DE2135000B2 - Aufpralldämpfer für die Abstützung von Stoßstangen an Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufpralldämpfer für die Abstützung von Stoßstangen an Kraftfahrzeugen, mit zwei teleskopierenden Rohren, von denen das eine am Kraftfahrzeug und das andere an der Stoßstange befestigt ist, und die außenendseitig verschlossen sind und Dämpfungsflüssigkeit enthalten, welche bei Einfahrhub durch eine Drosselöffnung des Aufpralldämpfers in eine bei diesem Einfahrhub vergrößerte Kammer verdrängt ist, in der die Dämpfungsflüssigkeit unter Überdruck gehalten ist.

Aufpralldämpfer dienen zur Aufnahme der Energie eines Stoßes oder weniger kurzzeitig aufeinanderfolgender Stöße, die z. B. von Kraftfahrzeugen bei Aufprall mit geringen Geschwindigkeiten ausgeübt werden. Das Abfaneen des Stoßes muß so vonstatten gehen, daß eine Schädigung von Karosserieteilen od. dgl. und insbesondere von tragenden Fahrzeugteilen nicht auftritt.

Es ist bereits ein Aufpralldämpfer für Schienenfahrzeuge bekannt (US-PS 33 78 149), der zwei teleskopie- rende, außenendseitig verschlossene Rohre aufweist. Der Innenraum der Rohre ist mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, die unter dem Druck eines Gaspolsters steht, das sich im Innenrohr befindet und gegen die Dämpfungsflüssigkeit durch einen in diesem Innenrohr beweglichen Trennkolben abgedichtet ist. Beim Einfahrhub wird der für die Dämpfungsflüssigkeit zur Verfügung stehende Raum verkleinert, so daß das

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Gaspolster komprimiert wird. Die Absorption der Stoßenergie durch den Aufpralldämpfer erfolgt, indem die Dämpfungsflüssigkeit vom Innenraum des Außenrohres durch eine Drosselöffnung in den Innenraum des Innenrohres gedrückt wird. Der hierbei auftretende Druck wirkt zugleich auf die zwischen den Rohren vorhandene Abdichtung. Auch ist die Außenabdichtung des Gleitspaltes beider Rohre problematisch. Darüber hinaus sind die Reibungskräfte zwischen den teleskopierenden Rohren bzw. diesen und ihren Rührungsbauteilen relativ hoch, da unter anderem eine trockenlaufende Dichtstelle vorgesehen ist

Ferner ist es bei einem ähnlichen Aufpralldampfer fur Schienenfahrzeuge bereits bekannt (US-PS 34 10416), die Außenabdichtung der beiden teleskopierenden Rohre durch eine Rollmanschette vorzunehmen, deren eines Ende an dem Innenrohr und deren anderes Ende an dem Außenrohr befestigt ist. Zum Schutz dieser Manschette ist am Außenrohr ein Schutzrohr vorgesehen dessen freies Ende mit einer Dichtung auf der äußeren Mantelfläche des Innenrohres gleitet. Es liegt also verhältnismäßig hoher baulicher Aufwand vor, und das Abdichtungsproblem ist nicht optimal gelöst.

Des weiteren ist ein kurzhubiger Aufpralldämpfer für Schienenfahrzeuge bekannt (US-PS 32 02 412). der stapelweise mit mehreren gleichgebauten verwendet wird. Zwischen zwei im Abstand voneinander befindlichen Platten ist eine dickwandige Gummifeder vorhanden und mit ihren Seitenflächen an diesen Platten befestigt. Im Inneren dieser Gummifeder sind an den Platten ringförmige, miteinander teleskopierende Stutzen angebracht. Werden die Platten durch einen Aufprall zusammengedrückt, so entweicht die im Inneren des Aufpralldämpfers vorhandene Dämp fungsflüssigkeit durch Drosselöffnungen der Stutzen und drückt die Gummifeder nach außen. Diese ist somit an der Energieabsorption beteiligt. Das hat zur Folge, daß auch bei Stößen mit geringer Energie sofort eine starke Energieabsorption durch die Gummifeder auftritt. Ein solcher Aufpralldämpfer besitzt daher bei Stößen unterschiedlicher Energie grundsätzlich voneinander abweichende Kennlinien, von denen nur eine optimal sein kann. Darüber hinaus sind derartige Gummifedern bei großen Rohrlängen, wie sie bei Kraftfahrzeugen zum schonenden Abfangen erforderlich sind, offensichtlich nicht verwendbar.

Dem Bekannten gegenüber liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufpralldämpfer der eingangs genannten Gattung für die Abstützung von Stoßstangen an Kraftfahrzeugen zu schaffen, der derartig gestaltet ist. daß er bei baulich einfacher Ausbildung und möglichst geringen Reibungskräften zwischen den einzelnen Bauteilen ohne Abdichtungsprobleme arbeitet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden teleskopierenden Rohre im Bereich ihrer frei nach außen weisenden Mantelflächen von einem dünnwandigen elastischen Balg umhüllt sind, dessen Enden außen an den beiden teleskopierenden Rohren leckfrei befestigt sind, und der die bei Einfahrhub vergrößerte Kammer bildet sowie die verdrängte Dämpfungsflüssigkeit nach Beendigung des Einfahrens in die teleskopierenden Rohre zurückzudrücken vermag.

Für den Aufpralldämpfer sind im wesentlichen nur drei Bauteile erforderlich, nämlich die beiden teleskopierenden Rohre und der elastische Balg. Die Befestigung des Balges an den Rohren ist in einfacher Weise möglich. Zwischen relativ zueinander beweglichen

Bauteilen wirkende Abdichtungsmittel sind nicht erforderlich. Die teleskopierenden Rohre gleiten bzw. führen sch im Flüssigkeitsbad, so daß die Reibung beim TeleüKopieren gering ist. Außerdem können einfache Bauteile mit verhältnismäßig großen Toleranten ver- «endet werden, so daß sich der Herstellungspreis des Aufpralldämpfers niedrig halten läßt Durch die außenseitige Umhüllung der teleskopierenden Rohre durch den elastischen Balg, die eine Abdichtung der beiden teleskopierenden Rohre im Bereich ihrer Gleitflächen venmdet, ist zugleich auch ein besonderer Korrosions- und Schmutzschutz der Gleitflächen entbehrlich.

Vorteilhafterweise ist der elastische Balg als Rollbalg mit Gewebeeinlage ausgebildet Der elastische Balg ist mit seinem einen Ende am Außenende des Innenrohres der teleskopierenden Rohre und mit seinem anderen Ende nach innen eingeschlagen und mit diesem eingeschlagenen Teil am Außenrohr der teleskopierenden Rohre befestigt Der elastische Balg ist als das Auseinanderfahren der teleskopierenden Rohre begrenzender Endanschlag ausgebildet.

In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Aufpralldämpfer mit beim Einfahren nacheinander durch das Außenrohr abzudeckenden Drosselbohrungen im Innenrohr.

F i g. 2 einen Aufpralldämpfer mit besonderer Befestigung des elastischen Balges.

F i g. 3 ein Arbeitsdiagramm, das die Dämpfungsbzw. Rückstellkräfte und den Verlauf der Geschwindigkeit eines auf den Aufpralldämpfer aufprallenden Gegenstandes in Abhängigkeit von Einfuhr- und Ausfahrhub des Aufpralldämpfers erkennen läßt, und

Fig.4 den Einbau eines Aufpralldämpfers in ein Kraftfahrzeug in schimärischer Darstellung.

Fig. 1 zeigt das mit einem Boden 11 verschlossene Außenrohr 10. welches Dämpfungsflüssigkeit 12 enthält. An der glatten Innenwand 13 gleitet das Innenrohr 14, welches durch die Stirnwand 16 verschlossen ist. Dieses besitzt einen Flansch 17 mit Bohrungen 18 zum Befes'igen des Aufpralldämpfers z. B. an der Stoßstange eines Kraftfahrzeuges. Der Flansch 17 und die Stirnwand 16 bilden einen Ringspalt, in dem da^ Ende 19 eines elastischen Balges 20 eingespannt -st. Der Ringbund 21' unterstützt die Einspannung. Das andere Ende 21 des elastischen Balges ist mit Hilfe eines Ringansatzes 22 eines am Außenrohr befestigten Flansches 23 fest gegen die Außenfläche 24 des Außenrohres gepreßt. Der Flansch 23 dient außerdem zur Befestigung des Aufpralldämpfers z. B. an tragenden Teilen des Kraftfahrzeuges.

Die Dämpfungsflüssigkeit 12 des Aufpralldämpfers befindet sich zwischen den teleskopierenden Rohren 10, 14 bzw. in der Kammer 25 auf der vom Balg 20 leckfrei umschlossenen Außenseite der Rohre. Dieser Balg, der die Rohre nur auf einem Teil ihrer Länge umschließt, ist derart elastisch, daß er sich nach einer Dehnung beim Einfahren stets in die dargestellte Lage zurückzuziehen versucht. Er hält also die teleskopierenden Rohre stets in deren dargestellter Ruhelage.

Beim Zusammendrücken beider Rohre wird Dämpfungsflüssigkeit aus dem von beiden Rohren umschlossenen Raum durch Drosselbohrungen 26 in die Kammer 25 gepreßt, wobei der elastische Balg infolge des Ineinanderfahrens beider Rohre ausgebeult und außerdem eeweitet wird. Beim Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit durch die Drosselbohrucgen 26 wird die Energie absorbiert, die das Ineinanderfahren beider Rohre verursacht also z. B. die Energie eines Stoßes auf den Flansch 17. Mit wachsender Eintauchtiefe werden zunehmend mehr Drosselbohrungen durch den oberen Rand 27 des Außenrohres abgedeckt Damit verringert sich die der Dämpfungsflüssigkeit zur Verfugung stehende Durchtrittsfläche.

Da aber zugleich auch die Energie des Stoßes in zunehmenden Maße absorbiert wird, & h, die Geschwindigkeit des Innenrohres sich verringert, bleibt die Dämpfungskraft bei entsprechender Dimensionierung des Aufpralldämpfers bzw. seiner Drosselbohrungen etwa konstant, so daß insofern von einer hubabhängigen bzw. geschwindigkeitsunabhängigen Aufpralldämprung gesprochen werden kann. Im Verlauf der Energieabsorption werden daher keine hohen Kraftspitzen wirksam, die durch entsprechend hohe Verzögerungen zur Gefährdung der Bauteile des Kraftfahrzeuges bzw. der Insassen führen. Darüber hinaus werden die Bauteile des Aufpralldämpfers gleichmäßig beansprucht insbesondere auch die Abdichtungsstellen.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Aufpralldämpfer ist die linke Hälfte in Ruhelage und die rechte Hälfte nach erfolgtem Einfahrhub des Aufpralldämpfers dargestellt. Am Boden 11' des Außenrohres 10' ist ein Befestigungsauge 53 angebracht. In dieses Außenrohr vermag das Innenrohr 14^IV einzutauchen, das an seinem nach außen weisenden Ende durch die Stirnwand 16' verschlossen ist die ein Befestigungsauge 54 trägt Der elastische Balg 20' ist seinem einen Ende 55 nach innen, an der Mantelfläche des Außenrohres 10' anliegend eingeschlagen und mit dem Spannring 56 befestigt. Das andere Ende 57 des Balges ist mit einem Spannring 58 an einem Flansch 59 der Stirnwand 16' befestigt welcher das Innenrohr in seinem oberen Bereich mit Abstand umgreift. Beim Einfahrhub wird der elastische Balg 20' nach Art eines Rollbalges zusammengerollt und gleichzeitig ausdehnt, wobei der Rollbalg so ausgelegt ist, daß der Außendurchmesser im wesentlichen zylindrisch bleibt. Das ist durch eine besondere Gewebeeinlage zu erreichen.

Der Balg nimmt die durch die Schlitze 60 verdrängte Dämpfungsflüssigkeit auf und vermag sie nach Beendigung des Einfahrhubes in die Rohre zurückzudrücken und unter Überdruck zu halten. Auch bei dieser Ausbildung der Drosselöffnung und der Balgbefestigung vermag der elastische Balg eine einwandfreie Abdichtung des Aufpralldämpfers zu gewährleisten.

Der Balg ist als das Auseinanderfahren beider Rohre begrenzender Endanschlag ausgebildet, so daß die Einbaulänge des Balges entsprechend der linken Hälfte der F i g. 2 die maximale Ausfahrlänge des Aufpralldämpfers bestimmt.

In F i g. 3 ist der Verlauf der Dämpfungskraft des Aufpralldämpfers und der Geschwindigkeit eines auf diesen Aufpralldämpfer aufprallenden Gegenstandes in Abhängigkeit vom Hub des Aufpralldämpfers dargestellt, und zwar für zwei verschiedene Aufprallgeschwindigkeiten. Die Kurven d\, v\ für die erste Aufprallgeschwindigkeit sind ausgezogen, die für die zweite Aufprallgeschwindigkeit sind gestrichelt dargestellt. Die Geschwindigkeitsverläufe w, \n sind ausgezogen, während die Dämpfungskräfte ώ, di mit größerer Strichstärke dargestellt sind. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß die Geschwindigkeit des aufprallenden Gegenstandes von der Aufprallgeschwindigkeit ziemlich gleichförmig auf Null absinkt, so daß der

abgebremste Gegenstand mit annähernd konstanter Verzögerung zum Stillstand kommt. Aus den Verlaufen der Dämpfungskräfte ώ, ώ ist ersichtlich, daß die Dämpfungskraft nach entsprechendem Anstieg im wesentlichen konstant bleibt und kurz vor Ende des Einfahrhubes schnell absinkt. Mit den zuvor genannten Bauteilen können also die in Fig.4 dargestellten, vorteilhaften Dämpfungscharakteristiken erreicht werden.

In Fig.4 ist der Aufpralldämpfer einerseits an der Stoßstange 64 und andererseits an den tragenden Teilen 65 eines Kraftfahrzeuges angebaut. Der Anbau erfolgt über die Flansche 66,67, deren dem elastischen Balg 20" zugewandte Begrenzungsflächen 68, 69 abgeschrägt sind, um den Balg beim Einfahren nicht zu verletzen. Diese Gefahr ist insbesondere dann gegeben, wenn der Balg 20" nicht die in F i g. 2 dargestellte Lage einnimmt, sondern die Lage 20'", bei der das Innenrohr in das Außenrohr 10" eingetaucht ist. Zur Vermeidung der Verletzung des elastischen Balgs trägt die ringförmige Abschrägung 70 des Kraftfahrzeugteils 65 bei.

Die Länge des Balges 20, 20', 20" hängt von der Menge der aufzunehmenden Dämpfungsflüssigkeit ab. Sie kann langer sein, als z. B. in F i g. 2 dargestellt. Insbesondere kann der Balg auch beide teleskopierende Teile zwischen deren nach außen weisenden Stirnwänden vollständig abdecken.

Der Aufpralldämpfer kann wegen seines einfachen Aufbaus nicht nur für Kraftfahrzeuge, sondern auch in anderen Anwendungsfällen eingesetzt werden, z. B. in der Industrie.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: 21

1. Aufpralldämpfer für die Abstützung von Stoßstangen an Kraftfahrzeugen, mit zwei teleskopierenden Rohren, von denen das eine am Kraftfahrzeug und das andere an der Stoßstange befestigt ist und die außenendseitig verschlossen sind und Dämpfungsflüssigkeit enthalten, welche bei Einfahrhub durch eine Drosselöffnung des Aufpralldämpfers in eine bei diesem Einfahrhub vergrößerte Kammer verdrängt ist. in der die Dämpfungsflüssigkeit unter Oberdruck gehalten ist. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden teleskopierenden Rohre (14^IV und 10,10'. 10") im Bereich ihrer frei nach außen weisenden Mantelflächen von einem dünnwandige» elastischen Balg (20,20', 20") umhüllt sind, dessen Enden (19,21,55) außen an den beiden teleskopierenden Rohren leckfrei befestigt sind, und der die bei Einfahrhub vergrößerte Kammer (25) bildet sowie die verdrängte Dämpfungsflüssigkeit nach Beendigung des Einfahrens in die teleskopierenden Rohre zurückzudrücken vermag.

2. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Balg (20,20'. 20") als Rollbalg mit Gewebeeinlage ausgebildet ist.

3. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Balg (20') mit seinem einen Ende (57) am Außenende des Innenrohres (14^IV) der teleskopierende Rohre und mit seinem anderen Ende (55) nach innen eingeschlagen und mit diesem eingeschlagenen Teil am Außenrohr (10') der teleskopierenden Rohre befestigt ist.

4. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Balg (20') als das Auseinanderfahren der teleskopierenden Rohre (10'. 14^IV) begrenzender Endanschlag ausgebildet ist.