DE3919031C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stoßaufnahmeeinrichtung für Fahrzeuge
mit mindestens einem Paar sich kreuzender Druckstäbe zwischen
einer Stoßstange und den Fahrzeug-Längsträgern und mit mindestens
einem Kraftregler.
Üblicherweise wird bei Unfällen die Aufprallenergie durch
Deformationsarbeit in der Knautschzone von Fahrzeugen abgebaut.
Abgesehen von den bereits bei geringen Aufprallgeschwindigkeiten
erheblichen Beschädigungen an den Fahrzeugen, ist aufgrund der
Faltenbildung in den Fahrzeug-Längsträgern die Energieaufnahme
mit Kraftspritzen und hohen Verzögerungswerten der
Fahrzeuginsassen verbunden, die zu Verletzungen und ab
Aufprallgeschwindigkeiten von ca. 40 km/h bereits zum Tod führen
können.
Schutzsysteme für Kraftfahrzeuge sind teilweise bereits im
Einsatz und teilweise aus den DE-OS 27 09 428, 28 32 161,
22 39 872 und 36 42 979 bekannt. Deren Wirkung besteht darin,
mittels Pralltöpfen bzw. Federelementen, einen Teil der
Aufprallenergie von Kraftfahrzeugen in Reibungsenergie zu
verwandeln. In der DE-PS 27 55 888 ist ein stoßabsorbierendes
Element beschrieben, das aus elastischem Kunststoff besteht.
Eine Stoßaufnahmeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist
aus der DE-OS 22 31 167.
Sie weist sich paarweise kreuzende Druckstäbe zwischen der Stoßstange
und den Fahrzeuglängsträgern sowie Stoßdämpfer bzw. federndes
Material als energieaufnehmende Elemente auf. Die
Energieaufnahme erfolgt dadurch, daß bei Bewegung der Stoßstange
in Richtung des Fahrgestells Stützlenker relativ zueinander
bewegt werden und energieabsorbierende Mittel zwischen den
Stützlenkern einen Widerstand zur Hemmung dieser Relativbewegung
erzeugen.
Sofern es sich bei den energieabsorbierenden Mitteln um
Stoßdämpfer handelt, müssen diese konstruktionsbedingt einen
großen Durchmesser aufweisen und sind entsprechend schwer. Wird
dagegen federndes Material als absorbierendes Mittel verwendet,
kommt es zu einer bei einem Aufprall unerwünscht starken
Rückfederung des Fahrzeugs.
Derartige Schutzsysteme bieten konstruktionsbedingt nur die
Möglichkeit, Aufprallenergien von Kraftfahrzeugen bis hin zu
Geschwindigkeiten von ca. 8 km/h zu absorbieren. Da bei diesen
Geschwindigkeiten jedoch auch bei Insassen von Fahrzeugen ohne
derartige Systeme selten Verletzungen auftreten, tragen diese
kaum zu einer Erhöhung der Sicherheit von Fahrzeuginsassen bei,
sondern reduzieren lediglich Blechschaden bei leichten Unfällen.
Da die Aufprallenergie mit dem Quadrat der Aufprallgeschwindigkeit
zunimmt, nehmen derartige Systeme bei höheren
Aufprallgeschwindigkeiten nur einen geringen Teil der
Aufprallenergie auf und der beanspruchte Deformationsweg wird nur
sehr unvollkommen zum Energieabbau genutzt.
Aus der US 43 99 887 ist ein elektronisches Auslösesystem für
einen Gurtstraffer bekannt. Dabei wirkt ein beweglicher
Stoßfänger auf einen Beschleunigungsschalter, der ab einer
bestimmten Aufprallgeschwindigkeit einen Stromkreis schließt und
eine Straffung der Sicherheitsgurte bewirkt.
In der US 45 66 555 ist eine Vorrichtung beschrieben, die bei
einem Unfall ruckartig und unabhängig von der
Aufprallgeschwindigkeit das Lenkrad von Fahrer wegzieht.
Nach der DE-AS 12 39 581 ist ein Stoßfänger bekannt, der von einer
Ausgangsstellung in eine Bereitschaftsstellung ausfahrbar ist und
im ausgefahrenen Zustand Energie aufnehmen kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Stoßaufnahme
einrichtung zu schaffen, die bis zu hohen
Aufprallgeschwindigkeiten eine deutliche Reduzierung der
Unfallfolgen aller an einem Unfall beteiligten Personen und
Fahrzeuge bewirkt.
Eine derartige Stoßaufnahmeeinrichtung soll geeignet sein, sowohl
in Kraftfahrzeugen, Lastkraftwagen, Bussen und sonstigen
schienen- bzw. nicht schienengebundenen Fahrzeugen oder nicht
fahrbaren Vorrichtungen eingesetzt zu werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Stoßaufnahmeeinrichtung der
eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, die gemäß der Erfindung
die im kennzeichenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale
aufweist. Demnach ist vorgesehen, daß jedes Paar der Druckstäbe
aus einem runden Druckstab und einem U-Profil-Druckstab besteht,
die in der Mitte durch eine Welle gegeneinander drehbar verbunden
sind und an den Enden der Druckstäbe drehbar mittels Zapfen
Reibungselemente befestigt sind, die auf Gleitflächen reiben, und
die Gleitflächen an einem stoßstangenseitigen und einem
fahrzeugseitigen Führungsprofil angeordnet sind, in deren
Längsrichtung die Reibungselemente zwangsgeführt werden und das
Steuerseil in mehreren Windungen um den runden Druckstab
gewickelt ist, und die Enden des Steuerseils mit dem U-Profil-
Druckstab bzw. dem Kraftregler verbunden sind.
Weiterhin ist vorgesehen, daß jedem Paar der Druckstäbe jeweils
ein Kraftregler zugeordnet ist, und bei einem versetzten oder
schrägen Frontalaufprall auch das dem Stoß abgewandte Paar von
Druckstäben zu einem Abbau der Aufprallenergie beiträgt, so daß
bei einem heftigen versetzten Aufprall die Deformation des
Fahrzeugs weniger kritisch bezüglich einer Beschädigung der
Fahrgastzelle und des damit verbundenen Einklemmens von
Fahrzeuginsassen ist.
Bei ca. 75% der Frontalunfälle handelt es sich um einen
versetzten Frontalaufprall, wobei die Gefahr einer Beschädigung
der Fahrgastzelle und die damit verbundene Verletzungsgefahr der
Fahrzeuginsassen insbesondere auf der stärker deformierten
Fahrzeugseite größer als bei einem Frontalaufprall mit der ganzen
Fahrzeugbreite ist. Durch die Erfindung wird diese Gefahr
weitgehend eliminiert.
Die offene Seite des U-Profil-Druckstabes ist zu beiden Seiten
der Drehachse entgegengesetzt angeordnet. Diese konstruktive
Maßnahme bewirkt, daß - bei der aufprallbedingten gegenläufigen
Drehung von rundem Druckstab und U-Profil-Druckstab um die
Drehachse - der U-Profil-Druckstab in der Endstellung den runden
Druckstab einschließlich der Windungen des Steuerseils
umschließt, was zu einer kompakten Bauweise beiträgt.
Rückstellfedern und mindestens eine Kraftregler-Feder bewirken
nach Beendigung eines Aufpralls und der Entlastung der Stoßstange
in einer relativ langsamen Bewegung bei niedrigem Kraftniveau
eine Rückstellung. Dies geschieht, bis die Reibungselemente im
Ausgangszustand an den Anschlägen anliegen und erneut
Aufprallenergie aufgenommen werden kann.
Auf diese Weise werden Insassen und Fahrzeug bei einem
nachfolgenden Aufprall etwa in einem Massenunfall nochmals
geschützt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Reibungskoeffizient zwischen den Reibungselementen und
den Gleitflächen in Bewegungsrichtung der Reibungselemente
zunimmt. Dabei ist der Reibungskoeffizient jedoch in jeder
Stellung der Reibungselemente kleiner als der Kehrwert des
Tangens des spitzen Winkels (alpha) zwischen den Druckstäben und
den Führungsprofilen, so daß ein Blockieren der Reibungselemente
vor Erreichen der Endstellung verhindert wird. Mit dieser
Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, die im Steuerseil
auftretenden Kräfte zu beherrschen und einen großen Teil der
Aufprallenergie durch Reibung zwischen den Reibungselementen und
den Gleitflächen abzubauen.
Nach einem Merkmal der Erfindung sind das fahrzeugseitige
Führungsprofil und das stoßstangenseitige Führungsprofil als
biegesteife Rechteck- bzw. Profilträger ausgebildet. Hierdurch
erfolgt auch bei einem versetzten oder schrägen Frontalaufprall
die Übertragung der Deformationskraft über die gesamte
Fahrzeugbreite. Zur Reduzierung der Einbaulänge in Fahrzeug-
Längsrichtung ist vorgesehen, daß fahrzeugseitiges und
stoßstangenseitiges Führungsprofil bei einem Aufprall klauenartig
ineinanderdrückbar sind.
Der Erzielung einer kompakten Bauweise dient eine Weiterbildung
der Erfindung, wonach das Steuerseil an dem Ende, welches am
Kraftregler befestigt ist, einen geringeren Durchmesser als an
seinem höher belasteten anderen Ende aufweist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die
Führungsprofile, die Druckstäbe und die Zapfen eine
selbsttragende Konstruktion darstellen und aus
glasfaserverstärkten Kunststoffen, kohlefaserverstärkten
Kunststoffen oder anderen hochfesten Werkstoffen bestehen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Kraftregler ein Stoßdämpfer ist, dessen Kolben mit mindestens
einem Druckminderventil ausgestattet ist. Die auf das Steuerseil
Vom Kraftregler wirkende Widerstandskraft hängt damit von der
Geschwindigkeit, der Masse und dem Hub des Kolbens ab.
Durch diese Maßnahme werden die auf das Steuerseil wirkende
Widerstandskraft und damit die Deformationskraft - wenn dies
erforderlich ist - äußerst gering gehalten und gewährleisten
einen sanften Aufprall bei geringen Aufprallgeschwindigkeiten
bzw. bei Kollisionen mit Fußgängern, Fahrradfahrern und anderen
schwächeren Verkehrsteilnehmern.
Nach einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist
Vorgesehen, daß die auf das Steuerseil durch den Kraftregler
wirkende Widerstandskraft (Fw) elektronisch geregelt wird.
Hierbei kann die jeweilige Fahrzeugbeschleunigung mit einem
Beschleunigungssensor erfaßt und unter Berücksichtigung der
Aufprallenergie die optimale Deformationskraft mittels einer
hydraulischen, pneumatischen, elektronischen oder einer
Kombination von o. g. Regelungen eingestellt werden.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Stoßstange in Fahrzeug-Längsrichtung an jeder Seite eine
Führungsnut aufweist, wobei je ein Gleitstück, das an der
Karosserie angebracht ist, in diese Führungsnut eingreift.
Dadurch -wird eine Führung der Stoßstange in Fahrzeug-
Längsrichtung erreicht und einer Drehung der Stoßstange um eine
Achse quer zur Fahrtrichtung entgegengewirkt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann an jedem Fahrzeug-
Längsträger ein austauschbarer energieaufnehmender Längsträger-
Vorsatz angebracht sein, der eine steile und stetige Kraft-Weg-
Kennlinie aufweist. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die
Deformation des sich anschließenden Teils des Fahrzeug-
Längsträgers erst nach vollständiger Deformation des Längsträger-
Vorsatzes beginnt. Auf diese Weise lassen sich etwa im
Stadtverkehr übliche Aufprallgeschwindigkeiten ohne größere
Reparaturen beherrschen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist an dem
stoßstangenseitigen Führungsprofil mindestens eine
Spannvorrichtung befestigt, die bei einem Aufprall die Bewegung
der Stoßstange auf einen Seilzug überträgt, der über eine
Umlenkung auf mechanische Gurtstraffer wirkt und zu einer
Reduzierung der Gurtlose in den Sicherheitsgurten führt. Die
Umlenkung des Seilzuges ist am hinteren Teil eines Fahrzeug-
Längsträgers befestigt und erfährt während eines Aufpralls keine
oder nur eine geringfügige Bewegung in Fahrzeug-Längsrichtung.
Eine weitere Bewegung der Spannvorrichtung in Richtung der
Fahrgastzelle wirkt auf einen Lenkrad-Seilzug, der das Lenkrad in
Richtung der Lenkradachse in direkter Abhängigkeit von der
Bewegung der Spannvorrichtung vom Fahrer wegzieht. Hierdurch wird
bewirkt, daß die Sicherheitsgurte bereits wenige Millisekunden
nach Beginn des Aufpralls gespannt werden und die
Fahrzeuginsassen vor einem unkontrollierten Vorschnellen
schützen, das Lenkrad aber nur bei einem stärkeren Aufprall vom
Fahrer weggezogen wird, so daß das Fahrzeug so lange wie nötig
lenkfähig bleibt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß durch eine große
Auslenkung der Spannvorrichtung in Fahrzeug-Längsrichtung eine
Reißleine gespannt wird, die um die Umlenkung zu einem Ventil
einer Gasdruckflasche führt und dieses Ventil bei einem schweren
Unfall öffnet. Hierbei entweicht ein nicht-brennbares Gas wie
Stickstoff oder Kohlendioxid in den Motorraum und verhindert
einen möglichen Fahrzeugbrand.
Eine mögliche Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß deren
Montage an fahrbaren Autobahn-Barrieren zum Schutz gegen
auffahrende Fahrzeuge erfolgen kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Stoßstange mit dem stoßstangenseitigen
Führungsprofil von einer Ausgangstellung A, die sich im Bereich
des fahrzeugseitigen Führungsprofils befindet und durch einen
Auslösemechanismus, der durch eine Vollbremsung beim Ansprechen
einer Anti-Blockier-Vorrichtung oder bei Annäherung an ein
Hindernis durch das Signal eines Entfernungsmessers aktiviert
wird, eine Bewegung nach vorne in eine Bereitschaftsstellung B
ausgelöst wird. Die Kraft für diese Bewegung in Fahrzeug-
Längsrichtung wird im wesentlichen durch die Rückstellfeder und
die Kraftregler-Feder bewirkt. In der Bereitschaftsstellung B ist
die Aufnahme von Aufprallenergie möglich. Diese Konstruktion ist
besonders dann zweckmäßig, wenn der zur Verfügung stehende
Einbauraum eine Anordnung der Erfindung in ständiger
Bereitschaftsstellung nicht zuläßt.
Ein entscheidender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei
einem Unfall die Energieaufnahme der Stoßaufnahmeeinrichtung mit
zunehmender Aufprallgeschwindigkeit zunimmt.
Hierdurch wird der Anteil der Aufprallenergie, der durch die
Stoßaufnahmeeinrichtung absorbiert wird, und je nach Ausführung
und Aufprallgeschwindigkeit mehr als 50% betragen kann, bei
jeder möglichen Aufprallgeschwindigkeit maximiert. Dies
gewährleistet gleichzeitig, daß die auf alle am Unfall
beteiligten Fahrzeuginsassen wirkenden maximalen Verzögerungen
deutlich reduziert werden, so daß das Risiko, schwer verletzt
oder getötet zu werden, sinkt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch
Reduzierung der Kräfte und Beschleunigungen, die auf schwächere
Verkehrsteilnehmer, wie Fußgänger, Radfahrer usw. bei einem
Unfall wirken, die Verletzungsschwere bei diesen - gegenüber
einem Unfall mit einem herkömmlichen PKW - sinkt und die
Überlebenswahrscheinlichkeit steigt.
Bei einem versetzten Frontalaufprall erfolgt die Aufnahme von
Aufprallenergie über die gesamte Fahrzeugbreite, so daß die
Gefahr, daß Fahrzeuginsassen aufgrund einseitig stark
deformierter Knautschzonen eingeklemmt werden, reduziert wird.
Durch Umwandlung von Aufprallenergie in Reibungsenergie bei
weitgehend konstantem Niveau der Deformationskraft wird der
Schaden bei allen an einem Unfall beteiligten Fahrzeugen
reduziert.
Angesichts steigender Unfallzahlen und einer nach wie vor zu
hohen Zahl von Verkehrstoten und Verletzten ist der Erfindungs
gegenstand geeignet, bei ausreichender Verbreitung zu einer
deutlichen Reduzierung der Zahl der Unfallopfer beizutragen.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Stoßaufnahmeeinrichtung mit zwei
Paar Druckstäben in der Draufsicht,
Fig. 2 einen Querschnitt der Ausführung nach Fig. 1 entlang der
Linie C-C,
Fig. 3a eine schematische Draufsicht in der Ausgangsstellung
bzw. unmittelbar nach der Aufnahme von Aufprallenergie,
Fig. 3b eine schematische Draufsicht in der Bereitschaftsstel
lung vor einem Aufprall sowie in der wiederhergestellten Bereit
schaftsstellung mehrere Sekunden nach einem kleineren bis
mittleren Unfall,
Fig. 4 typische Verläufe der Verzögerung von Fahrgastzellen mit
und ohne Stoßaufnahmeeinrichtung.
Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 erstrecken sich das fahrzeugseitige
Führungsprofil 4 und das stoßstangenseitige Führungsprofil 5 über
die Breite des Fahrzeugs quer zur Fahrzeug-Längsrichtung, wobei
das fahrzeugseitige Führungsprofil 4 an den Enden der Fahrzeug-
Längsträger 1 und das stoßstangenseitige Führungsprofil 5 an der
Stoßstange 2 befestigt ist.
Dazwischen sind paarweise der runde Druckstab 6 und der U-Profil-
Druckstab 7 über Kreuz angeordnet. Diese sind um die Drehachse 9
gegeneinander drehbar angeordnet und durch die Welle 16
miteinander verbunden.
An den Enden der Druckstäbe 6, 7 sind drehbar mittels Zapfen 15
Reibungselemente 8 befestigt, die auf Gleitflächen 14 an den
Innenseiten der Führungsprofile 4, 5 reiben und in deren
Längsrichtung zwangsgeführt werden.
Um den runden Druckstab 6 ist in mehreren Windungen 11 das
Steuerseil 10 gewickelt, dessen Enden mit dem U-Profil-Druckstab
7 bzw. dem Kraftregler 12 verbunden sind. Der runde Druckstab 6
und der U-Profil-Druckstab 7 sind durch eine Rückstellfeder 17
miteinander verbunden, die die Stoßaufnahmeeinrichtung 3 in der
Ausgangstellung gegen die Anschläge 18 fixiert.
Insbesondere aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das
stoßstangenseitige Führungsprofil 5 und das fahrzeugseitige
Führungsprofil 4 als biegesteife Rechteck- bzw. U-Profilträger
ausgebildet sind und beim Zusammendrücken der Stoßaufnahme
einrichtung 3 klauenartig ineinanderdrückbar sind.
Es ist ebenfalls ersichtlich, daß die offene Seite des U-Profil-
Druckstabes 7 zu beiden Seiten der Drehachse 9 entgegengesetzt
angeordnet ist und der U-Profil-Druckstab 7 in der Endstellung
den runden Druckstab 7 einschließlich der Windungen 11 des
Steuerseils 10 umschließt.
Der Kraftregler 12 weist einen Kolben 13 mit einem Druckminder
ventil 21 und eine Kraftregler-Feder 19 auf. Auf jeder Seite der
Stoßstange- 2 erstreckt sich in Fahrzeug-Längsrichtung eine
Führungsnut 22, in die ein Gleitstück 24, das an der Karosserie
23 befestigt ist, eingreift. Die Führungsnut 22 und das
Gleitstück 24 bewirken eine Führung der Stoßstange 2 in Fahrzeug-
Längsrichtung. Zwischen fahrzeugseitigem Führungsprofil 4 und
Fahrzeug-Längsträger 1 ist der austauschbare energieaufnehmende
Längsträger-Vorsatz 20 befestigt.
An dem stoßstangenseitigen Führungsprofil 5 ist eine
Spannvorrichtung 25 befestigt, die auf einen Seilzug 26, auf
einen Lenkrad-Seilzug 30 und auf eine Reißleine 28 wirkt. Die
Führung des Seilzugs 26 und des Lenkrad-Seilzugs 30 zu
Gurtstrammern bzw. zum Lenkrad erfolgt über eine Umlenkung 27,
die am hinteren Teil eines Fahrzeug-Längsträgers 1 befestigt ist.
Die Reißleine 28 führt über die Umlenkung 27 zu einem Ventil
einer Gasdruckflasche 29.
In Fig. 1 sind weiterhin die auf die Stoßstange 2 wirkende
Deformationskraft FD, die an dem U-Profil-Druckstab 7 angreifende
Zugkraft des Steuerseils FZ, sowie die auf ein Reibungselement 8
wirkende Reibungskraft FR und die am Kraftregler 12 auf das
Steuerseil 10 wirkende Widerstandskraft FW dargestellt.
In Fig. 3a sind die Stoßstange 2 und das stoßstangenseitige
Führungsprofil 5 in der Ausgangsstellung A bzw. unmittelbar nach
der Aufnahme von Aufprallenergie dargestellt. Das
stoßstangenseitige Führungsprofil 5 und das fahrzeugseitige
Führungsprofil 4 sind ineinander geschoben. Die Rückstellfedern
17 sind vollständig gespannt.
In Fig. 3b sind die Stoßstange 2 und das stoßstangenseitige
Führungsprofil 5 in der Bereitschaftsstellung B dargestellt, die
im wesentlichen Fig. 1 entspricht. In dieser Stellung kann
Aufprallenergie aufgenommen werden. Die Stellung entspricht
ebenfalls der wiederhergestellten Bereitschaftsstellung mehrere
Sekunden nach einem kleineren bis mittleren Unfall.
In Fig. 4 ist der Verlauf der Verzögerung der Fahrgastzelle eines
mit dem Erfindungsgegenstand ausgestatteten Fahrzeugs im
Vergleich zu einem konventionellen Fahrzeug der oberen
Mittelklasse, bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 50 km/h
dargestellt. Deutlich erkennbar ist die mit dem
Erfindungsgegenstand erzielbare Reduzierung der maximalen
Verzögerung.
Bezeichnung der Konstruktionselemente
(1) Fahrzeug-Längsträger
(2) Stoßstange
(3) Stoßaufnahmeeinrichtung
(4) Fahrzeugseitiges Führungsprofil
(5) Stoßstangenseitiges Führungsprofil
(6) Runder Druckstab
(7) U-Profil-Druckstab
(8) Reibungselemente
(9) Drehachse
(10) Steuerteil
(11) Windungen
(12) Kraftregler
(13) Kolben
(14) Gleitflächen
(15) Zapfen
(16) Welle
(17) Rückstellfeder
(18) Anschlag
(19) Kraftregler-Feder
(20) Längsträger-Vorsatz
(21) Druckminderventil
(22) Führungsnut in Stoßstange
(23) Karosserie
(24) Gleitstück
(25) Spannvorrichtung
(26) Seilzug
(27) Umlenkung
(28) Reißleine
(29) Gasdruckflasche
(30) Lenkrad-Seilzug
Fw Widerstandskraft
alpha spitzer Winkel zwischen den Druckstäben (6, 7) und den Führungsprofilen (4, 5)
(2) Stoßstange
(3) Stoßaufnahmeeinrichtung
(4) Fahrzeugseitiges Führungsprofil
(5) Stoßstangenseitiges Führungsprofil
(6) Runder Druckstab
(7) U-Profil-Druckstab
(8) Reibungselemente
(9) Drehachse
(10) Steuerteil
(11) Windungen
(12) Kraftregler
(13) Kolben
(14) Gleitflächen
(15) Zapfen
(16) Welle
(17) Rückstellfeder
(18) Anschlag
(19) Kraftregler-Feder
(20) Längsträger-Vorsatz
(21) Druckminderventil
(22) Führungsnut in Stoßstange
(23) Karosserie
(24) Gleitstück
(25) Spannvorrichtung
(26) Seilzug
(27) Umlenkung
(28) Reißleine
(29) Gasdruckflasche
(30) Lenkrad-Seilzug
Fw Widerstandskraft
alpha spitzer Winkel zwischen den Druckstäben (6, 7) und den Führungsprofilen (4, 5)
Claims (13)
1. Stoßaufnahmeeinrichtung für Fahrzeuge mit mindestens einem Paar sich
kreuzender Druckstäbe zwischen einer Stoßstange und den
Fahrzeug-Längsträgern und mit mindestens einem Kraftregler,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar der Druckstäbe aus einem
runden Druckstab (6) und einem
U-Profil-Druckstab (7) besteht die in der Mitte durch eine Welle (16)
gegeneinander drehbar verbunden sind, und an den Enden der
Druckstäbe Reibungselemente (8) drehbar mittels Zapfen (15)
befestigt sind, und die auf Gleitflächen (14) reiben, und die
Gleitflächen (14) an einem stoßstangenseitigen Führungsprofil
(5) und an einem fahrzeugseitigen Führungsprofil (4)
angeordnet sind und die Reibungselemente (8) in deren
Längsrichtung zwangsgeführt werden, und ein Steuerseil (10) in
mehreren Windungen (11) um den runden Druckstab (6) gewickelt
ist, und die Enden des Steuerseils (10) mit dem U-Profil-
Druckstab (7) bzw. dem Kraftregler (12) verbunden sind und jedem
Paar der Druckstäbe (6, 7) jeweils ein Kraftregler (12)
zugeordnet ist und die offene Seite des U-Profil-Druckstabes
(7) zu beiden Seiten der Drehachse (9) entgegengesetzt
so angeordnet ist, daß bei der aufprallbedingten gegenläufigen
Drehung von rundem Druckstab (6) und U-Profil-Druckstab (7) um
die Drehachse (9) der U-Profil-Druckstab (7) in der
Endstellung den runden Druckstab (6) einschließlich der
Windungen (11) des Steuerseils (10) umschließt und daß nach
Beendigung des Aufpralls und Entlastung der Stoßstange (2)
Rückstellfedern (17) und mindestens eine Kraftregler-Feder
(19) in einer langsamen Bewegung bei niedrigem Kraftniveau
eine Rückstellung bewirken, bis die Reibungselemente (8) in
der Ausgangsstellung an Anschlägen (18) anliegen und in diesem
Zustand erneut Aufprallenergie aufgenommen werden kann.
2. Stoßaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
der Reibungskoeffizient zwischen den
Reibungselementen (8) und den Gleitflächen (14) in
Bewegungsrichtung der Reibungselemente (8) zunimmt, und der
Reibungskoeffizient in jeder Stellung der Reibungselemente (8)
kleiner als der Kehrwert des Tangens des spitzen Winkels (alpha)
zwischen den Druckstäben (6, 7) und den Führungsprofilen (4,5)
ist und das Blockieren der Reibungselemente (8) vor Erreichen
der Endstellung verhindert wird.
3. Stoßaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das fahrzeugseitige Führungsprofil (4) und
das stoßstangenseitige Führungsprofil (5) als biegesteife
Rechteck- bzw. U-Profilträger ausgebildet sind, und bei einem
Aufprall klauenartig ineinander drückbar sind.
4. Stoßaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerseil (10) an dem Ende,
welches am Kraftregler (12) befestigt ist, einen geringeren
Durchmesser als an seinem höher belasteten anderen Ende
aufweist.
5. Stoßaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsprofile (4, 5) die
Druckstäbe (6, 7) und die Zapfen (15) eine selbsttragende
Konstruktion darstellen und aus
glasfaserverstärkten Kunststoffen, kohlefaserverstärkten
Kunststoffen oder anderen hochfesten
Werkstoffen bestehen.
6. Stoßaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftregler (12) ein
Stoßdämpfer ist, dessen Kolben (13) mit mindestens einem
Druckminder-Ventil (21) ausgestattet ist.
7. Stoßaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Steuerseil (10)
durch den Kraftregler wirkende Widerstand (Fw) unter Auswertung der
momentanen Fahrzeugbeschleunigung elektronisch geregelt wird.
8. Stoßaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstange (2) in Fahrzeug-
Längsrichtung an jeder Seite eine Führungsnut (22) aufweist, und je
ein Gleitstück (24), das an der Karosserie (23) angebracht ist,
in diese eingreift.
9. Stoßaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Fahrzeug-Längsträger (1)
ein austauschbarer energieaufnehmender Längsträger-Vorsatz (20) angebracht ist,
der eine steile und stetige Kraft-Weg-
Kennlinie aufweist.
10. Stoßaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem stoßstangenseitigen
Führungsprofil (5) mindestens eine Spannvorrichtung (25)
befestigt ist, die bei einem Aufprall eine Kraft auf einen
Seilzug (26) überträgt, der über eine Umlenkung (27) auf
mechanische Gurtstraffer wirkt, und zu einer Reduzierung der
Gurtlose in den Sicherheitsgurten führt, und die Umlenkung
(27) des Seilzuges (26) am hinteren Teil eines Fahrzeug-
Längsträgers (1) befestigt ist, und daß eine weitere Bewegung der
Spannvorrichtung (25) in Richtung der Fahrgastzelle auf einen
Lenkrad-Seilzug (30) wirkt, der das Lenkrad in Richtung der
Lenkradachse in direkter Abhängigkeit von der Bewegung der Spannvorrichtung
(25) vom Fahrer wegzieht.
11. Stoßaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einer großen Auslenkung der
Spannvorrichtung (25) in Fahrzeug-Längsrichtung eine
Reißleine (28) gespannt wird, die über die Umlenkung (27) zu
einem Ventil einer Gasdruckflasche (29) führt, und dieses
Ventil öffnet und ein nicht
brennbares Gas wie Stickstoff oder Kohlendioxid zur
in den Motorraum
entweicht.
12. Stoßaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß deren Montage an fahrbaren
Autobahn-Barrieren zum Schutz gegen auffahrende
Fahrzeuge
erfolgen kann.
13. Stoßaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstange (2) mit dem
stoßstangenseitigen Führungsprofil (5) von einer
Ausgangsstellung A die sich im Bereich des fahrzeugseitigen
Führungsprofils (4) befindet, und durch einen
Auslösemechanismus (31), der durch eine Vollbremsung
beim Ansprechen einer Anti-Blockier-Vorrichtung oder bei
Annäherung an ein Hindernis durch das Signal eines
Entfernungsmessers aktiviert wird, eine Bewegung nach vorne in
eine Bereitschaftsstellung B ausgelöst wird, und die Kraft
für diese Bewegung in Fahrzeug-Längsrichtung im wesentlichen
durch die Rückstellfeder (17) und die Kraftregler-Feder (19)
bewirkt wird.
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