DE1931844C - Vorrichtung zur Dampfung eines einmaligen Stoßes, insbesondere an Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung eines einmaligen Stoßes, insbesondere an Kraftfahrzeugen, im wesentlichen bestehend aus einer in ein achsglcich angeordnetes Aufnahmeteil stülpbaren Hülse aus plastisch verformbarem Metall.

Zur Dämpfung eines einmaligen Stoßes, insbesondere an Kraftfahrzeugen, ist eine Stoßdämpfvorrichtung bekannt, die aus einer zwischen zwei bei einem Zusammenstoß sich gegeneinander und ineinander verschiebende, zylinderförmigen Teilen verschiedenen Durchmessers angeordneten Hülse aus verformbarem Metall besteht, wobei mindestens eine Seite der mit den beiden einander zugekehrten Enden der zylinderförmigen Teile fest verbundenen, verformbaren Hülse mindestens einen umstülpbaren Wulst aufweist.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Stoßdämpfvorrichtung, daß sich der die Funktion der Vorrichtung bedingende Umstülpvorgang der verformbaren Hülse unter Einwirkung einer Stoßkraft nicht ohne weiteres in kontinuierlich gesteuerter und zuverlässiger Weise vollzieht.

Auch ist mehrere Jahre nach Bekanntwerden der vorstehenden Stoßdämpfvorrichtung ein auf plastischer Verformung beruhender Stoßdämpfer vorgeschlagen worden. Dieser einteilig aufgebaute, rohrförmige Stoßdämpfer, der zwei Rohrabschnitte verschiedenen Durchmessers und verschiedener Verformbarkeit aufweist, bringt zwar insbesondere im Hinblick auf Fertigung und Anwendungsmöglichkeiten des Stoßdämpfers Verbesserungen, jedoch ebenfalls keine Anregung zur Lösung des Problems, nämlich bei einer Stoßdämpfvorrichtung die Materialumformung beim Umstülpen der verformbaren Hülse in vorbestimmter Weise gleichmäßig und störungsfrei zu gewährleisten, ohne daß insbesondere im Anfangsstadium des Umstülpens zu Rissen bzw. Brüchen führende Beanspruchungen an der Hülse auftreten.

Dieses der Erfindung zugrunde liegende Problem wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Führungsteil für die stülpbare Hülse ein Ring vorgesehen ist, der zur Hülse hin abgerundet ist.

Durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung zum Dämpfen eines einmaligen Stoßes wird die plastische Verformung der verformbaren Hülse in sachgerechter Weise erreicht, da die im Anfangsstadium des Stülpvorgangs besonders kritischen Reiß- und Bruchneigung der Hülse sicher vermieden wird und so eine zuverlässige und einwandfreie Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung gegeben ist. Zuverlässigkeit in der Funktion ist aber gerade bei einer Vorrichtung zum Dämpfen eines einmaligen Stoßes, welche beispielsweise an Kraftfahrzeugen und hier in erster Linie zum Schütze von Menschen eingesetzt ist, von unerläßlicher Bedeutung. An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert Es zeigt schematisch

Fig. 1 im Schnitt eine Seitenansicht einer Aus-

führungsfonn der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 die Ausfiihrungsfonn der Vorrichtung der

ao Fig. 1 in zusammengedrücktem Zustand,

Fig. 3 die Kennlinie einer Vorrichtung nach der Erfindung und die Beziehung zwischen Stoßkraft W (kg) und dem Stauchweg 6 (mm),

Fig. 4 im Schnitt eine Seitenansicht einer ande-

ren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5 die Verformung der belasteten Vorrichtung der Fig. 4 in den Stufen I, II und III,

Fig. 6 im Schnitt eine Seitenansicht einer weite-

ao rcn Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Dämpfen eines einmaligen Stoßes dargestellt. Sie besteht aus einer Hülse 1 von kleinem

Durchmesser, aus einem Material, wie beispielsweise kohlenstoffarmem Stahl, das geeignete Duktilitat und Widerstandsfähigkeit gegen plastische Verfor mung bei relativ dünner Wandstärke /1 aufweist, und aus einem achsgleich angeordneten Aufnahmeteii 2

von großem Durchmesser. Vorzugsweise süid die Hülse 1 und der Aufnahmeteil 2, die einen stufenartig ausgebildeten Teil 3 zwischen sich einschließen, einteilig aufgebaut, wobei der Aufnahmeteil 2 durch Aufweiten des Hülsenmaterials, beispielsweise auf hydraulische Weise, hergestellt wird. Im stufenartigen Teil 3 ist am Innenumfang des Aufnahmeteils 2 ein Führungs- und Versteifungsring 4 angeordnet. Dieser beispielsweise aus einem steifen Stahlblech od. dgl. gefertigte Ring wird an dem

stufenartigen Teil 3 anliegend am Innenumfang des Aufnahmeteils 2 beispielsweise durch Punktschweißen fixiert. Überdies ist der Ring 4, um in engen Kontakt mit dem stufenartigen Teil 3 zu kommen, auch an der Berührungsfläche in geeigneter Weise abgerundet. Die Wandstärke t_a des Rings 4 ist im wesentlichen gleich oder etwas größer als die der Hülse 1. Üblicherweise ist der Hülsenteil 1 von kleinerem Durchmesser etwa zweimal so lang ausgeführt wie der Aufnahmeteil 2 von großem Durchmesser.

Sobald die Vorrichtung zum Dämpfen eines einmaligen Stoßes von von außen an beiden Enden angreifenden Kräften auf Druck beansprucht wird, wird die Hülse 1 von kleinem Durchmesser plastisch verformt und in den Aufnahmeteii 2 von großem Durchmesser hineingedrückt. Der Aufnahmeteil 2 bleibt unverformt, da er durch den Ring 4, der an dem stufenartigen Teil 3 anliegt, versteift ist. Der an den Stufenteil 3 angrenzende Abschnitt der Hülse wird an und von dem Ring 4 geführt und so in das , Aufnahmeteil hineingeleitet, daß sich eine erste Umfaltung 5, ein Zwischenteil 6 mit einem Durchmesser, welcher zwischen dem der Hülse 1 und dem Aufnahmeteii 2 liegt, und eine zweite Umfaltung 7 (vgl. F i g. 2) bildet. Wird der Kraftangriff aufrechterhalten, so bleibt die erste Umfaltung 5 in ihrer Lage, wohingegen sich die zweite Umfaltung 7 mit fortschreitendem Eindringen der Hülse 1 in den Auf-

nahmeteil 2 verlagert, bis die Hülse 1 mit der Innenseite nach außen um die zweite Umfaltung 7 umgestülpt ist und so der Zwischenteil 6 entstanden ist Diese plastische Verformung de» Hülse 1 erfolgt kontinuierlich, und die Widerstandskraft während dieses Vorgangs des Umstülpens der Hülse bleibt konstant. Der Aufnahmeteil 2 behält während der Belastung der Vorriditung seine ursprüngliche Gestalt bei.

Ist die Hülse 1 vollständig in den Aufnahmeteil 2 eingedrungen, so weist der Zwischenteile etwa die Hälfte der ursprünglichen Lange L₁ der Hülse 1 auf, so daß für die Länge L₂ des Aufnahmeteils 2 nur etwa die Hälfte der Länge L₁ erforderlich ist. Die Gesamtlänge (L₁ + L₂) der Vorrichtung zur Dämpfung eines einmaligen Stoßes vor der Beanspruchung durch eine Stoßkraft wird danach bü vollständiger Zusammenstauchung auf die Länge L„, das ist Vi der Ursprungslänge, verringert.

Wie aus der Kennlinie der Fig. 3 zu entnehmen ist, wird die Vorrichtung zur Dämpfung eines einmaligen Stoßes nach der LinieA-B elastisch verformt; bei B beginnt das Material zu fließen. Die erste Umfaltung 5, der Zwischenteil 6 und die zweite Umfaltung 7 bilden sich nacheinander in nächster Nähe des stufenartigen Teils 3 aus. Danach vollzieht sich nach der Linie B-C kontinuierlich die zuvor beschriebene irreversible Verformung der Hülse 1 bei konstanter Widerstandskraft W. Die Fläche E, die von der Abszisse und der Kurve A-B-C umschrieben wird, stellt im wesentlichen ein Rechteck dar und ist ein Maß für die Energie, welche von der Vorrichtung zur Dämpfung eines einmaligen Stoßes während der Zusammenstauchung Λ (mm) aufgenommen werden war.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 4 und 5 zeigt eine Vorrichtung zur Dämpfung eines einmaligen Stoßes mit einer Hülse 1, z. B. aus kohlenstoffarmem Stahl, Aluminium oder einem ähnlichen Material von geeigneter Duktilität und Festigkeit, und mit einer Wandstärke t_v Die Hülse 1 ist an einem Ende so ausgebildet, daß sie einen Flansch oder einen Ansatzteil 8 aufweist, das über einen stufenartigen Teil 3 im rechten Winkel zur Hülsenachse nach außen geführt ist. Ein Führungsteil 9, welcher aus widerstandsfähigem Material in Form einer Scheibe von der Dicke f₂, die größer ist als die Wandstärke t_v gefertigt ist, weist eine zentrisch angeordnete öffnung 10 auf. Der Führungsteil 9 ist am Ansatzteil 8 beispielsweise durch Verschweißen oder Vernieten so angebracht, daß die öffnung 10 und die öffnung Γ der Hülse 1 konzentrisch zueinander ausgerichtet sind.

Der Führungsteil im Ausführungsbeispiel der Fig.4 entspricht dem mit einem Führungs-und Versteifungsring 4 versehenen Aufnahmeteil2 mit großem Durchmesser, wie er im vorhergehenden Ausführungsbeispiel verwendet worden ist. Der Führungsteil 9 weist einen zylindrischen Teil 12 mit einem Innendurchmesser dg auf. Der zylindrische Teil 12 wird durch eine mit einem Radius 11 versehene Aufbördelung als Wandbegrenzung der öffnung 10 ausgebildet und dient als Führung für die Hülse 1.

xo Die Hülse 1 weist einen Innendurchmesser d_x und eine geeignete, frei wählbare Länge L₁ auf. Vorzugsweise ist die Differenz d_t bis d_x so bestimmt, daß sie größer als 4 Z₁ ist. Die Beziehung <£, bis d_t größer als 4Z₁ wird gewählt, da einmal die Hülse, wie in

Fig. 5 gezeigt, so zurückgeschlagen wird, daß sich ein zylindrischer Zwischenteil 6 ausbildet, und zum anderen mit dieser Beziehung auf wirksame Weise ein geeigneter Radius der Umfaltung 5 erreicht wird Der Radius 11 der Abrundung und der zylindrische

ao Teil 12 des Führungsteils 9 bedingen die sichere

Führung der Hülse 1, insbesondere im Anfangssta-

. dium des Umstülpvorgangs. Durch den Radius des

stufeiiartigen Teils 3 der Hülse 1 und weiter durch

den Radius 11 der Abrundung des Führungsteils 9

»5 wird die Hülse 1 davor bewahrt, unter Belastung zu verbiegen. Somit ist keine Möglichkeit gegeben, daß sich eine Spitze, wie sie durch die gestrichelte Linie an der Stelle D in Fig. 3 dargestellt ist, aus bildet.

Im A'jsführungsbeispiel der Fig. δ ist der Führungsteil 9 aus einem vergleichsweise dickwandigen Rohr gebildet, dessen der Hülse 1 zugewandtes Ende abgerundet ist. Weiterhin ist der Ansatzteil 8 der Hülse 1 so ausgestaltet, daß er das Führungsteil 9 aufnehmen kann.

All diese Ausführungsbeispiele haben als gemeinsames Merkmal, daß im Falle der Belastung des freien Endes der verformbaren Hülse oder des Führungsteils 9 durch eine Stoßkraft der Ansatzteil 8

der Hülse 1, der an den stufenartigen Teil 3 anschließt, verformt wird und an der mit einer Abrundung versehenen Wandbegrenzung der öffnung 10 des Führungsteils9 geführt wird (vgl. Fig. 5, II). Dabei wird die Hülse dem eng an dem stufenartigen

Teil 2 anliegenden Führungsteil 9 folgend von innen nach außen umgestülpt und bildet so über eine Umfaltung 5 den Zwischenteil 6. Während des Umstülpvorgangs bleibt die Widerstandskraft der Hülse 1 konstant. Ist das freie Ende der Hülse 1 bis in die

Nähe des Führungsteils 9 gelangt, so hat die Länge des Zwischenteils 6 etwa die Hälfte der ursprünglichen Länge der Hülse 1 erreicht (vgl. Fig. 5, Stufe III).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Dämpfung eines einmaligen Stoßes, insbesondere an Kraftfahrzeugen, im wesentlichen bestehend aus einer in ein achsgleich angeordnetes Aufnahmeteil stülpbaren Hülse aus plastisch verformbarem Metall, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungsteil für die stülpbare Hülse ein Ring vorgesehen ist, der zur Hülse hin abgerundet ist