DE2320262A1

DE2320262A1 - Pneumatische stossfaengeranordnung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2320262A1
Application number: DE19732320262
Authority: DE
Inventors: Attilio Angioletti; Bruno Koschatzky; @@ Sapper Richard
Original assignee: Pirelli SpA; Fiat SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA; Fiat SpA
Priority date: 1972-04-22
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1973-10-31
Also published as: GB1386545A; IT958764B; FR2181973A1; DE2320262B2; FR2181973B1

Description

Beschreibung

der Firma FIAT Societa. per Azioni Turin / Italien

und

der Firma INDUSTRIE PIRELLI S.p.A. Mailand / Italien

betreffend

"Pneumatische Stoßfängeranordnung für Fahrzeuge".

Priorität: 22.4.197 2 - ITALIEN

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Stoßfängeranordnung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es, eine Stoßfängeranordnung anzugeben, die zumindest einen Teil der kinetischen Energie von Fahrzeugen bei Stößen aufnehmen kann und insbesondere bei Stößen, die bei Geschwindigkeiten von weniger als 20 km/h stattfinden, um eine bleibende Beschädigung der Karosserie oder der mechanischen Teile zu vermeiden.

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■ Pneumatische Stoßfängeranordnungen sich an sieh bekannt und bestehen normalerweise aus einem hohlen völlig abgeschlossenen Element, das Luft oder ein anderes Gas unter Druck enthält und sich beim Zusammendrücken verformt, um die Energie eines Fahrzeugs bei einem Stoß aufzunehmen. Ein Stoßfänger dieser Art eignet sich jedoch nicht, den vorerwähnten Forderungen Rechnung zu tragen,ausreichend Energie während eines Stoßes bei 20 km/h aufzunehmen, um eine bleibende Beschädigung des Fahrzeugs zu vermeiden, da das hohle Element sehr grosse Abmessungen haben müßte, was mit den zulässigen Aussenabmessungen für Kraftfahrzeuge nicht vereinbar ist.

Stöße haben in der Tat zwei aufeinanderfolgende Stufen. In der ersten Stufe findet ein Zusammendrücken des pneumatischen Elements statt und nimmt der Fluiddruck zu. Wenn die maximale Verformung des pneumatischen Elements erreicht worden ist, folgt eine zweite Stufe, während welcher das Element das Bestreben hat, wieder seine ursprüngliche Form und Abmessung einzunehmen, wobei der Fluiddruck allmählich abnimmt und die Neigung hat,seine ursprüngliche Höhe wieder zu erreichen. Die erste Stufe findet bei dem tatsachliehenStoß gegen das Hindernis statt, wobei das pneumatische Element gequetscht wird und während der zweiten Stufe prallt das Fahrzeug zurück. Die Verzögerung und die nachfolgende Beschleunigung soll so klein wie möglich sein, für welchen Zweck es erforderlich ist, daß diese beiden Stufen während einer ziemlich langen Periode andauern. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung grosser Fluidmengen erreicht werden.

Von diesem Gesichtspunkt aus würde es ideal und vorzuziehen sein, als Stoßfänger ein Element von größtmöglichem Fassungsvermögen zu verwenden, was wegen seiner. Grosse natürlich unmöglich ist. ... ,

Die Beseitigung der Rückprallstufe kann erreicht werden, wenn das im Stoßfänger enthaltene Fluid durch die Wirkung des Stoßes in die Aussenluft verdrängt wird, die in der Tat praktisch ein unendliches Fassungsvermögen hat.

In einer älteren italienischen Patentanmeldung Nr. 70 4 90 - A/71 ist ein Stoßfänger beschrieben, dessen pneumatisches Element Austritfcsöffnungen aufweist, die normalerweise geschlossen sind, durch welche das Fluid in die Aussenluft ausströmt, wenn die Öffnungen geöffnet werden. Dies geschieht, wenn eine Verzögerung stattfindet, die grosser als ein bestimmter Schwellenwert ist und .einen Stoß darstellt.

Anordnungen dieser Art haben jedoch ihre Nachteile. Beispielsweise steht das Fluid nach seinem Austritt in die Aussenluft für die nachfolgende Wirkung nicht mehr zur Verfügung, aus welchem Grunde nach einem Stoß das pneumatische Element wieder aufgeblasen werden muß, um es wieder wirksam zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile bekannter Vorrichtungen vermieden oder zumindest wesentlich verringert sind.

Eine erfindungsgemässe pneumatische Stoßfängeranordnung für ein Fahrzeug besitzt zumindest eine Gruppe biegsamer hohler gasgefüllter Elemente, die an dem einen Ende des Fahrzeugs angeordnet sind, und miteinander durch Drosselstellen verbunden sind, so daß beim Zusammendrücken eines der biegsamen hohlen Elemente ein Obergang von Gas durch die erwähnten Drosselstellen zu den anderen Elementen verursacht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei solcher Gruppen biegsamer hohler gasgefüllter Elemente vor-

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,gesehen und zwar je eine Gruppe an jedem Ende des Fahrzeugs, wobei die Elemente der einen Gruppe miteinander und mit den Elementen der anderenGruppe durch Drosselstellen verbunden sind.

Die Drosselstellen zwischen den hohlen, biegsamen Elementen können längliche· schmale Rohre sein, welche die hohlen Elemente miteinander verbinden, wobei die Gasströmung durch die engen Rohre im wesentlichen eine laminare Strömung ist.

Vorzugsweise ist ferner mindestens ein zusätzlicher pneumatischer Speicher oder Dämpfer vorgesehen, der vom Fahrzeug an einer Stelle getragen wird, die keinen Stoßen ausgesetzt ist, welcher Speicher oder Dämpfer über Drosselstellen mit der oder jeder Gruppe von biegsamen gasgefüllten Elementen an dem oder an jedem Ende des Fahrzeugs verbunden ist.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine schaubildliche Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Kraftfahrzeugs mit einer pneumatischen Stoßfängeranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht, teilweise im Schnitt eines Kraftfahrzeugs mit einer pneumatischen Stoßfängeranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der"Erfindung;

Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Kraftfahrzeugs mit einer pneumatischen Stoßfängeranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der

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Erfindung und

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Draufsicht eines Elements einer pneumatischen Stoßfängeranordnuhg gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist allgemein mit 1 bezeichnet ein Kraftfahrzeug gezeigt, an dessen Vorderteil eine pneumatische Stoßfängeranordnung mit einer Stoßfängervorrichtung 2 angebaut ist.

Die Stoßfängervorrichtung 2 besitzt zwei rohrförmige gasgefüllte Elemente 7a und 7b, die aus einem gummierten Gewebe mit geschlossenen Enden hergestellt und mit ihren Achsen im wesentlichen waagrecht angeordnet sind. Die beiden rohrförmigen Elemente sind miteinander durch ein Rohr 8 verbunden, in welchem sich eine Drosselstelle 9 befindet, die den Querschnitt des Weges zwischen den beiden rohrförmigen Elementen herabsetzt. Die Drosselstelle 9 ist vorzugsweise von einer Art, die nur eine laminare Strömung in jeder Richtung hindurchläßt.. Ein Ventil 10, das am unteren Element 7b angeordnet ist, dient zum Einleiten des Gases, das Luft sein kann, in die rohrförmigen Elemente 7a und 7b und um dessen Druck in den beiden Elementen auf- der erforderlichen Höhe zu halten, so daß die biegsamen Elemente, wenn sie durch einen Stoß zusammengedrückt werden, elastisch wirken können und schließlich nach der Verformung zu ihrer ursprünglichen Form zurückkehren.

An der Aussenseite der rohrförmigen Elemente 7a, 7b befindet sich eine verkleidende Ummantelung aus porigem Kunststoff, beispielsweise aus geschäumtem Polyurethan, Die Ummantelung besteht aus zwei Querelementen 5a und 5b, welche das rohrförmige Element 7a bzw. das rohrförmige Element 7b sowie die beiden vertikalen Elemente 6a und 6b direkt bedecken, die einen Raum,.12 begrenzen, welcher von der Ummantelung umgeben ist und

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innerhalb welchem Scheinwerfer Lufteintrittsöffnungen u. dgl. angeordnet werden können.

Die rohrförmigen Elemente aus gummiertem Material bilden die hohlen biegsamen Elemente desStoßfängers und nehmen die kinetische Energie im Falle eines Stoßes elastisch auf. Andererseits hat die verkleidende Ummantelung aus geschäumtem Polyurethan im wesentlichen eine hysteretische unelastische Funktion als Oberflächenschutz der hohlen biegsamen Elemente gegen örtliche Spannungen, die beispielsweise durch spitze Gegenstände oder scharfe Kanten verursacht werden. Sie ergibt ferner eine Dämpfungswirkung im Falle von Kollisionen mit Fußgängern oder Radfahrern und bringt zusätzlich eine ästhetische Gleichmässigkeit der Linien der Karosserie. Die verkleidende Ummantelung 5,6 ist durch eine äussere Hülle geschützt, die eine hohe Qualität des Oberflächenzustandes gewährleistet, so daß dieser eine gute Festigkeit gegen Kratzer hat und den Wetterbedingungen sowie plötzlichen -Temperaturveränderungen gut standhalten kann.

Eine ähnliche Schutzvorrichtung 2¹ ist an das hintere Ende des Fahrze.ugs angebaut. Diese Vorrichtung besteht ebenfalls aus zwei rohrförmigenElementen 7'a und 7'b, die durch ein Rohr 8' verbunden sind, innerhalb welchem eine Drosselstelle 9' vorgesehen ist. Andere ähnliche Stoßfängervorrichtungen können an anderen äusseren Teilen des Fahrzeugs angebracht werden, bei denen die Gefahr von Stößen besteht. Die beiden Stoßfängervorrichtungen 2 und 2' sind an dem Fahrzeug durch Mittel (in der Zeichnung nicht gezeigt) angebaut, welche Kräfte, ■die auf diese Vorrichtungen ausgeübt werden, auf den Rahmen des Fahrzeugs statt auf die Karosserie übertragen können.

Die in Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsform weicht von der Ausführungsform nach Fig. 1 darin ab, daß die Stoßfängervor-

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richtung 2, die am vorderen Ende des Fahrzeugs angebracht ist, mit der Vorrichtung 2', die an das hintere Ende des Fahrzeugs angebaut ist, durch ein Rohr 13 verbunden ist, so daß alle rohrförmigen Elemente miteinander in Verbindung stehen. Die Drosselstellen 9 und 9' sind benachbart den Enden des Rohres 13 angeordnet, so daß die Luftströmung zwischen je zwei der Elemente gedrosselt wird.

Durch diese Anordnung wird die Luftmenge, welche durch die Verformung der Elemente im Falle eines Stoßes betroffen wird, erhöht, ohne daß die Vorteile der laminaren Strömung verlorengehen. Wenn weitereStoßfängervorrichtungen an verschiedenen äusseren TEilen des Fahrzeugs vorgesehen werden, können diese ebenfalls dem System als Ganzes angeschlossen werden.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausfuhrungsform sind zwei Tanks 14 und 15, die mit Luft oder Gas gefüllt sind, an den Stellen 16 und 17 an das Verbindungsrohr 13 zwischen den Vorrichtungen 2 und 2¹ über weitere Drosselstellen 18 und 19 angeschlossen. Diese Tanks wirken als Dämpfercder Speicher und sind in einem Bereich des Fahrzeugs untergebracht, der normalerweise keinen Stößen ausgesetzt ist, beispielsweise an der Innenseite des Fahrzeugs. Bei dieser Ausführungsform sind die Vorteile eines grösseren eingeschlossenen Luftvolumens, wie sie beispielsweise bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bestehen, noch weiter erhöht.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist jedes der rohrförmigen Elemente der Ausführungsform nach Fig. 1 durch eine Reihe von Kammern 20 aus gummiertem Material ersetzt, die miteinander durch Rohre 21 verbunden sind, welche Drosselstellen (nicht dargestellt) zwischen jeder Kammer enthalten.

Gemäß einer weiteren (nicht gezeigten) Ausführungsform können

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die Drosselstellen in denRohren, welche die Kammern jeder ■ Gruppe von Kammern oder die verschiedenen Gruppen von Kammern miteinander verbinden, so gestaltet werden, daß eine laminare Strömung des durch sie hindurchtretenden Fluids nur während, der eigentlichen Stoßstufe erhalten wird.

Gemäß ebenfalls einer weiteren Ausführungsform, die nicht dargestellt ist,, sind die Drosselstellen in cbn Rohren, welche die Kammern jeder Gruppe miteinander oder die verschiedenen Gruppen von Kammern miteinander verbinden, durch engere Verbindungsrohre ersetzt, deren Durchmesser so berechnet sind, daß diese Rohre eine Drosselungswirkung auf die durch sie hindurchtretende Strömung ausüben.

Die Arbeitsweise der vorangehend beschriebenen Stoßfängeranordnungen ist wie folgt. Bei einem Stoß wird eines oder werden mehrere der pneumatischen Elemente zusammengedrückt und nimmt der Druck des in ihnen enthaltenen Fluids zu. Das Fluid strömt daher während der ersten Stufe des Stoßes in die anderen Teile der Anordnung aus, wobei es durch die Drosselstellen hindurchtritt. In der zweiten Stufe des Stoßes haben die pneumatischen verformbaren Elemente.das Bestreben, in ihre ursprüngliche Form mit einer entsprechenden Druckminderung zurückzukehren, jedoch strömt auch in dieser Stufe die durch die Rohre strömende Luft hur langsam durch die Drosselstellen.

Durch die erfindungsgemässen pneumatischen Stoßfängeranordnungen für Fahrzeuge lassen sich viele Vorteile erzielen. In erster Linie gewährleistet die.Verbindung zwischen den pneumatischen Kammern, die über verschiedene Stellen des Fahrzeugs verteilt sind, daß Druckveränderungen, die durch Stöße verursacht werden, nicht.nur das in,diesen Kammern der Anordnung, welche durch den Stoß verformt werden, ent-

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haltene Fluid beeinflussen, sondern alle Kammern der Anordnung. Hierdurch werden die vorangehend dargelegten Vorteile erhalten, die wegen der grossen Fluidmenge im System erzielt werden. Ferner kann, da dasFluid in kleinen gesonderten Mengen über das Fahrzeug verteilt ist, statt an einem Punkt in nur einem einzigen Behälter für jeden Teil des Fahrzeugs, der einen Stoß erleiden kann, konzentriert zu sein, kann die Abmessung jedes Behälters wegen der Verbindungen der Kammern untereinander viel kleiner sein, um die gleiche Wirkung zu erzielen, als es sonst ohne solche wechselseitigen Verbindungen der Fall wäre.

Die Verengung des Fluidkanals führt für sich selbst eine Ableitung eines Teils der Energie der ersten Stufe eines Stoßes herbei und während der zweiten Stufe des Stoßes, während welcher die verformten Elemente das Bestreben haben, wieder ihre ursprüngliche Form anzunehmen, strömt das Fluid, das durch die Drosselstellen hindurchtritt, zwangsläufig langsam zurück, so daß es längere Zeit braucht, -wodurch das Rückprallphänomen wesentlich gemildert wird.

Darüber hinaus beeinflußt durch die Verteilung einer Fluidmasse innerhalb mehrerer miteinander in Verbindung stehender -Kammern mit Drosselstellen zwischen allen Kammern, ein Stoß gegen einen kleinen Gegenstand, der nur eine der elastischen Kammern berührt, trotzdem das gesamte Fluid innerhalb des Systems, so■daß dieses wirksamer ist.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Ansprüche;

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Claims

A nsprüche

''I.) Pneumatische Stoßfängeranordnung für ein Fahrzeug, — gekennzeichnet durch mindestens eine Gruppe (2) aus biegsamen hohlen gasgefüllten Elementen (7a, 7b), die an dem einen Ende des Fahrzeugs (1) angeordnet sind und miteinander Über Drosselstellen (9) in Verbindung stehen, so daß das Zusammendrücken eines der biegsamen hohlen Elemente (7a, 7b) eine Gasüberführung über die erwähnten Drossel stellen (9) zu den anderen Elementen zur Folge.hat.

2. StoßfangeranOrdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei solche Gruppen (2, 2'■> von biegsamen hohlen gasgefüllten Elementen (7a₉ 7b, 7^ra, 7'b) und zwar je eine Gruppe (2, 2^f) an jedem Ende des Fahrzeugs (1) vorgesehen sind, wobei die Elemente (7a, 7b) der

.. einen Gruppe (2) miteinander und mit den Elementen (7'a, 7'b) der anderen Gruppe (2^f) über Drosselstellen (9, 9') in Verbindung stehen.

Stoßfängeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zusätzlicher pneumatischer Speicher oder Dämpfer (IU, 15) vorgesehen ist, der vom Fahrzeug (1) an einer Stelle getragen wird, die keinen Stößen ausgesetzt ist, welcher Speicher bzw.,. Dämpfer (14, 15) Über Drosselstellen (18, 19)

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mit der bzw. jeder Gruppe (2, 2') von hohlen biegsamen gasgefüllten Elementen (7a, 7b; 7'a, 7'b) an dem oder jedem Ende desFahrzeμgs (1) verbunden ist.

Stoßfängersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen biegsamen Elemente (7a, 7b, 7'a, 7'b) der oder jeder Gruppe (2, 2') länglich sind, sich quer zum Fahrzeug (1) erstrecken und übereinander angeordnet sind.

5. Stoßfängersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes hohle biegsame Element (7a, 7b, 7'a, 7'b) rohrförmig ist.

6. Stoßfängersystem nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß jedes rohrförmige Element <7a, 7b, 7'a, 7'b) durch eine Anzahl gesonderter Kammern (20) gebildet wird, die miteinander durch Rohre (21) verbunden sind, in denen sich Drosselstellen zur Verengung der Gasströmung in beiden Richtungen längs der Rohre (21) zwischen den Kammern (20) befinden.

7. Stoßfängersystem nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes hohle biegsame Element (7a, 7b, 7'a, 7'b) aus einem gummierten Material hergestellt ist.

8. Stoßfängersystem nach den vorangehenden Ansprüchen.,

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dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Elemente
(7a, 7b, 7'a, 7'b) mit Luft gefüllt sind.

9. Stoßfängersystem nach den vorangehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstellen (9,
18, 19, 21) durch längliche enge Rohre gebildet
werden, welche die hohlen Elemente (7a, 7b, 7'a, 7'b, 20) miteinander verbinden, wobei die Gasströmung durch
die engen Rohre im wesentlichen eine laminare Strömung ist.

10, Stoßfängeranordnung nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen biegsamen Elemente (7a, 7b, 7'a, 7'b) der oder jeder Gruppe sich in einem Gehäuse (5a, 5b, 6a, 6b) aus einem unelastischen zusammendrückbaren Material befinden.

11. Stoßfängersystem nach den Ansprüchen 4 - 10, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei überlagerte Elemente (7a, 7b, 7'a, 7'b) jeder Gruppe (2; 2') vorgesehen sind, welche miteinander über Drosselstellen 9, 9¹) verbunden sind, wobei die beiden Gruppen (2; 2') durch ein Rohr (13)
gekuppelt sind, welches die Drosselstellen (9, 9') miteinander verbindet, welch letztere die beiden Elemente (7a, 7b; 7'a, 7'b) jeder Gruppe miteinander verbindet.

Für; FIAT Societä per Azioni

und .

INDUSTRIE PIRELLI S.p.A.

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