufenden Flansch an, der an der Schließplatte 21 ausgebildet ist und fest an dieser und dem Schutzelement 22 durch eine Anzahl von Muttern und Bolzen (nicht gezeigt) befestigt ist, die in geeigneten Abständen über die Länge der unteren Wand 16 in der gleichen Weise verteilt sind, wie es vorstehend in Verbindung mit der Wulstklemme 28 beschrieben wurde. Beim Festziehen der Bolzen der Wulstklemmen 28 und 34 werden die oberen und unteren Seitenwände 15 und 16 des Formteils 8 hermetisch und dicht mit der Schließplatte 21 verbunden.

Die Stützen 23 können, wenn derartige Stützen verwendet werden, in herkömmlicher Weise mit dem Schutzelement 22 durch Muttern

509844/0692 "

und Bolzen 40,41 und 42,43 verbunden werden. Die Stützen 23 können direkt mit dem Gegenstand oder mit dem Fahrzeug verbunden werden oder es ist möglich, diese als einstückige Teile mit dem Gegenstand und dem Fahrzeug auszubilden. Darüber hinaus können bei verschiedenen Gegenständen und Fahrzeugen die Schutzelemente 22 schnell an anderen Stützteilen in der unterschiedlichsten Weise befestigt werden.

Der Wulst 19 an den Seitenwänden 17 und 18 des Formteils 8 ist auch zwischen der Schließplatte 21 und einer Wulstklemme befestigt. Beim Betrachten der-Fig. 2 wird deutlich, daß das rechte Ende 44· der Schließplatte 21 in eine Vertiefung verläuft, die in der Innenseite der Wand 17, vorzugsweise angrenzend an den Wulst 19, ausgebildet ist. Eine seitliche Wulstklemme 46 steht mit dem hinteren Teil und der Seite des Wulstes in Eingriff und weist eine seitlich vorstehende Lippe 48 auf, die von einer zweiten Vertiefung 49 in der Wand 17 gegenüber der Vertiefung 45 aufgenommen wird. Der Fuß 50 der Wulstklemme 46 liegt an einer Winkelstütze 51 an, die von der Schließplatte 21 ausgeht, ebenso wie die Flansche 32 und 39, oder aber getrennt an dieser befestigt ist. Die Verbindung der WuIstklemme 46 mit der Winkelstütze 51 erfolgt über Muttern 52 und Bolzen 53, die in geeigneten Abständen über die Länge der Seitenwand 17 verteilt sind, um diese hermetisch mit der Schließplatte 21 abzudichten. Eine ähnliche Dichtung ist entlang der Seitenwand vorgesehen, um den die Luft enthaltenden Innenraum innerhalb des Formteils 8 vollständig gegen die umgebende Atmosphäre abzudichten.

Die linken und rechten Formteile 7 und 9 sind hermetisch in gleicher Weise wie das Formteil 8 abgedichtet. Außerdem tragen sie Verstärkungsrippen 20, wie sie In Verbindung mit dem Formteil 8 beschrieben wurden. In Fig. 2 ist ein Abschnitt des Dichtungsaufbaus für das rechte Formteil 9 mit einer Seitenwand 59 dargestellt, die in einem Wulst 60 endet. Das Stützelement

509844/0692

weist ein Schutzelement 61 (Fig. 1A) und eine Sehließplatte mit einem Ende 63 auf, welches von einer Vertiefung 64 an der Innenseite der Wand 59 aufgenommen wird.. Eine andere seitliche Wulstklemme 65 steht mit dem rückwärtigen Teil und der Seite des Wulstes 60 im Eingriff und -weist eine seitlich vorstehende Lücke 66 auf, die in einer .zweiten Vertiefung 68 liegt. Der Fuß 69 der Wulstklemme liegt an einer Winkelstütze 70 an, die der Winkelstütze 51 des Formteils 8 entspricht. Eine Mutter 71 und ein Bolzen 72 verbindet die Wulstklemme 65 mit der v/inkelstütze 70, wodurch die Seitenwand 59 zwischen der Klemme 65 und der Schließpla/tte 62 hermetisch abgedichtet wird. Der Wulst 70 verläuft fortlaufend auf der Rückseite des Normteils 9 entlang, wie es für den Wulst 19 des Normteils B der Nail ist. Die Schließplatte 62 ist außerdem an den anderen Wulstklemmen, wie z.B. 73, durch Bolzen 74 befestigt, um für eine hermetische Abdichtung des Normteils 9 zu sorgen.

In NIg. 2 ist außerdem ein Aufbau 75 veranschaulicht, der seitlich zu der Seitenwand 59 in der Nähe der Seitenwand 17 des mittleren Normteils 8 verläuft. Der Aufbau 75 erlaubt die Anordnung des rechten Normteils 9 in einem Winkel zu dem mittleren Normteil 8, wobei eine fortlaufende, nicht unterbrochene Stoß- oder Berührungsfläche 13 aufrechterhalten wird. Die obere Wand 76 des Normteils 9 ist deshalb durchgehend mit der oberen k'/and 15 des Normteils 8 ausgebildet, obwohl der Bereich zwischen den Seitenwahden 17 und 59 nicht hermetisch abgedichtet ist, wie veranschaulicht. Die untere Wand (nicht gezeigt) des Normteils 9 ist durchgehend mit der unteren Wand 16 des Normteils ausgebildet.

Eine Befestigungsstütze 77 liegt an der Schließplatte 62 an und ist an dieser mit einem Bolzen 78 befestigt, der durch das Schutzelement 61 hindurchgeht und zwar ebenso wie bei der Anordnung in Nig. 3 zwischen dem Nlansch 32 und der Stütze 23. Die Stütze 77 ist mit der Stütze 23 des Normteils 8 durch einen Bolzen 79 verbunden, und die beiden Normteile 8 und 9 liegen in einem Winkel zueinander. Die winkelförmige Anordnung zwischen

50 9-8 44/0692

den Formteilen 7 und 8 sowie 8 und 9 ist in den Fig. 1 und 1A veranschaulicht. Diese wird auch bewirkt durch die 'Verbindung des Schutzelementes 80 mit dem Schutzelement 22 und des Schutzelementes 61 mit dem Schutzelement 22.

Das linke und das rechte Formteil 7 und 9 sind außerdem mit nach hinten verlaufenden Flügeln 81 "bzw. 82 versehen, wie beim Betrachten der Fig. 1 und 1A deutlich wird. Der Aufbau des linken Flügels 61 ist deutlich in Fig. 1 dargestellt. Es ist erkennbar, daß dieser von einem Aufbau 83 angrenzend an die Innenwand 84 nach hinten verläuft. Die Innenwand 84 ist hermetisch durch eine Schließplatte (nicht gezeigt) abgedichtet, wie sie in Verbindung mit dem Formteil 8 beschrieben wurde. Ein Aufbau 83 ist jedoch nicht pneumatisch abgedichtet, wie dargestellt. Der Flügel 81, der fest mit dem Aufbau 83 verbunden ist, verdeckt die Abstützung 10, und sorgt zumindest für einen Schutz des Fahrzeuges in einem bestimmten Bereich gegen seitliche Beschädigungen und Stöße. Der Flügel 81 wirkt außerdem als eine Einrichtung, um die Gefahr herabzusetzen, daß das gesamte System irgendwo festhakt, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Schließlich stellt es einen Schutz für Bürsten in einer automatischen Waschanlage für Fahrzeuge dar.

Jedes Formteil in dem Stoßfängersystem 6 ist so konstruiert, daß eine Kompression·der gespeicherten Luft beim Zusammenstoß mit anderen Objekten auf einen vorher bestimmten Druck möglich ist, woraufhin die Luft dann vollständig oder zu einem Teil mit einer gesteuerten Geschwindigkeit bei der nächsten Druckzunahme entweichen kann. Um dieses Entwichen zu bewirken, sind die Formteile mit Druckablaßventilen, zerstörbaren Membranen oder ähnlichen Geräten ausgerüstet. Wie in den Fig. 1 und 1A angedeutet, weist das Formteil 7 ein Druckablaßventil 85, das Formteil 8 zwei Druckablaßventile 86 und 88 und das Formteil 9 ein Druckablaßventil 89 auf. Jedes dieser Druckablaßventile ist mit Hilfe eines Gewindes in die Schließplatte eingeschraubt, wodurch eine direkte Verbindung zwischen der Luft in dem

509844/0692

2457AOA

Formteil- und der Atmosphäre während der Druckfreigabe vorliegt.

Der Luftdruck in jedem Formteil 7 bis 9 des Stoßfängersystems wird wenig über dem Atmosphärendruck gehalten und zwar durch ein eingebautes Zuliefersystem (nicht gezeigt). Luft aus diesem Zuliefersystem strömt durch eine Luftleitung 90 zu einer Druckreguliereinrichtung 91, die sicherstellt, daß nur die notwendige Luftmenge zu den Formteilen 7 bis 9 zugeführt wird, die erforderlich ist, um den gewünschten statischen Druck aufrechtzuerhalten. Eine zweite Luftleitung 92 führt von der Druckreguliereinrichtung zu einer Verzweigung 93, mit einer Anzahl von Auslassen für die Zulieferung jedes Formteils. Eine Luftleitung 94 verläuft von der Verzweigung 93 zu einer geeigneten Verbindung 95 an der Schließplatte des linken F_ormteils 7. In gleicher Weise verläuft eine andere Luftleitung 96 von der Verz\\/eigung 93 zu einer Verbindung. 98 in der Schließplatte des mittleren Formteils, wohingegen eine Luftleitung 99 von der Verzweigung 93 zu einer Verbindung 100 in der Schließplatte 62 des rechten Formteils 13 verläuft. Obwohl eine Druckreguliereinrichtung in den Formteilen 7 bis 9 einen einheitlichen Druck aufrechterhalten wird, kann - wenn ein höherer Druck in einem oder mehreren der Formteile 7 bis 9 erwünscht wird - eine zweite Druckreguliereinrichtung vorgesehen sein.

Ein typischer Arbeitsablauf des Stoßfängersystems 6 läuft in der folgenden Weise ab. Jeder der Formteile 7 bis 9 ist in gleicher Weise auf den gleichen Druck, beispielsweise zwischen 0,7 und 2,1 kg/cm eingestellt. Dieser Druck wird durch die Druckreguliereinrichtung 91 auf gleicher Höhe gehalten. Da jedes Formteil 7 bis 9 hermetisch abgedichtet ist, ist es nicht erforderlich, für eine weitere Luftzufuhr zu sorgen, so lange die Ventile 85, 86, 88 und 89 geschlossen sind. Während einer Kollision einer oder mehrerer der Formteile 7 bis 9 werden diese an irgendwelchen Punkten von einem Bruchteil eines Zentimeters bis zu mehreren Zentimetern zusammengedrückt,

50 9 8 44/0692

•wodurch der Luftdruck in dem "bestimmten .Formteil oder in den bestimmten Formteilen ansteigt. G-Ie ich ζ ei tig mit der Druckzunahme und der Zusammendrückung eines -Formteils erfolgt eine Energieaufnahme. Wenn der statische Druck in einem Formteil den Druck übersteigt, der in dem entsprechenden Ventil eingestellt ist (beispielsweise 0,35 "bis 1 kg/cm über dem normalen statischen Formteildruck), öffnet das entsprechende Ventil, so daß der Luftdruck fällt und die aufgenommene Energie vernichtet v/ird. Wenn die Stoßkraft groß genug ist, kann das Formteil so lange zusammengedrückt werden, bis die vordere Wand und/oder die Verstärkungsrippen die Schließplatte berühren, d.h. der größte Teil der aufgenommenen Luft wird über.das Freigabeventil an die Atmosphäre abgegeben.

Bei einem durchgeführten dynamischen Test, wurde eine vollständige Zusammendrückung eines Formteils in ungefähr 50 Millisekunden erreicht, worauf die Wiederherstellung des ursprünglichen Aufbaus des Elastomermaterials innerhalb von ungefähr 85 Millisekungen erfolgte. Unmittelbar nach dem Stoß kann die Druckreguliereinrichtung 91 damit beginnen, das bestimmte Formteil oder die Formteile wieder auf den eingestellten Druck zu bringen, so daß ein erneuter Stoß aufgenommen werden kann. Der Aufbau der Formteile aus elastomerem Material hat in Versuchen Stoßbeanspruchungen bis zur vollständigen Zusammendrückung standgehalten, ohne daß Beschädigungen auftraten.

Bekannte Stoßfängersysteme benutzen ein Arbeitsströmungsmittel, beispielsweise Wasser oder sie sind pneumatisch ausgebildet, d.h. sie verwenden Luft oder ein anderes kompressibles Gras. Die Systeme, die Flüssigkeiten verwenden, sind relativ inkompressibel und der Druck muß sofort freigegeben werden. Geschlossene Luftsysteme, die keine Entlüftung zur Atmosphäre haben, weisen ebenfalls entsprechende Nachteile auf. Das vorliegende Stoßfängersystem 6 gewährleistet eine maximale Energieabsorption durch die Ermöglichung einer anfänglichen Zusammendrückung der Luft in dem Formkörper gefolgt von einer schnellen

509844/0692

Freigabe des Druckes zur Vernichtung der Energie. Es wurde festgestellt, daß eine zu schnelle Entlüftung zu einer unangemessenen Absorption führt, wohingegen keine Entlüftung zur Übertragung des größten Teiles der Stoßenergie unmittelbar auf das Pahrzeug mit einer geringen Energieaufnahme und einer kleinen oder gar keiner Energievernichtung führt. Die folgende Trabelle I gibt Ergebnisse von Versuchen wieder, die mit zwei Prototypen von Normteilen durchgeführt wurden. Diese wurden auf 2,1 kg/cm aufgeblasen, wobei jedes Formteil ein Druekventil aufwies, das bei 3,3 kg/cm öffnete. Die Befestigung erfolgte an einem Personenbus mit einem Gewicht von 8000 kg, der gegen eine Betonmauer mit verschiedenen Geschwindigkeiten gefahren wurde.

Geschwindigkeit (inph)

2.3 3.0 4.0 5.0

Tabelle I

maximale Stoßfänger- übertragene

Zusammendrückung Kraft

(inches)

0.75 1.50

1.85 2.25

16,000 29,000 39,000 51,000

kinetische Energie absorbiert bei der Kollision U't. - lbs. )

3,360

5,710 10,150 15,850

Nach Untersuchung der Stoßfängerformteile und des Äußeren des ■ Busses wurden keine Beschädigungen festgestellt. Eine geringe Verbiegung in einer Rahmenverlängerung wurde festgestellt. Dieses kann aber in Zukunft durch geeignetere Druckfreigabeventile verhindert werden, die einen niedrigeren Differential-

freigabedruck, beispielsweise im Bereich von 0,35 kg/cm oberhalb des statischen Druckes aufweist. Bei Verwendung eines geeigneteren Druckfreigabeventiles kann die Zusammendrückung der !Formteile noch erhöht werden. Gleiche Versuche wurden mit dem gleichen Bus bei einer Geschwindigkeit von 5 mph und einem Personenkraftwagen des Jahres 1973 durchgeführt. Beschädigungen sowohl an dem Pahrzeug als auch an den Stoßfängern wurden nicht festgestellt.

509844/069 2

2Α57Α04

Obwohl das Stoßfängersystem 6 in Verbindung mit einem Bus untersucht wurde, der mit einer Luftzuliefereinrichtung ausgerüstet war, die an herkömmlichen Personenkraftwagen fehlen, können derartige Einrichtungen leicht dadurch vorgesehen werden, daß der Personenkraftwagen mit einem preiswerten elektrischen oder vakuumbetätigten Luftkompressor versehen wird. Es ist auch möglich, sich auf ein System zu verlassen, das sich nicht auf dem Fahrzeug befindet. Es ist daher klar, daß das beschriebene pneumatische Stoßfängersystem die Ziele der Erfindung erfüllt. Für den Fachmann sind selbstverständlich Abwandlungen innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedankens möglich.

5098 4 4/0692

Claims

1 ' ι Patentansprüche

1. Pneumatisches, energieaufnehmendes Stoßfänger- oder Stoßstangensystem zur Anordnung zwischen zwei Gegenständen, von denen mindestens ein Gegenstand "bewegbar ist, gekennzeichnet durch aufblasbare Formteile aus Elastomermaterial zur Aufnahme von Kräften von außen, Stützeinrichtungen zur Befestigung der Formteile an mindestens einem der Gegenstände, Einrichtungen zur hermetischen Abdichtung' der Formteile gegen die Stützeinrichtung zur Bildung eines Hohlraumes zwischen diesen Teilen, der gegen die Atmosphäre abgedichtet ist und durch eine Einrichtung, die eine wahlweise Verbindung zwischen dem H ihlraum und der Atmosphäre erlaubt, wenn eine äußere Kraft vorherbestimmter Größe auf das oder die Formteile ausgeübt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .daß die aufblasbaren Formteile (7 bis 9) eine Rechteckform mit einer Stoß- oder Berührungsfläche (13,14) einer oberen Wand (15), einer unteren (16) und Seitenwänden (17 und 18) aufweisen, die in einem fortlaufenden Wulst (19) an einem offenen rückwärtigen Abschnitt enden.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fortlaufende Wulst zwischen der Stützeinrichtung und der Einrichtung zum hermetischen Abdichten der Formteile (7 bis 9) befestigt ist.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile eine Vielzahl von inneren Verst ärlcung sr ippen (20) aufweisen, die die Stoß- oder· Berührungsfläche (14) mit der oberen und der unteren Seitenwand (15 und 16) verbinden.

5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (7 bis 9) aus Polyurethan bestehen.

509844/0692

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung eine Schließplatte (21) durch die das jeweilige Formteil (7 Ms 9) befestigt ist, und ein Schutz -

■ element (22) aufweist, das zur Anbringung an mindestens einem der Gegenstände eingerichtet ist.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum hermetischen Abdichten jedes Formteile (7 Ms 9) gegen die Stützeinrichtung eine Wulstklemme @8) zum Eingriff mit einem Abschnitt des Formteils aufweist, der der Stützeinrichtung gegenüberliegt und mit der Stützeinrichtung durch ein Befestigungsmittel verbunden ist.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einstellung einer ausgewählten Verbindung zwischen dem geschlossenen und abgedichteten Hohlraum und der Atmosphäre ein Druckfreigabeventil (86) in der Stützeinrichtung aufweist, wobei eine öffnung zur Atmosphäre erfolgt, wenn der Druck in dem Formteil zunimmt.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Aufblasen der Formteile (7 bis 9) auf einen vorherbestimmten Druck vorgesehen ist.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung-zum Aufblasen der Formteile (7 bis 9) mindestens eine Druckreguliereinrichtung (91) zur Zulieferung der Luft und eine Leitung (92,94) von der Druckreguliereinrichtung zu der Stützeinrichtung aufweist, wodurch die Luft unter Druck zu den Formteilen zugeführt wird.

11. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck ungefähr im Bereich zwischen 0,7 und 2,1 kg/cm' gehalten wird.

50984 4/0692

12. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Befestigungseinrichtung in Verbindung mit der Stützeinrichtung zur Anbringung des Stoßfängers oder der Stoßstange (6) an-einem Fahrzeug.

509844/0692