DE2149759A1 - Daempfungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Dämpfungsvorrichtungen, die sich insbesondere für Kraftfahrzeugstoßetangen eignen, bei denen ein kompressibles, kompaktes Material verwendet wird.

Kraftfahrzeuge sind gewöhnlich Mit Einriohtungen versehen, die die Fahrzeugkarosserie gegen leichte Stöße schützen. Derartige Einrichtungen werden normalerweise mit Stoßstangen bezeichnet. Diese Stoßstangen sind vorne und hinten am Fahrzeug angeordnet. Sie bestehen üblicherweise aus einem steifen StUckMaterial, beispielsweise Stahl, das an dem Fahrzeug starr befestigt ist. Wenn das Fahrzeug von einem anderen Fahrzeug gestoßen wird oder selbst gegen einen festen Gegenstand stößt, dann versagt das Baumaterial

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der Stoßstange selbst dann, wenn nur eine ziemlich kleine Stoßkraft einwirkt. Dazu kommt, daß derartige Stoßstangen normalerweise direkt eine Kraft in das Fahrzeug selbst übertragen. Eine solche Kraftübertragung ist jedoch unerwünscht, da sie zu einer weiteren Beschädigung des Fahrzeugs führt und auch die Wahrscheinlichkeit, daß die Fahrzeuginsassen zu Schaden kommen, vergrößert»

In den letzten Jahren sind starke Anstrengungen unternommen worden, um eine Stoßstange für ein Kraftfahrzeug zu konstruieren, die die Stoßkraft absorbiert und in keinem wesentlichen Umfang auf das Fahrzeug selbst überträgt. In diesem Zusammenhang sind Stoßstangen aus Plastikmaterial oder einem anderen ähnlichen Material bekanntgeworden, die nach der Verformung in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Ferner befindet sich innerhalb solcher Stoßstangen ein Strömungsmittel, das während des Stoßvorgangs durch in der Stoßstange vorhandene Öffnungen ausgespritzt wird. Der von der Stoßstange entwickelte Widerstand gegen das Ausspritzen des Strömungsmittels bewirkt eine Abserbierung der Stoßkraft.

Der Hauptnachteil derartiger StrömungsmitteI^ausspritzstoßstangen ist darin zu sehen, daß eine verhältnismäßig kleine Stoßkraft ein Ausspritzen des Strömungsmittels aus der Stoßstange bewirkt» Sobald einmal Strömungsmittel verlorengegangen ist, muß jedoch die Stoßstange wieder mit Strömungsmittel aufgefüllt werden, bevor sie wieder in Betrieb genommen werden kann_o D_eh. jedoch, daß die Stoßstange für eine Zeitspanne nicht betriebsbereit ist, und daß außerdem Zeit verloren geht und Kosten erforderlich sind, um die Stoßstange wieder aufzufüllen.

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Die Aufgabe der Erfindung bestefct deshalb darin, eine Kraftfahrzeugstoßetange zu bauen, die ein ziemlich hohes Kraftabsorbierungsvermugen aufweist und nach eine« von einer verhältnismäßig kleinen Kraft geführten Stoß keinerlei Wartung oder Instandsetzung erfordert and darUberhinaus nach jeder Stoßeinwirkung automatisch in ihren Ausgangszustand zurückkehrt.

Die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung ist nun so gebaut, daß sie dazu verwendet werden kann, eine Kraftfahrzeugstoßstange in bezug auf das Fahrzeug zu haltern. Selbstverständlich kann sie jedoch auch in Verbindung mit anderen Gegenständen verwendet werden, wobei sich hier nur die Verwendungsmöglichkeit zum Tragen einer Kraftfahrzeugstoßstang· als außerordentlich geeignet erweist. In diesem Zusammenhang wird ein· Kolbenstange mit der Stoßstange verbunden, wobei die Kolbenstange in einem Kolben endet, der in einer Kammer getragen wird, die in einem Gehäuse ausgebildet ist. Das Gehäuse ist an dem Fahrzeugkörper unbeweglich befestigt. Ein kompressibles, kompaktes Material wird in der in dem Gehäuse ausgebildeten Kammer eingeschlossen. Der Kolben ist so geöffnet, daß ein Teil des kompressiblen, kompakten Materials von der einen Kolbenseite zur anderen Kolbenseite leitbar ist. Ein Kragen umgibt einen Teil der Kolbenstange und diese ist in bezug auf den Kragen verschiebbar. Eine zwischen dem Kragen und der Kolbenstange angeordnete Dichtung läßt keine Leckage des kompressiblen, kompakten Materials aus der Kammer nach außen. Der Kragen ist außerhalb gezackt, und ein Teil des Gehäuses ist plastisch verformt, wobei es mit den Zacken des Kragens in Berührung steht.

Das Hauptmerkmal der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung ist die Konstruktion des Dämpfers selbst, der sich im Vergleich zu den bekannten Dämpfern aus einer verhältnismäßig geringen Zahl Teile zusammensetzt. Ein weiteres Merkmal

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besteht darin, daß die Dämpfungsvorrichtung in einer minimalen Fertigungszeit leicht gebaut werden kann₀ Ferner kann der Dämpfer der Dämpfungsvorrichtung mit verhältnismäßig geringer Erfahrung und Geschicklichkeit von der Person oder den Personen gebaut werden, die die erfindungsgemäße Vorrichtung zusammensetzen. Schließlich kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung auch noch dadurch, daß der Dämpfer keinerlei Leckage des kompressiblen, kompakten Materials außerhalb des in dem Gehäuse eingeschlossenen Zylinders zuläßt.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht der Dämpfungsvorrichtung in einem Zwischenstadium der Herstellung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, wobei jedoch die Dämpfungsvorrichtung im Endstadium der Herstellung gezeigt ist, und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2.

In Figo 1 ist eine Dämpfungsvorrichtung 10 dargestellt, die sich im wesentlichen aus einem Gehäuse 12 und einer Kolbenstange 14 zusammensetzt, die mit einem Kolben 16 verbunden ist. Der Kolben 16 ist in einer Kammer 1Θ innerhalb des Gehäuses 12 beweglich gelagert. Das Gehäuse 12 ist an einem Halterungsarm 20 starr befestigt. Der Halterungsarm 20 weist fluchtende Öffnungen 22 auf, die seine Befestigung an einem festen Gegenstand, beispielsweise einem Körperteil eines Fahrzeugs, erleichtern. Die Kolbenstange Ik wird an einem Gegenstand starr befestigt, der sich in bezug auf den

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Körperteil des Fahrzeugs bewegen kann, so wie die Stoßstange eines nicht gezeigten Fahrzeugs. Das Ende der Kammer 18 neben dem Haiterungsarm 20 ist mit Hilfe einer Membran 2k verschlossen« Die Membran 2k besteht aus einem metallischen Material und ist mit dem Gehäuse 12 verschweißt«

In dem freien Ende der Kammer 18 ist ein Kragen 26 angeordnet. Die Kolbenstange Ik ist in dem Kragen 26 gleitend beweglich. Der Kolben 16 kann mit der Vorderkante des Kragens 26 in Berührung kommen. Der Umfang des Kragens 26 ist in Zacken 28 unterteilt. Die Zaoken 28 dienen zur Erleichterung der Befestigung des Kragens 26 in bezug auf das Gehäuse 12. Eine Dichtung 30, die gewöhnlich aus einem geformten Nylon— material besteht, ist in einem ringförmigen Hohlraum 32 angeordnet, der in dem Kragen 26 ausgebildet ist« Die Dichtung 30 umgibt die Kolbenstange Ik und steht mit ihr in Berührung· Es wird darauf hingewiesen, daß die Diohtung 30 ebenfalls eine ringförmige Aussparung Jk aufweist. Der Zweck dieser Aussparung 3k besteht darin, die Diohtung 30, wenn der Druck des Materials innerhalb der Kammer 18 ansteigt, mit der Kolbenstange 14 in stärkere Berührung zu bringen und dadurch sicherzustellen, daß kein Material aus der Kammer 18 an der Kolbenstange Ik vorbei ausläuft. Eine solche Aussparung innerhalb einer Dichtung ist also bekannt und braucht hier deshalb nicht im einzelnen beschrieben zu werden«,

Der Kolben 16 ist mit mehreren Durchgangsöffnungen 36 auHgestattet. Man erkennt, daß in der Kammer 18 ein kornpressibles, kompaktes Material 38 angeordnet ist. Die Größe und Anzahl der Öffnungen 36 werden im Hinblick auf die Art des Materials 38 so gewählt, daß sich das Material 38 von der einen Seite des Kolbens 16 zur anderen Kolbenseite durch die Öffnung 36 hindurchbewegen kann, so daß eine zu» friedenstellende Dämpfung«wirkung eintritt. Die Auswahl der

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Öffnungsgröße und die Anzahl derartiger Öffnungen 36 sind jedoch eine Sache der Konstruktionswahl·

Konzentrisch zur Kolbenstange 14 und innerhalb der Arbeitsfläche des Kolbens 16 befindet sich eine ringförmige Aussparung 40. Es wird darauf hingewiesen, daß die ringförmige Aussparung 40 am Umfang des Kolbens l6 liegt,, Die Wirkungsweise der Aussparung 40 ist derart, daß dann, wenn sich der Druck in der Kammer 18 aufbaut, dieser Druck die Vorderkante des Kolbens 16 nach außen drückt und mit der Wandung der Kammer 18 in Berührung bringt«, Infolgedessen wird Leckage des Materials am Umfang des Kelbens 16 verhindert, so daß das Material durch die Öffnungen 36 wandern muß, wodurch die gewünschten Dämpfungseigenschaften erreicht werden.

Innerhalb des hier beschriebenen Gedankens liegt auch, daß anstelle von Öffnungen 36 am Umfang des Kolbens l6 ausgeschnittene Abschnitte ausgebildet werden können₀ Mit anderen Worten, anstatt das Material durch die Öffnungen 36 laufen zu lassen, kann es durch ausgeschnittene Abschnitte gewählter Größe am Kolbenumfang wandern.

Zur Herstellung der Vorrichtung 10 ist folgendes auszuführen: Es versteht sich, daß einer der Hauptvorteile der Vorrichtung 10 die im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen dieser Art kleine Zahl Bauteile ist. Zur Herstellung der Vorrichtung 10 braucht nur der Kragen 26, der die Dichtung 30 enthält, über die Kolbenstange 14 geschoben und mit dem Kolben l6 in Berührung gebracht zu werden. Der Kolben 16 und der Kragen 26 werden dann in die in dem Gehäuse 12 befindliche Kammer 18 eingesohoben₀ Es versteht sich, daß das Gehäuse 12 vorher an dem Haltearm 20 befestigt worden ist, wobei die Membran 24 an ihrem Platz eingeschweißt wurde,

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so daß sie das eine Ende der Kammer .18 abschließt. Es versteht sich ferner, daß vor dem Einbau des Kolbens 16 in den Kragen 26 die gewünschte Menge an kompressiblem, kompakten Material 38 in die Kammer 18 eingesetzt wird. Die Menge an einzusetzendem Material 38 wird so gewählt, daß nach dem Einbau des Kolbens 16 und des Kragens 26 in die Kammer 18 kein Hohlraum mehr vorhanden ist. In Wirklichkeit ist es normalerweise erwünscht, daß das Material 38 mit einer Vor« spannung bzw. einem Vordruck beaufschlagt wird. Dieses vorherige Zusammenpressen des Materials läßt sich durch die plastische Verformung des Gehäuses 12 um den Kragen 26 erreichen, die im folgenden beschrieben wird und durch die der Kolben 16 in das kompressible, kompakte Material 38 eingedruckt wird, wodurch dieses Material eine Vorkompression erhält.

Wenn der Kragen 26 gerade in der Kammer 16 des Gehäuses 12 angeordnet worden ist, wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Werkzeugs eine konzentrische Kraft aufgegeben, um das äußere Ende des Gehäuses 12 so einzudrücken oder zu verformen, daß es an diesem Ende einen kleineren Durohmesser erhält. Durch diese plastische Verformung des Gehäuses 12 wird das Gehäuse mit dem Kragen 26 fest verbunden. Normalerweise reicht die Verformungskraft aus, um das in der Kammer 18 befindliche Material 38 in geringem Maße vorzukomprimieren, Die Zacken 28 erleichtern die Befestigung während dieses Verformungsvorgangs des Kragens 26 an dem Gehäuse 12.

Die Betriebsweise der so angefertigten Vorrichtung 10 wird im folgenden erläutert. Der Haltearm 20 erleichtert die Befestigung der Vorrichtung 10 an dem Körper bzw₀ der Karosserie eines Motorfahrzeugs„ An dem freien Ende der Kolbenstange Ik ist eine nicht dargestellte Stoßetange

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befestigte Es versteht sich, daß normalerweise zwei oder mehr derartige Vorrichtungen 10 für jede Stoßstange an einem Motorfahrzeug verwendet werden» Venn auf die Stoßstange eine Stoßkraft einwirkt, die so groß ist, daß sie eine Bewegung des Kolbens 16 innerhalb der Kammer 18 der Vorrichtung 10 bewirkt, dann wird das kompressible, kompakte Material 38 veranlaßt, von der einen Kolbenseite zur anderen durch die Öffnungen 36 hindurchzutreten. Während dieses Vorgangs wird die einwirkende Kraft abgedämpft, kann jedoch dabei nicht in der maximalen Höhe direkt auf den FahrzeugkSrper übertragen werden. Da sich der Kolben 16 in der Kammer 18 bewegt, wird infolge des zusätzlichen Volumens der Kolbenstange Ik, die sich in der Kammer 18 bewegt, das Material 38 komprimiert. Nachdem die Kraft, die auf die Stoßstange eingewirkt hat, vollständig absorbiert worden ist, erzeugt diese zusätzliche Kompressionskraft innerhalb des Materials 38 ein Ungleichgewicht am Kolben 16, das bestrebt ist, den Kolben in die in Fig. 1 gezeigte Lage zurückzuführen, d.h., an dem Kragen 26. Deshalb wird nach Absorbierung der Stoßkraft durch die Vorrichtung 10 die Stoßstange automatisch in ihre Ursprungs— lage zurUckbewegt.

Man erkennt, daß das Material 38 ein Stoff ist, der als kompressibles, kompaktes Material bezeichnet werden kann und unter dem Namen "Silastic" von der Dow Corning Corporation erhältlich ist. Es versteht sich jedoch, daß sich die hier beschriebene Vorrichtung auch in Verbindung mit anderen Arten kompressibler, kompakter Materialien sowie auoh mit nicht kompressiblen, kompakten Materialien, wie etwa einer Flüssigkeit verwenden läßt.

Di· Vorrichtung 10 ist so gebaut, daß sie die Kraft in einer Große absorbiert, wie sie bei einem Kraftfahrzeug^zusammenstoß auftritt, bei dem die Kelativgeschwindigkeit zwisohen den stoßenden Gegenständen 2k bis 32 km/h beträgt.

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Wenn die Stoßgeechwindigkeit diesen Bereich überschreitet, dann wird der Kollben 16 dazu gebracht, sich an die Membran 24 anzulegen, so daß dann die Stoßkraft direkt auf den Fahrzeugkörper übertragen wird. Jedoch erfolgt selbst in Fällen derartig großer Stoßkräfte eine geringere Beschädigung des Fahrzeugs, weil ein Teil der Stoßenergie anfänglich absorbiert wird. Es versteht sich, daß die Größe der Vor« richtung 10 oder die Anzahl derartiger Vorrichtungen 10 veränderbar ist, so daß sich auch die von größeren Stoß— geschwindigkeiten herrührende Energie absorbieren ließe. Ferner könnte die Vorrichtung 10 auoh in Verbindung mit anderen Gegenständen als Motorfahrzeuge benutzt werden, so beispielsweise bei Industriemaschinen od_odgl., wo häufig Dämpfungsvorrichtungen verwendet werden« Es wird ferner darauf hingewiesen, daß für die Vorrichtung 10 kein spezielles Baumaterial erforderlioh ist, und daß bei der Herstellung dieser Vorrichtung keine sehr genauen Toleranzen eingehalten zu werden brauchen. Der Grund für diese Tatsache scheint darin zu liegen, daß die Vorrichtung 10 während ihrer gesamten Lebensdauer nicht mehr als etwa ein halbes Dutzend Male in Tätigkeit tritt. Aufgrund der bei der voraussichtlichen Verwendung auftretenden geringen Betriebszyklenzahl brauchen daher in baulioher Hinsicht keine strengen Anforderungen erfüllt zu werden.

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Claims (7)

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1. / Dämpfungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein rohr-Yörmiges Gehäuse (12), in dem sich eine Innenkammer (18) befindet, einen in der Kammer (18) beweglich getragenen Kolben (16), an dem eine Kolbenstange (Ik) befestigt ist, die sich aus dem Gehäuse (12) herauserstreckt, einen um die Kolbenstange (14) und in dem Gehäuse angeordneten Kragen (26), in bezug auf den die Kolbenstange verschiebbar ist, und durch ein in der Kammer (i2) enthaltenes Material (38), das Energie absorbieren kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) plastisch verformbar tmcl dabei ait dem Kragen (26) in festen Eingriff bringbar ist*

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (26) eine äußere mit Zacken (28) versehene Oberfläche aufweist, die an dem Gehäuse (l2) anliegt·

4. Vorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Kammer (18) befindliche Material (38) ein kompressibles, kompaktes Material ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, daduroh gekennzeichnet, daß der Kolben (l6) mit wenigstens einer Durchgangsöffnung (36) versehen ist, die den Durchtritt des kompressiblen, kompakten Materials von der einen Kolbenseite zur anderen ermöglicht

6. Vorrichtung naoh Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolben (l6) in seiner Büt-ri?bsfliiohe eine ringförmige Aussparung (^G) aufweist, die *,2, KoIbeiiUQiiaiig angeordnet isI₀

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7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kragen (26) und der Kolbenstange (14) eine Dichtung (30) angeordnet ist um zu verhindern, daß das Material (38) an der Kolbenstange (14) vorbei aus der Kammer (18) austritt«

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