DE2441557A1

DE2441557A1 - Anordnung zur abstuetzung eines stossfaengers

Info

Publication number: DE2441557A1
Application number: DE2441557A
Authority: DE
Inventors: Ernst-Guenter Dipl Ing Haase; Rudolf Dipl Ing Koenig
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1974-08-30
Filing date: 1974-08-30
Publication date: 1976-03-11

Description

Anordnung zur Abstützung eines Stoßfängers Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abstützung eines energieverzehrenden Stoßfängers insbesondere am Rahmen eines Fahrzeugs.
Seit Inkraftsetzung der "motor vehicle safety standards" in den USA müssen dort auch sämtliche importierten Personenkraftwagen mit StoßfEngern ausgerüstet sein, die bei einem Aufprall bis zu einer Geschwindigkeit von 8 Km/h Beschädigungen am Fahrzeug verhindern, ohne dabei selbst beschädigt zu werden. Es hat sich aber gezeigt, daß trotz der Einführung dieser sogenannten Sicherheits-Stoßfänger die Reparaturkosten für Bagatellschäden nicht im erwarteten Maße gesunken sind. Vlelmehr ist sogar ein Ansteigen der Reparaturkosten festgestellt worden. Der Grund für diese unerwartete Entwicklung liegt offensichtlich im Aufbau und in der Anordnung dieser energieverzehrenden und selbstregenerierenden Stoßfänger am Fahrzeug. Wenn nämlich für einen derartigen Stoßfänger im Rahmen der zu erfüllenden Forderungen noch eine Konstruktion mit relativ geringen Abmessungen und-geringem Gewicht geschaffen werden soll, dann muß die Festigkeit des Fahrzeugrahmens möglichst weitgehend ausgenutzt werden. Die Festigkeit ist aber angesichts der Forderungen nach einem günstigen Crash-Diagramm des Fahrzeugrahmens in engen Grenzen festgelegt Demzufolge wird der Stoßfänger in üblicher Weise über Dämpfer,. meist hydraulische Stoßdämpfer, am Fahrzeugrahmen angeordnet. Wenn jedoch die Dämpfer überlastet werden, dann bilden sie nach dem völligen Einfedern praktisch eine steife Verbindung zwischen dem Stoß fänger und Fahrzeugrahmen. In diesem Fall ist schon bei einem relativ geringen Überschreiten oder zulässigen Aufprallgeschwindigkeit des Stoßfängers mit Abstützkräften zu rechnen, die zu Deformierungen am Fahrzeugrahmen führen, und zwar bevor es zu nennenswerten Beschädigungen der dem Stoßfänger zugewandten Partie der Karosserie des Fahrzeugs kommt; diese Front- oder Heckpartie wird ohnehin aus Gründen des Fußgängerschutzes flexibel ausgebildet sein, Solche Deformierungen des Fahrzeugrahmens sind erfahrungsgemäß nicht nur schwierig und mit relativ hohen Kosten zu beheben, sondern haben auch meist Schäden an Stellen der Karosserie zur Folge, an denen überhaupt kein Aufprall erfolgte.
Mit dem vorbeschriebenen Mangel sind mit üblichen Stoßstangen ausgerüstete Fahrzeuge nicht behaftet, weil hier bei einem Aufprall die Energie zumindest teilweise durch Verformen und Zusammenfalten der Bug- oder Heckpartie der Karosserie aufgenommen wird. Der Rahmen der Fahrzeuge wird in den meisten Fällen erst bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten beschädigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art zumindest auszuschließen, daß es schon bei einem geringen Überschreiten der für den Stoßfänger zulässigen Aufprallgeschwindigkeit zu Schäden des Rahmens kommt.
Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein wesentlicher Vorteil der Stoßfängeranordnung gemäß der Erfindung ist also darin eu sehendaß bei Überlastung des Stoßfängers der Rahmen zunächst nicht stärker belastet wird als im sogenannten Stoßfängerbelastungsfall. Wenn nämlich das Energieaufnahmevermögen des Sto2-fängers erschöpft ist, wird durch die plastisch verformbaren Organe weiter Energie in Formänderungsarbeit umgewandelt. Erst wenn dies nicht mehr mdglich ist, d. h.
wenn auch das Energieaufnahmevermögen dieser Organe erschöpft ist und weiter definierte Abstützkräfte erforderlich sind, wird es zu einer Überlastung des Rahmens kommen können, sofern nicht schon die betroffene Partie der Karosserie des Fahrzeugs durch das den vorbeschriebenen Vorgang auslösende Hindernis verformt wird und dabei als energieverzehrendes Organ wirkt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung und in den Unteransprüchen gekennzeichneter Weiterbildungen werden anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert Die Zeichnung zeigt schematisch in Fig. 1 im Querschnitt einen Stoßfänger an einem LEngsträger eines Fahrzeugrahmens, Fig. 2 den Stoßfänger gemäß Fig. 1 bei einem Aufprall auf eine Wand, Fig.3 den Stoßfänger gemäß Fig. 1, wobei nur die Art seiner Abstützung am Längsträger bzw Fahrzeugrahmen unterschiedlich ist, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Bauteils der Anordnung nach Fig. 3 in einem größeren Maßstab, Fig. 5 im Querschnitt eine mögliche Ausführungsform eines Bauteils für den Stoßfänger gemäß Fig. 1 bis 3 Fig. 6 einen anderen Stoßfänger am Längsträger eines Fahrzeugrahmens, Fig. 7 und 8 in einem größeren Maßstab einen Abschnitt eines Bauteils der Anordnung gemäß Fig. 6 in teilweise verformtem Zustand.
Zum Schutz eines - bis auf einen Abschnitt eines kastenförmigen Längsträgers 1 des Rahmens nicht weiter dargestellten - Kraftfahrzeuges vor Überlastung durch Stöße infolge eines Aufpralles auf ein Hindernis ist gemäß Fig. 1 ein Stoßfänger mit zwei allseitig geschlossenen Hohlkörpern 2 ausgerüstet, die sich auf einem biegesteifen Träger 3 abstützen, Die Hohlkörper 2 und der Träger 3 werden durch einen flexiblen Mantel 4 zusammengehalten. Die Wandung der Hohlkörper 2 ist biegeelastisch; sie kann aus einem Schlauchgewebe mit einer Federeinlage bestehen, welche im Falle von Hohlkörpern ohne inneren Überdruck ein Zusammenfallen derselben verhindert. Die Hohlkörper 2 sind des weiteren mit nicht dargestellten Ventilen üblicher Bauart versehen, welche bei Druckanstieg, vorzugsweise bei einem bestimmten Überdruck (Grenzdruck) seibsttätig öffnen und im Falle einer Rückströmung in die Hohlkörper drosselnd wirken. Somit werden bei einem Aufprall auf ein Hindernis, beispielsweise eine Wand 5 (Fig. 2), die Hohlkörper 2 unter der Wirkung der Stoßkräfte zunächst einfedern, wobei der Druck in den Hohlkörpern ansteigt.
Beim Erreichen des Grenzdruckes öffnen die Ventile. Die Folge ist eine Dämpfung der Stoßkräfte und, da die Hohlkörper 2 bei der gewählten Form des Trägers 3 nahezu völlig einfedern können, praktisch keine ungedämpfte Rückfederung. Die Hohlkörper 2 haben demnach die Funktion einer Federung und Dämpfung.
Der über übliche hydraulische Stoßdämpfer 6 unter Zwischenfügung beispielsweise eines Bolzens 7 am Rahmen bzw. Längs träger 1 abgestützte Träger 3 ist ein durch einen Steg 8 in zwei Kammern 9 gleicher Abmessungen unterteiltes Hohlprofil. Dieser Träger 3 hat gegenüber einem Träger aus einem offenen Profil bei gleichem Gewicht eine größere Biege- und Torsionssteifigkeit. Der Träger 3 ist so bemessen, daß er sich plastisch verformt, wenn bei einem Aufprall auf ein Hindernis (Fig. 2) das Energieaufnahmevermögen der Hohlkörper 2 sowie der Stoßdämpfer 6 erschöpft ist, d. h. wenn diese völlig eingefedert sind und somit eine steife Verbindung zwischen dem Stoßfänger und Rahmen bzw. Längsträger 1 hergestellt wäre. In diesem Fall kommt der Träger 3 als ein durch plastische Verformung einergieverzehrendes Organ zur Wirkung, so daß der Rahmen vor einer Überlastung bewahrt bleibt. Die plastische Verformung des Trägers 3 wird demnach beim Überschreiten einer zulässigen Höchstkraft einsetzen, welche von der Grenziast des Rahmens bestimmt wird. Für den Fall eines solch starken Aufpralles, daß auch das Energieaufnahmevermögen des Trägers 3 erschöpft und dieser völlig verformt bzw. zusammengefaltet wird (Fig. 2), kann gemäß Fig. 3 zwischen dem Stoßdämpfer 6 und Längsträger 1 bzw. Rahmen rauch noch ein weiteres durch plastische Verformung energieverzehrendes Organ beispielsweise in Form eines sogenannten Wabenblockes 10 eingefügt werden. Gemäß Fig. 4 ist dies ein übliches Bauteil in Sandwichbauweise mit einem Wabenkern 11. Dieser Wabenblock 10 läßt sich erfahrungsgemäß bei Belastung etwa bis auf 20 X seiner ursprünglichen Dicke in der in Fig. 4 angedeuteten Weise zusammenfalten. Soll däs Falten von vornherein unter gleichmäßigem Widerstand geschehen, so kann vor dem Einbau des Wabenblockes 10 bei diesem auch schon ein Faltvorgang durch eine kurze überkritische.Belastung eingeleitet werden, wobei ein oder zwei Falten genügen.
Natürlich können mehrere solcher energieverzehrenden Organe aneinandergereiht werden. Die mögliche Anzahl der Wabenblöcke 10 ws rd naturgemäß~ davon abhEnglg sein, in welchem Abstand der Stoßfänger vom Längsträger 1 bzw. Rahmen angeordnet werden kann.
Durch die vorbeschriebene Stoßfängeranordnung ist sichergestellt, daß der Rahmen des Kraftfahrzeüges bei dessen Aufprall auf ein Hindernis nicht . stärker belastet wird als im sogenannten Stoßfängerbelastungsfall. Zur Überlastung bzw. Deformierung des -Rahmens kann es erst kommen, wenn das Energieaufnahmevermögen sämtlicher energieverzehrender Organe (Hohlkörper 2, Träger 3, Stoßdämpfer 6, Wabenblock 10) erschöpft ist, sofern nicht noch der diese Organe am Längsträger 1 abstützende Bolzen 7 beispielsweise durch ein Aufreißsen von Langlöchern im Längsträger einen Energieverzehr bewirkt. In diesem Fall wird ohnehin die nicht dargestellte (Front- oder Heck-)Partie der Karosserie des Kraftfahrzeuges auf dem Hindernis (Wand 5) aufprallen und somit die Karosserie in üblicher Weise als ein durch plastische Verformung energieverzehrendes Organ zur Wirkung kommen0 Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Stoßfängeranordnung ist selbstverständlich' nicht bindend, d.h. im Rahmen der Erfindung sind eine Vielzahl von verschiedenen Anordnungen realisierbar. So ist es beispielsweise bei den Anordnungen gemäß Fig. 1 bis 3 noch möglich, daß der Träger 3 des Stoßfängers einen wellig geformten Steg 12 aufweist, welcher somit in definierter Weise plastich verformbar ist (Fig. 5). Zu diesem Zweck kann natürlich auch vorgesehen sein, daß der Steg anstelle einer welligen Form eine oder mehrere Stellen mit derart sich verjüngendem Querschnitt aufweist, daß diese die Funktion von Sollbruchstellen erfüllen können, Schließlich können die vorbeschriebenen energieverzehrenden Organe in Form von Wabenblöcken auch zur Abstützung von Stoßfängern verwendet werden, bei denen der biegesteife Träger nicht die Funktion eines energieverzehrenden Organes hat, beispielsweise bei der in Fig.
6 dargestellten Stoßfängeranordnung. Hier ist ein biegesteifer Träger 13 mit in Richtung auf den Rahmen bzw. Längsträger 1 weisenden Flanschen 14 lediglich mit einer elastischen Auflage 15 aus Gummi oder dgl.
versehen. Zwischen dem Träger 13 und Längsträger 1 ist ein Stoßdämpfer 16 angeordnet, bei dem ein an der Kolbenstange 17 befindlicher Ansatz 18 nach dem Zusammenfedern (Fig. 6) des Stoßdämpfers in das Zylindergehäuse 19 eindrückbar ist und dieses somit verformen kann.
Die Verformung des Zylindergehäuses 19 kann durch Aufweiten (Fig. 7) oder auch durch Aufspreizen (Fig. 8) geschehen. Für den letzten Fall wird zweckmäßig das Zylindergehäuse 19 mit Längskerben 20 versehen sein, damit es beim Eindrücken des Ansatzes in definierter Weise aufreißt. Bei dieser Stoßfängeranordnung ist somit der Stoßdämpfer 16 im sogenannten Stoßfängerbelastungsfall ein in UblicherWeise energieverzehrendes Organ und bei darüber hinausgehender Belastung ein durch plastische Verformung energieverzehrendes Organ. Wie bereits angedeutet, kann in der anhand der Fig. 3 beschriebenen Weise zwischen diesem Stoßdämpfer 16 und dem Bolzen auch noch ein Wabenblock (oder sonstige KnautschelementeJeingefügtsein.
- Patentansprüche -

Claims

Patentaniprüche Anordnung zur AbstUtzung eines energieverzehrenden Stoßfängers insbesondere am Rahmen eines Fahrzeugs, g e k e n n z e i c h n e t durch energieverzehrende Organe (Träger 3; Wabenblock 10; Stoßdämpfer 16) der Art, welche nach Erreichen der für den Stoßfänger zulässigen Belastung durch plastische Verformung die Abstützkräf te im Sinne der Verhinderung des Überschreitens einer bestimmten Grenzlast des Rahmens begrenzen.
2. Anordnung nach Anspruch i insbesondere für einen Stoßfänger mit wenigstens einem gasgefüllten flexiblen Hohlkörper, welcher sich längs eines biegesteifen Trägers erstreckt und darauf abstützt, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß als energieverzehrendes Organ der Träger (3) ausgebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Träger (3) ein Hohlprofil ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Träger (3) über zusätzliche durch plastische Verformung energieverzehrende Organe (Wabenblock 1Q) mit dem Rahmen (Längsträger i) verbunden ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 für einen Stoßfänger mit einem biegesteifen Träger, der über energieverzehrende Organe in Form von Stoßdämpfern am Rahmen angeordnet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stoßdämpfer (6) huber die durch plastische Verformung energieverzehrenden Organe (Wabenblock 20)) mit dem Rahmen (Längsträger 1) verbunden sind.
6. Anordnung nach Anspruch 1 für einen Stoßdämpfer mit einem biegesteifen Träger der über hydraulische Stoßdämpfer am Rahmen angeordnet ist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei Überlastung der Stoßdämpfer (16) Teile derselben im Sinne eines Energieverzehrs plastisch verformbar sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zylindergehäuse (19) jedes Stoßdämpfers (16) ein von dessen Kolbenstange (17) mittels eines Ansatzes (18) aufweitbares oder aufspreizoberes Rohr ist.

Leerseite