DE1630005A1

DE1630005A1 - Stossdaempfvorrichtung,insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1630005A1
Application number: DE19671630005
Authority: DE
Inventors: White Robert Louis
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1966-12-30
Filing date: 1967-12-15
Publication date: 1970-08-20
Also published as: FR1549884A; DE1630005B2; GB1159058A; DE1630005C3; US3392599A; DE1985496U

Description

.-!^ K. Walther

BERLIN 19

TA3044285 I DJUUUO

W/Vh-2523
General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.A.

StossdämpfTorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Stossdämpfvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der Rollen zwischen zwei teleskopartig zueinander beweglichen Bauteilen derart angeordnet sind, dass die Rollen bei einem ein teleskopartiges Zusammenschieben der Bauteile verursachenden Zusammenstoss die fortschreitende Verformung des einen Bauteils bewirken.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (britisches Patent 604 815), bei dem die Rollen als Kugeln ausgebildet sind, sind diese"durch Pedern nur in leichter Anlage gegen öle Bauteile gehalten oder lose zwischen diesen angeordnet* Hierbei ist nur der eine Bauteil verformbar* wJÖM?®ftcl der andere als öegenlage

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dient, um die Kugeln unter Keilwirkung mit dem verformbaren Bauteil zu halten, und damit die Aufnahme der Zusammenstossenergie zu "bewirken.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Baurt besteht darin, dass die G-rösae der aufzunehmenden a Zusammenstossenergie sehr starken Änderungen unterliegt, da die Kugeln hierbei zwischen den beiden Bauteilen verkeilt werden und daher sehr empfindlich gegen Änderungen der Rauheit der Oberfläche,längs der sie sich bewegen, sind. Ein weiterer Nachteil besteht bei der Anordnung mit lose zwischen den beiden Bauteilen angeordneten Kugeln darin, dass sie im Betrieb unzuverlässig ist, da die Vernichtung der Zusammenstossenergie erst dann beginnt, wenn die Kugeln zwischen ö,en beiden Bauteilen verkeilt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu G-runde, die Nachteile dieser bekannten Bauart zu überwinden. Hierbei soll ein© Stossdämpfvorrichtung der erwähnten Art so ausgestaltet werden, dass die Energieaufnahme und/oder der Sollwert der Zusammenbruchkraft in weiten Frenzen leicht eingestellt und sehr genau gesteuert werden kann. Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass ein Terkeilen der Kugeln verhindert v/erden muss ^ dass vielmehr die Kugeln während der Energievernichtung zwischen den beiden Bauteilen rollen müsse»· Die Erfindung löst hierdurch auch die zusätzliche Aufgabe, die Ilcj der Energievernichtung· im wesc^stliobea

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Rauheit der Oberfläche der Bauteile zu machen, wobei auseerdem gewährleistet ist, dass , falls eine Kugel sich verklemmen sollte, dies die Arbeitsweise der anderen Kugeln nicht beeinflusst» Die Erfindung bezweckt ferner^ eine grössere Energievernichtung je Wegeinheit der teleskopartigen Bewegung der Bauteile zueinander zu erzielen, Sehlieslich soll durch die erfindungsgemässe Ausbildung aine grössere Zuverlässigkeit bei einfacher und derber Bauart erreicht werden. Ferner bezweckt die Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, die unempfindlich gegen störende ÜmgebungBeinflüsse wie beispielsweise Rost ist.

Die Erfindung besteht darin, dass die Rollen zwischen den teleskopartig zueinander beweglichen Bauteilen mit IPestsits angeordnet sind und aus einem härteren Werkstoff als die Bauteile bestehen, so dass die Rollen längs ihrer Berührungsflächen mit den Bauteilen rollen und hierbei unter plastischer Verformung der Bauteile in diesen Nuten bilden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rollen in zwei Reihen angeordnet sind, die sich kreisförmig um den Uafang der teleskopartig sueinander beweglichen Bauteile in axialem Abstand voneinander erstrecken. Hierdurch wird eint grosse Qutrsteifigkeit erreicht, die Schwingungen oder Schütteln in diesem Bereich unterdrückt.

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MD

Hierbei iet es zweckmässig, wenn die Rollen der einen Reihe in Umfangsrichtung gestaffelt zu den Rollen der benachbarten Reihe liegen, wodurch gewährleistet ist, »lass die bei der Aufnahme der Zusammenctossenergie gebildeten Nuten frei voneinander bleiben,

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rollen in·einer schraubenllnienförmigen Reihe liegen, deren Achse mit denen der teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteile zusammenfallt. Eine derartige Anordnung ist geeignet, eine Vernichtung der Zusaannenstoseenergie nicht nur durch reine teleskopartige Bewegung zu bewirken, sondern auch durch eine ' Drehbewegung oder eine Bewegung mit einer Komponenten in Umfangsrichtungο _t .

Es ist vorteilhaft, wenn die Härte der Rollen mindestens 2 l/2mal so gross wie die der teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteile gewählt wird. Auf diese Weise wirä erreicht, dass eine Verformung nur an den teleskopartig zueinander bewegbaren Teilen nicht jedoch an den Rollen eintritt.

Wach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rollen an den geschlossenen Enden von zugeordneten, vorgearbeiteten Nuten angeordnet sind, deren freie Enden alle am freien Ende des einen Bauteils der beiden teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteile liegen. Durch diese Anordnung ist die Aufnahme

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von Zusainmenstossenergie in beiden axialen Richtungen der teieskopartigen Bewegung mggüiich.

In abgewandelter Weise ist vorgesehen, dass die Rollen an den geschlossenen Enden von zugeordneten vorgearbeiteten L-förmigen Buten in den teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteilen sitzen. Eine derartige Ausgestaltung der Hüten eiäeichtert den Zusammenbau, da die Walzen in vorgeformte geradlinige luten eingesetzt werden, worauf durch eine ansehliessende Verdrehung der teleskopartig zueinander bewegbaren Teile eine rechtwinklige Lippe gebildet wird, durch die sich die L-IOrm der Nuten ergibt. '

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteile, zwischen denen die Rollen angeordnet sind, den Mantel einer Sicherheitslenksäule bilden, in dem drehbar eine teleskopartig zusammenschiebbare Lenkwelle gelagert ist. Hierdurch wird eine besonders wirtschaftliche Ausgestaltung einer Sicherheitslenksäule erreicht.

Es ist vorteilhaft, wenn die Rollen in an sich bekannter ¥eise als Kugeln ausgebildet sind, da sich hierbei Puidjjtberührung mit den teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteilen ergibt und die Kugeln eine grosse Widerstandskraft gegen Verformung aufweisen und leicht herzustellen sind.

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Ebenso ist es zv/eckmässig, wenn die teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteile im Yerformungsbereich in an sich bekannter Weise zylindrische Form aufweisen. Es ergibt sich hierdurch eine gleichmässige Energieaufnahme je Wegeinheit der teleskopartigen Bewegung.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele -von Stοssdämpfvorrichtungen nach der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist

Eig. 1 eine zum Teil aufgebrochene Teilseitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Stossdämpfvorrichtung nach der Erfindung, eine zum Teil geschnittene Seitenansicht nach der linie 2-2 der Pig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,

o 3 ein Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig* 2 in Richtung der Pfeile gesehen, Eig. 4 eine perspektivische Teilansicht des mittleren Teils der Pig. 2,

Eig. 5 eine Teilseitenansicht einer anderen Aus*- führungsform einer Stossdämpfvorrichtung nach der Erfindung,
Eig. 6 ein Querschnitt nach der Linie 6-6 der

Eig. 5 in Richtung der Pfeile gesehen, _f Eig. 7 ein Schaubild des Verhaltens einer Ausführungsform einer Stossäampfvorrleiitung nach . der Erfindungj

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Pig. 8 ein Schaltbild des Verhaltens einer anderen Ausftibrungsfom einer Stossdämpfvorrichtung nach der Erfindung und

Pig. 9 eine Kurvenschar, die verschiedene Bauarten von St ο s edämpf vorrichtungen nach der Erfindung vergleicht.

Pig. 1 zeigt die Verwendung einer Stossd&mpfvqr^Lehtung nach der Erfindung, insbesondere in einem Personenkraftfahrzeug, um die Insassen bei einem Zusammenstöße vor Schaden zu bewahren. Der Fahrzeugkörper 10 enthält eine Lenksäule 12, über die die Lenkkraft von einosa Handlenkrad 14 im Fahrgastraum zu einem nicht dargestellten Lenkgetriebe über eine Lenkwelle 16 geleitet wird» Wie Flg. 2 zeigt» besteht die Lenkwelle 16 aus zwei $®l©gkopartig zueinander beweglichen« aber drehfest zueinander angeordneten Lenkwellenteilen 13 und 20, die bei slner bsstlmten axialen Belastung sioh in Richtung dieser 3©l&sttrag teleskepartig Die Lenkwellenteile 3.® nasl 20 siad In itsrer. lage zueinander dmrola aingespritste
22 gehalten,, die bei e£n@r bestimmten axialen Belsetuag ahscheren« Bei normale» Bttrieb des Fahrzeugs ist' di© Lenkwelle 16 drehbar in einsm im wesentlichen rohrförmigen-Mantelrohr 24 gelagerte das aus zwei teleskopsstlg suainander bewegbaren Bauteilen 26 und 28 besteht.

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Neben dsm Handlenkrad 14 ist der oberer Bauteil 26 des Mantelrohrs 24 lösbar an einer senkrechten Pahrzeugwand 30, beispielsweise dem Instrumentenbrett, durch einen in der einen Richtung abscherbaren Bügel 32 im wesentlichen U-fSrmiger Gestalt gehalten. Der Bügel 32 enthält einseitig offene Schlitze 34» in denen Lagerbüchsen 36 sitzen. Letztere haben seitliche Plansche, die den Bügel 32 umfassen und'über Abscherstifte 38 aus Kunststoff mit dem Bügel verbunden sind. Die erwähnten Abscherstifte aus Kunststoff werden durch Spritzen an Ort und Stelle gebildet. Von der Motorhaube des Kraftfahrzeugs reichen Hängebolzen 40 durch öffnungen in den Büchsen 36, auf die von unten Muttern aufgeschraubt werden, wodurch der obere Bauteil 26 des Mantelrohrs in senkrechter Richtung seine Halterung findet. Bei Auftreten einer nach vorn gerichteten axialen Kraft auf den oberen Bauteil 26, die ausreicht, um die Abscherstifte 38 abzuscheren, kann sich der Bügel 32 nach vorn aus den Büchsen 36 bewegen, so dass der Bauteil 26 vom Instrumentenbrett des Fahrzeugs getrennt ist. Bei einer nach rückwärts gerichteten axialen Kraft auf den Bauteil 26 verhindern die Hängebolzen 40 jedoch eine RückwärtsVerlagerung des Bauteils 26 in Bezug sum Instrumentenbrett.

Der untere Bauteil 28 des Mantelrohrs 24 ist fest über eine Ankerplatte 44 mit dem Brandschott 42 des Kraftfahrzeugs verbunden, so dass eine axiale Bewegung

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des unteres Bauteile 28 des Mantelrohrs in beiden axialen Richtungen verhindert ist. Die Ankerplatte 44 enthält einen Bügel, der mit dem unteren Bauteil 28 verschweigst ist, während die Ankerplatte Selbst über Schrauben mit dem Brandschott verbunden ist.

Das Mantelrohr 24 dient äueser der drehbaren lagerung der Lenkwelle 16 daöu, eine Stossdämpfeinrichtung au bilden, die in axialer Richtung bei einem bestimmten fert einer axialen Belastung zusammenbricht und hierbei die Zusammenstossenergie aufnimmt oder verteilt.

¥ie die Pig* 2 und 3 zeigen, sind die

beiden Bauteile 26 und 28 des Mantelrohrs 24 einander · koaxial überlappend angeordnet, so dass ein Teil des unteren Bauteils 28 geringeren Durehmessers sich in den oberen Bauteil 26 erstreckt. Im Bereich der Überlappung sind zwei in axialem Abstand voneinander liegende Reihen von Kugelähnlichen Rollen 48 und 50 angeordnet, wobei die Rollen jeder Reihe in Umfangsrichtung gleichen Abstand voneinander haben. Die Rollen der einzelnen Reihen sind hierbei in Umfangsrichtung gesehen zueinander gestaffelt, wie dies Pig. 4 zeigt. Die Rollen 48 und 50 jeder Reihe haben eine solche G-rösse, dass sie zwischen den Bauteilen 26 und 28 mit einem lestsitz bestimmter G-rösse sitzen. Mit anderen Worten heisst das, dass die Durchmesser der Rollen um einen bestimmten Betrag größer

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sind als der radiale Abstand zwischen den nicht verformten Bauteilen 26 umd 28. In dem Ausführungebeispiel, "bei dem die Hollen einer Reihe alle die gleiche Grosse haben, beträgt deren Durchmesser mehr als 1/2 der Differenz der Innen- und Aussendurchmesser der sich überlappenden Bauteile 26 und 28»

Der Festsits der Rollen zwischen den beiden Bauteilen ist so gewählt, dass die Rollen einen mittleren Berührungsdruck auf die Bauteile ausüben, der oberhalb der Fliessgrenze des Werkstoffes der Bauteile 26 und 26 liegt. Diese Streckgrenze, bei der ein plastisches Pliessen in der Berührungszone eintritt, wird bei gewölbten Berührungsflächen auch Hertz'sehe Pliessgrenze genannt, die im "?a.llj der Verwendung von Rollen im allgemeinen einen Wert von 1,1 . Y für Stahl hat, wobei Y die Elastizitätsgrenze des Werkstoffes der Bauteile ist« Vorteilhaft haben die beiden Bauteile 26 und 23 gleiche Härte, wobei der Eestsitz zu den Rollen so gewählt ist, dass ein Berührungsdruck in der Grössenordnung von 1.1 . Y für beide Bauteile herrscht, Die Elastizitätsgrenze Y jedes Bauteils ändert sich mit der Art des Werkstoffes, seiner Wärmebehandlung^ seiner Härtung beim Bearbeiten» Auf jeden lall ist unabhängig von der angestrebten Energieverteilung durch plastische Verformung in den Bauteilen 26 und 28 die Härte der Rollen grosser als die des weichsten Bauteile ssu v/ählen» Wird eiao

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plastische Verformung nur in den Bauteilen 26 und .28 angestrebt, so sollte die Härte der Rollen mindestens 2 1/2 mal grosser als die der Bauteile 26 und 28 sein^ die plastische yerformt werden sollen. Dann ist eine wesentliche Verformung oder ein Bruch der Bollen "beim YerformungsVorgang nicht zu "befürchten.. Im Ausführungsbeispiel sind für die Rollen 48 und 50 handelsübliche Stahlkugeln von Wälzlagern verwendet« Die Bauteil© 26 und 2« bestehen aus handelsüblichen kaltgewalztem weichen Stahl oder Bandstahl mit einer etwa 1/5 &®r Festigkeit ü&B Rollenwerkstoffes betragenden !Festigkeit» Die Bau-

teils 26 und 28 werden In -zylindrische Form im einem ■ Vfalzwerk oder einem Stiafeogesenkwerk geformt und längs der gebildeten Haht verschwelest-» In abgewandelter Weise kann, die ITaht auch in aafeer Weis© geschlossen werden oder aber auch eine nahtlose Verformung vorgenommen werden· nach der Bildung der gyXiadrisehen Form werden die Bau~ tolle 26 und 28 über einen Dorn gesogen., wst kleinstmögllcbe Toleranzen der Durehmesser zu erhalten mud die Festigkeit au erhöhen» In besonderen fällen !cam?, die letzterwähnte Behandluag indessen auch fortfallen«

Die Rollen 48 und 50 rollen bei Öer teleskopartigen Bewegung zwischen den Bauteilen 26 und 28 längs Toneismader unabhängiger axialer Wege an den Oberflächen der Bauteile und bilden hierbei unter plastischer Verformung Nuten, in denen die Verformungsenergie verteilt wird.

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Pie Grosse der Energieverteilung je Einheitsweg der Relativbewegung hängt von dem Ausmass oder der Tiefe der plastischen Verformung ab, die wiederum von dem Bsrührungsdruck und damit von der Grosse des PestSitzes abMngt_c BoIl andererseits die "Verformung der Bauteile für verschieden grosse aufzunehmende Energien erzielt werden, ist die relative Festigkeit der Bauteile zu der der Rollen entsprechend zu wählen. Werden die Durchmesser der Bauteile 26 und 28 im Verformungsbereich konstant gehalten, so ergibt sich ein konstanter plastischer Fluss für gleiche Wegeinheiten der teleskopartigen Bewegung. Bei der Sicherheitelenksäule 12 wird jede axiale Zusammenstosskraft beispielsweise vom Handlenkrad 14 nach vorn von dem Bauteil 26 über die Rollen 48 und 50 tmd den Bauteil 28 auf die Ankerplatte 44 übertragen. Die Abstützung am Brandschott 42 und am Lenkgetriebe des !fahrzeug® verhindert sine Vorwärtsbewegung des Bauteile 28 und de£3 unteren Lenkwellenteils 18. Ist die Zusammenstosskraft genügend gross, um die Befestigung des Bügels 32 zu lösen, so beginnen die Rollen 48 und 50 längs ihrer BerühsiHigafläehea mit den Bauteilen 26 und 28 abzurollen, wobei sicli der obere Bauteil 26 teleskopartig nach vorn über den unteren Bauteil 28 schiebt. Die« wird dadurch gestattet, dass die Abscherstifte 22 zwischen den Lenkwellenteiien 18 und 20 abscheren. Bei dem Abrollen der Rollen 48

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und 50 bilden sich unter plastischer Verformung der Bauteile 26 und 28 axial liegende läuten, wodurch die Zusamraenstossenergie allmählich mit fortschreitendem Zusammenschieben der Bauteile 26 und 28 verteilt wird "bis die Relativbewegung zwischen den baelden Bauteilen endet.

Die beim Aufnehmen der Zusammenstossenergie gebildeten Nuten ähneln den in Pig. 4 dargestellten Nuten. In Pig. 4 sind die Bauteile 26 und 28 in ihrer ursprünglichen Anordnung dargestellt. Pur den Zusammenbau kann ein zylindrisches Putter benutzt werden, dessen G-rösse und Wandstärke so bemessen ist, dass es zwischen die Bauteile 26 und 28 passt. Das Putter hat ferner Schlitze zur Halterung der zwei Reihen von Rollen 48 und 50 in der richtigen Zuordnung. Das Putter wird dann in den Bauteil 26 grösseren Durchmessers eingefügt und mit diesem zusammen auf den Bauteil 28 kleineren Durchmessers gedruckt, wobei sich durch die abwälzenden Hollen Nuten 48a und 50a in dem innenliegenden Bauteil 28 bilden. Die Rollen 48 und 50 sind dann bei Aufnahme von Zusammenstossenergifc in der Lage, Portsetzungen der Nuten 48a und 50a in dem Bauteil 28 und entsprechende Nuten in dem Bauteil 26 zu bilden,,

Die Aufnahme der Zusammenstossenergie

über die Rollen 48 und 50 ist auch bei rückwärts gerichteter ZusammenstojSskraft vom lenkgetriebe her, wobei

eine Verformung des Brandschotts 42 eintritt, möglich. In diesem Falle wird der Bauteil 28 naoh hinten bewegt und in den. oberen Bauteil 26 teleateopartig geschoben, das seinerseits über den Bügel 32 gegen das Armaturenbrett 30 des Kraftfahrzeugs abgestützt ist.

Die Verwendung zweier axialen Abstand voneinander habenden Reihen von Rollen gemäss dem Ausführungsbeispiel ist besonders nützlich für Sxcherheitslenksäulen 12, da die Bauteile 26 und 28 an einer relativen Querbewegung zueinander gehindert sind. Diese verhältnismässig grosse Steifigkeit in Querrichtung vermindert den Einfluss von Schwingungen und damit verknüpfte Ermüdungserscheinungen, die durch vom Rahmen auf die Lenksäule übertragene Kräfte bedingt sein Wnnen» Da die Reihen der P.ollen 43 und 50 die Bauteile 26 und 28 in Abstand voneinander halten, können diese bei der teleskopartigem. Bewegung nicht zusammenhaften , selbst wenn diese -durch Querkräfte an ihren Enden durchgebogen werden,, Der swecionässige axiale Abstand der Reihen der Rollen voneinander wird am "besten auf G-rund von Erfahrungen: gewählt. Die Rollen können in abgewandelter Weise auch in anderer axialer Verteilung als in zwei ausgeprägten Kreisen angeordnet werden.

Die Verwendung der Rollen 48 und 50 ermöglicht auch eine genau bestimmbare Energievernichtung bei Anwesenheit von Rost oder Zunder, die aus Umgebungseinflüssen oder anderen Gründen vorliegen können. Jede Itolle bewegt

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sich unabhängig von den benachbarten Rollen ihrer Reihe, so dass irgendwelche makroskopischen Oberflächenschäden das Abwälzen der andersa Rollen nicht stören«

Die Stοssdämpfvorrichtung zur Aufnahme kinetischer Energie ist nicht an die teleskopartige Bewegung zwischen den Bauteilen 26 und 28 gebunden. Bei der abgewandelten Bauform nach den Pig. 5 und 6 z,B« sind zwei zueinander bewegliche Bauteile 52 und 54 vorgesehen, zwischen denen mit festsitz eine schraubenlinienförmige Reihe von Rollen 56 vorgesehen ist₀ In diesem Palle kann Zusamaenstossenergie durch axiale Bewegung in beiden Riebtungen und in Umfaiagsriehtung aufgenommen werden. Wird einer der beiden Bauteile 52 oder 54 festgehalten,, so bewirkt eine sohraubenlinienförmige Bewegung des anderen Bauteils beispielsweise längs einer schraubenförmigen Achse senkrecht sur Mittelachse der Schraubenlinie der Rollenreiae 56 das Bilfien v©n sehraubeitf 8mig©n Huten durch die abwals@na.ea Rollen* Diese Bauform ist auch dann geeignet ₉ wenn di© Siisammenstossenergie tu tofangerlohtung zwischen den Sylilrjs&ern aufzunehmen ist«. In diesem Falle bilden die «einzelnen Äollen vollständige Ringnuten in den beiden Bauteilta, wenn dies® swei voll© üxnfe zueinander ausgeführt haben«, Bei reiner axiale? entstehen in des. beiden,Bauteilen axiale Suten Stamlich wie bei der Bauform naeh den Pig» 1 bis 4„

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In dam Scraaubild gemäss Pig. 7 1st Über der Abweichung In mm die Belastung in kg aufgetragen» Dae Hebaubild gilt für ein© S|joggdämpfvorriohtung gemläs den Fig.. 1 bis 4 mit axial zueinander beweglichen zylindrischem. Bauteilen folgender Abmessungen*

Bauteil 281 Aueeendurchmesser 50,93 mm, Wandstärke ■ 1_?65 m.

Bauteil 26s Innendurchmesser 56 »92 asm₉ Wandstärke 1,65 mm«

Werkstoff beider Bauteile SAl-IOlO kaltgewalzter «luminiumgeschreckter B&ndßtahl mit einer Härte E^ 55-60.

Die Bauteile wurden mit geechweisster Fant gebildet und ©uf die angegebenen Innen- und· Aueeendurch- ίάβββθε üb<Bw dem Dorn gezogen^ wob@i ©ine Zunahme der Härte auf ©twa, 70 Eockwell B erreicht wurde. Di© Kugeln haben einen-Mrohsieeser von, 3₉10 mm unü sind in swel kreisförmigen Reihen zu j© 8 Kugsln Torgesehen· Der Peeteits zeigte also eine 2?ol@rans; ton 0,105 ms« Die Kugeln bestehen θμβ Stahl SAl-IOlO und haben eine Härte von 60 Eoekwell O₀ Aue Fig. 7 ergibt eißh, dase bei dieser Auebildung ©Ine Zusaniaenbruelitecaft von ©twa 115 kg er« fer&eslleto ist b©vor äi® Engeln sich abzuwälzen beginnen und ds,Bß öi© Belastung Eur Fortsetzung unter T©rformung der Bauteile 26 und 28 im w©®@ntlieoen konstant bleibt* bis Si© ^u@ammenstoss@n@?gi© vollständig

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- Das Schaubild gemäss PIg. 8 zeigt die Verhältnisse bei einer ähnlichen Bauart. In di©s©m Pail© SiBd Kugeln von 3? 12 a?m Durchmesser verwendet worden« wobei die Bauteile 26 und 28 in gleicher ¥©iae ausgebildet sind«, Zum Einleiten der Abwälsfeewegung der Kuggin 1st hier eine Last von etwa 180 kg erforderlich, di® während der Aufnahme der Susainissnst ο se energie im wesentlichen Konstant bleibt. Diese "beiden Beispiel© z©ig©n_? dass ein weiter Bereich von Möglichkeiten durch die Erfindung gegeben ist. Die aufgezeigten Unterschied© sind allein durch Inderung des 3?esteitz©s der lugsln zwischen den beiden Bauteilen erzielte Sin ähnlich weiter Bereich kann durch Indsrungen der Materialeigenschaften dsr Bauteile 26 und 28 erzielt worden.

In dem Schaubild nach !ig. 9 sind mehrere Kurren zum, Tergleich Terschied@n©r Bauformen τοη StossdämpfTorrichtungen nach der Erfindung dargeeteilte Diese sind entsprechend öer Bauform nach den lig. 1-4 ausgebildet, wobei jeweils sw©i Reihen von vier bzw. fünf bzw. sechs bzw. acht Kugeln verwendet sind_a Di© ssugeordn©ten Bauteil© 26 und 28 entsprechen den oben erwähnten Angaben, während die Eugeldurchmesser veränderlich sind, so dass sich verschiedene Toleranzen des SPestsitzes ergeben. In dem Schaubild naeh lig. 9 sind über der (Toleranz des Pestsitzes die axialen Kräfte in kg aufgetragen. Die Bajmrt

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mit kleinerer Ansaöl von Kugeln ;}e Beine gibt einen grösssren Oüoleramslmreica für den Pestsitz bei einem gegebenen schmalem Bereich der iueammeniaruchlcraf t. Eine grössere Energieaufnahme ist erreichbar, wenn eine gröseere Anzahl von Engeln 3e Reihe vorgesehen wird, also in den Bauteilen zusät&lishe örtlich® Yerformungen entstehen«

Durch die Erfindung wird somit eine ausserst wirksame und einfach aufgebaute Stossdänjfeinrichtung geschaffen, die für dl© v@rsßtii©€l®aartigsten Zwecke ausgelegt werden kann un& die teo'saa der Zusammenbruehkraft ledig lich durch- geeignete Wahl d©r Soloranzen des Pestsitzes unä. d@r MaterialQiganschaftsn zu wählen gestattet. Die daroh äaa Abwäla©n d©r Roll an bedingte Energieaufnahme ©rfordert keinoswogg ©In® tiefgehende plastische Yerformung, wie si© in Pig_o 4 angedeutet ist_s da- "beträchtliche Energiera@Bg@n auch äaaa vertsilt v/erden können, wenn ein mittlerer BsrührunggSrtsck gißgestellt wird_P der oberhalb oder nah© der fliessgrens© won 1,1 sr X liegt und sine bleibend© plasti sche Verformung geringerer liefe bedingt_o Sollen tiefe Spaten in den Bauteilen gebildet v/erden, so igt ein mittlerer Berührungsdruck der Hollen in der G-rössenordnung von 3 . Y und mehr au wählem_o

Die zu irerformendeii Bauteile Müssen nicht notwendigerweise zylindrische l*orm aufweisen, sie können unterschiedliche Querschnitte erhalten? also beispielsweise

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.Rollen"Q₁,dgl_e

brauchen Hiebt notwendiggs^gis© kugelförmige ©estalt haben, ei© komm©» Irarse sylimärische Waisen' oäez» förmig© Waisen ©der Scheiben.asu_o ©ein₉ sofern si© rar geeignet SlBA₉ öle Bauteil® sm v®r£©ns©B, nnä ungehindert

Bb ißt ferner mSgllehj, die ¥e^w®nd\xag einer Stossdgmpfeinrichtung aaete Se^ Irfinäung niefet muf eimern einmaligen 2ußaHSß@nstoee eh teEChsßnkeiij irieliaete¹ let sie mehrfach einsetebaro Bei t©£>. Bamf©rm -u&Qh ä®m flg β X - 4 be!ßpl»lsweiß© können di© Bauteile 26 u®4 28 aaeli

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ist ©e.

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gestanzte oder in anderer Weise vorgeformte kurze Nuten der Bauteile eingesetzt werden, worauf eine Relativverdrehung der Bauteile zueinander vorgenommen wird, um die Rollen mit dem gewünschten !Festsitz zwischen den Zylindern anzuordnen, worauf sie zur Aufnahme von Zusammenstossenergie /bereit sind.

Wird eine Stossdämpfvorrichtung gewünscht, bei der die Anfangsbelastung,bei der das Zusammenschieben der Bauteile 26 und 28 erfolgt, verbaltnismässig gering ist und dann während der fortschreitenden teleskopartigen Bewegung ansteigt, so kann dies auf verschiedene Weise ermöglicht werden. Beispielsweise kann an einem oder beiden Bauteilen 26 und 23 der mit dem anderen Bauteil zusammenarbeitende !Durchmesser veränderlich sein, so dass die !Toleranz des Festsitzes der Rollen zwischen den beiden Bauteilen sich während der teleskopartigen Bewegung der Bauteile zueinander ändert. Ferner kann die Wandstärke der Bauteile veränderlich sein, so dass sich ein veränderlicher Widerstand gegen die plastische Verformung ergibt.

In bestimmten !Fällen kann es günstig sein, eine verhältnismässig flache Kurve der axialen Kraft ent-sprechend den Schaubildern nach den Fig. 7 und 8 vorzuziehen, wobei jedoch eine geringere axiale Last zu Beginn der teleskopartigen Bewegung erwünscht ist. In diesem Falle kann bei dem Zusammenbau der Stossdämpf·!» vorrichtung wie an Hand der Fig. 4 beschrieben vorgegangen 009834/0490 . ₂₁ _ _BAD ^

werden, so dass durch plastische Verformung ITuten gebildet werden, worauf die Rollen um einen bestimmten Weg zurückgezogen werden. In diesem Falle bewegen sich die Rollen zu Beginn des Zusammenschiebens der Bauteileßö und 28 zunächst längs der vorgeformten ITuten bevor sie unter plastischer Verformung der beiden Bauteile die Portsetzung dieser ITuten bewirken.

Stossdämpfvorrichtungen nach der Erfindung können nicht nur in Sicherheitslenksäulen von Kraftfahrzeugen Verwendung finden, sondern auch als Stossdämpfer für Kraftfahrzeuge und andere der Sicherheit des Fahrzeugs dienende Einrichtungen. Ebenso ist ein Einsatz im Haushaltsbetrieb oder in luftfahrzeugen möglich.

Stossdämpfvorrichtungen nach der Erfindung können mit einer sehr genau bestimmten Energieaufnahme ausgelegt werden und einer Vielzahl von Zusammenbruchkräften angepasst werden, wobei diese Anpassung in einfachster Weise vorzunehmen ist. Trotzdem ergibt sich eine kompakte Bauart, die verhältnismässig wenig von Umgebungseinflüssen abhängig ist. Ferner ist der Aufbai einfach und die Herstellung im Rahmen der Massenfertigung billig.

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Claims

Patentanspruch

1. Stοssdämpf vorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der Rollen zwischen zwei teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteilen derart eingesetzt sind, dass die Rollen bei einem ein teleskopartiges Zusammenschieben der Bauteile verursachenden Zusammenstoss die fortschreitende Verformung des einen Bauteils bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (48,50;56) zwischen den teleskopartig zueinander beweglichen Bauteilen (26,28; 54»52) mit Festsitz angeordnet sind und aus einem härteren Werkstoff als die Bauteile bestehen, so dass die Rollen längs ihrer Berührungsflächen mit den Bauteilen rollen und hierbei unter plastischer Verformung der Bauteile in diesen Nuten bilden.

2. Stossdämpfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass die Rollen (43»50) in zwei Reihen angeordnet sind, die sich kreisförmig um den Umfang der teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteile (26,28) in axialem Abstand voneinander erstrecken (Fig. 4).

3. Stossdämpfvorrichtung nach Anspruch 2, _f dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (48) der einen Reihe in TJmfangsrichtung gestaffelt zu den Rollen (50) der benachbarten Reihe liegen»

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4. Stossdämpfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (56) in einer schraubenlinienförmigen Reihe liegen, deren Achse mit denen der teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteile (52,54) zusammenfällt (Mg. 5).

5. Stossdämpfvorrichtung nach einem der

Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Rollen (43,50;56) mindestens 2,5 mal so gross wie die der teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteile (26,28;54» 52) ist.

6. Stossdämpfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (48,50) an den Enden ναι zugeordneten, vorgearbeiteten Nuten (48a, 50a) angeordnet sind, deren freie Enden alle am freien Ende des einen Bauteils (28) der beiden teleskopartig zueinander bewegbaren Bai*«eile (26, 28) liegen.

7. Stossdämpfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (48,50) an den geschlossenen Enden von zugeordneten vorgearbeiteten Ir-f öranigen Hüten in den teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteilen (26,28) sitzen.

8. Stossdämpfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die teleskopartig zueinander bewegbaren Bauteile (26,28T

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54,52), zwischen denen die Rollen (48,5Oj56) angeordnet sind, den Mantel einer Sicherheitslenksäule bilden, in der drehbar eine teleskopartig zusammenschiebbare Lenkwelle (16) gelagert 1st.

9· Stoesdämpfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (48,50;56) in an sich bekannterweise als Kugeln ausgebildet sind·

10. Stoeedämpfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das« die teleskopartig zueinander bewegbaren Sauteil· (26,28} 54,52) in an sich bekannter Welse Im Terformungsbereioh zylindrische form aufweisen.

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