DE2055696B2

DE2055696B2 - Aufprallschutz fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2055696B2
Application number: DE19702055696
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Granig, Hubert, Klagenfurt, Kärnten (Österreich)
Priority date: 1969-11-14
Filing date: 1970-11-12
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE2055696C3; AT305799B; US3751092A; DE2055696A1; GB1327788A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufprallschutz für Kraftfahrzeuge mit Stoßstangen, die gegenüber dem Fahrzeugaufbau teleskopartig über eine oder mehrere hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten ausfahrbar und bei einem Aufprall unter Energieverbrauch stoßdämpfend zurückschiebbar sind, wobei die Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheiten am Fahrzeugaufbau und an den aus den Zylindern austretenden Enden der Kolben die Stoßstangen befestigt sind.

Derartige Einrichtungen an Kraftfahrzeugen sind bereits mehrfach vorgeschlagen worden, ohne Eingang in die Praxis zu finden. Beispielsweise beschreibt die DTPS 10 93 233 eine Stoßvorrichtung, insbesondere Stoßfänger für Kraftfahrzeuge, bei welcher der Abstand der Stoßvorrichtung vom Kraftfahrzeugaufbau während des Fahrbetriebes automatisch verändert wird. Der Abstand soll dabei in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit über Steuerventile eingestellt werden. Das Ausfahren der Stoßfänger während des Fährbetriebes bedingt unter anderem folgende Nachteile: einerseits wird der Platzbedarf des Kraftfahrzeuges erhöht, anderseits vergrößert sich dessen Trägheitsmoment, wodurch auftretende Nickschwingungen nur schwer gedämpft werden können und außerdem rasche Fahrtrichtungsänderungen erschwert werden. Bei einem Aufprall wird der Energieverbrauch beim Zurückschieben des Stoßfängers unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit — also ohne Anpassung an diese — durch ein Überdruckventil bestimmt. Es treten daher bei einem Aufprall mit niedriger Geschwindigkeit dieselben hohen Verzögerungswerte auf wie bei einem Aufprall mit hoher Geschwindigkeit. Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist auch schon vorgeschlagen worden (DT-OS 19 04 053), die Einstellung von Überströmöffnungen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise über den Geschwindigkeitsmesser, vorzunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufprallschutz der oben angegebenen Gattung zu schaffen, der die angegebenen Nachteile nicht aufweist und bei größtmöglicher Ausfahrweite im eingefahrenen Zustand wenig Raum beansprucht, also eine möglichst kompakte Bauweise gestattet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenraum jedes Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheiten mittels eines fliegenden Kolbens in einen fahrzeugseitigen Teil und einen stoßstangenseitigen Teil unterteilt ist, daß der fahrzeugseiiige Teil des Innenraumes des Kolbens mit Flüssigkeit gefüllt ist und über eine öffnung mit dem Innenraum des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einheit in Verbindung steht, wobei in der öffnung eine von einer Feder belastete schwenkbare Klappe vorgesehen ist, die beim Ansteigen des Flüssigkeitsdruckes im fahrzeugseitigen Teil des Kolbeninnenraumes die öffnung völlig freigibt und in ihrer Ruhelage die öffnung bis auf einen Teilquerschnitt schließt, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Größe des Teilquerschnittes festlegbar ist, und daß zur Beaufschlagung des fliegenden Kolbens bzw. der Flüssigkeit der stoßstangenseitigen Teil des !nnenraumes des Kolbens mit einer Pulverkairtusche, einem Preßluftbehälter od. dgl. in Verbindung steht, so Jaß durch die Beaufschlagung des fliegenden Kolbens die Flüssigkeit zumindest teilweise aus dem Kolben in den Zylinder gepreßt wird, um die Stoßstange auszufahren.

Beim erfindungsgemäßen Aufprallschutz wird die Flüssigkeit unmittelbar vor einem Aufprall oder in einem Augenblick erhöhter Gefahr vom expandierenden Gas beaufschlagt und aus dem Kolben in den Zylinderinnenraum gedrückt, wodurch die Stoßstange ausgefahren wird. Dadurch behindert der Aufprallschutz den normalen Fahrbetrieb in keiner Weise. Die is am Tauchkolben vorgesehene schwenkbare Klappe gibt die öffnung beim Ausfahren völlig frei, so daß das Ausfahren der Kclben-Zylinder-Einheit in kürzester Zeit möglich ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß die Flüssigkeit beim -tu Zurückschieben des Tauchkolbens wieder in den Tauchkolbeninnenraum gedrückt werden kann, so daß der Aufprallschutz sofort wieder betriebsbereit ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Innenraum des Zylinders in bekannter Weise über eine oder mehrere Ausströmöffnungen mit zumindest einem Behälter bzw. mit dem Außenraum in Verbindung steht, wobei die Ausströmöffnungen in bekannter Weise durch einstellbare Überdruckventile verschlossen sind. Bei dieser Ausführungsform ist das stoßdämpfende Zurückschieben in jedem Fall sichergestellt, wobei weiter im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein kann, daß die Überdruckventile in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellbar sind. Die Einstel- ü lung der Ventile ist dann in besonders einfacher Weise möglich.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß im nahe der Stoßstange gelegenen Abschnitt des Kolbens vorzugsweise in mi einem mindestens der Breite des fliegenden Kolbens entsprechenden Abstand vom stoßstangenseitigen Ende des Kolbens ein Ventil, vorzugsweise ein Überdruckventil vorgesehen ist, und daß eine diesem Ventil zugeordnete Verriegelung angeordnet ist, die nach dem t>"> Zurücklegen eines vorgegebenen Ausfahrweges durch den Tauchkolben über ein an einer Rolle befestigtes Seil lösbar ist. Auf diese Weise können im Tauchkolbeninnenraum verdichtete Gase über das Überdruckventil entweichen, so daß kein nennenswerter Überdruck mehr aufgebaut wird, wodurch ein nachteiliges Auseinanderfedern der Kolben-Zylinder Einheit nach dem Zurückschieben vermindert bzw. zur Gänze ausgeschaltet ist.

Die Stärke der Verzögerung kann im Rahmen der Erfindung in einfacher Weise eingestellt werden, wenn die Einrichtung zur Festlegung der Größe des Teilquerschnittes eine Stellschraube umfaßt, die zur Einstellung der Größe des Teilquerschnittes in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit im eingefahrenen Zustand des Kolbens mittels einer beispielsweise mit dem Geschwindigkeitsmesser verbundenen Welle verdrehbar ist. Hierzu kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, daß die Einrichtung zur Festlegung der Größe des Teilquerschnittes ein Ventil für das Überströmen der Flüssigkeit vom Zylinderinnenraum in den Kolbeninnenraum umfaßt, das zur Einstellung der Größe des Teilquerschnittes in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit im eingefahrenen Zustand des Kolbens mittels einer beispielsweise mit dem Geschwindigkeitsmesser verbundenen Welle verstellbarist.

Ein Aufprallschutz für kleine Geschwindigkeiten ohne Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit wird im Rahmen der Erfindung gewährleistet, wenn im fahrzeugseitigen Teil des Kolbeninnenraumes am fliegenden Kolben ein elastisch zusammendrückbarer Körper angeordnet ist und die der Stellschraube zugeordnete Welle im Zylinder längsverschieblich gelagert ist. Durch den elastisch zusammendrückbaren Körper wird auch der Stoß beim Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit gedämpft.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufprallschutzes wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Eine teleskopartige Kolben-Zylinder-Einheit ist in der Zeichnung mit 1 bezeichnet und besteht aus einem ausfahrbaren Kolben 14 und einem mit dem Fahrzeug fest verbundenen äußeren Zylinder 13. Die Zeichnung zeigt den Aufprallschutz im eingefahrenen Zustand.

Der Innenraum des Kolbens 14 wird von einem in diesem verschiebbaren fliegenden Kolben 11 in einen fahrzeugseitigen Teil 16 und einen stoßstangenseitigen Teil 17 unterteilt. Der fahrzeugseitige Teil 16 ist mit einer Flüssigkeit, z. B. öl oder mit Frostschutzmittel versehenem Wasser gefüllt und steht über eine öffnung mit dem Innenraum 15 des Zylinders 13 in Verbindung. Die öffnung erstreckt sich im wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Kolbens 14 und wird von einer schwenkbaren Klappe 4 verschlossen. Die Klappe 4 wird von einer Feder 18 in die Scnließstellung gedrückt. Wird nun Flüssigkeit vom fliegenden Kolben 11 aus dem Innenraum des Kolbens 14 in den Innenraum 15 des Zylinders gedruckt, so gibt die Klappe 4 die öffnung zur Gänze frei und es entstehen praktisch keine Strömungswiderslände. Zum Antrieb des fliegenden Kolbens 11 ist im stoßstangenseitigen Teil 17 des Innenraumes des Kolbens 14 eine Pulverkartusche 2 vorgesehen. Statt der Pulverkartusche 2 kann auch ein Preßluftbehälter od. dgl. vorgesehen sein, der expandierendes Gas für die Beaufschlagung des fliegenden Kolbens 11 bzw. der Flüssigkeit liefert.

Am Kolben 14 ist mittels eines in Führungen gegen einen Widerstand seitlich verschiebbaren Bol/ens 10 eine Stoßstange 3 befestigt.

Der Aufprallschutz wird durch Zündung der Kartu-

sehe 2 ausgelöst. Dies kann willkürlich durch Betätigung eines Schalters durch den Fahrzeuglenker oder automatisch, beispielsweise bei Stoß eines vor dem Fahrzeug im Fahrbetrieb mittels eines Teleskops ausgefahrenen Bügels gegen ein Hindernis erfolgen. Die Auslösung der Kartusche 2 erfolgt auf herkömmliche Weise mechanisch oder elektrisch. Das expandierende Gas beaufschlagt den fliegenden Kolben 11 und die Flüssigkeit wird aus dem fahrzeugseitigen Teil 16 des Innenraumes des Kolbens 14 durch die sich weit öffnende Klappe 4 in den Innenraum 15 des Zylinders 13 gepreßt, wodurch der Kolben 14 mit der Stoßstange 3, die beispielsweise an der Vorderseite des Kraftfahrzeuges angebracht ist, ausgefahren wird.

Zur Dämpfung des Stoßes beim Ausfahren ist am fliegenden Kolben 11 im fahrzeugseitigen Teil 16 des Innenraumes des Kolbens 14 ein elastisch zusammendrückbarer Körper 12, z. B. ein luftgefüllter Gummibehälter als Dämpfungselement befestigt, der auch bei nicht ausgefahrenem Aufprallschutz ein begrenztes Zusammenschieben der Kolben-Zylinder-Einheit 1 erlaubt.

Nach dem Zurücklegen eines vorgegebenen Ausfahrweges des Kolbens 14, z. B. kurz vor dem Ausfahrende, wird eine Verriegelung 8 eines am Kolben 14 angeordneten Überdruckventils 7 von einem Seil, das von einer Rolle 9 ganz abgewickelt wurde, gelöst. Um die öffnung im Kolben 14, der das Überdruckventil 7 zugeordnet ist, auch als Einfüllöffnung für Flüssigkeit in die Kolben-Zylinder-Einheit 1 verwenden zu können, ist das Überdruckventil 7 in einem mindestens der Breite des fliegenden Kolbens 11 entsprechenden Abstand vom stoßstangenseitigen Ende des Kolbens 14 angeordnet. Das Druckgas entweicht dann aus dem stoßstangenseitigen Teil 17 des Innenraumes des Kolbens 14 bis auf einen bestimmten vom Überdruckventil 7 festgelegten Restdruck. Die teleskopartige Kolben-Zylinder-Einheit 1 wird nach teilweiser Beanspruchung des Einfahrweges, also wenn das Kraftfahrzeug an einem Hindernis noch nicht zum Stillstand gekommen ist, wieder auf volle Länge ausgefahren. Es kann durch Einstellung des Ventils auch vorgesehen werden, daß der gesamte Gasdruck aus dem Innenraum des Kolbens 14 entweicht. Auch ist es möglich, ein gewöhnliches Ventil ohne Überdruckeinstellung oder überhaupt nur eine nach Zurücklegen eines vorgegebenen Ausfahrweges freigebbare öffnung am Kolben 14 vorzusehen. Wichtig ist bloß, daß der Gasdruck im Kolben 14 nach dem Zusammendrücken der Kolben-Zylinder-Einheit 1 durch den Aufprall des Fahrzeuges gegen ein Hindernis nicht so stark ist, daß er ein für die Kraftfahrzeuginsassen schädliches Zurückfedern der Stoßstange 3 verursacht.

Nach dem Ausfahren der Stoßstange 3 stößt diese gegen das Hindernis, wodurch die Kolben-Zylinder Einheit 1 zusammengedrückt wird. Dabei verschließt di Klappe 4, durch die Feder 18 unterstützt, die öffnung des Kolbens 14 bis auf einen Teilquerschnitt, dessen Größe von einem kleinen durch eine Stellschraube 5 einstellbaren Spalt bestimmt wird. Durch den hohen Strömungswiderstand beim Durchtritt der Flüssigkei durch diesen Spalt ergibt sich ein durch den Energieverbrauch stoßdämpfendes Zurückschieben dei

ίο Stoßstange 3.

Die Schraube 5 wird durch eine im Zylinder 1 längsverschieblich gelagerte Welle, die mit deir Geschwindigkeitsmesser des Kraftfahrzeuges in Ver bindung steht, in Abhängigkeit von der jeweiliger Kraftfahrzeuggeschwindigkeit verstellt. Die Welle 6 wird von einer Schraubenfeder in Richtung auf die Stellschraube 5 zu gedrückt, so daß Eingriff in diese be eingefahrenem Kolben 14 immer, also auch bei dem durch den elastischen Körper 12 ermöglichten begrenz ten Verschieben des Tauchkolbens gewährleistet ist Der Spalt und damit der Strömungswiderstand wird se eingestellt, daß die je nach Geschwindigkeit verschiede ne Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges auf dem zur Verfügung stehenden Verzögerungsweg des Aufprall Schutzes aufgezehrt wird.

Der Teilquerschnitt kann statt durch den Spalt auch durch ein Ventil in der schwenkbaren Klappe * festgelegt sein. Auch hier kann der Strömungswider stand beim Überströmen der Flüssigkeit vom Innen raum 15 des Zylinders 13 in den fahrzeugseitigen Teil K des Innenraumes des Kolbens 14 in Abhängigkeit vor der Fahrzeuggeschwindigkeit mittels einer mit den Geschwindigkeitsmesser verbundenen Welle eingestell werden.

Es ist auch möglich, Ausströmöffnungen vorzusehen über welche die Flüssigkeit beim Zusammenschieber der Kolben-Zylinder-Einheit 1 aus dem Innenraum 15 des Zylinders 13 in außen angebrachte Behälter beispielsweise aus Gummi oder ins Freie strömt. Auch diese Ausströmöffnungen können gegebenenfalls durd in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkei einstellbare Überdruckventile verschlossen sein.

Um eine größere Ausfahrweite zu erzielen, können ar Stelle der in der Zeichnung dargestellten Kolben-Zylin der-Einheiten 1 auch mehrteilige Kolben-Zylinder-Ein heiten verwendet werden.

Zur Beaufschlagung der Flüssigkeit im Innenraum de: Kolbens ist auch eine Ausführungsform ohne der fliegenden Kolben möglich. Bei dieser Ausführungsforrr kommt es beim Ausfahren des Kolbens zur Bildung vor Gaseinschlüssen in der Flüssigkeit, welche den erster Verzögerungsstoß am Beginn der Einfahrbwegung dei Tauchkolbens dämpfen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aufprallschutz für Kraftfahrzeuge mit Stoßstangen, die gegenüber dem Fahrzeugaufbau teleskopartig über eine oder mehrere hydraulische Kolben-Zy- linder-Einheiten ausfahrbar und bei einem Aufprall unter Energieverbrauch stoßdämpfend zurückschiebbar sind, wobei die Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheiten am Fahrzeugaufbau und an den aus den Zylindern austretenden Enden der Kolben die Stoßstangen befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum jedes Kolbens (14) der Kolben-Zylinder-Einheiten mittels eines fliegenden Kolbens (It) in einen fahrzeugseitigen Teil (16) und einen stoßstangenseitigen Teil (17) unterteilt ist, daß der fahrzeugseitige Teil (16) des Innenraumes des Kolbens (14) mit Flüssigkeit gefüllt ist und über eine Öffnung mit dem Innenraum (15) des Zylinders (13) der Kolben-Zylinder-Einheit in Verbindung steht, wobei in der Öffnung eine von einer Feder (18) belastete schwenkbare Klappe (4) vorgesehen ist, die beim Ansteigen des Flüssigkeitsdruckes im fahrzeugseitigen Teil (16) des Kolbeninnenraumes die Öffnung völlig freigibt und ihrer Ruhelage die Öffnung bis auf einen Teilquerschnitt schließt, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Größe des Teilquerschnittes festlegbar ist, und daß zur Beaufschlagung des fliegenden Kolbens (11) bzw. der Flüssigkeit der stoBstangenseitige Teil (17) des Innenraumes des Kolbens (14) mit einer Pulverkartusche (2), einem Preßluftbehälter od. dgl. in Verbindung steht, so daß durch die Beaufschlagung des fliegenden Kolbens (11) die Flüssigkeit zumindest teilweise aus dem Kolben (14) in den Zylinder (13) gepreßt wird, um die Stoßstange (3) auszufahren.

2. Aufprallschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (15) des Zylinders in bekannter V/eise über eine oder mehrere Ausströmöffnungen mit zumindest einem Behälter bzw. mit dem Außenraum in Verbindung steht, wobei die Ausströmöffnungen in bekannter Weise durch einstellbare Überdruckventile verschlossensind.

3. Aufprallschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckventile in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellbar sind.

4. Aufprallschutz nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im nahe der Stoßstange (3) gelegenen Abschnitt des Kolbens (14) ein Ventil (7) vorgesehen ist und da3 eine diesem Ventil (7) zugeordnete Verriegelung (8) angeordnet ist, die nach dem Zurücklegen eines vorgegebenen Ausfahrweges durch den Kolben (14) über ein an einer Rolle v> (9) befestigtes Seil lösbar ist

5. Aufprallschutz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) in einem mindestens der Breite des fliegenden Kolbens (II) entsprechenden Abstand vom stoßstangenseitigen μ Ende des Kolbens (14) angeordnet ist

6. Aufprallschutz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) ein Überdruckventil ist.

7. Aufprallschutz nach den Ansprüchen 1 bis 6, 1,3 dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Festlegung der Größe des Teilquerschnittes eine Stellschraube (5) umfaßt, die zur Einstellung der Größe des Teilquerschnittes in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit im eingefahrenen Zustand des Kolbens (14) verdrehbar ist.

8. Aufprallschutz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (5) mittels einer mit dem Geschwindigkeitsmesser verbundenen Welle (6) verdrehbar ist.

9. Aufprallschutz nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Festlegung der Größe des Teilquerschnittes ein Ventil für das Überströmen der Flüssigkeit vom Innenraum (15) des Zylinders (13) in den Innenraum des Kolbens (14) umfaßt, das zur Einstellung der Größe des Teilquerschnittes in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit im eingefahrenen Zustand des Kolbens (14) verstellbar ist.

10. Aufprallschutz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mittels einer mit dem Geschwindigkeitsmesser verbundenen Welle verstellbar ist.

11. Aufprallschutz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im fahrzeugseitigen Teil (16) des Innenraumes des Kolbens (14) am fliegenden Kolben (U) ein elastisch zusammendrückbarer Körper (12) angeordnet ist und daß die der Stellschraube (5) zugeordnete Welle (6) im Zylinder (13) längsverschieblich gelagert ist.