DE60008791T2 - Stossstange - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Stossstange für Fahrzeuge.
• Ein fertiggestelltes Fahrzeug gibt Anlass zu vielen Wünschen und Anforderungen. Eine dieser ist, dass das Fahrzeug die Insassen und das Transportgut während einer Kollision schützt. Dieses wird erreicht, indem verschiedene Teile in oder am Fahrzeug ausgelegt und konstruiert werden, so dass sie auf verschiedene Art die Energie während einer Kollision weiterleiten und lenken.
• Falls der Energietransfer von einem Kollisionsobjekt zum Fahrzeug begrenzt ist, wie zum Beispiel, falls das Fahrzeug mit dem Kollisionsobjekt bei geringer Geschwindigkeit kollidiert, müssen die Teile hauptsächlich die Kräfte absorbieren und verteilen, sodass soweit wie möglich nur eine geringe Veränderung an der Form des Fahrzeugs und seiner Teile vorkommen soll. Am ehesten erwünscht ist, dass die Veränderung der Form nur temporär ist, was als „elastische Deformation" bekannt ist.
• Falls der Transfer von Energie von dem Kollisionsobjekt zum Fahrzeug groß ist, wie es beispielsweise auftritt , falls das Fahrzeug mit einem Kollisionsobjekt bei hoher Geschwindigkeit kollidiert, müssen die energieabsorbierenden Teile die Kräfte absorbieren und verteilen, so dass die Energie so weit wie möglich in kontrollierter Weise verwendet wird; indem die Energie benutzt wird, zum Beispiel, für die Zerstörung bestimmter vordefinierten Teile des Fahrzeugs, die zu diesem Zweck konstruiert wurden und einfach nach der Kollision ersetzt werden können. Das wird üblicherweise „plastische Deformation" genannt.
• Das Fahrzeug muss auch eine Form haben, welche die gewünschten Fahreigenschaften, externen und internen Abmessungen und Räume ergibt. Auch muss das Aussehen den Wünschen und Erwartungen der Kunden entsprechen. Es gibt wiederholt Konflikte zwischen der Verkehrssicherheit eines Fahrzeugs und seinem Design bzw. Auslegung. Kleine, schnelle und vom Design bzw. von der Auslegung her minimale Fahrzeuge ziehen mehr Käufer an als größere Fahrzeuge, welche vielfältige und mehr als adäquate Sicherheitsbereiche besitzen.
• Stärker werdende Forderungen nach erhöhter Verkehrssicherheit haben zu einer modifizierten Grundkonstruktion von Stossstangen geführt. Heutzutage haben Stangen üblicherweise einen geschlossenen Querschnitt. Diese Form der Stange führt dazu, dass die Stange in optimaler Weise Kollisionskräfte und Torsionslasten absorbiert und Belastungen verteilt. Der Träger der Stange ist primär für plastische Deformationen konstruiert. Die externen Abmessungen einer Stange dieser Konstruktion werden vergleichsweise groß, und die Stange benötigt erheblichen Raum.
• Bisher bekannte Stossstangen werden mit mindestens einer Materialschicht beschichtet, die die elastische Deformation möglich macht. Die Materialschicht ist weich und biegsam, so dass Kollisionen mit geringer Geschwindigkeit nur eine Eindrückung zur Folge haben. Die Materialschicht, wo die Eindruckung statt fand, muss nachfolgend zurückfedern und in die Originalform zurückkehren. Die Materialschicht enthält häufig Kunststoffe in Form von polymeren Schaumstoffen oder Ähnliches. Andere beitragende Materialien und weitere Schichten werden öfter zusätzlich dazu eingesetzt, um Stabilität, eine Schutzfläche, attraktives Aussehen und andere Eigenschaften zu erreichen.
• Ein Problem bei einer Stossstange mit einer solchen Materialschicht ist, dass die Stange voluminös wird. Die Materialschicht muss relativ dick sein, um ihre. Funktion zu erfüllen und dieses bringt mit sich eine weitere Vergrößerung der Größe der Stossstange
• Ein anderes Problem mit einer solchen Stossstange ist, dass sie kostspielig ist. Die Materialschicht ist für sich genommen teuer, und die Handhabung des Materials und der Stange während der Herstellung der Stange und die nachfolgende Herstellung des Fahrzeugs sind kostspielig.
• Weitere Probleme sind, dass die Materialschicht normalerweise vom Klima und Umgebungen abhängig ist, und dazu neigt, vor anderen Teilen des Fahrzeugs zu altern.
• Eine bei einer Kollision beschädigten Materialschicht ist schwierig oder unmöglich zu reparieren, was bedeutet, auch wenn die Stange sonst intakt ist, dass die Stange demontiert und mit einer neuen Materialschicht versehen werden muss. Dieses bringt mit sich weitere Kosten.
• Bekannte Konstruktionen von Stossstangen können aus den Druckschriften DE 19600533 und US 5 080 412 ersehen werden. DE 19600533 zeigt eine Stossstange mit erhöhter Steilheit geformt durch Extrudieren von Leicht-Metall, so dass eine oder mehrere Seiten der Stange trapezförmig geformt oder gewellt/geriffelt werden. Diese Stange erhält eine hohe Steifheit, welche nach innen gerichtete Verbiegungen oder Stauchungen behindert. Siehe Spalte 1, Zeile 20–41 und die Figuren. US 5 080 412 zeigt eine andere Art einer Stossstange, die profilgewalzt und röhrenförmig in der Gestalt ist, siehe 3. Keine dieser Druckschriften sagt irgendwas darüber, dass die Stange elastisch deformiert wird.
• Diese Erfindung löst diese Probleme und schlägt eine Stosstange mit einer grundlegenden Konstruktion vor, welche bewirkt, dass die Stange plastisch und/oder elastisch während einer Kollision deformiert werden kann, und mit den Eigenschaften, die durch Anspruch 1 definiert sind. Eine Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 1 im Folgenden beschrieben, welche eine Stossstange gemäß der Erfindung in einem senkrechten Querschnitt zu der Längsachse der Stange zeigt.
• Die Stossstange soll horizontal am Frontende des Fahrzeugs und an den Frontenden der beiden Fahrzeugträgern nicht in der Zeichnung gezeigt, da sie keine Bedeutung für diese Erfindung haben, angeordnet auf jeder Fahrzeugseite, angebracht werden. Das Anbringen der Stossstange an den Fahrzeugträgern kann in einer freigewählten Art auftreten. Die Hauptfunktion der Stossstange nach dem Anbringen an das Fahrzeug liegt darin, die Energie, welche während einer Kollision zwischen einem Objekt und dem Fahrzeug transferiert wird, zu empfangen, zu verteilen, zu streuen und zu leiten. In erster Linie muss die Stossstange diese Kräfte während einer Kollision abfangen, die auf das Fahrzeug direkt von vorne oder schräg von vorne einwirken. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Frontende des Fahrzeugs einen Richtungsanzeiger bilden. Das Wort „Vorwärts" bezeichnet die Richtung, in die sich ein Fahrzeug normalerweise bewegt und „Rückwärts" bezeichnet die entgegengesetzte Richtung.
• Die Stange gemäß dieser Ausführungsform wurde aus Blech realisiert; Stahl würde ein geeignetes Material sein. Borhaltiger Stahl ergibt gute Ergebnisse und ist wirtschaftlich vorteilhaft. Die Stange ist ausgestreckt und hat die Form eines Rohrs mit einem geschlossenem Querschnitt. Die Stange umfasst einen nach vorne gerichteten Flansch 1, einen nach hinten gerichteten Flansch 2, einen oberen Steg 3 und einen unteren Steg 4. Die Flansche 1 und 2 und die Stege 3 und 4 bilden Teile eines und desselben Materialstückes und bilden die Hauptbegrenzungsflächen der Stange. Der vordere Flansch 1 zeigt vorwärts in die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, wenn die Stange angebracht ist, und bildet die erste Kontaktfläche zwischen Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt. Der hintere Flansch 2 ermöglicht das Anbringen der Stossstange an den Frontenden der Längsträger des Rahmens des Fahrzeugs. Die Stege 3 und 4 können mit Biegungen, Nuten oder anderen ähnlichen Auslegungen in dem Material 5 versehen werden, die quer zu der Längsachse der Stange liegen, welche die Eigenschaften der Stange, neben anderen Faktoren, im Bezug auf das Design der Stange und plastische Deformation beeinflussen.
• Der vordere Flansch 1 ist ganz oder teilweise mit Nuten 6 versehen, die entlang der Stange angelegt sind. Diese Nuten 6 sind klein, bekannt als Mikronuten, und zahlreich, was bedeutet, dass die Stange eine große Menge von Material in diesem vorderen Flansch 1 besitzt. Die Längs-Nuten 6 verlaufen auf der gesamten Länge der Stange. Der Flansch 1 umfasst zwei Teile 1a und 1b, die entlang der Stange angelegt sind, und diese Teile der Stange bilden, welche wenn die Stange an das Fahrzeug angebracht ist, vorne gelegen sind und als Erstes ein Kollisionsobjekt treffen werden. Der vordere Flansch 1 umfasst weiter eine zur Innenseite der Stange gerichtete kanalförmige Vertiefung 7, die im Material des Flanschs zwischen den längs verlaufenden Teilen 1a und 1b geformt ist. Die zwei längs verlaufenden Teilen 1a und 1b werden komplett mit Mikronuten 6 versehen, die deren Gesamtfläche bedecken.
• Bei einer Kollision, bei welcher der Transfer von Energie vom Kollisionsobjekt zum Fahrzeug begrenzt ist, verhält sich das Material im vorderen Flansch in einer elastischen Weise. Die Kollisionskräfte werden absorbiert und durch das Material in den Nuten 6 gestreut. Die Kollisionskräfte werden über die Nuten 6 verteilt und entlang von diesen transportiert. Der vordere Flansch 1 und seine Nuten 6 werden deren ursprüngliche Gestalt wiedererlangen, und die Form wird nicht erheblich geändert.
• Die Nuten 6 verhalten sich in derselben Weise wie die oben beschriebene aufgetragene Materialschicht öder Materialschichten. Die Nuten 6 auf dem vorderen Flansch 1 ersetzen ganz oder teilweise die Materialschicht, mit der vorher Stangen beschichtet wurden. Irgendeine Form von äußerer Beschichtung oder eine dünne energieabsorbierende Materialschicht kann immer noch benötigt werden, aber die Kosten werden trotzdem reduziert. Die Nuten 6 werden während des Formprozesses konstruiert, der andernfalls die Stange durch einen oder mehreren Zusatzschritten formt, zum Beispiel während eines Profilwalz- oder Stanzvorgangs. Diese Herstellung wird schnell und kosteneffektiv sein.
• Die Nuten 6 haben auch eine unterstützende Funktion. Die Stange wird durch die Nuten 6 steifer in der Längsrichtung.
• Es ist voll und ganz möglich, innerhalb des Konzepts der Erfindung andere Lösungen und detaillierte Designs für bestimmte Teile der Stange zu haben. Die Anzahl, das Aussehen und der Aufbau der Nuten und Biegungen kann variiert und ergänzt werden, um die Kollisionseigenschaften der Stange zu steuern und zu variieren. Diese Beschreibung ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung zu sehen, sondern soll als Anhaltspunkt zum Gesamtverständnis dieser Erfindung in allen ihren Teilen zu sehen sein.

Claims (5)

1. Stossstange für Fahrzeuge, wobei die Stange länglich ist und zumindest einen in der normalen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs nach vorne gerichteten Flansch (1) und einen oberen (3) und einen unteren Steg (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (1) Nuten (6) in der Art von Mikrorillen aufweist, welche elastisch verformbar sind.
2. Stossstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (6) in Längsrichtung der Stange dem Flansch entlang (1) verlaufen.
3. Stossstange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die der Stange entlang verlaufenden Nuten (6) die gesamte Länge der Stange bedecken.
4. Stossstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, der vordere Flansch (1) mindestens zwei der Stange entlang verlaufende Teile (1a, 1b) und eine der Stange entlang verlaufende und zur Innenseite der Stange gerichtete kanalförmige Vertiefung (7) aufweist, welche zwischen den zwei der Stange entlang verlaufenden Teilen (1a, 1b) ausgebildet ist.
5. Stossstange nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Oberfläche der entlang der Stange verlaufenden Teile (1a, 1b) entlang der Stange verlaufende Nuten (6) aufweist.