DE102004008046B4 - Anschlagpuffer für eine Fahrzeugtür oder -klappe - Google Patents

Anschlagpuffer für eine Fahrzeugtür oder -klappe Download PDF

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Abstract

Anschlagpuffer (2, 2', 2'') für eine Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe (1), bestehend aus einem Grundkörper (3, 3', 3'') aus einem elastischen Material, wobei sich in dem Grundkörper (3, 3', 3'') zumindest zwei Hohlräume (5, 5', 5'', 6, 6', 6'') befinden, die mit einer Durchflussöffnung (7, 7', 7'') miteinander verbunden sind, und die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, wobei in der zumindest einen Durchflussöffnung (7, 7', 7'') ein Ventil (9, 12', 14'') zur Steuerung der Durchflussmengen angeordnet ist, das einteilig mit dem Grundkörper (3, 3', 3'') aus dem elastischen Material ausgeführt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Anschlagpuffer für eine Fahrzeugtür oder -klappe gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
  • Allgemein bekannt ist ein Anschlagpuffer, der ausschließlich als Gummibauteil ausgebildet ist, das relativ weich ist und an einem Ende ein Außengewinde zum Eindrehen in ein Loch eines Blechbauteils besitzt. Solche Anschlagpuffer dienen beispielsweise dazu, eine Kofferraumklappe von Kraftfahrzeugen beim Schließen gegenüber der restlichen Karosserie so abzustützen, dass die Kofferraumklappe nicht auf der restlichen Karosserie aufschlagen kann. Allerdings darf die Kofferraumklappe nachteiligerweise zum Schließen weder zu langsam noch zu schnell zugeworfen werden. Wird die Kofferraumklappe zu langsam zugeworfen, verhindert der elastische Anschlagpuffer, dass die Kofferraumklappe ins Schloss fallen kann. Wird dagegen die Kofferraumklappe zu schnell zugeworfen, kann der Anschlagpuffer nicht die gesamte überschüssige Energie abfangen, sodass die Kofferraumklappe trotzdem auf die restliche Karosserie durchschlagen kann.
  • Aus der JP 11-230231 A ist eine stoßabsorbierende Struktur für ein Fahrzeug bekannt, der eine mit einem plastisch verformbaren „Clay” gefüllte Kammer aufweist, aus der der „Clay” bei einem auf die Kammer wirkenden Stoß durch eine Öffnung herausgedrückt werden kann.
  • Ferner ist aus der DE 22 15 921 A ein hydraulischer Stoßdämpfer bekannt, der zwei über ein Ventil miteinander verbundene Hohlräume aufweist, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Anschlagpuffer zu schaffen, der elastische Eigenschaften hat, die möglichst unabhängig von der Umgebungstemperatur sind.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Anschlagpuffer für eine Fahrzeugtür oder -klappe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß besteht ein Anschlagpuffer für eine Fahrzeugtür oder -klappe aus einem Grundkörper aus einem elastischen Material, wobei sich in dem Grundkörper zumindest ein Hohlraum befindet, der bevorzugt vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Ein Anschlagpuffer, der nur aus einem elastischen Material besteht, weist normalerweise in Abhängigkeit von der Temperatur stark variierende Eigenschaften auf. Um von den Eigenschaften des elastischen Materials relativ unabhängig zu sein, weist der erfindungsgemäße Anschlagpuffer zumindest einen Hohlraum auf, der mit einer Flüssigkeit oder einem einer Flüssigkeit ähnlichem Material gefüllt ist. Bei der Wahl der Füllung sollte darauf geachtet werden, dass diese bevorzugt höchstens eine geringe Temperaturabhängigkeit aufweist und relativ hochviskos ist, um gute Dämpfungseigenschaften des Anschlagpuffers sicherzustellen. Beim Verformen des Anschlagpuffers wird aufgrund der Elastizität des elastischen Materials und der Viskosität der Füllung Energie absorbiert. So kann mit einem solchen Anschlagpuffer mit energieabsorbierenden Eigenschaften ein kleiner Spalt zwischen geschlossener Fahrzeugtür oder -klappe und der eigentlichen Fahrzeugkarosserie realisiert werden, ohne dass beim Schließen der Fahrzeugtür oder -klappe diese auf die Fahrzeugkarosserie durchschlagen kann. Trotzdem sind die in die Fahrzeugkarosserie durch den Anschlagpuffer eingeleiteten Kräfte beim Schließen der Fahrzeugtür oder -klappe durch die dämpfenden Eigenschaften des Anschlagpuffers wesentlich geringer, als dies bei bekannten, relativ harten Vollgummipuffern der Fall ist. Der erfindungsgemäße Anschlagpuffer kann auf einem geringen Weg einen Großteil der kinetischen Energie der Fahrzeugtür oder -klappe aufnehmen. Trotz des erreichten Durchschlagschutzes kann ein Tür- oder Klappenschloss noch sicher einrasten. Der Bauraum für derartige Anschlagpuffer muss gegenüber dem Bauraum für bekannte Puffer nicht wesentlich verändert werden. Andere Bauteile zum Durchschlagschutz können entfallen, sodass kein zusätzlicher Bauraum für einen separaten Durchschlagschutz erforderlich ist. Zusätzliche Maßnahmen zur Reduzierung der Produktionstoleranzen der Fahrzeugtür oder -klappe und/oder der Fahrzeugkarosserie, die eine Realisierung kleiner Spaltmaße ermöglichen sollen, können entfallen. Auch der akustische Schließkomfort der Fahrzeugtür oder -klappe kann durch derartige Anschlagpuffer verbessert werden.
  • In dem Grundkörper befinden sich zumindest zwei Hohlräume, die mit einer Durchflussöffnung miteinander verbunden sind. Dadurch kann beim Komprimieren des Anschlagpuffers Flüssigkeit von einem Hohlraum durch die Durchflussöffnung in den anderen Hohlraum hindurch gedrückt werden. Das Durchdrücken der Flüssigkeit durch die Durchflussöffnung bewirkt eine zusätzliche Dämpfung. Durch eine entsprechende Gestaltung der Hohlräume und/oder der Durchflussöffnung kann die Dämpfungs-Charakteristik des Anschlagpuffers eingestellt werden. Bei entsprechender Wahl der Anzahl der Hohlräume und deren Anordnung zueinander lassen sich praktisch beliebige Dämpfungs-Charakteristiken erzeugen.
  • Zusätzlich ist in einer Durchflussöffnung ein Ventil zur Steuerung der Durchflussmengen angeordnet. Die Nachgiebigkeit des Anschlagpuffers kann so über die Durchflussmengen gesteuert werden. Das Ventil kann weg- und/oder geschwindigkeitsabhängig arbeiten, das heißt, der Öffnungsgrad des Ventils und damit die Durchflussmenge ist abhängig vom Grad der Deformation des Anschlagpuffers und/oder von der Geschwindigkeit der Deformation des Anschlagpuffers. Das Ventil ist einteilig mit dem Grundkörper aus dem elastischen Material ausgeführt.
  • Ein erfindungsgemäßer Anschlagpuffer kann entweder an der Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe oder aber an einem an die Fahrzeugtür oder -klappe angrenzenden Bereich der Fahrzeugkarosserie angebracht sein.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im Folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Frontklappe eines Personenkraftwagens mit zwei Anschlagpuffern,
  • 2 eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Anschlagpuffers,
  • 3 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführung des Anschlagpuffers und
  • 4 eine dritte Ausführungsform des Anschlagpuffers.
  • In 1 ist eine Frontklappe 1 eines Personenkraftwagens dargestellt. Im vorderen Endbereich sind an der Frontklappe 1 zwei Anschlagpuffer 2 angebracht, die die Frontklappe 1 beim Schließen an der Fahrzeugkarosserie abstützen. Diese Anschlagpuffer 2 sind – wie in 2 gezeigt – folgendermaßen aufgebaut:
    Jeder Anschlagpuffer 2 weist einen Grundkörper aus einer unteren und einer oberen Hälfte 3 und 11 aus einem elastischen Material auf, der in der Mitte eine große Hohlkammer aufweist, der von einer Ventilplatte 4 in einen unteren und einen oberen Hohlraum 5 und 6 unterteilt wird. Beide Hohlräume 5 und 6 sind vollständig mit einer relativ hochviskosen Flüssigkeit gefüllt. Die Ventilplatte 4 hat mittig eine Durchflussöffnung 7, über die die beiden Hohlräume 5 und 6 miteinander verbunden sind. Die Ventilplatte 4 erstreckt sich seitlich mit einer Art abstehenden Kragen 8 über den Grundkörper 3, 11 hinaus, der zur Befestigung des Anschlagpuffers 2 an der Frontklappe 1 dient. Im dargestellten unbelasteten Zustand des Anschlagpuffers 2 befindet sich axial oberhalb der Durchflussöffnung 7 ein konischer Dorn 9, der einteilig mit der unteren Hälfte 3 des Grundkörpers 3, 11 aus elastischem Material ausgebracht ist.
  • Wenn nun die Frontklappe 1 geschlossen wird, berühren als erstes die beiden Anschlagpuffer 2 mit ihrer nach unten ragenden Spitze 10 die Fahrzeugkarosserie. Beim weiteren Schließen wird der Anschlagpuffer 2 von der Spitze 10 her zusammengestaucht. Dadurch verkleinert sich der untere Hohlraum 5. Die viskose Flüssigkeit aus dem unteren Hohlraum 5 wird durch die Durchflussöffnung 7 in den oberen Hohlraum 6 gedrückt. Dieser weitet sich, was aufgrund des elastischen Materials der oberen Hälfte 11 des Grundkörpers 3, 11 möglich ist, die die Wandungen des oberen Hohlraums 6 bildet. Je stärker der untere Hohlraum 5 zusammengestaucht wird, desto mehr Flüssigkeit muss durch die Durchflussöffnung 7 gepresst werden, und desto tiefer taucht der konische Dorn 9 in die Durchflussöffnung 7 ein, und verkleinert den Durchflussquerschnitt und so die mögliche Durchflussmenge pro Zeit. Je stärker der Anschlagpuffer 2 also zusammengestaucht wird, desto mehr nimmt seine Nachgiebigkeit ab. Dies führt im Extremfall dazu, dass die Durchflussöffnung 7 fast vollständig mit dem konischen Dorn 9 verschlossen wird, sodass ein weiteres Zusammenstauchen des Anschlagpuffers 2 nur mehr über eine elastische Verformung des Grundkörpers 3 möglich ist. Der Dorn 9 bildet also zusammen mit der Durchflussöffnung 7 in der Ventilplatte 4 eine Art Ventil, das sich mit zunehmendem Zusammenstauchen des Anschlagpuffers 2 – also wegabhängig – zusehends schließt.
  • Durch das Verformen des elastischen Grundkörpers 3, 11 und vor allem durch das Durchdrücken der viskosen Flüssigkeit vom unteren Hohlraum 5 in den oberen Hohlraum 6 durch die relativ enge Durchflussöffnung 7 hindurch wird Energie absorbiert. Deshalb kann der Spalt zwischen der geschlossenen Fahrzeugklappe 1 und der angrenzenden Fahrzeugkarosserie klein ausgelegt werden. Die energieabsorbierenden Anschlagpuffer 2 verhindern einerseits ein Durchschlagen der Frontklappe 1, andererseits ermöglichen sie aber trotzdem ein einfaches und sicheres Schließen der Frontklappe 1. Dabei werden auch keine hohen Kräfte durch die Anschlagpuffer 2 in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet, sodass keine zusätzlichen Versteifungen der Struktur der Fahrzeugklappe oder der karosserieseitigen Auflageflächen der Puffer erforderlich ist. Derartige Versteifungen wären nachteiligerweise mit unerwünschtem zusätzlichen Gewicht und Kosten verbunden.
  • Durch die Inkompressibilität der viskosen Flüssigkeit ist eine wesentliche Abhängigkeit der Dämpfungseigenschaften von der Verformungsgeschwindigkeit des Anschlagpuffers 2 gegeben. Bei höheren Verformungsgeschwindigkeiten treten entsprechend höhere Strömungsgeschwindigkeiten auf, die wiederum zu höheren Dämpfungskräften führen. Dies hat den Effekt, dass bei hohen Schließgeschwindigkeiten der Frontklappe 1 höhere Dämpfungskräfte wirken, die die Frontklappe 1 auf die zum Schließen optimale Schließgeschwindigkeit abbremsen.
  • In 3 und 4 ist jeweils eine weitere. Variante eines Anschlagpuffers dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau unterscheidet sich dabei von dem bereits beschriebenen Anschlagpuffer 2 praktisch nicht, sodass einander entsprechende Elemente gleiche Bezugszahlen aufweisen, an die für 3 jeweils ein Strich, für 4 jeweils zwei Striche angefügt wurden. Die Ventilplatte 4' des Anschlagpuffers 2' in 3 weist mittig eine Durchflussöffnung 7' auf, über die die beiden Hohlräume 5' und 6' miteinander verbunden sind. In der Durchflussöffnung 7' ist ein Pilz 12' aus einem elastischen Material mit seinem Fuß verrastet, der aber die Durchflussöffnung 7' nicht verschließt. Der Pilzkopf ist zur Ventilplatte 4' beabstandet, sodass die Flüssigkeit durch den Spalt zwischen Pilzkopf und Ventilplatte 4' und durch die Durchflussöffnung 7' von einem Hohlraum 5', 6' in den anderen fließen kann.
  • Wenn nun die Klappe mit hoher Geschwindigkeit auf den Anschlagpuffer 2' trifft, wird die Flüssigkeit vom oberen Hohlraum 6' in den unteren Hohlraum 5' gedrückt. Bei einer schnellen Kompression des Anschlagpuffers 2' in Folge hoher Schließgeschwindigkeiten der Klappe wird der Pilzkopf des Pilzes 12' nach unten gedrückt und verengt so den Spalt und damit den Durchflussquerschnitt zwischen der Ventilplatte 4' und dem Pilzkopf. Dadurch entsteht bei hohen Komprimierungsgeschwindigkeiten eine stärkere Dämpfung des Anschlagpuffers 2' als bei niedrigen Komprimierungsgeschwindigkeiten, da dann der Pilz 12' als Ventil den Durchfluss der Flüssigkeit vom oberen Hohlraum 6' in den unteren Hohlraum 5' erschwert. Während also die Dämpfungseigenschaften des Anschlagpuffers 2 aus 2 sich wegabhängig verändern, variieren die Dämpfungseigenschaften des Anschlagpuffers 2' aus 3 geschwindigkeitsabhängig.
  • In 4 ist eine weitere Variante eines Anschlagpuffers 2' gezeigt. Der Anschlagpuffer 2' weist in seiner Ventilplatte 4' mittig eine besonders große runde Durchflussöffnung 7' auf. Umlaufend entlang dieser Durchflussöffnung 7' ist ein L-förmiger Ring 13' aus einem elastischen Material angebracht. In der Durchflussöffnung 7' befindet sich ein Topf 14' mit konisch sich nach oben weitenden Wänden. In dem Topf 14' befindet sich zentrisch im Boden eine Durchgangsbohrung 15' als Bypass. In der Ventilplatte 4' befinden sich um die Durchflussöffnung 7' herum mehrere kleine Bohrungen 16', die den oberen Hohlraum 6' mit dem unteren Hohlraum 5' verbinden. Dazu weist die untere Hälfte 3' des Grundkörpers umlaufend eine Ausnehmung 17' auf, die den unteren Hohlraum 5' mit den Bohrungen 16' verbindet.
  • Wenn nun der Anschlagpuffer 2' mit hoher Geschwindigkeit komprimiert wird, wird der Topf 14' nach unten gedrückt. Dadurch legt sich dieser mit seinen konischen Wänden an den L-förmigen Ring 13' an, bis zwischen dem Topf 14' und dem L-förmigen Ring 13' kein Spalt mehr bleibt, durch den Flüssigkeit vom oberen Hohlraum 6' in den unteren Hohlraum 5' fließen kann. Die Flüssigkeit kann nur mehr durch die Durchgangsbohrung 15' und durch die Bohrungen 16' strömen. Dadurch hat der Anschlagpuffer 2' eine härtere Dämpfungscharakteristik. Bei noch höheren Geschwindigkeiten wird der Topf 14' so fest nach unten gedrückt, dass durch die konischen Wände des Topfes 14' der L-förmige Ring 13' nach außen gedrückt wird und sich von innen an die obere Hälfte 11' des Grundkörpers anlegt, sodass auch keine Flüssigkeit mehr durch die Bohrungen 16' fließen kann. Auf diese Weise ist der Anschlagpuffer 2' um so härter, je höher die Geschwindigkeit ist, mit der die Klappe auf ihn auftrifft.

Claims (4)

  1. Anschlagpuffer (2, 2', 2'') für eine Fahrzeugtür oder Fahrzeugklappe (1), bestehend aus einem Grundkörper (3, 3', 3'') aus einem elastischen Material, wobei sich in dem Grundkörper (3, 3', 3'') zumindest zwei Hohlräume (5, 5', 5'', 6, 6', 6'') befinden, die mit einer Durchflussöffnung (7, 7', 7'') miteinander verbunden sind, und die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, wobei in der zumindest einen Durchflussöffnung (7, 7', 7'') ein Ventil (9, 12', 14'') zur Steuerung der Durchflussmengen angeordnet ist, das einteilig mit dem Grundkörper (3, 3', 3'') aus dem elastischen Material ausgeführt ist.
  2. Anschlagpuffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Gestaltung der Hohlräume (5, 5', 5'', 6, 6', 6'') und/oder der Durchflussöffnung(en) (7, 7', 7'') die Dämpfungs-Charakteristik einstellbar ist.
  3. Anschlagpuffer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsgrad des Ventils (9, 12', 14'') in Abhängigkeit vom Grad der Deformation des Anschlagpuffers (2) und/oder von der Geschwindigkeit der Deformation des Anschlagpuffers (2', 2'') veränderbar ist.
  4. Anschlagpuffer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich axial über oder unter einer Durchflussöffnung (7) ein konischer Dorn (9) befindet, der bei einem Zusammendrücken des Anschlagpuffers (2) die Durchflussöffnung (7) zunehmend verengt.
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