Stossdämpfende Vorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine stossdämpfende Vorrichtung, bestehend aus einer Metallhülse mit kege- liger Bohrung und darin hintereinander angeordneten, mit ihren Stirnflächen aneinanderliegenden, geschlitzten oder geschlossenen Innenringen, die durch einen Stempel unter elastischer Formänderung in die Bohrung gedrückt werden.
Bekannt ist eine stossverzehrende Vorrichtung, bei der offene oder geschlossene ringförmige Druckkörper in ein mit kegeligem Hohlraum versehenes Rohr eingesetzt und mittels eines Stössels gemeinsam durch das Rohr hindurchbewegt werden, wobei sie in dem kegeligen Hohlraum eine elastische Formänderung innerhalb ihrer Streckgrenze erfahren und nach dem Austritt aus dem Rohr auf ihren ursprünglichen Durchmesser zurückge hen. Da die ringförmigen Druckkörper bei der Bewe gung des Stössels nacheinander aus dem Aussenrohr herausfallen, müssen diese nach einmaligem Gebrauch einzeln wieder in das Rohr eingesetzt werden, was um ständlich ist und Zeit in Anspruch nimmt.
Nachteilig ist ferner, dass die ringförmigen zylindrischen Druckkörper beim Hindurchbewegen durch den kegeligen Abschnitt des Aussenrohres beachtliche Biegespannungen erleiden, ferner beim übergang aus dem kegeligen Hohlraum in den zylindrischen Teil mit der grössten Verengung we sentliche Kantenpressungen auftreten. Auch sind bereits rückstossfreie Stossdämpfer mit Rückstellfelder für kur zen Pufferweg bekannt, bei dem die Schnittflächen der aus einem Zylindermantel geschnittenen Reibbacken mindestens an einer Seite ballig gestaltet werden.
Bei Ringfedern, deren Innen- und Aussenringe mit kegeli- gen Berührungsflächen ineinandergreifen, ist ein Vor schlag bekannt, eine im Verhältnis zur Belastung und dem zu erreichenden Dämpfungsgrad bestimmte Anzahl Elemente der Ringfedersäule durch Oberflächenbehand lung oder Schmierung weitgehend reibungsarm auszu führen und mit einer Anzahl von Ringfederelementen normaler Reibung zusammenzuschalten.
Es gibt indes sen noch kein Mittel, mit dessen Hilfe die Kegelflächen von Ringfedern auf die Dauer reibungsarm gestaltet wer- den können, vielmehr haben die bisherigen Versuche ge zeigt, dass die chemisch oder mechanisch aufgebrachten Substanzen infolge der hohenFlächendrücke bereits nach kurzer Zeit abgerieben oder abgedrückt werden.
Ring federn finden daher auch heute noch keine Anwendung als Tragfedern für Fahrzeuge. - Bei zwei gewickelten Reibungsfedern, die mit konischen Berührungsflächen ineinandergreifen, ist es schliesslich bekannt, einen Schraubenfederdraht für die Innen- oder Aussenfeder zu verwenden und zur Reibung an der Innenwand eines Gehäuses oder auf einer innenliegenden Zugstange aus zunutzen. Sie gehören zur Gruppe der Biegungsfedern oder Aufweitungs-Schraubenfedern mit schlechter Füh rung und geringem Rückfederungsvermögen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu grunde, eine stossdämpfende Vorrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau, preisgünstiger Herstellung und als einbaufertige Einheit mit geringem Raumbedarf eine grosse Arbeitsfähigkeit und einen grossen Feder weg besitzt, in kontinuierlichem Betrieb bei guter Wär meableitung weitgehend wartungsfrei arbeitet und je weils selbsttätig in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt.
Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass die Innen ringe auf den durch eine Rückstellfeder beaufschlagten Stempel mit radialem Spiel aufgereiht und in axialer Lage durch Sicherungsringe gehalten und mit balligen Aussenflächen versehen sind, deren Hüllfläche dem Ke gel der Bohrung der Metallhülse entspricht.
Zweckmässigerweise können die geschlitzten Innen ringe untereinander verschiedene Schlitzbreiten aufwei sen und aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Rei bungskoeffizienten, wie Federstahl, Grauguss, Berryl- liumlegierung, Leichtmetallegierung, Kunststoff oder dgl. bestehen. Ferner ist es vorteilhaft, die Metallhülse aussen parallel zu ihrer kegeligen Bohrung mit verschieden tief eingearbeiteten Kühlrippen auszurüsten und aus einer hochfesten Leichtmetall- oder Berylliumlegierung zu fertigen.
In dieser Weise sollen die Nachteile der bekannten stossdämpfenden Vorrichtungen beseitigt werden. Es ist möglich, bei hoher Kraftaufnahme und grossen Feder wegen durch die verschiedenen Kombinationsmöglich keiten mit Hilfe der balligen Innenringe die Federcha rakteristik und Dämpfung in grossen Grenzen zu vari ieren. Insbesondere kann die Dämpfung von Stossim- pulsen durch Wahl von verschieden grossen Aussen durchmessern und verschiedenen Schlitzbreiten der bal digen Innenringe stufenweise und allmählich bewirkt werden.
Für die Anwendung als Tragfeder für Fahr zeuge ist dies von ausschlaggebender Bedeutung, da auf diese Weise einerseits Fahrbahnstösse umgedämpft über tragen werden können und zum anderen ein Stecken bleiben der Vorrichtung auch bei Dauerbelastung mit Sicherheit vermieden wird. Nach Wahl können geschlos sene und geschlitzte baldige Innenringe miteinander kom biniert werden, wobei die geschlossenen Innenringe mit. ihren baldigen Mantelflächen gleichzeitig als Kugeldorn arbeiten und die Oberflächenrauhigkeiten der kegeligen Bohrung der Metallhülse glätten, wodurch die Reibung und somit auch die Wärmeentwicklung verringert wird.
Durch eine Anordnung von eingearbeiteten Kühlrippen an der äusseren zylindrischen Mantelfläche der Metall hülse parallel zu ihrer Bohrung kann eine verbesserte Wärmeableitung erzielt werden, insbesondere wenn in kontinuierlichem Betrieb auftretende Stossimpulse abge federt und gedämpft werden sollen, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen.
Wird die Kühlrippenanordnung und -ausbildung dabei so gewählt, dass an der Stelle der grössten Wärmeentwicklung, d. h. in der Endphase der Einfederung und der grössten Reibung und Dämpfung die längsten Kühlrippen mit der grössten Umfangsfläche angeordnet sind, so ist ausreichende Gewähr für die schnelle Abführung beachtlicher Wärmemengen, die Er haltung des Schmierfilms und die Dauerhaltbarkeit und einwandfreie Wirkungsweise der stossdämpfenden Vor richtung gegeben. Eine Beeinflussung des Federungs- und Dämpfungsgrades kann schliesslich auf einfache Weise noch durch die Wahl verschiedener Werkstoffe für die baldigen Innenringe herbeigeführt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 die stossdämpfende Vorrichtung in der An fangsstellung - ausgefedert - in einem axialen Schnitt und Fig. 2 die stossdämpfende Vorrichtung in der End- stellung - eingefedert - und zwar die obere Hälfte in einem axialen Schnitt und die untere Hälfte in Ansicht.
Die stossdämpfende Vorrichtung besitzt eine Metall hülse 1 mit durchgehender kegeliger Bohrung la und am Aussenmantel parallel zur kegeligen Bohrung ver schieden tief eingearbeitenden Kühlrippen 1b. Konzen trisch in der kegeligen Bohrung la sind die hintereinan- dergeschalteten und mit ihren Stirnflächen gegeneinan- derliegenden geschlitzten oder geschlossenen Innenrin ge 2, 2a, 2b, 2c mit baldigen Mantelflächen von ver schieden grossem Aussendurchmesser angeordnet,
wobei diese Innenringe mit Spiel auf dem Schaft des Stempels 3 sitzen und an beiden Enden durch je einen federnden Sicherungsring 4 mit dem Stempel 3 gegen axiale Ver schiebung gehalten sind. Eine koaxial in der Sackboh rung des Stempels 3 angeordnete Schraubenfeder 5 stützt sich gegen die Abschlussscheibe 6 mit zentrisch sitzender Gewindebohrung ab, die mit ihrer kegeligen Mantelfläche fest in der kegeligen Bohrung la der Me tallhülse 1 sitzt.
In dem gegenüberliegenden Ende der kegeligen Bohrung la hat eine Führungsbuchse 7 mit kegeliger Mantelfläche Aufnahme gefunden, wobei die Führungsbuchse 7 von dem Stempel 3 mit Gewindean satz durchdrungen und mittels eines federnden Siche rungsringes 8 in der Metallhülse 1 gehalten wird.
Arbeitsweise der stossdämpfenden Vorrichtung: Erfolgt ein Stossimpuls in Pfeilrichtung, so werden die hintereinandergeschalteten baldigen Innenringe 2, 2a, 2b, 2c mit dem Stempel 3 konzentrisch stufenweise in die kegelige Bohrung la der Metallhülse 1 gepresst, wo durch der Stossimpuls durch Reibung zwischen den bal digen Mantelflächen der Innenringe und der kegeligen Bohrung federelastisch allmählich gedämpft wird. Bei diesem Vorgang wird die Schraubenfeder 5 zusammen gedrückt, so dass der Stempel 3 mit den Innenringen nach erfolgter Dämpfung in die Ausgangsstellung zu rückkehrt. Nach überbrückung der Schlitzbreiten ar beiten die geschlitzten Innenringe wie geschlossene Ringe weiter.
Shock-absorbing device The invention relates to a shock-absorbing device, consisting of a metal sleeve with a conical bore and slotted or closed inner rings arranged one behind the other, with their end faces abutting, which are pressed into the bore by a punch with elastic deformation.
A shock-absorbing device is known in which open or closed ring-shaped pressure bodies are inserted into a tube provided with a conical cavity and are moved through the tube together by means of a ram, where they undergo an elastic change in shape within their yield point in the conical cavity and after exiting the pipe back to its original diameter. Since the annular pressure bodies fall out of the outer tube one after the other during the movement of the plunger, they have to be individually reinserted into the tube after a single use, which is tedious and takes time.
Another disadvantage is that the ring-shaped cylindrical pressure bodies suffer considerable bending stresses when moving through the conical section of the outer tube, and significant edge pressures occur during the transition from the conical cavity into the cylindrical part with the largest constriction. Recoil-free shock absorbers with restoring fields for short buffer travel are also known, in which the cut surfaces of the friction jaws cut from a cylinder jacket are convex on at least one side.
In ring springs, the inner and outer rings of which mesh with conical contact surfaces, a proposal is known to perform a certain number of elements of the ring spring column in relation to the load and the degree of damping to be achieved by surface treatment or lubrication largely with low friction and with a number of To interconnect ring spring elements of normal friction.
However, there is still no means with which the conical surfaces of annular springs can be designed with low friction in the long term; rather, previous experiments have shown that the chemically or mechanically applied substances rub off or squeeze off after a short time as a result of the high surface pressures will.
Ring springs are therefore still not used as suspension springs for vehicles. - In the case of two coiled friction springs, which mesh with conical contact surfaces, it is finally known to use a helical spring wire for the inner or outer spring and to use it for friction on the inner wall of a housing or on an inner pull rod. They belong to the group of flexion springs or expansion coil springs with poor guidance and low resilience.
The invention is based on the object to create a shock-absorbing device that has a simple structure, inexpensive production and as a ready-to-install unit with little space, a large workability and a large spring away, works in continuous operation with good heat dissipation largely maintenance-free and each Weil automatically returns to its starting position.
According to the invention, this is done in that the inner rings are lined up on the stamp acted upon by a return spring with radial play and held in the axial position by locking rings and are provided with spherical outer surfaces, the envelope surface of which corresponds to the Ke gel of the bore of the metal sleeve.
The slotted inner rings can expediently have different slot widths with one another and consist of materials with different coefficients of friction, such as spring steel, gray cast iron, beryllium alloy, light metal alloy, plastic or the like. It is also advantageous to equip the metal sleeve with cooling ribs machined to different depths on the outside parallel to its conical bore and to manufacture it from a high-strength light metal or beryllium alloy.
In this way, the disadvantages of the known shock-absorbing devices are to be eliminated. With high force absorption and large springs, it is possible to vary the spring characteristics and damping within wide limits with the help of the spherical inner rings due to the various possible combinations. In particular, the damping of shock pulses can be brought about in steps and gradually by selecting differently large outside diameters and different slot widths for the rounded inner rings.
For use as a suspension spring for vehicles, this is of crucial importance, as in this way, on the one hand, road bumps can be dampened over and, on the other hand, the device is reliably prevented from getting stuck even under constant load. As an option, closed and slotted inner rings can soon be combined with one another, with the closed inner rings as well. Their soon-to-be outer surfaces work simultaneously as a ball mandrel and smooth the surface roughness of the conical bore of the metal sleeve, which reduces the friction and thus also the generation of heat.
By arranging incorporated cooling fins on the outer cylindrical surface of the metal sleeve parallel to its bore, improved heat dissipation can be achieved, especially if shock pulses occurring in continuous operation are to be cushioned and damped, for example in motor vehicles.
If the cooling rib arrangement and design is chosen so that at the point of greatest heat development, i.e. H. In the final phase of compression and the greatest friction and damping, the longest cooling fins with the largest circumferential surface are arranged, so there is sufficient guarantee for the rapid dissipation of considerable amounts of heat, the preservation of the lubricating film and the durability and perfect functioning of the shock-absorbing device. Finally, the degree of suspension and damping can be influenced in a simple manner by choosing different materials for the inner rings which will soon be made.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows: FIG. 1 the shock-absorbing device in the starting position - spring-loaded - in an axial section and FIG. 2 the shock-absorbing device in the end position - spring-loaded - namely the upper half in an axial section and the lower half in view .
The shock-absorbing device has a metal sleeve 1 with a continuous conical bore la and on the outer jacket parallel to the conical bore ver different deeply incorporated cooling fins 1b. The inner rings 2, 2a, 2b, 2c, which are connected one behind the other and with their end faces facing one another, are arranged concentrically in the tapered bore la, with outer diameters soon to be different.
these inner rings sit with play on the shaft of the punch 3 and are held at both ends by a resilient locking ring 4 with the punch 3 against axial displacement Ver. A coaxially arranged in the Sackboh tion of the stamp 3 helical spring 5 is supported against the cover plate 6 with a centrally seated threaded hole, which sits with its conical outer surface firmly in the conical hole la of the Me tallhülse 1.
In the opposite end of the tapered bore la has a guide bushing 7 with a tapered outer surface received, the guide bushing 7 penetrated by the punch 3 with a threaded approach and is held in the metal sleeve 1 by means of a resilient safety ring 8.
Operation of the shock-absorbing device: If a shock pulse occurs in the direction of the arrow, the soon-to-be-connected inner rings 2, 2a, 2b, 2c with the punch 3 are pressed concentrically and stepwise into the conical bore 1a of the metal sleeve 1, where the shock pulse causes friction between the bellows The outer surfaces of the inner rings and the conical bore is gradually dampened in a spring-elastic manner. During this process, the coil spring 5 is pressed together so that the punch 3 with the inner rings returns to the starting position after damping has taken place. After the slot widths have been bridged, the slotted inner rings continue to work like closed rings.