DE3108649A1 - Stossstange fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Stossstange fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
VHR: 101265
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(VIA Bayerische ümdesbenk
Girozentrale. München)
P 1 425
zur Patentanmeldung
MONTEDISON S.p.A.
Milano, Italien
betreffend
13ÖÖ52/072 0
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Stoßstange für Kraftfahrzeuge, insbesondere ein frontales Bauelement mit der Wirkung
einer Stoßstange. Das Bauelement besteht aus Plastikmaterial. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß ein Querschnittsprofil
vorgesehen, welches durch Einpassen eines Verstärkungswandstückes geschlossen wird, das so ausgebildet
ist, daß der Stoßstange ein hohes Maß an Starrheit verliehen wird. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß ein sehr
guter Stoßwiderstand erzielt, während eine verhältnismäßig schlanke Ausbildung und ein leichter Aufbau möglich sind.
Bekannte Stoßstangen aus Plastikmaterial stellen eine wesentliche Verbesserung gegenüber älteren Metallausfüi.-rungen
dar, zeigen aber verschiedene Schwachpunkte in bezug auf ihr Verhalten unter Stoßbelastung, weil das in
diesem Zusammenhang allgemein verwendete C-Profil eine
weniger geeignete Ausbildungsform darstellt, um eine große
Starrheit bei geringen Abmessungen zu erzielen.
Wenn somit nicht verhältnismäßig große Materialstärken verwendet werden oder viele Verstärkungs- oder Versteifungsrippen
vorgesehen sind, zeigen offene C-ProfiIe ein
hohes Maß an Nachgiebigkeit bei Stößen, die bei einer Stoßgeschwindigkeit von sogar schon lediglich vier Stundenkilometern
auftreten, wobei die letztere Geschwindigkeit durch die ISO-Normen vorgeschrieben ist.
Die bekannten aus Plastikmaterial bestehenden Stoßstangen sind in einigen unterschiedlichen Arten hergestellt.
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Einige sind so ausgelegt, daß sie "bevorzugt eine ästhetische
Funktion bei geringer Starrheit und niedrigem Gewicht erfüllen. Andere Stoßstangentypen weisen eine schlank ausgelegte
Form mit inneren Verstärkungen auf, die aus einem Metallstab oder Lamellen bestehen, wodurch die Deformation
der Stoßstange begrenzt wird. Jedoch ergibt sich hierbei der Nachteil, daß im Falle eines Stoßes eine dauernde Deformation
verbleibt.
Andere Arten von Stoßstangen sind im wesentlichen selbsttragend und besitzen eine größere Dicke, weisen jedoch
andererseits ein höheres Gewicht auf und sind in einem größeren Abstand von der Fahrzeugkarosserie befestigt.
Damit bekannte Plastikstoßstangen ein gutes Verhalten bei Stoßbelastung aufweisen, müssen sie entweder ein beträchtliches
Gewicht haben und in einem wesentlichen Abstand von der Fahrzeugkarosserie montiert sein, oder sie
müssen Metallverstärkungselemente aufweisen, welche nach einer Stoßbelastung ständig deformiert sind.
Neben Stoßstangen mit einem offenen Profil, sei es aus Plastikmaterial oder Metall, werden auch Stoßstangen mit
einem geschlossenen oder kastenartigen Profil verwendet, welche eine Starrheit gegenüber Verbiegung aufweisen, die
derjenigen von offenen Profilen wesentlich überlegen ist. Derartige Stoßstangen weisen aber aus ästhetischen Gesichtspunkten
und in bezug auf die Herstellung Nachteile auf. Tatsächlich sind lediglich kastenprofilartige Metallstoßstangen
leicht herzustellen, da sie allgemein aus einfachen Metallrohren bestehen, die an ihren Enden abgebogen
sind. Kastenprofilartige Stoßstangen aus Plastikmaterial
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fanden bisher keine praktische Anwendung, da beträchtliche technische Schwierigkeiten bestehen, ein geschlossenes
Querschnittsprofil in einem einzigen Stück herzustellen. In diesem Fall ist es allgemein erforderlich, die Stoßstange
in zwei getrennten Stücken zu formen und danach stabil miteinander zu verbinden. Durch diesen Vorgang konnten bisher
keine zufriedenstellenden Stoßstangen hergestellt werden,
sei es vom ästhetischen Gesichtspunkt, sei es in bezug auf die Festigkeit und vor allem im Hinblick auf die Herstellungskosten·
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer demgegenüber verbesserten Stoßstange oder eines Frontschildes aus
Plastikmaterial mit einer von außen her üblichen Form, jedoch mit einem geschlossenen Querschnittsprofil, welches
ohne Zuhilfenahme jeglicher Metalltrageelemente oder wegbegrenzender Elemente eine ausreichend große Starrheit aufweist,
um die strengsten Formanforderungen zu erfüllen, wobei einerseits geringe elastische Deformationen auftreten,
während andererseits die übliche schlanke Form gewährleistet bleibt.
Die Erfindung schafft auch eine Stoßstange, bei welcher
.das Abschlußwandstück einer üblichen Stoßstange mit offenem Profil so abgewandelt ist, daß das Gebilde insgesamt sowohl
Biege- als auch Scherbelastungen widersteht, die im Augenblick eines Stoßes auftreten, wobei auch eine leichte und
schnelle Anbringung dieses Abschlußwandstückes gewährleistet ist, ohne die Gesamtabmessungen und das äußere Aussehen
der Stoßstange zu verändern.
Die Erfindung schafft ferner eine Stoßstange, die nach standardisierten technischen Formverfahren leicht herstellbar
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ist,'bei der Herstellung geringe Kosten verursacht und ein
geringes Gewicht aufweist.
Die Erfindung geht von einer Stoßstange oder einem Frontschild für Kraftfahrzeuge von üblicher äußerer Form
aus, wobei Plastikmaterial verwendet wird. Eine erfindungsgemäße
Stoßstange weist ein offenes Querschnittsprofil, insbesondere von C-Form auf, das rückseitig und entfernbar
durch zumindest eine Verstärkungsplatte oder ein Verstärkungswandstück gewünschter Dicke abgeschlossen ist,
die beziehungsweise das aus einer im wesentlichen rechteckigen Platte besteht und an den entgegengesetzten Enden
zumindest eine Verbreiterung oder Verdickung aufweist, die in einer schrägen Ebene zu der Platte verläuft. Es sind
Bauelemente zur geeigneten Verankerung des gesamten Verstärkungsgebildes mit der Stoßstange vorgesehen, um ein
Verstärkungswandstück von einer Form zu erhalten, welche in wirksamer Weise den Biege- und Scherbelastungen an den
Auflagern widersteht, wobei das Verstärkungswandstück in Richtung seiner Längskanten vorgespannte Kupplungselemente
oder dergleichen in Verbindung mit entsprechenden Kupplungselementen über die Längskanten der Stoßstange umfaßt,
um eine mechanische Kupplung oder Verbindung zu schaffen, die eine Festigkeit der miteinander verbundenen Teile gewährleistet
und gleichzeitig fähig ist, in Längsrichtung verlaufenden Belastungen zu widerstehen, die stets in Verbindung
mit Querbelastungen auftreten.
Insbesondere werden die Verbreiterungen und Verdickungen an den Enden des Verstärkungswandstückes vorzugsweise
durch breite Erweiterungen der Abschlußteile des Wandstückes selbst erzielt, wobei die Erweiterungen beide
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gegen die Innenseite der Stoßstange selbst gerichtet sind und zu der Wand entsprechend den Ebenen mit einer Neigung
von etwa 45° gegenüber den Längsachsen der Stoßstange gerichtet
sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen;
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stoßstange in auseinandergezogener perspektivischer
Darstellung,
Figur 2 ein einen Bestandteil der Stoßstange von Figur 1 bildendes Verstärkungswandstück in Draufsicht
von vorn,
Figur 3 einen Schnitt längs der Linie A-—A von
Figur 2,
Figuren 4 und 5 Schnitte längs der Linie B B
beziehungsweise O O von Figur 2,
Figur 6 einen inneren Abschnitt einer erfindungsgemäßen Stoßstange,
Figur 7 die Verbindung zwischen der Stoßstange
und dem Verstärkungswandstück in Querschnittsdarstellung und
Figur 8 ein gegenüber den Figuren 1 bis 7 abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Stoßstange.
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Bevor auf Einzelheiten der Zeichnungen eingegangen wird, ist auf folgendes .hinzuweisen: Da die Starrheit
(Widerstandsfähigkeit) gegenüber Biegungen eines Kastenprofilss
bekanntlich wesentlich höher ist als bei offenen Profilen üblicher Stoßstangen und weil diese Überlegungen
keine praktische Anwendung auf dem Gebiet von Stoßstangen finden können, bei denen besondere technische Schwierigkeiten
zu überwinden sind, um Gegenstände mit geschlossenem Querschnitt herzustellen, besteht die erfindungsgemäße
Lösung des Problems in der Schaffung einer Stoßstange mit Kastenprofilaufbau von sicherer Stabilität und
Festigkeit, wobei ein Stoßstangenprofil und ein geeignet geformtes abschließendes rückwärtiges Verstärkungswandstück
getrennt hergestellt und alsdann die beiden Teile mittels geeigneter mechanischer Elemente zusammengesetzt
werden.
Um auf diese Weise die beste konstruktive Lösung zu finden, wurde in der Hauptsache das Verhalten einer Stoßstange
unter Belastung studiert und analysiert, beispielsweise bei einem Aufprall oder anderen deformierenden Erscheinungen.
Eine Stoßstange wurde auf diese Weise als Balken betrachtet, der an Auflagern ruht und in seinem Mittelpunkt
belastet wird. Danach wurde der Spannungszustand
ermittelt, welcher sich aus der Belastung ergab.
In einem solchen hypothetischen Fall ergibt sich der Spannungs- oder Belastungszustand sowohl aus dem Biegemoment
als auch aus der Scherbelastung. Diese Belastungen liegen stets in jedem Abschnitt sowie in unterschiedlichem
und veränderlichem Maß vor. Im Mittelpunkt treten hauptsächlich Biegebelastungen auf, während an den-Auf lagepunkten
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aktive Scherbelastungen vorliegen. Die Biegebelastungen
erfordern bekanntlich einen Abschnitt mit hohem Trägheitsmoment. Dies erhält man, indem die Massen gegenüber der
neutralen Achse versetzt werden, praktisch durch Schaffung eines Balkens mit einem Kastenprofilquerschnitt.
In den Bereichen, in welchen im Gegensatz hierzu die
Scherbelastungen vorherrschen (das heißt an den Auflagerungspunkten) , wirken die Maximalbelastungen (das heißt
wobei die Richtung der Hauptkräfte den Scherkräften entspricht)
in einer Richtung, die in einem Winkel von 4-5°
gegenüber der Längsachse des Balkens verläuft.
TJm diesen Belastungen zu widerstehen, ist es erforderlich, Verstärkungen entsprechend den Richtungen der Belastungen
selbst vorzusehen.
Daher beruht die vorliegende Erfindung beziehungsweise das Profil des rückwärtigen Verstärkungswandstückes und
damit der gesamten kastenprofilartigen Stoßstange auf den
obigen Überlegungen.
Die erfindungsgemäße kastenprofilartige Stoßstange besteht aus einem Stoßstangenprofil 1 aus Plastikmaterial,
das in bekannter Weise ausgebildet und geformt ist. Das Stoßstangenprofil 1 besteht also aus einem offenen, im wesentlichen
C-förmigen Querschnittsprofil, dessen Endabschnitte 2, 3 um 90° gebogen sind, wobei ein oberer Profilschenkel
4- und ein unterer Profilschenkel 5 im wesentlichen
parallel zueinander verlaufen. Ferner ist das Stoßstange
nprofil 1 mit öffnungen 6, 7 zur Anbringung vorderer
Standleuchten sowie mit üblichen Löchern oder,-
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Durchtritten 8, 9 sowie Sa, 9a zur Verankerung mit Hilfe
von Bügeln 10, 11 und anderen nicht dargestellten Bauelementen versehen (Figur 1), die zur Verbindung mit dem
Chassis eines Kraftfahrzeuges dienen.
Der Abschluß des offenen Teiles des Stoßstangenprofiles wird durch lösbare Anbringung eines rückwärtigen Verstärkungswandstückes
12 erzielt, das aus Plastikmaterial gleich demjenigen des Stoßstangenprofiles 1 oder auch aus Metall
oder einem anderen geeigneten Material besteht.
Das Verstärkungswandstück 12 ist so geformt, daß es nach der Anbringung an der Rückseite des Stoßstangenprofiles 1
sowohl Torsions- als auch Biegebelastungen und auch Scherkräften widersteht. Zu diesem Zweck umfaßt das Wandstück
eine ebene rechteckige Platte 13, üe entsprechend dem
Stoßstangenprofil leicht gebogen ist. Es sind zwei längs
verlaufende Rippen 14·, 15 vorgesehen. An den entgegengesetzten
Enden ist eine breite Ausbauchung vorgesehen, wodurch ein Vorsprung 16 beziehungsweise 17 gebildet wird. Die Höhe
der Vorsprünge 16, 17 ist im wesentlichen gleich der Profiltiefe des Stoßstangeuprofiles 1. An dem Kopf der Vorsprünge
16, 17 sind Löcher 18, 19 vorgesehen, welche sich, wenn sich das Wandstück 12 frontal in Berührung mit den Profilschenkeln
4, 5 befindet, selbs.t in Linie mit der Achse der
Löcher 8, 9 ausrichten.
Die Vorsprünge 16, 17 verlaufen zu der ebenen rechteckigen Fläche 13 des plattenartigen Wandstückes 12 in
einer Abschrägungsebene beziehungsweise Neigungsebene 20 beziehungsweise 21, deren jede spitzwinklig gegenüber der
Längsachse der Stoßstange verläuft. Die Vorsprünge 16, 17
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widerstehen maximalen Scherbelastungen, weiche auf die Befestigungspunkte
der Stoßstange wirken» wenn diese einer Belastung unterworfen 1st.
Das Wandstück 12 ist ferner über seine entgegengesetzten gebogenen Längsseiten mit Schlitzen 22, 23, 24-, 25,
usw. versehen, die über die gesamte Lange des Wandstückes
verteilt sind und feste Eingriffselemente mit entsprechenden Zähnen oder Vorsprüngen 27, 28, 29, 30, 31 usw. bilden,
die an den Profilschenkeln 4, 5 des Stoßstangenprofiles-1
vorgesehen sind und senkrecht zu der Ebene der Wand 12 verlaufen
.
Die Zähne 27 bis 31 erhält man im Fall eines üblichen
Stoßstangenprofiles 1 vorzugsweise dadurch, daß entweder ein zusätzlicher Profilschenkel vorgesehen wird, welcher in
Längsrichtung zu federn der Profilschenkel 4·, 5 verläuft,
oder daß zwei längs verlaufende, im wesentlichen V-förmige Nuten 32, 33 (Figuren 1,6 und 7) vorgesehen werden, wobei
der untere Rand 32a der oberen V-förmigen Nut mit Einschnitten
versehen wird, um die oberen Zähne 27, 28 zu erhalten beziehungsweise der weiter innen gelegene obere
Rand 33a· der Nut des unteren Profilschenkels 5 mit Einschnitten
versehen wird, um die unteren Zähne 29, 30, 31 zu bilden. Auf diese Weise bleiben die äußeren Flächen in
bezug auf die Profilschenkel 4·, 5 der Stoßstange unversehrt,
während das Verstärkungswandstück 12 zwischen den Profilschenkeln 4, 5 selbst eingeschlossen wird, wie sich
dies aus der Schnittdarstellung von Figur 7 ergibt.
Das auf diese Weise ausgebildete Verstärkungswandstück
12 kann zum Abschluß der Rückseite des Stoßstangenprofiles 1 verwendet werden, indem die Schlitze 22, 23
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auf die Zähne 27, 28 sowie 29 "bis 31 des Stoßstangenprofiles
1 gesetzt und dann diese Lage an dem Stoßstangenprofil 1 durch die Löcher 18, 19 der Vorsprünge 16, 17 festgelegt
wird.
Im Falle eines Stoßes oder einer anderen Belastungsart ist die kastenprofilartige Stoßstange nach der Erfindung,
obgleich das Verstärkungswandstück 12 nicht starr mit den Rändern des Stoßstangenprofiles 1 selbst verschweißt ist,
in der Lage, sogar hohen Biege- und Scherbelastungen zu widerstehen, ohne daß dauernde Deformationen entstehen.
Zieht man die Art und das Ausmaß der Belastungen in Betracht, welche in jeder Höhe nach bekannten technischen Regeln
in guter Annäherung zu ermitteln sind, so ergibt der Erfindungsgegenstand eine optimale Ausbildung sowohl des
Verstärkungswandstückes 12 als auch der Anordnung und Auslegung der Befestigungselemente mit dem Stoßstangenprofil
Das Verstärkungswandstück 12 kann für Stoßstangenprofile sowohl ebenfalls aus Plastikmaterial oder auch auf Wunsch
aus Metall bestehen.
Gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann das
Verstärkungswandstück 12 auch mit mehreren Vorsprüngen 16, 17 versehen sein, die an der Innenseite des Stoßstangenprof
iles 1 verteilt sind, falls die Abmessungen und Betriebserfordernisse der Stoßstange dies erfordern sollten.
Gemäß Figur 8 sind innerhalb V-förmiger Nuten des Stoßstangenprof
iles 1 mehrere prismatische Vorsprünge 34, 35 usw.
vorgesehen, die in einem Stück mit der Innenwand des Randes 33b des Profilschenkels 5 hergestellt sind-.. Eine
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gleiche Anzahl prismatischer VorSprünge 36, 37 usw. ist
in einem Stück mit dem unteren Rand 32b des Profilschenkels
4· ausgebildet. Entlang den Längsrändern eines Verstärkung
swandstückes 12 sind Hohlräume 38, 39 usw. vorgesehen, die auf die entsprechenden prismatischen Vorsprünge
der V-förmigen Nuten des Stoßstangenprofiles 1 aufschiebbar
sind.
• Auch diese Ausführungsform ist leicht durch Formen herzustellen
und ermöglicht eine starre Verbindung zwischen den Teilen. Gleichzeitig bewirkt das Verstärkungswandstück 12,
wenn es einmal mit dem Stoßstangenprofil verbunden ist, daß
die gesamte Stoßstange ein entsprechendes starres Element bildet, das heißt, daß das rückwärtige Verstärkungswandstück
ein verstärkendes und ausrichtendes Element für die horizontale Ausrichtung der Profilschenkel der Stoßstange
bildet, die bekanntlich mit der Zeit das Bestreben hat, unerwünschte
Buckel und/oder Deformationen zu entwickeln.
Gemäß weiteren Abwandlungen kann das Verstärkungswandstück 12 abgesehen von einer möglichen Herstellung aus Plastikmaterial
auch aus Metall und/oder Metallegierungen oder anderen geeigneten Stoffen hergestellt sein, während die
Vorsprünge und der Winkel der Verbindung mit dem Wandstück sich entsprechend den Anwendungserfordernissen ändern können.
Das erfindungsgemäß ausgebildete Verstärkungswandstück
kann neben einer Anwendung als Verstärkungswandstück für Stoßstangen auch zum Abschließen der offenen Abschnitte von
ProntSchilden für Kraftfahrzeuge allgemein verwendet werden.
Auch ist eine Anwendung auf ähnlich hergestellte Gegenstände möglich, die einer Deformation unter Stoß und/oder
aus anderen Gründen ausgesetzt sind.
Zusammenfassung
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Leerseite
Claims (5)
- 3108648PatentansprücheStoßstange oder Frontschild für Kraftfahrzeuge aus Plastikmaterial mit einem kastenartigen Querschnittsprofil, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stoßstangenprofil (1) mit einem offenen Querschnitt, im wesentlichen einem C-förmigen Profilquerschnitt, von üblicher äußerer Form vorgesehen ist, welches an der Rückseite lösbar durch zumindest ein Verstärkungswandstück (12) von sich ändernder Dicke abgeschlossen ist, daß das Verstärkungswandstüok (12) aus einer im wesentlichen rechteckigen Platte besteht, welche an jedem Ende zumindest eine Verbreiterung oder einen Vorsprung (16, 17) aufweist, der in die Ebene der Platte gemäß einer abgeschrägten Fläche (20, 21) verläuft, daß das Verstärkungswandstück (12) mit Bauelementen (22) zum stabilen Verankern an dem Stoßstangenprofil (1) versehen ist, um ein entsprechend einem solchen Profil geformtes Wandstück zu bilden sowie Biege- und Scherbelastungen aufzunehmen, die sich aus einem Stoß oder einer Deformation ergeben können, und daß das Verstärkungswandstück (12) an seinen Längsrändern Kupplungselemente, vorzugsweise Festverbindungen, aufweist, die mit entsprechenden Kupplungselementen an den Längsrändern des Stoßstangenprofiles in Eingriff zu bringen sind, um eine feste Verbindung der zu verbindenden Teile (1, 12) herzustellen und längsgerichteten Tangentialbelastungen zu widerstehen.130052/0720-γ-ί,
- 2.). Stoßstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die VorSprünge (16, 17) an den Enden des Verstärkungswandstückes (12) aus breiten Schrägansätzen der Enden des Wandstückes selbst bestehen und daß die Schrägansätze gegen die Innenseite des Stoßstangenprofiles (1) gerichtet sind, wobei von den Schrägansätzen zu dem mittleren Teil der Wand (12) Ubergangsebenen in einem Winkel von bis zu 45° gegenüber der Längsachse des Stoßstangenprofiles (1) selbst verlaufen.
- 3o) Stoßstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungselemente (22) des Verstarkungswandstuckes (12) mit dem Stoßstangenprofil (1) Löcher (18, 19) in dem Kopf der Vorsprünge (16, 17) oder Schrägansätze umfassen, und zwar in Übereinstimmung mit Löchern zur Befestigung der Stoßstange an Lagerbügeln (10, 11), wobei die Löcher so ausgebildet sind, daß eine Festlegung des Verstärkungswandstückes (12) an den Auflagern des Stoßstangenprof ÜßS (1) mit den gleichen Elementen möglich ist, wie sie für die Befestigung einer üblichen Stoßstange an ihren Auflagern verwendbar sind.
- 4.) Stoßstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupp lungs elemente zwischen den Rändern des Verstarkungswandstuckes (12) sowie den Rändern des Stoßstangenprofiles (1) aus Schlitzen (22, 23) oder Löchern in Anordnung längs des Randes des Wandstückes und aus Zähnen (29 bis 31) oder Vorsprüngen bestehen, die durch Einschnitte der Innenränder des oberen und unteren Profilschenkels (4·, 5)130052/0720des Stoßstangenprofiles (1) parallel zueinander verlaufend gebildet sind, und daß die Verbindungen zwischen den Schlitzen (22, 23) und Zähnen (29 bis 31) teilweise innerhalb des hohlen Körpers des Stoßstangenprofiles (1) gelegen sind, so daß das Versbärkungswandstück (12) in dem Hohlraum des Stoßstangenprofiles (1) zwischen den Rändern desselben umschlossen bleibt und eine entsprechende und ausgleichende Wirkung auf die Ebenen der entgegengesetzten Flügel der Stoßstange ausübt.
- 5.) Stoßstange nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente zwischen den
Rändern des Verstärkungswandstückes (12) sowie den Rändern des Stoßstangenprofiles (1) aus prismatischen Vorsprüngen (36, 37) in. Anordnung an den inneren Profilschenkeln von in Längsrichtung verlaufenden V-förmigen Nuten angeordnet sind, welche innerhalb der Ränder des Stoßstangenprofiles (1) verlaufen, und daß entsprechende taschenartige Hohlräume (38, 39) in dem Kopf der Ränder des Verstärkungswandstückes (12) vorgesehen sind.Beschreibung130052/0720
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