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Die Erfindung bezieht sich auf einen absorbierenden
Stoßfänger für Fahrzeuge, der eine Pufferfunktion besitzt und
somit in wirksamer Weise bzw. effektiv auf das Fahrzeug wirkende
Aufprallkräfte vermindert.
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Stoßfänger wirken als Schutzvorrichtungen für
Fahrzeuginsassen und Fahrzeuge, wenn sich zusammenstöße zwischen
Fahrzeugen oder zwischen Fahrzeugen und anderen Dingen ereignen.
Dennoch sind die Schutzwirkungen der Stoßfänger nicht
zufriedenstellend. Es ist bekannt, daß die augenblicklich
verwendeten Stoßfänger grob in drei Kategorien eingeteilt werden
können, nämlich den vollständig metallischen, den
gummieingekapselten bzw. umgebenen und den gummieingelegten Typ.
Vollständig metallische Stoßfänger besitzen im wesentlichen keine
Pufferfunktion und können Aufprallkräfte nicht vermindern; die
anderen beiden Arten besitzen wegen des umgebenden bzw.
eingelegten Gummis eine gewisse Pufferfunktion, aber ihre
Pufferwirkungen sind nicht zufriedenstellend.
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Ein Stoßfänger für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 ist aus der DE-A-2 823 299 bekannt. Das
pneumatische Kissen dieses bekannten Stoßfängers ist ein
biegsamer Schlauch, der an beiden Enden versiegelt ist.
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Aus der US -A-3 961 818 ist ein Stoßfänger für Fahrzeuge mit
einem pneumatischen Kissen in Form eines Endlosgürtels bekannt,
wobei der Stoßfänger an einem Fahrzeugaufbau durch eine Klammer
angebracht ist, die den hinteren Teil des Kissens umgibt und an
einem flachen Teil der Kehlplatte, welcher nicht durch das Kissen
bedeckt wird, befestigt ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
Pneumatikkissenstoßfängers für Fahrzeuge, der Aufprallkräfte auf
das Fahrzeug wirksam vermindert und somit die Sicherheit von
Fahrzeuginsassen und Fahrzeugen gewährleistet.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Schaffung eines Pneumatikkissenstoßfängers für ein Fahrzeug,
welcher einen weiten Anwendungsbereich für alle Arten von
Fahrzeugen aufweist.
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Andere Aufgaben und Vorteile werden anhand der nun folgenden
ausführlichen Beschreibung deutlich werden.
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In den Zeichnungen ist bzw. zeigt
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Fig. 1 eine schematische Ansicht eines 5toßfängers für
Fahrzeuge;
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Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 1;
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Fig. 3 ähnlich der Fig. 1, zeigt jedoch einen anderen
Stoßfänger für Fahrzeuge;
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Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 3;
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Fig. 5 ähnlich der Fig. 1, zeigt jedoch einen anderen
Stoßfänger für Fahrzeuge;
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Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig.
5;
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Fig. 7 eine Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 8 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 7;
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Fig. 9 ähnlich der Fig. 7, bis auf die Tatsache, daß die
Schutzlage entfernt ist;
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Fig. 10 eine Schnittansicht längs der Linie V-V in Fig. 9;
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Fig. 11 eine Vorderansicht des aufgeblasenen Gürtels der
Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 12 eine Ansicht von oben eines aufgeblasenen Gürtels
der Ausführungsform der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßer Stoßfänger für Fahrzeuge weist eine
Basis und wenigstens ein pneumatisches Kissen, welches mit der
Basis verbunden und mit Gas gefüllt ist, auf.
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Das pneumatische Kissen kann aus hochpolymeren Materialien
oder anderen Materialien einer bestimmten Festigkeit,
Elastizität, Zähigkeit und guter Luftundurchlässigkeit sein. Es
wird zu einem interkommunizierten bzw. in sich geschlossenen
Endlosgürtel geformt. Der Querschnitt des pneumatischen Kissens
kann verschiedene Formen aufweisen, und eine kreisförmige Form
wird zur einfacheren Verarbeitung und zur besseren Wirkung
bevorzugt.
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Die Basis kann aus verschiedenen Arten von Materialien, wie
etwa Stahl oder anderen Metallen, welche heutzutage allgemein
verwendet werden, hergestellt sein. Oder die Basis kann aus
Materialien bzw. Werkstoffen geringerer Festigkeit und
Steifigkeit hergestellt sein, da die Basis wegen des
Pufferungseffektes bzw. der Pufferungswirkung des pneumatischen
Kissens verglichen mit einem herkömmlichen Stoßfänger eine
wesentlich verminderte Aufprallkraft trägt, und die auf die Basis
wirkenden Aufprallkräfte gleichförmig verteilt sind. Die Basis
kann zu einer U-Form geformt sein, die derjenigen eines
herkömmlichen Stoßfängers ähnlich ist, oder zu einer anderen
gewünschten Form, und kann mit herkömmlichen Mitteln, wie etwa
durch Schrauben oder durch Schweißen usw. an dem Fahrzeugaufbau
befestigt sein. Die Basis kann durch herkömmliche Verfahren
hergestellt sein, beispielsweise durch Stanzen und Schweißen
usw.. Der Querschnitt der Basis kann viele Formen aufweisen.
Einige von diesen sind im folgenden beschrieben. Vorzugsweise ist
die Seite der Basis, die den Gürtel berührt, im Querschnitt der
Basis ein kreisförmiger Bogen, damit sie pneumatischen Kissen
angepaßt ist, welches eine bevorzugte Querschnittsform hat,
welche ebenfalls eine kreisförmige Form ist. Ein Stoßfänger mit
einem solchen Aufbau hat eine bessere Funktionswirkung. Eine
Einlage aus Gummi, Stoff oder anderen Materialien kann zum
besseren Kontakt oder zur besseren Passung zwischen dem Kissen
und der Basis zusätzlich vorgesehen werden, wenn der Stoßfänger
montiert wird.
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Eine Schutzlage kann zusätzlich vorgesehen sein, um das
pneumatische Kissen vor Schäden zu schützen, indem eine direkte
Berührung rnit dem Kissen bei einer Kollision vermieden wird, oder
das pneumatische Kissen zu verstärken, wenn der Druck innerhalb
des pneumatische Kissens den Grenzdruck des Kissens
überschreitet. Die Schutzlage legt sich um das pneumatische
Kissen oder den Aufbau aus pneumatischem Kissen und Basis
teilweise oder vollständig. Die Schutzlage ist aus Kunststoff,
Metall oder anderen Materialien hergestellt und entsprechend der
Form des pneumatischen Kissens oder dem Aufbau des pneumatischen
Kissen und der Basis gestaltet. Sie kann einen Außenaufbau
aufweisen, der demjenigen eines herkömmlichen Stoßfängers ähnelt.
Bei Verwendung von mehr als einem pneumatische Kissen kann mehr
als eine Schutzlage angewendet werden.
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Die Basis kann auf vielfältige Weise mit dem pneumatischen
Kissen verbunden sein, die Basis ist eine Kehlplatte und kann
konkave Abschnitte aufweisen, die sich entlang den Längskanten
der Kehlplatte erstrecken, komplementäre konvexe Abschnitte
können auf dem pneumatischen Kissen oder der Schutzlage in
Längsrichtung vorgesehen sein, die konkaven Abschnitte liegen eng
an konvexen Abschnitten auf dem pneumatischen Kissen oder der
Schutzlage an, nachdem das pneumatische Kissen aufgepumpt ist,
wodurch die Basis und das pneumatische Kissen verbunden werden;
oder die Basis kann durch Kleben mit dem pneumatischen Kissen
verbunden sein.
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Eine oder mehrere Gasaufpumpvorrichtungen, wie etwa ein
Gasaufpumpventil, sind auf dem pneumatischen Kissen vorgesehen,
wodurch das Gas, vorzugsweise Luft, in das pneumatische Kissen
eingefüllt werden kann. Das pneumatische Kissen wird aufgepumpt,
bevor der Stoßfänger in Betrieb genommen wird. Der Arbeitsdruck
innerhalb des pneumatischen Kissens reicht von 0,49 bar
(0,5kp/cm²) bis 9,8 bar (i0kp/cm²) (Überdruck), vorzugsweise von
1.96 bar (2kp/cm²) bis 5,87 bar (6kp/cm²) (Überdruck), und wird
in Übereinstimmung mit vielen Faktoren, wie etwa dem Gewicht des
Fahrzeugs, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs usw. bestimmt. Der
Druck innerhalb des pneumatischen Kissens wird während der
Verwendung des Stoßfängers aufrechterhalten. Wenigstens ein
Druckablaßventil ist ferner auf dem pneumatischen Kissen
vorgesehen, welches die Funktionen des Schutzes des pneumatischen
Kissens, wenn der Druck innerhalb des Kissens stark ansteigt,
erfüllt, und eine Vielfachpufferung wird durch Verminderung des
Drucks innerhalb des pneumatischen Kissens geliefert. Wenn das
pneumatische Kissen im Falle einer Kollision eines Fahrzeugs
zusammengedrückt wird, kann der Druck innerhalb des pneumatischen
Kissens den Grenzdruck des pneumatischen Kissens übersteigen,
welcher mit dem Material des Kissen in Beziehung steht. In diesem
Fall kann das Druckablaßventil sich automatisch öffnen, und einen
Teil des Gases innerhalb des pneumatischen Kissens ablassen,
wodurch der Druck vermindert werden kann und das pneumatische
Kissen vor Schaden geschützt ist. Ferner kann, nachdem ein Teil
des Gases abgelassen ist, das pneumatische Kissen bis zum
voreingestellten Druck des Ablaßventils weiter zusammengedrückt
werden, wodurch eine weitere Pufferfunktion erreicht wird. Die
Wiederholung dieses Vorgangs kann eine Mehrfachpufferungsfunktion
bzw. -wirkung schaffen. Der voreingestellte Druck des
Druckablaßventils wird durch viele Faktoren bestimmt,
beispielsweise das für das pneumatische Kissen verwendete
Material. Der Arbeitsdruck des Druckablaßventils reicht
vorzugsweise von 1,96 bar (2kp/cm²) bis 11,76 bar (l2kp/cm²).
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Ein erfindungsgemäßer Stoßfänger weist eine wirksame
Pufferfunktion auf. Wenn ein Fahrzeug mit irgendeinem Hindernis
kollidiert, stößt zunächst das pneumatische Kissen bzw. die
Schutzlage gegen das Hindernis. Bei dem Zusammendrücken des
aufgeblasenen pneumatischen Kissens absorbiert dieses sehr stark
die kinetische Energie des Fahrzeugs und vermindert so die
Aufprallkräfte, die auf das Fahrzeug einwirken. Ferner sind die
Aufprallkräfte, die auf die Basis und dann auf das Fahrzeug
übertragen werden, anstelle einer konzentrierten Kraft
gleichförmig verteilte Kräfte. Somit wird der Schaden an der
Basis vermindert; und das Fahrzeug kann geschützt werden.
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Ein erfindungsgemäßer Stoßfänger kann ohne Einfluß auf die
ursprüngliche Gestaltung bei beliebigen herkömmlichen Fahrzeugen
angebracht werden. Er ist preiswerter, weist einen einfacheren
Aufbau auf, ist leicht zu montieren und kann wiederholt verwendet
werden.
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Die Beschreibung wird nun unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen durchgeführt.
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Fig. 1 und 2 zeigen einen Stoßfänger. Bei dem Aufbau ist das
pneumatische Kissen in Form eines Gürtels 4 ausgebildet, dessen
Enden versiegelt sind. Der Gürtel 4 ist aus Butylgummi oder einem
anderen synthetischen Gummi hergestellt, und durch Extrudieren
oder andere Verfahren hergestellt. Ein Gasaufpumpventil 3 ist zum
Aufpumpen des Gürtels 4 auf diesem vorgesehen. Mittels des
Gasaufpumpventils 3 kann der Gürtel 4 wiederaufgepumpt werden,
und daher wiederholt verwendet werden. Eine Basis in Form einer
Kehlplatte 2 ist aus Metall hergestellt und durch herkömmliche
Verfahren, wie etwa Walzen oder Stanzen hergestellt. Die
Kehlplatte 2 hat eine gradlinige Querschnittsform, wobei beide
Enden zu konkaven Formen gebogen sind. Die Kehlplatte 2 ist
ferner mit einem (nicht gezeigten) durchgehenden Loch zum
Durchführen des Gasaufpumpventils 3 versehen. Eine Schutzlage 5,
welche aus Kunststoff oder anderen Materialien hergestellt und
durch herkömmliche Verfahren, zum Beispiel Extrudieren, gebildet
ist, legt sich um den Gürtel 4. Die Schutzlage 5 schützt den
Gürtel 4 vor Schäden, die durch direkten Kontakt mit den
Hindernissen, gegen die er stößt, oder durch einen übermäßigen
Druck innerhalb des pneumatischen Kissens verursacht werden. Die
Schutzlage 5 verbindet ferner durch das Eingreifen von konvexen
Abschnitten 6, welche einstückig mit der schutzlage 5 entlang
ihrer Längskanten geformt sind, in entsprechende konkave
Abschnitte 7 der Kehlplatte 2 den Gürtel 4 mit der Kehlplatte 2.
Wie in Fig. 2 zu sehen, ist die Innenfläche der Schutzlage 5
kreisförmig, und die Außenfläche weist auf ihrer Vorderseite eine
plane Fläche A auf und ähnelt der Form eines herkömmlichen
Stoßfängers, oder die Außenfläche kann irgendeine Form aufweisen,
die von ästhetischer Gestaltung ist.
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Bei der Montage des Stoßfängers wird zunächst die Schutzlage
5 um den Gürtel 4 gelegt; dann werden die Schutzlage 5 und der
Gürtel 4 durch den Eingriff der konvexen Abschnitte 6 und der
konkaven Abschnitte 7 auf die Kehlplatte 2 aufgebracht; dann wird
der Gürtel 4 aufgepumpt, und der aufgeweitete Gürtel 4 liegt
gegen die Innenfläche der Schutzlage 5 an, und dann liegen die
konvexen Abschnitte 6 der Schutzlage 5 gegen die konkaven
Abschnitte 7 der Kehlplatte 2 an; damit ist die Verbindung
vervollständigt. Der Arbeitsdruck innerhalb des Gürtels 4 kann
von 0,49 bar (0,5kp/cm²) bis 9,8 bar (10kp/cm²) oder vorzugsweise
1,96 bar (2kp/cm²) bis 5,87 bar (6kp/cm²) (Überdruck) reichen.
Der spezielle Arbeitsdruck kann nach vielen Faktoren bestimmt
werden, wie etwa der Ladekapazität des Fahrzeugs, der
Geschwindigkeit des Fahrzeugs usw..
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Fig. 3 und 4 zeigen einen weiteren Stoßfänger, der dem
ersten ähnlich ist. Die Komponenten, welche identische oder
analoge Funktionen zu denjenigen des ersten Stoßfängers
aufweisen, sind durch Bezugsziffern bezeichnet, die die letzte
Ziffer des ersten Stoßfängers beibehalten. Neben den identischen
bzw. gleichen Komponenten werden die Komponenten, deren Funktion
oder Aufbau bzw. Konfiguration verändert ist, sowie die neu
hinzugefügten Komponenten erläutert. Aus Fig. 4 ist ersichtlich,
daß der Querschnitt der Kehlplatte 22 eine C-Form aufweist, und
der Querschnitt des Gürtels 24 kreisförmig ist. Die schutzlage
25 hat bezüglich derjenigen des ersten Stoßfängers einen anderen
Aufbau.
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Fig. 5 und 6 zeigen einen dritten Stoßfänger. Die
Unterschiede zwischen dem ersten und dem dritten Stoßfänger sind
die folgenden: der Querschnitt der Kehlplatte ist ein
geschlossener Rahmen mit einer kreisförmigen Seite, welche den
Gürtel 34 berührt; der Gürtel ist durch eine Klebschicht 38
direkt mit der Kehlplatte 32 verbunden. Im Querschnitt ist die
Innenseite des Gürtels 34 kreisförmig, und die Außenseite des
Gürtels 34 gemäß der Form eines herkömmlichen Stoßfängers oder
anderer gewünschter Aufbauten gestaltet.
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Die drei oben beschriebenen Stoßfänger sind nicht
Ausführungsformen der Erfindung, wie sie beansprucht ist. Fig.
7 bis 12 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Stoßfängers. Das pneumatische Kissen ist in Form eines
Endlosgürtels 44 ausgebildet, wie unter Bezug auf Fig. 11 und 12
zu verstehen ist. Der Gürtel 44 weist einen vorderen Teil 44a und
einen rückwärtigen Teil 44b auf. Sowohl der vordere Teil 44a als
auch der rückwärtige Teil 44b weisen kreisförmige
Querschnittsformen auf, welche bevorzugte Formen für eine bessere
Funktionswirkung sind. Die Querschnittsfläche des rückwärtigen
Teils 44b ist kleiner als diejenige des vorderen Teils 44a (siehe
Fig. 10), so daß sich das Volumen des Stoßfängers vermindern
läßt. Eine Gasaufpumpvorrichtung, wie etwa ein Gasaufpumpventil
43, ist im rückwärtigen Teil 44b vorgesehen, womit Gas,
vorzugsweise Luft, in den Gürtel 44 eingefüllt werden kann. An
einer Stelle bzw. Position "E", welche vorzugsweise auf dem
rückwärtigen Teil 44b des Gürtels 44 angeordnet ist, ist ein
(nicht gezeigtes) Druckablaßventil mit dem Gürtel 44 verbunden.
Wenn der Druck innerhalb des Gürtels den voreingestellten Druck
des Druckablaßventils überschreitet, kann das Druckablaßventil
einen Teil des Gases innerhalb des Gürtels ablassen, und somit
den Gürtel 44 vor Schaden schützen. Schlitze 40 sind in dem
rückwärtigen Teil 44b zum Durchführen beliebiger
Befestigungsmittel, welche zum Anbringen des Stoßfängers an einem
Fahrzeug verwendet werden, vorgesehen. Die Basis 42 kann aus
verschiedenen Arten von Material hergestellt sein, und,
vorteilhafterweise, aus einigen Materialien, welche eine
geringere Festigkeit und Steifigkeit aufweisen, da die
Aufprallkräfte, die auf die Basis 42 wirken, durch die
Pufferfunktion des Gürtels 44 stark vermindert sind und
gleichförmig verteilt werden. Die Basis 42 kann mit herkömmlichen
Mitteln hergestellt sein, wie etwa Walzen, Strangpressen und
Schweißen. Die Querschnittsform der Basis 42 ist ein
geschlossener Rahmen (siehe Fig. 10) mit einem Paar von
gegenüberliegenden Seiten, die so gekrümmt sind, daß sie mit der
kreisförmigen Querschnittsform der vorderen und rückwärtigen
Teile 44a und 44b zusammenpassen. Die gekrümmten Seiten sind
vorzugsweise Kreisbögen, welche eine bessere Wirkung aufweisen.
Ein Paar von Einlagen 49 aus Gummi, Stoff oder anderen
Materialien kann ferner vorgesehen sein, um mögliche
Verarbeitungsfehler der Kreisbogenform der Basis 42
auszugleichen. Eine Schutzlage 45 aus Kunststoff, Metall oder
anderen Materialien ist vorgesehen, um den Gürtel 44 und die
Basis 42 vollständig zu umlegen. Die Querschnittsform der
Schutzlage 45 ist in Fig. 8 sichtbar. Die Schutzlage 45 ist an
Stelle bzw. Position "B" festgelegt.
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Bei der Montage des Stoßfängers werden der Gürtel 44, die
Basis 42 und die Schutzlage 45 einzeln geformt, dann wird der
Gürtel 44 die Basis 42 umgebend gebracht, wonach der Gürtel 44
und die Basis 42 mit der Schutzlage 45 umlegt werden, welche an
Position "B" festgelegt ist. Schließlich wird der Gürtel 44 mit
Gas aufgepumpt, bis der Arbeitsdruck innerhalb des Gürtels den
gewünschten Wert erreicht. Der aufgepumpte Gürtel 44 liegt gegen
die Basis 42 an und vervollständigt die Verbindung dieser Teile
(siehe Fig.7). Der Arbeitsdruck innerhalb des Gürtels 44 kann von
0,49 bar (0,5kg/cm²) bis 9,8 bar (10kg/cm²) oder vorzugsweise
1,96 bar (2kg/cm²) bis 5,87 bar (6kg/cm²) (Überdruck) reichen.
Wenn der Stoßfänger mit einem Hindernis zusammenstößt, wird der
Gürtel 44 zusammengedrückt. Der aufgepumpte vordere Teil und der
aufgepumpte rückwärtige Teil, 44a und 44b, bringen die
verminderte Aufprallkraft in entgegengesetzter Richtung auf die
Basis 42 und verbessern so die Arbeitsbedingung der Basis 42. Wie
aus Fig. 8 ersichtlich, ist der rückwärtige Teil 44b nach dem
Aufpumpen zusammengedrückt. Somit ist der Berührbereich zwischen
dem rückwärtigen Teil 44b und der gekrümmten Seite der Basis 42
vergrößert. Daher ist die Arbeitsbedingung der Basis 42 weiter
verbessert. Da der Gürtel 44 bei einem Zusammenstoß
zusammengedrückt wird, kann der Druck innerhalb des Gürtels stark
ansteigen und den voreingestellten Druck des Druckablaßventils
überschreiten. Das Druckablaßventil öffnet automatisch und läßt
einen Teil des Gases aus dem Gürtel 44 ab. Der Druck wird dadurch
vermindert, und der Gürtel 44 kann weiter zusammengedrückt
werden, wobei er eine weitere Pufferfunktion erfüllt, bis der
Druck innerhalb des Gürtels 44 ein zweites Mal den
voreingestellten Druck des Druckablaßventils erreicht. Die
Wiederholung dieses Vorgangs kann eine Mehrfachpufferfunktion
schaffen.