DE3637751A1 - Kunststoffdaempfer mit stossfaenger - Google Patents

Kunststoffdaempfer mit stossfaenger

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DE3637751A1 DE19863637751 DE3637751A DE3637751A1 DE 3637751 A1 DE3637751 A1 DE 3637751A1 DE 19863637751 DE19863637751 DE 19863637751 DE 3637751 A DE3637751 A DE 3637751A DE 3637751 A1 DE3637751 A1 DE 3637751A1
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    • B60R19/26Arrangements for mounting bumpers on vehicles comprising yieldable mounting means
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Description

Die Erfindung betrifft Kunststoffdämpfer für Stoßfänger zur zerstörungsfreien Absorption von Stoßenergie beim Auffahren eines Fahrzeuges bestehend aus einem Lager im Bereich des Stoßfängers und einem Lager im Bereich der Karosserie, zwischen denen ein federndes Element ange­ ordnet ist.
Um Beschädigungen der Karrosserie eines Kraftwagens beim Auffahren im Bereich niedriger Geschwindigkeiten zu ver­ meiden, ist es erforderlich zwischen Stoßstange und Karosserie ein Element einzubauen, welches die anfallen­ de Energie möglichst weitgehend in Wärme umwandelt.
Bekannt sind als Elemente metallene hydraulische Stoß­
dämpfer, bei denen das Öl über Düsen eines Kolbens in den freien Zylinderraum gedrückt wird. Wegen der system­ bedingten Kolbenführung in einer Richtung sind solche Stoßdämpfer für schräge bzw. einseitige Stöße, wie sie bei Auffahrunfällen häufig auftreten, ungünstig. Auch ist der technische Aufwand sowie die Wartung groß, da es sich um Präzisionsteile handelt.
Weiter sind Stoßdämpfer aus Kunststoff bekannt, die im Kern eine Wabenstruktur besitzen, die sich unter Be­ lastung bleibend verformen und dadurch die Stoßenergie aufnehmen.
Aufgrund der zurückbleibenden Verformung der Konstruk­ tion muß dann das Aggregat komplett ausgetauscht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kunststoffdämpfer für einen Stoßfänger zu finden, der bei einer Aufprall­ geschwindigkeit des Fahrzeuges bis 8 km/h und einem Ver­ formungsweg kleiner als 50-70 mm auch schräge Stöße auf­ nimmt, und bei dem trotz großer Energieumwandlung sowie hoher Dämpfung nach der Entlastung keine bleibenden Material- oder Formveränderungen auftreten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein elastisch verformbares Element aus Kunst­ stoff, welches sich auf Gleitflächen abstützt, über zu­ sätzlich angeordnete elastische Körper im Bewegungsab­ lauf einstellbar ist.
Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt es, die Festigkeit des Kunststoffes unter der Belastung der Auf­ prallkräfte bis in den zulässigen Grenzbereich auszu­ nutzen, der aber nie überschritten wird, da dann die verformbaren Elemente an den Gleitflächen ausweichen. Weiter hat sich gezeigt, daß durch den elastischen Körper ein Kraft-Weg Verlauf - die Kraft steigt auf kurzem Weg steil an und nimmt nochmals auf einem langen Weg leicht zu, um schließlich steil auf kurzem Weg ab­ zufallen - eine Hystereseschleife ergibt, aus der her­ vorgeht, daß beim Stoß eine erhebliche Energie umgewan­ delt wird. Da die Bewegung des Elementes nur langsam abgebremst wird, geht das Element, welches sich ja frei bewegen kann, ohne große Schwingungen in die Ausgangs­ lage zurück.
Für den Fachmann wird es somit möglich, den Kunststoff­ dämpfer entsprechend den Anforderungen durch ent­ sprechende konstruktive Maßnahmen und Auswahl der Werk­ stoffe praxisgerecht auszulegen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.
Bei einem Element mit Mittelsteg und beidseitig unter einem Winkel von 60 bis 85° angebrachten Rippen ist es möglich, durch elastische Körper sowie durch das Träg­ heitsmoment bzw. die Krümmung der Rippen den Gleitbeginn der Gleitflächen auf der Wand des Gehäuses im voraus festzustellen, so daß der Kraft-Weg Verlauf im ersten Abschnitt steil eingestellt werden kann. Danach tritt eine Verformung ein, die schließlich mit einem weiteren Kraftanstieg endet. Nach der Entlastung wird die Kraft wieder auf kurzem Weg abgebremst. Da die elastischen Körper diese Bewegung nicht behindern, sondern sogar noch unterstützen, wird die Ausgangsform wieder er­ reicht. Durch die Hysterese wird ein großer Teil der Energie in Wärme umgewandelt, die dann unbehindert ab­ fließen kann.
Bei einem anderen Kunststoffdämpfer gleiten die einander zugewandten Schenkel von umgekehrt gegenüberliegenden schräggestellten bzw. v-förmigen Elementen aufeinander, wobei der seitliche Druck neben der durch Formgebung erzeugten Vorspannung noch durch beiderseitiges Aus­ schäumen mit Kunststoffschaum erhöht wird. Gleichzeitig dämpft der Schaumstoff die Bewegungen, wodurch Auf­ schwingungen des Systems vermieden werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Gleit­ flächen durch Erhebungen (Höcker) oder Vertiefungen (Rillen) strukturiert bzw. mit Reibmaterial beschichtet, wodurch die Gleitreibungskoeffizienten entsprechend den Erfordernissen variiert werden können.
Für elastische Körper hat sich insbesondere in situ ge­ schäumter Kunststoffschaum als vorteilhaft erwiesen, da er neben der Aufbringung der Stützkraft auch ein Über­ schwingen bei Entlastung verhindert. Das Volumen und die Dichte sollten so groß sein, daß bei vollständigem Zu­ sammendrücken das eigentliche Kunststoff-Element noch nicht beschädigt wird.
Denkbar sind gerade oder gebogene elastische Streifen, die unter starker Beanspruchung sich krümmen. Durch Ver­ änderung der Steifigkeit, beispielsweise durch minde­ stens zwei Halterungen von parallelen, entgegengesetzt verankerten Streifen, kann Zeit und Größe der Durchbie­ gung genau eingestellt werden.
Eine weitere Verbesserung ist durch stufenweise An­ bringung und/oder Kombination verschiedener elastischer Körper möglich.
Die Stützkraft kann auch durch ein Zugglied aufgebracht werden, wenn die gegenüberliegenden Schenkel des elasti­ schen Elementes durch Zugorgane in Form von Seilen, Bän­ dern und/oder Rippen verbunden sind. Nach dem Überstül­ pen auf einen sich allmählich erweiternden Körper wird beim Absenken das Zugorgan immer mehr gespannt, wodurch die Anpreßkraft der Schenkel an den gemeinsamen Gleit­ flächen erhöht wird. Die Schenkel bzw. das Auflager kann dabei kurvenförmig ausgebildet sein, so daß durch Be­ schränkung der Kontaktfläche in verschiedenen Zeit­ punkten die Kraftaufnahme in gewünschter Weise beein­ flußt werden kann.
Durch Schlitze im Auflager wird das Zugband bis zum völligen Zusammendrücken des Kunststoff-Stoßdämpfers nicht in seiner Funktion behindert.
Schließlich kann noch ein Rückstellorgan in Form eines elastischen Schaumstoffes oder einer Feder eingebaut werden, so daß der Stoßdämpfer nach Erledigung des Stoß­ vorganges in die Ausgangsposition zurückgeht.
Weiter ist es vorteilhaft die Elemente in einem ge­ schlossenen Rahmen oder einem Gehäuse anzuordnen, welches dann als eine Einheit (Stoßdämpfer) zwischen Stoßfänger und Fahrzeugrahmen angeordnet werden kann.
Ein Beispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Kraft-Weg Diagramm
Fig. 2 Kunststoffdämpfer aus X-Element mit Kunst­ stoffschaum
Fig. 3 Kunststoffdämpfer aus U-Element mit Kunst­ stoffschaum
Fig. 4 Kunststoffdämpfer aus Trapez-Element mit Kunststoffschaum
Fig. 5 Kunststoffdämpfer aus U-Element mit Kunst­ stoffstreifen
Fig. 6 Kunststoffdämpfer mit Zugband in Schlitzen
Fig. 7 Kunststoffdämpfer mit trapezartiger Form
In Fig. 1 sind Diagramme gezeichnet, welche den Kraft- Weg Verlauf von verschiedenen Kunststoffdämpfern angeben. Bei Stoßdämpfern mit Kunststoff steigt die Kurve a mit der 8elastung nahezu proportional zum Weg an, um nach der Entlastung schnell abzufahren. Dagegen weist die Kurve b der erfindungsgemäßen Konstruktion auf dem ersten Stück des Weges einen steilen Anstieg auf, der dann nahezu parallel verläuft, um schließlich wieder in die Ausgangslage zurückzugehen. Hier wird deutlich, daß die verbrauchte Arbeit, und damit die umgewandelte Energie, bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wegen der überstrichenen Fläche Kraft × Weg viel günstiger als im ersten Fall ist.
In Fig. 2 ist ein Kunststoffdämpfer 1 mit x-förmigen Elementen 2 in einem zweiteiligen Gehäuse 3 mit Verbin­ dungsflansch 4 dargestellt. Das Element 2 besteht aus einem Mittelsteg 5, der auf beiden Seiten schräg ge­ stellte Rippen 6 besitzt, die am Ende mit einem abge­ knickten Schenkel 7 mit Gleitflächen 8 versehen sind. Die Schenkel 7 stützen sich gegen die innere Wand 9 des Gehäuses 3 ab. Weiter sind als elastische Körper jeweils zwischen den zueinander geneigten Rippen 6 Kunststoff­ schäume 10 angeordnet.
In Fig. 3 ist ein Kunststoffdämpfer 11 mit spiegelbild­ lich und versetzt angeordneten v- bzw. u-förmigen Elementen 12 vorgesehen, die in dem Gehäuse 13 mit Ver­ bindungsflansch 14 integriert sind. Die geneigten beid­ seitig angeordneten Rippen 15 der als Wand des Gehäuses 13 ausgebildeten Querstückes 16 berühren sich an den Gleitflächen 17. Der Zwischenraum ist mit einem Kunst­ stoffschaum 18 ausgeschäumt.
In Fig. 4 ist ein Kunststoffdämpfer 19 mit trapezartig zusammengesteckten Elementen 20 im Gehäuse 21 ein­ schließlich Verbindungsflansch 22 wiedergegeben, in dem innen gleich geneigte Rippen 23 angeordnet sind. Diese berühren sich im Überschneidungsbereich an ihren ge­ riffelten Gleitflächen 24. Beiderseits der Rippen 23 be­ findet sich in den Zwischenräumen ein Kunststoffschaum 25.
In Fig. 5 ist eine Perspektive eines Kunststoffdämpfers 26 mit Elementen 27 gezeichnet, bei dem die Gleitflächen 28 der ineinandergreifenden Rippen 29 durch elastische Körper in Form von Kunststoffstreifen 30 aneinander gedrückt werden.
In Fig. 6 und 7 ist eine andere Ausführung eines Kunst­ stoffdämpfers 31 in Schnitt- bzw. Seitenansicht darge­ stellt. Das elastische Kunststoff-Element 32 besteht aus einem Riegel 33, der auf beiden Seiten mit nach außen geneigten Schenkeln 34 versehen ist, wobei jeweils ge­ genüberliegende Schenkel 34 durch ein Zugband 35 verbun­ den sind, die von oben über Spalte 36 zur Ausformung zugänglich sind. Die Enden der Schenkel 34 stützen sich außen auf korrespondierende Neigungsflächen 37 des festen Lagers 38 mit trapezartigem Querschnitt und Rippen 39 ab. Die Schlitze 40 dienen zur Aufnahme des Zugbandes 35 beim Absenken des Elementes 32, dessen Zug­ spannung mit der Erweiterung des Schenkelabstandes zu­ nimmt, wodurch die Reibkraft erhöht wird.

Claims (10)

1. Kunststoffdämpfer für Stoßfänger zur zerstörungs­ freien Absorption von Stoßenergie beim Auffahren eines Fahrzeuges bestehend aus einem Lager im Bereich des Stoßfängers und einem Lager im Bereich der Karosserie, zwischen denen ein federndes Element angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein elastisch verformbares Element (2, 12, 20, 27) aus Kunststoff, welches sich auf Gleit­ flächen (8, 17, 24, 28) abstützt, über zusätzlich angeordnete elastische Körper (10, 18, 25, 30) einstellbar ist.
2. Kunststoffdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Element aus einem Mittelsteg (5) besteht, der auf beiden Seiten gegenüber der Haupt­ stoßrichtung abwechselnd geneigte, verformbare Rippen (6) besitzt, die am Ende mit Gleitflächen (8) ausgerüstet sind.
3. Kunststoffdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zur Hauptstoßrichtung geneigten, verformbaren Rippen (15, 23, 29) von gegenüberlie­ genden Elementen (12, 20, 27) sich gegenseitig seitlich über Gleitflächen (17, 24, 28) stützen.
4. Kunststoffdämpfer nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (8, 17, 24, 28) Strukturen besitzen.
5. Kunststoffdämpfer nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper aus einem Kunststoffschaum (10, 18, 24) besteht.
6. Kunststoffdämpfer nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper aus einem elastisch verformbaren Kunststoffstreifen (30) zwischen einer Rippe (29) und einer gegenüberlie­ genden Rippe (29) bzw. einer Gehäusewand besteht.
7. Kunststoffdämpfer nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Körper (10, 18, 25, 30) verschiedener Elastizität in Stufen an einem Element (2, 12, 20, 27) angeordnet sind.
8. Kunststoffdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elastisch verformbare Element (32) aus Kunststoff mit in Verschieberichtung nach außen geneigten gegenüberliegenden Schenkeln (34), die über ein Zugorgan (35) untereinander verbunden sind, sich verschiebbar auf korrespondierende Neigungsflächen (37) eines festen Lagers (38) ab­ stützen.
9. Kunststoffdämpfer nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Zugorgan (35) Zugbänder aus Kunststoff angeordnet sind, die neben den korres­ pondierenden Neigungsflächen (37) in Verschiebe­ richtung vorbeiführbar sind.
10. Kunststoffdämpfer nach Ansprüchen 8-9, dadurch ge­ kennzeichnet daß Rückstellorgane, insbesondere elastischer Schaumstoff, zwischen Element (32) und festem Lager (38) angeordnet sind.
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