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Stoßauffangvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich ,auf eine Stoßauffangvorrichtung, insbesondere- für Kraftfahrzeuge,
mit nachgiebiger Stoßstange. Das kennzeichnende Merkmal der Stoßauffangvorrichtung
gemäß: der Erfindung besteht darin, daß eine nachgiebige Stange o. dgl. von hoher
Dehnung an mindestens zwei Stellen eingespannt ist und ein oder mehrere Träger
der Einspannungsglieder am Fahrgestell derart seitlich beweglich angeordnet sind,
daß beim Auftreffen auf ein Hindernis der betreffende Teil der nachgiebigen Stange
einer starken Längsdehnung unterworfen wird.
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Die bekannten Stoßvorrichtungen an Fahrzeugen u. dgl. beruhen im wesentlichen
auf der Anwendung der Federwirkung von Stahlmaterial u. dgl. Sie besitzen den wesentlichen
Nachteil, daß sie im Falle eines Zusammenstoßes nicht die Fähigkeit haben, den Stoß
abzudämpfen, sondern daßnach. einem vorübergehenden Durchbiegen der Vorrichtung
der Stoß mit voller Wucht auf das Fahrzug oder Teile desselben trifft, wobei das
Fahrzeug oder die Vorrichtung erheblich beschädigt oder beansprucht wird. Dies hat
darin seinen Grund, daß die bekannten Stoßvorrichtungen nur ein sehr geringes Arbeitsvermögen.
besitzen, welches im Falle einfies Zusammenstoßes frei wird, aber so klein ist,
daß die Bewegungsenergie des Fahrzeugs nur zum geringsten Teile abgebremst werden
kann.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bedeutet eine wesentliche Verbesserung
auf diesem Gebiete, weil sie im Falle eines Zusammenstoßes den Stoß zunächst völlig
weich und elastisch aufnimmt, worauf eine allmählich. ansteigende elastische Belastung
der Vorrichtung durch den Stoß eintritt, durch welc"ne die Bewegungsenergie des
Fahrzeugs -völlig oder zum wesentlichen Teil vernichtet und damit unter Mitwirkung
der Räderbremsung das Fahrzeug zum Halten gebracht wird.
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Als nachgiebige Stoßstange kann erfindungsgemäß eine Stange aus einem
Material von hoher Längsdehnung und großer Nachgiebigkeit nach allen Richtungen
verwendet werden, wofür sich insbesondere Kautschuk eignet. Um die Längsdehnung
des Materials nicht zu beeinträchtigen:, werden Beilagen oder Einlagen von geringerer
Dehnung vermieden,.
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Die Verwendung von Kautschuk bietet den Vorteil, daß sowohl die hervorragende
elastische Biegungsfähigkeit als auch die im Vergleich zu anderen Materialienaußerordentlich
starke Längsdehnung ausgenutzt wird, um im Anfang den Stoß weich und. ela@stisch
aufzufangen und hierauf mit dem durch die Biegung und Längsdehnung des Kautschuks
allmählich
anwachsenden Arbeitsvermögen zu vernichten. Dabei, ist die Verwendiumg eines .genügend
großen Querschnitts des St3ßkÖrpers beispielsweise einer, Stange von Vötteil. Der
Querschnitt der Sange kann ein beliebiger Hohl- oder Vollquerschnitt sein. fla geeignetes
Material kann natürlicher oder synthetischer Kautschuk verwendet weTdeai, sofern
das Material die erforderlichen Dehnungseigenschaften gemäß der Erfindung besitzt.
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Gemäß der Erfindung ist unter Verwendung beispielsweise einer Kautschukstange
diese derart befestigt bzw. eingespannt, daß die EinspannunggstelLen dein Stoß ausweichen
können. Die Einspannung ein-es derartigem Körpers, Stange o, dgl. erfolgt erfindungsgemäß
derart, da.ß .gleichzeitig mit dem Ausweichen der Einspannungspumkte eine außerordentlich
starke Längsdehnung der Stange in. die Wege geleitet wird.
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Um das derart nutzbar gemachte Arbeitsvermögen: der Stoßstange nach
Möglichkeit weiterhin zu steigern, wird die Stange nicht nur an zwei Stellen, sondern
an vier oder mehreren derart festeingespannt, daß die Einspannungspunkte unter der
Wirkung des Stoßes sich bewegen und gleichzeitig jeder zwischen zwei. zugehörigen
Einspannungspunkten eingespannte Stangenabschnitt für sich einer Längsdehnung unterworfesn
wird. Hierdurch kann. das Arbeitsvermögen der Stange um ein Vielfaches gesteigert
werden:.
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Die Verwendung eines nachgiebigen, dehnungsfähigen Körpers sowie seine
Befestigung bietet gemäß der Erfindung den Vorteil, da.ß jeder beliebige Stoß, mag
@er leine Einspannungsstelle selbst oder eine zwischen Einspannungen gelegene Stele
treffen, stets völlig elastisch aufgenommen wird, da an jeder beliebigen, Stelle
des Stoßkörpers sowohl eine elastische Durchbiegung wie eine elastische Längsdehnung
eintritt. Eine gleich günstige Wirkung tritt auch dann ein, wenn der Stoß auf mehrere
Einspannungsstellen oder auf die ganze Fläche des Körpers gleichzeitig erfolgt,
da.auch in diesem Falle eine Durchbiegung bzw. eine starke Längsdehnung des - Körpers
eingeleitet wird.
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Von wesentlicher Bedeutung ist es, daß das gewählte Kautschukmaterial
eine elgstische Dehnung bis zu einem derartigen -Betrage gestattet, wie es bei keinem
anderen Material möglich ist, da bei anderen schon bei wesentlich geringeren Längsdehnungen
die Elastizitäts- bzw. Proportiohaiitätsgrenze längst überschritten ist, so daß
das Material reißt. Es hat sich ferner herausgestellt, daß das Kautschukmaterial
auch mit einer verhältnismäßig großen Zugkraft pro Querschnittsflächeneinheit belastet
werden kann. Auch lediglich durch Verwendung von Spiralfedern von hoher Längsdehnung,
welche gemäß der Erfindung so eingespannt werden, daß sie im Falle eines Stoßes
einer starken Längsdehnung unterworfen und zur Entwicklung eines großen Arbeitsvermögens
gezwungen. werden, kann eine Dämpfung des Stoßes erfolgen. Naturgemäß würde die
Wirkung einer derartigen Stoßvorrichtung voraussichtlich eine geringere sein.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i eine Stoßauffangvorrichtung gemäß der Erfindung,
Abb.2 eine andere Ausführungsform mit zwei Befestigungspunkten.
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Abb. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit mehreren
BefiestIgungspunkten der Stange in einer durch einen Stoß hervorgerufenen Formänderungsstellung.
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Abb.4 zeigt die gleiche Ausführungsform wie Abb. 3, und zwar das Verhalten
der Vorrichtung gegenüber einem anders gerichteten Stoß.
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Abb.5 und 6 zeigen Ausführungsformen der Vorrichtung unter Verwendung
mehrerer Stoßstangen.
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Abb.7 zeigt eine Einzelheit an der Befestigung der Stange.
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Abb. 8 zeigt eine andere Ausführungsform der Stoßstange.
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Abb. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung.
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Die Vorrichtung besteht gemäß Abb. i aus einer -Stange i aus Kautschuk,
zweckmäßig aus Vollkautschuk, "deren Enden 2 seitlich verjüngt sind. Die Stange
ist in zwei Sehellen 3 eingespannt, welche mit federn 4 und Sockeln 5 auf den Rahmenlängsträgern
6 des Fahrgestells oder an anderer geeigneter Stelle montiert sind.
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Gemäß Abb. 2 ist die Kautschukstange i an ihren beiden- Enden z in
zwei Schiellen 3 gehalten; welche mittels - Schrauben 7 festge"" spannt werden.
Die Schellen 7 befinden sich an den Enden von Armen 8, welche um Gelenke 9 an Körpern
io drehbar sind. Die Körper io können mit Hilfe der gezahnten Fläche i i an Sockeln
12 in der Höhe eingestellt werden, welche auf Längsträgern 6 des Fahrgestells oder
an anderer geeigneter Stelle am Wagen befestigt sind.
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'Die Ausführungsform nach den Abb. 3 und 4 unterscheidet sich. von
-der nasch Abb. 2 dadurch, daß die Stange i -nicht nur an den beiden Enden, sondern
auch im mittleren Abschnitt unterstützt ist. - Es sind die Abschnitte 13, 13' zwischen
je zwei Schellen 3, 3 eingespannt, deren Tragarme 8 paarweise in Gelenkpunkten 9,
9' gelagert sind.
Die Arme sind mittels der Glieder io, io' und
Sockel i i, i i' an den Enden der Träger 6 oder an anderer geeigneter Stelle des
Kraftfahrzeugs befestigt.
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In den Abb. 3 und q. ist die Formänderung bei verschiedenen Angriffsrichtungen
der Stoßkräfte veranschaulicht. Gemäß Abb. 3 erfolgt der Stoß gerade auf die nach
innen gelegene Schelle des rechten Schellenpaares 3, 3. Die Arme 8 sind mit Nasen
14 versehen, welche sich - gegen Anschläge 15 des Gliedes i o derart legen, daß
die äußeren Arme aus der gezeichneten Stellung nur nach außen und die innen gelegenen
Arme nur nach innen ausschlagen können, während die äußeren Arme gegen eine Innenbewegung
und die Innenarme gegen eine Außenbewegung durch die Nasen bzw. Anschläge 1¢, 15
gesperrt sind. Trifft eine Stoßkraft P gemäß Abb. 3 auf die innen gelegene Schelle,
so wird der zugehörige Schellenarm nach links ausschlagen, während gleichzeitig
der zwischen den Innenschellen gelegene Abschnitt 16 der Stange in Richtung des
Stoßes gebogen und der daran anschließende zwischen den Sehellen 3, 3 eingespannte
Abschnitt 13' der Stange eine starke Längsdehnung erfährt. Durch die starke
--Biegung und Längsdehnungsarbeit wird hierbei die Energie des Stoßes vernichtet.
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Gemäß Abb. q. wirkt eine Stoßkraft P, auf das linke äußere Ende der
Stoßstange, während eine weitere Stoßkraft P. an dem Abschnitt 1g' zwischen zwei
Schellen 3, 3 angreift. Durch die Stoßkraft P1 wird das Ende der Stange und gleichzeitig
der äußere Arm 8 in Richtung des Stoßes bewegt, wobei der Abschnitt 13 in seiner
Länge stark gedehnt wird. Die Stoßkraft P. ruft eine Biegung und ebenfalls eine
starke Längsdehnung des anderen Abschnitts 13' der Stange hervor, wobei in diesem
Falle, da die Kraftwirkung auf die Schellen nach dem Mittelpunkt des Gelenks gerichtet
ist, eine Bewegung der Arme nach außen nicht eintreten kann. Es ist ersichtlich,
daß das Arbeitsvermögen der Stange durch Dehnung und Biegung der Abschnitte 16 und
i 3' gemäß Abb. 3 und durch Biegung und Dehnung des äußeren linken Endes 2 und der
Abschnitte 13 und i3' gemäß Abb. q. zur Wirkung kommt, indem es die lebendige Energie
des Stoßes vernichtet. Selbstverständlich wird im Falle eines Zusammenstoßes die
Tätigkeit der Bremsen dazu beitragen, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs herabzusetzen,
um damit den Stoß zu dämpfen.
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Gemäß Abb. 5 besteht die Stoßauffangvorrichtung aus drei senkrecht
übereinander angeordneten Stangen 17, 18, 19, deren jede durch Bügel 3 an Armen
2o, 2i, 22 eingespannt sind, deren Anordnung der der Abb. 3 und q. entspricht. Die
einander entsprechenden Arme 20, 21, 22 auf der linken bzw. rechten Seite können
auf einem gemeinsamen Gelenkzapfen 23 im Glied 24 gelagert werden, der in zweckmäßiger
Weise mittels eines gezahnten Abschnittes o. dgl. am Ende eines Trägers 6 des Fahrgestells
etwa mit Schrauben 25 befestigt ist. Die Arme 20, 21, 22 sind an dem Gelenkzapfen
mit Nasen 26 versehen, welche entsprechend den. Nasen 14, 15 die Bewegung der Arme
nur nach einer Richtung gestatten. Die Arme 20, 21, 22 können entweder unabhängig
voneinander ausschlagen oder es kann eine gewisse Kupplung zwischen den zu verschiedenen
Stangen -gehörigen Armen 20, 21 und 22 gemäß Abb. 7 eintreten, indem in den
Naben 27 der Arme Nasen 28 vorgesehen sind, welche in entsprechende Aussparungen
der anliegenden Naben eingreifen. Die Anordnung kann so getroffen werden, daß zunächst
nur die vom Stoß getroffene Stange deformiert wird, daß alsdann an einer gewissen
Stelle des Ausschlags eines Armes 20, 2 i, 22 der benachbarte Arm an die
Bewegung angekuppelt und dadurch auch die zugehörige Stange gezwungen wird, an der
Biegung und Längsdehnung teilzunehmen, worauf schließlich auch die dritte Stange
mittels eines ihrer Arme zur Teilnahme an der Biegung und Längsdehnung veranlaßt
wird. Hierdurch kann das Arbeitsvermögen sämtlicher Stangen nutzbar gemacht werden,
während bei Beginn des Stoßes dessen Aufnahme außerordentlich weich und nachgiebig
erfolgt.
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Die Arme 20, 21, 22 können selbstverständlich auch von vornherein
so miteinander gekuppelt werden, daß eine Bewegung eines Armes auch die Bewegung
des entsprechenden Armes einer anderen Stange bzw. sämtlicher anderer Stangen zur
Folge hat, so daß von vornherein auch nicht vom Stoß unmittelbar getroffene Stangen
zur Arbeitsleistung und Dämpfung des Stoßes herangezogen werden.
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Die Anordnung der Stange 17, 18, 19 kann gemäß Abb. 6 auch in einer
zur zur Waagerechten geneigten Ebene erfolgen, so daß im Falle eines Zusammenstoßes
eine Stange nach der anderen vom Stoß getroffen wird.
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Die Anordnungen nach den Abb. 5 und 6 bieten gegebenenfalls auch Schutz
für Menschen, die beim Herannahen eines Kraftfahrzeuges zunächst etwa von der vorn
gelegenen Stoßstange i g gefaßt werden, worauf sie mit ihrem Oberkörper in Richtung
des Fahrzeugs fallen und gegebenenfalls .eine der Stoßstangen 17, 18, ig erfassen
können.
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Die Anordnung der Stoßstangen gemäß Abb. 5 und 6 bietet ferner den
Vorteil, daß das Arbeitsvermögen der Stoßauffangvorrichtun- durch Verwendung mehrerer
Stoßstangen
von etwa normalisierten Abmessungen wesentlich vergrößert-
werden kann.
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In Abb.8 ist -eine besondere Ausführungsform der Stoßstangen dargestellt,
gemäß welcher Wülste 29 auf den Stoßstangen vorgesehen sind, welche gegebenenfalls
das Festspannen der Schellen 3 erleichtern. Gleichzeitig wird ein Rutschen der Schellen
auf den Stangen durch die Wülste vermieden, auch wenn eine starke Dehnung des Stangenabschnitts
erfolgt.
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Es kann ferner zweckmäßig erscheinen, gemäß Abb.3 den nach innen gelegenen
Schellen eine gewisse Bewegungsmöglichkeit gegenüber den Armen zu geben. Dies kann
dadurch geschehen, da.ß die Schellen nicht starr mit dem zugehörigen Arm, sondern
mittels Zapfen 3o (Abb. 3) gelenkig verbunden sind. Die Schelle erhält hierdurch
die Möglichkeit, sich bei der Dehnung des eingespannten Stangenabschnitts so einzustellen,
daß eine Beschädigung der Stange durch die Schelle nicht eintreten kann.
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Aus den Abb. 3 und q. ist ohne weiteres zu ersehen, da.ß auch ein.
Stoß völlig weich und nachgiebig aufgenommen wird, der völlig frontal etwa auf sämtliche
Schellen gleichzeitig erfolgt. In einem solchen Falle schwenken sämtliche Arme,
und zwar die äußeren nach außen und die ixmeren nach innen gleichzeitig aus, wodurch
die Dehnung der eingespannten Abschnitte eingeleitet wird.
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Es ist klar, daß an Stelle von vier E'nspannungsstellen auch eine
.größere Anzahl vorgesehen werden kann und daß zwischen den Armen 8 gegebenenfalls
Federn angeordnet sein können, die eine zusätzliche Erhöhung des Arbeitsvermögens
der Vorrichtung bedingen würden. So könnte beispielsweise gemäß Abb. 9 zwischen
den Armen eine Spiralfeder 3 i o. dgl. angeordnet sein, die durch das Auseinanderspreizen
der Arme gespannt wird.
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Es wird noch bemerkt, daß außer den genannten Merkmalen ein wesentliches
Merkmal der Erfindung darin besteht, daß jeder beliebige Stoß unabhängig von seiner
Angriffsstelle stets weich und nachgiebig von der Vorrichtung aufgenommen wird und
daß die Vorrichtung trotz der großen Formänderungen elastisch in ihre Anfangslage
zurückkehrt und sofort wieder gebrauchsfähig ist.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch für andere ähnliche
Zwecke benutzt werden.