DE2149759B2 - Dämpfungsvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung, bestehend aus einem rohrförmigen, an dem einen Ende geschlossenen Gehäuse, dessen anderes Ende von einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Kragen, der mit dem Gehäuse fest verbunden ist, verschlossen ist, wobei sich eine im Kragen gelagerte Kolbenstange, an der ein Kolben mit einer Durchgangsöffnung befestigt ist, aus dem Gehäuse heraus erstreckt, und wobei sich im Gehäuse ein kompressibles, Energie absorbierendes Feststoffmaterial befindet, das über den Kragen unter Vorspannung gesetzt ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Dämpfungsvorrichtung.

Es sind Stoßstangen insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt, die aus Plastikmaterial oder einem ähnlichen elastisch verformbaren Material bestehen und nach der Verformung in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren, wenn die Stoßkräfte gewisse Grenzen nicht überschreiten, so daß die Kräfte noch in Verformungsarbeit umgesetzt werden können, ohne das eigentliche Fahrzeug zu beschädigen. In diesem Zusammenhang ist auch bekannt, zur Aufnahme von Stoßenergie Strömungsmittel durch in Stoßstangen vorhandene Öffnungen auszuspritzen, wobei jedoch sich als nachteilig herausgestellt hat, daß das Strömungsmittel innerhalb der Stoßstange eine besondere Abdichtung erfordert, wenn es nicht verlorengehen soll, und daß nach dem Ausspritzen die Stoßstange wieder mit Strömungsmittel aufgefüllt werden muß, damit sie ihre Betriebsfähigkeit «> wieder erlangt

Bei einer bekannten Dämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist ein das Energie absorbierende Feststoffmaterial aufnehmender, tassenförmiger Kragen in der Wandung des rohrförmigen Gehäuses im durch einen Sprengring festgehalten. Derartige Sprengringe finden üblicherweise beim Zusammenbau von teleskopartig ineinander verschiebbaren Teilen als Begrenzungsanschlag für die Axialbewegung solcher Teile Verwendung. Um einen solchen Sprengring in die Wandung des rohrförmigen Gehäuses einbauen zu können, muß der kragenförmige Endkörper so weit nach innen verschoben werden, daß sein äußeres, dem Sprengring benachbartes Ende von dem Si*z des Sprengringes ausreichend weit entfernt ist so daß ein Einbauwerkzeug für den Sprengring zusammen mit letzterem in das Gehäuse eingeführt werden kann, um den Sprengring in die für ihn vorgesehene Ringnut einzusetzen. Bis dies geschehen ist muß der kragenförmige Endkörper verhältnismäßig weit in den Zylinder hineingeschoben werden, um Platz für den Einbau des Sprengrings zu schaffen. Dieses Hineinschieben bedeutet aber eine Komprimierung des Feststoffmaterials, die später nach dem Einbau des Sprengrings nicht mit Sicherheit wieder vollständig rückgängig gemacht wird, und zwar aufgrund der Tatsache, daß sich das elastische Feststoffmaterial möglicherweise nicht so weit wieder ausdehnt, daß der Endkörper an dem Sprengring durch diesen Ausdehnungsvorgang zur Anlage gebracht wird. Geschieht dies nicht, so bleibt in der Dämpfungsvorrichtung ein unerwünschtes Spiel, da das Feststoffmaterial zumindest an seinem einen Ende nicht fest abgestützt wird. In jedem Fall wird aber durch das nach dem Einbau des Sprengrings erfolgende Ausdehnen des Feststoffmäiterials die Vorspannung dieses Materials vollständig oder zumindest teilweise beseitigt (DE-OS 19 33 852).

Bei einer anderen bekannten Dämpfungsvorrichtung (CH-PS 4 11 471) wird zwar auch ein kompressibles Feststoffmaterial mit Hilfe eines Verdrängungskolbens in einer Kammer verdrängt, jedoch weist dieser Kolben in seinem Kopf keine Öffnungen auf, durch die das Material hindurchgequetscht werden kann, sondern einen Ringspalt, der von dem Außenumfang des Kopfes und der Innenwand des Gehäuses begrenzt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Dämpfungsvorrichtung und das Verfahren zu ihrer Herstellung so auszubilden, daß sie nur einen relativ geringen Fertigungsaufwand erfordert und sich auch der Montageaufwand in vertretbaren Grenzen hält, wobei unter dem Begriff Montage nicht der Einbau der Dämpfungsvorrichtung in Apparate oder Maschinen zu verstehen ist, an denen die Dämpfungsvorrichtung verwendet werden soll, sondern die Montage der Einzelteile, aus denen die Dämpfungsvorrichtung zusammengesetzt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das andere Ende des Gehäuses plastisch nach innen verformt ist und mit der äußeren Stirnfläche des Kragens in Berührung steht, wobei die Stirnfläche des Kragens eine Reihe ringförmiger, in Richtung auf das äußere Ende des Kragens abnehmende Durchmesser besitzende Stufen aufweist. Eine solche Dämpfungsvorrichtung läßt sich erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise dadurch herstellen, daß durch die plastische Verformung des Endteils des Gehäuses das kompressible Feststoffmaterial über den Kragen unter Vorspannung gesetzt ist.

Durch diese Konstruktion wird also der dem Endkörper bei der bekannten Vorrichtung vergleichbare Kragen auf wesentlich einfacherer Weise, nämlich ohne Verwendung eines Spezialwerkzeugs, in seine Einbaulage gebracht und aufgrund seiner gezackten Oberfläche dort an der den Kragen umgebenden Gehäusewandung fest verankert, indem das offene Ende des rohrförmigen Gehäuses plastisch verformt wird,

wobei gleichzeitig das Feststoffmaterial unter eine gewisse Vorspannung gesetzt werden kann. Dieser letzte Vorteil ergibt sich also gewissermaßen zusätzlich zu den durch die erfindungsgemäße Konstruktion erreichten konstruktiven Vorteilen im Hinblick auf den Fertigungsmontageaufwand.

Die Erfindung wird nachfolgende anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

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

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

F i g. 3 eine Querschnittsansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2.

In F i g. 1 ist eine Dämpfungsvorrichtung 10 dargestellt, die sich im wesentlichen aus einem rohrförmigen Gehäuse 12 und einer Kolbenstange 14 zusammensetzt, die mit einem Kolben 16 verbunden ist. Der Kolben 16 ist in einer Kammer 18 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 Fahrzeug, erleichtern. Die Kolbenstange 14 wird an einem Gegenstand starr befestigt, der sich in bezug auf das Fahrzeug bewegen kann, so wie die Stoßstange eines nicht gezeigten Fahrzeugs. Das Ende der Kammer 18 neben dem Halterungsarm 20 ist mit Hilfe einer Membran 24 verschlossen. Die Membran 24 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 14 ist in dem Kragen 26 gleitend beweglich. Der Kolben 16 kann mit der Vorderkante des Kragens 26 in Berührung kommen. Der Kragen 26 hat eine äußere Stirnfläche 28, die eine Reihe ringförmiger, in Richtung auf das äußere Ende des Kragens 26 abnehmende Durchmesser besitzende Stufen aufweist, welche zur Erleichterung der Befestigung des Kragens 26 in bezug auf das Gehäuse 12 dienen. Eine Dichtung 30, die gewöhnlich aus einem geformten Nylonmaterial besteht, ist in einem ringförmigen Hohlraum 32 angeordnet, der in dem Kragen 26 « ausgebildet ist. Die Dichtung 30 umgibt die Kolbenstange 14 und steht mit ihr in Berührung. Es wird darauf hingewiesen, daß die Dichtung 30 ebenfalls eine ringförmige Aussparung 34 aufweist. Der Zweck dieser Aussparung 34 besteht darin, die Dichtung 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 14 vorbei ausläuft. Eine solche Aussparung innerhalb einer Dichtung ist also bekannt.

Der Kolben 16 ist mit mehreren Durchgangsöffnungen 36 ausgestattet. In der Kammer 18 ist ein kompressibles, Energie absorbierendes Feststoffmaterial 38 angeordnet. 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 zufriedenstellende Dämpfungswirkung eintritt. Die . ■. Auswahl der Öffnungsgröße und die Anzahl derartiger öffnungen 36 sind jedoch eine Sache der jeweiligen Konstruktionserfordernisse.

Konzentrisch zur Kolbenstange 14 und innerhalb der Arbeitsfläche des Kolbens 16 befindet sich eine ringförmige Aussparung 40, die am Umfang des Kolbens 16 liegt Die Wirkungsweise der Aussparung 40 ist derart, daß dann, wenn sich de.: 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 Feststoffmateriais 38 am Umfang des Kolbens 16 verhindert, so daß das Material durch die öffnungen 36 wandern muß, wodurch die gewünschten Dämpfungseigenschaften erreicht werden.

Die Herstellung der Vorrichtung 10 geschieht wie folgt Zur Herstellung der Vorrichtung 10 braucht nur der Kragen 26, der die Dichtung 30 enthält, über die Kolbenstange 14 geschoben und mit dem Kragen 16 in Berührung gebracht zu werden. Der Kolben 16 und der Kragen 26 werden dann in die in dem Gehäuse 12 befindliche Kammer 18 eingeschoben. Es versteht sich, daß das Gehäuse 12 vorher an dem Haltearm 20 befestigt worden ist wobei die Membran 24 an ihrem Platz eingeschweißt wurde, so daß sie das eine Ende der Kammer 18 abschließt Vor dem Einbau des Kolbens 16 in den Kragen 26 wird die gewünschte Menge an kompressiblem Feststoffmaterial 38 in die Kammer 18 eingesetzt Diese Menge 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 erwünscht, daß das Material 38 mit einer Vorspannung 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 Feststoffmaterial 38 eingedrückt wird, wodurch dieses Material unter Vorspannung gesetzt wird.

Wenn der Kragen 26 gerade in der Kammer 18 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 Durchmesser 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 Stirnfläche 28 erleichtert die Befestigung während dieses Verformungsvorganges des Kragens 26 an dem Gehäuse 12.

Die Betriebsweise der so angefertigten Dämpfungsvorrichtung 10 wird im folgenden erläutert. Der Haltearm 20 erleichtert die Befestigung der Vorrichtung 10 an dem Körper bzw. der Karosserie eines Motorfahrzeuges. An dem freien Ende der Kolbenstange 14 ist eine nicht dargestellte Stoßstange befestigt. Es versteht sich, daß normalerweise zwei oder mehr derartige Vorrichtungen 10 für jede Stoßstange an einem Motorfahrzeug verwendet werden. Wenn 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 Feststoffmaterial 38 veranlaßt, von der einen Kolbenseite zur anderen durch die öffnungen 36 hindurchzutreten. Während dieses Vorgangs wird die einwirkende Kraft abgedämpft, kann also dadurch nicht in der maximalen Höhe direkt auf den Fahrzeugkörper übertragen werden. Da sich der Kolben 16 in der

Kammer 18 bewegt, wird infolge des zusätzlichen Volumens der Kolbenstange 14, die sich in der Kammer 18 bewegt, das Material 38 komprimiert. Nachdem die Stoßenergie 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 F i g. 1 gezeigte Lage zurückzuführen, d. h., an den Kragen 26. Deshalb wird nach Absorbierung der Stoßenergie durch die Vorrichtung 10 die Stoßstange automatisch in ihre Ursprungslage zurückbewegt.

Die Vorrichtung 10, von der ein wesentlicher Vorteil die vergleichsweise kleine Anzahl Bauteile ist, ist so gebaut, daß sie die Energie in einer Größe absorbiert, wie sie bei einem Kraftfahrzeugzusammenstoß auftritt, bei dem die Relativgeschwindigkeit zwischen den stoßenden Gegenständen 24 bis 32 km/h beträgt.

Wenn die Stoßgeschwindigkeit diesen Bereich überschreitet, dann legt sich der Kolben 16 an die Membran 24 an, so daß dann die Stoßkraft direkt auf den Fahrzeugkörper übertragen wird. Jedoch wird selbst bei derartig großen Stoßkräften nur eine vergleichsweise

*> geringere Beschädigung des Fahrzeugs verursacht, weil ein Teil der Stoßernergie anfänglich absorbiert wird. Es versteht sich daß die Größe der Vorrichtung 10 oder die Anzahl derartiger Vorrichtungen 10 veränderbar ist, so daß sich auch die von größeren Stoßgeschwindigkeiten

ίο herrührende Energie absorbieren ließe. Ferner könnte die Vorrichtung 10 auch in Verbindung mit anderen Gegenständen als Motorfahrzeugen benutzt werden, so beispielsweise bei Industriemaschinen o. dgl., wo häufig Dämpfungsvorrichtungen verwendet werden. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß für die Vorrichtung 10 kein spezielles Baumaterial erforderlich ist, und daß bei der Herstellung dieser Vorrichtung keine sehr genauen Toleranzen eingehalten zu werden brauchen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   !. Dämpfungsvorrichtung bestehend aus einem rohrförmigen, an dem einen Ende geschlossenen Gehäuse, dessen anderes Ende von einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Kragen, der mit dem Gehäuse fest verbunden ist, verschlossen ist, wobei sich eine im Kragen gelagerte Kolbenstange, an der ein Kolben mit einer Durchgangsöffnung befestigt ist, aus dem Gehäuse heraus erstreckt, und wobei sich im Gehäuse ein !compressible?, Energie absorbierendes Feststoffmaterial befindet, das über den Kragen unter Vorspannung gesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Gehäuses (12) plastisch nach innen is verformt ist und mit der äußeren Stirnfläche (28) des Kragens (26) in Berührung steht, wobei die Stirnfläche (28) des Kragens (26) eine Reihe ringförmiger, in Richtung auf das äußere Ende des Kragens (26) abnehmende Durchmesser besitzende Stufen aufweist
2. 2. Verfahren zum Herstellen einer Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die plastische Verformung des Endteils des Gehäuses (12) das kompressible Feststoffmaterial (38) über den Kragen (26) unter Vorspannung gesetzt ist