DE2154991C3

DE2154991C3 - Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE2154991C3
Application number: DE19712154991
Authority: DE
Inventors: Ing.(Grad.) Johann 3180 Wolfsburg Peuker
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1971-11-05
Filing date: 1971-11-05
Publication date: 1981-04-09
Also published as: DE2154991A1; DE2154991B2

Description

Fahrzeugstoßstange, während der Zylinder am Chassis des Fahrzeuges angelenkt ist

Mehrere Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert Es zeigen

F i g. 1 bis 7 Längsschnitte und

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 besteht der Zylinder aus dem Mittelteil 1 und den beiden Deckelteilen 2 und 3, von denen das erstgenannte — außer einem Durchtritt für den Schaft 4 des Stempels 5 — beispielsweise sechs Löcher 6 zum Durchtritt der zu Bruchstücken zerriebenen Körper aufweist während das andere Deckelteil 3 die mit der Verschlußschraube 7 verschlossene Einfüüöffnung 8 für die Körper enthält Der Innenraum 9 des Zylinders 1,2,3 ist mit in der Figur nicht dargestellten Körpern gefüllt die beispielsweise durch Mikroglaskugeln gebildet sein können. Wesentlich für diese Ausführungsform der Erfindung ist ferner, daß zwischen dem äußeren Umfang des in Richtung des Pfeiles 10 bei einem Stoß beanspruchtem Stempels 5 einerseits und der Innenwand des Zyiinderteils 1 andererseits ein Zwischenraum 11 verbleibt durch den bei einem Aufprall die Körper bzw. Bruchstücke davon hindurchgequetscht werden.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß grundsätzlich auch auf die öffnungen 6 zum Durchtritt von unter einen maximalen Durchmesser zermahlenen Bruchstücken verzichtet werden kann. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt F i g. 2. Dort besteht der Zylinder wiederum aus drei Teilen 20, 21 und 22, die aber jetzt keine Durchtrittsöffnungen für die Bucbrtükke 23 aufweisen. Der Stempel 24 ist an seinem äußeren Umfang mit Durchlässen 25 in von dem Einzelfall und der gewählten Größe der Körper abhängiger Anzahl versehen.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Stoßdämpfer so angeordnet, daß bei einem Aufprall der Stempel 24 über seinen Schaft 26 in Richtung des Pfeiles 27 auf den oberen Deckel 21 der Zylinderanordnung hin gezogen wird.

Eine Reparatur der Vorrichtungen nach den F i g. 1 und 2 nach einem Aufprall ist zumindest bei Einhaltung einer vorgegebenen Aufprallintensität in einfacher Weise dadurch möglich, daß eine neue Füllung des Zylinders mit Körpern vorgenommen wird.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 befindet sich in dem Zylinder 30, der in seinem unteren Bereich mit der Durchtrittsöffnung 31 für die zerriebenen Körper bzw. Bruchstücke versehen ist und dem der Stempel 32 zugeordnet ist eine Vielzahl von in diesem Ausführungsbeispiel ringförmigen Körpern 33, von denen jeweils mehrere auf biegsame Träger 34 aufgezogen sind, so daß jeweils mehrere Körper 33 lose zu ringförmigen Körpern zusammengefaßt sind. Die Körper 33 können ihrerseits bereits Verbundkörper darstellen, die beispielsweise durch Zusammenbacken mehrerer Mikroglaskugeln hergestellt sind. Insgesamt ergibt sich eine hohlzylinderförmige Anordnung von Körpern 33, und in diesem Ausführungsbeispiel besitzt der Stempel 32 eine konische Wirkungsfläche 35, so daß er die oberste Lage von KOr₁Kiη 33 an ihrem inneren Umfang berührt So werden bei einem Stoß in Richtung des Pfeiles 36 sukzessive die Körper 33 der verschiedenen Lagen zwischen der Innenfläche des Zylinders 30 einerseits und der konischen Wirkungsfläche 35 des Stempels andererseits zerstört und zerrieben.

Damit die fein zerriebenen Körper nicht zu einer harten Schicht zusammengequetscht werden, die eine weitere Energieumsetzung zumindest behindern kann, ist auf der dem Stempel 32 entgegengesetzten Seite des Zylinders 30 die Öffnung 31 vorgesehen, die so dimensioniert ist daß fein zermahlene Bruchstücke aus dem Zylinder entweichen können.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 ist man bezüglich der Zusammenfassung einer Vielzahl von Körpern noch weiter gegangen. Dort bilden die Körper nämlich durch Verwendung beispielsweise eines Alkydharzes als Verbindungsmittel einen im wesentlichen hohlzylinderförmigen Verbundkörper 40, der wiederum in den Zylinder 41 eingesetzt ist und unter der Wirkung des Stempels 42 steht Wiederum weist der Zylinder an seinem in der Figur unteren Ende eine Durchtrittsöffnung 43 zu dem bereits erläuterten Zweck auf. Zur Steuerung der Festigkeit des als Einsatzkörper ausgebildeten Verbundkörpers 40 besitzt dieser eine in Stoßrichtung (Pfeil 44) zunehmende Wandstärke. Derselbe Effekt kann auch dadurch erreicht werden, daß die eingebetteten Körper 45 eine in Richtung der Achse der Vorrichtung variierende Wandstärke besitzen oder aus Materialien unterschiedlicher Sprödigkeit hergestellt sind.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 liegt wiederum ein in die durch den Zylinder 50 und den Stempel 51 gebildete Anordnung eingesetzter Verbundkörper 52 vor, der ähnlich wie der Verbundkörper 40 in F i g. 4 aufgebaut ist In diesem Ausführungsbeispiel äst der Hohlkörper 52, dessen Gestalt der Wirkungsfläche 53 des Stempels 51 angepaßt ist auf seinem äußeren Umfang durch Vertiefungen, die kreisringförmig über den Umfang verlaufen, mit Sollbruchstellen 54 versehen. Hier erfolgt bei einem Aufprall also zunächst eine Zerstörung des Verbundkörpers 52 in Teükörper, die bereits für sich als Reibkörper angesprochen werden können; in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind aber noch kleinere Körper vorhanden, so daß noch ein zweiter Zertrümmerungsvorgang erfolgt Daraufhin erfolgt ein Zermahlen der Bruchstücke.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 ist in den Zylinder 60, dem der Stempel 61 zugeordnet ist, ein Verbundkörper 62 eingesetzt dessen Innenwand 63 etwas konisch verläuft, so daß die Wandstärke des Verbundkörper 62 in Stoßrichtung (Pfeil 64) zunimmt.

Weiterhin trägt der Verbundkörper 62 auf seinem äußeren Umfang durch spiralförmige Nuten 65 gebildete Sollbruchstellen.

F i g. 7 zeigt einen in den Zylinder 70, dem der Stempel 71 zugeordnet ist, eingesetzten Verbundkörper 72, dessen äußerer Mantel sowohl ringförmige Nuten 73 als auch im wesentlichen parallel zur Achse der Vorrichtung verlaufende Längsnuten 74 trägt Durch diese sich schneidenden Nutenkonfigurationen entstehen auf der Außenfläche des Verbundkörpers 72 etwa pyramidenförmige Anordnungen, die mit 74a bezeichnet sind. Diese Anordnungen werden, wie im unteren Teil der Figur im Bereich der öffnung 75 des Zylinders dargestellt, bei einem in Richtung des Pfeils 76 erfolgenden Aufprall voneinander getrennt und gegenseitig zerrieben und zermahlen. Auch hier kann in den Verbundkörper 72 wiederum eine Vielzahl kleiner Körper eingebettet sein, so daß zunächst eine zweifache Zertrümmerung, nämlich in die Anordnungen 74 und darauf die einzelnen Körper, erfolgt, wobei sowohl die Anordnungen 74 als auch später die einzelnen Körper sich aneinander reiben.

F i g. 8 schließlich zeigt ein Segment eines Verbundkörpers, der im zusammengesetzten Zusttnd schließlich

wieder die Form eines Hohlzylinders besitzt. Mehrere dieser Segment sind also so aufeinander abgestellt, daß sie zu einem geschlossenen Hohlzylinder zusammengesetzt werden können. Das Segment selber trägt das Bezugszeichen 80; es ist im Bereich seiner Innenwand mit den Ebenen senkrecht zur Achse der Anordnung verlaufenden Nuten 81, dagegen auf seinem Außenmantel mit Längsnuten 82 versehen; diese verschiedenen Nuten dienen als Sollbruchstellen bei der Zertrümmerung des Teilkörpers 80.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 kann der Stempel 5 mit seitlichen Führungsstegen versehen sein, die bei einem Stoß auf der Innenwand des Zylinders 1 gleiten. Das Füllen des Zylinders 1 sollte unter Erschütterung des Zylinders 1 (Vibrieren) erfolgen, damit ein dichtes Aufeinanderliegen der Körper erzielt wird. Die Reibung kann auch durch ein Pulver, z. B. ein Metallpulver, wie Molybdändisulfid, zwischen den Körpern örtlich gesteuert werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stoßdämpfer mit einem bei einem Stoß aneinander reibende Körper enthaltenden Zylinder und einem bei dem Stoß auf die Körper einwirkenden Stempel, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (23, 33, 45) aus sprödem Material bestehen, die bei dem Stoß unter Bildung aneinander reibender Bruchstücke zermahlen werden. ι ο

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylinder (1,20) und dem Stempel (5,24) nur für Bruchstücke bis zu einer bestimmten Größe dimensionierte Durchlässe (11, 25) vorgesehen sind.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinder (30) nur für Bruchstücke bis zu einer bestimmten Größe dimensionierte Durchlässe (31) vorgesehen sind.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Anzahl der Körper (33) mechanisch verbunden sind.

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Körper (33) durch Aufziehen derselben auf einen biegsamen Träger (34) hergestellt ist.

6. Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (45) zu zumindest einem Verbundkörper (40) zusammengefaßt sind, der bei dem Stoß die Körper (45) freigibt.

7. Stoßdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper (40) aus den Körpern (45) und einem diese zusammenhaltenden Material besteht, das Sollbruchstellen zwischen den Körpern (45) bildet. J5

8. Stoßdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper (52) Zonen (54) verringerter Stärke als Sollbruchstellen aufweist.

9. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper eine Konfiguration (62) mit zentraler Ausnehmung bildet.

10. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (45) aus Silikat bestehen.

11. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (45) Mikroglaskugeln sind.

12. Stoßdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroglaskugeln einen Durchmesser von 0,8 mm besitzen.

13. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Körpern ein reibungsänderndes Pulver liegt.

14. Stoßdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Körper (45) zusammenhaltende Material ein Kunststoff, insbesondere ein Alkydharz, ist.

15. Verwendung des Stoßdämpfers nach einem der vorangegangenen Ansprüche als Bestandteil einer Stoßfängeranordnung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs.

16. Verwendung des Stoßdämpfers nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Bestandteil einer e>5 Sicherheitsgurt-Anordnung.

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer soll insbesondere im Rahmen von Fahrzeugen, vornehmlich Kraftfahrzeugen, eingesetzt werden, um die Fahrzeuginsassen bei einem Unfall durch Umwandlung zumindest eines Teils der Stoßenergie zu schützen. Die bevorzugte Verwendungsform der Erfindung ist daher ihr Einsatz im Rahmen einer Stoßfängeranordnung oder aber als energieumsetzendes <31ied im Rahmen einer Sicherheitsgurt-Anordnung.

Stoßdämpfer mit Füllkörpern in einem Zylinder sind aus der FR-PS 617 230 und der DE-PS 4 68 279 bekannt Bei dem erstgenannten Stoßdämpfer sollen die Füllkörper gleichsam die Partikel einer Flüssigkeit nachbilden und sind daher exakt sphärisch ausgebildet, wobei das Ziel verfolgt wird, die Reibung zwischen den Füllkörpern nur sehr wenig größer werden zu lassen als zwischen den Partikeln einer Flüssigkeit Die Energieumsetzung wird durch Hindurchtreiben der Körper durch begrenzte öffnungen erzielt In der zweitgenannten Konstruktion werden die Füllkörper auch als Reibkörper bezeichnet Um bei diesem Stoßdämpfer einen harten anfänglichen Stoß zu vermeiden, werden zusätzliche Federn vorgesehen, die bekanntlich als Energiespeicher im Rahmen von Stoßdämpfern unerwünscht sind.

Die Umsetzung von Stoßenergie durch Verbiegung und Zerstörung von Teilen sowie durch Reibung ist bereits in der DE-PS 11 691 gelehrt Auch dort erfolgt die Energieumsetzung durch Reibung zwischen ihre Form und Größe beibehaltenden Teilen.

Die US-PS 33 80 557 schließlich zeigt einen extruderartigen Energieabsorber, in dem Gummi, Blei und Aluminium-Partikel, ausgehend von einer Durchtrittsöffnung, in Reihe liegen. Die Aluminium-Partikel sollen eng gepackt liegen. Diese Materialien setzen dem Hindurchdrücken durch die Durchtrittsöffnung einen zunehmenden Widerstand entgegen. Das Ergebnis ist eine lang bauende Anordnung, deren Kennlinie alterungs- und temperaturabhängig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne zusätzliche Federanordnungen oder andere Einrichtungen, die die Reparatur des Stoßdämpfers nach einem Stoß erschweren, der steile Anstieg bzw. die Druckspitze zu Beginn des Stoßes vermieden ist. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Erfindung ergibt sich also eine Energieumsetzung nicht nur durch Reibung zwischen den Körpern, sondern auch durch Zerstörung derselben und Reibung zwischen den Bruchstücken sowie zwischen den Bruchstücken und den noch vorhandenen Körpern. Dadurch wird eine hohe Druckspitze bei Stoßbeginn zugunsten einer erwünschten Verlängerung der Energieumsetzung vermieden. Zur Reparatur der Vorrichtung ist lediglich eine Neufüllung mit den Körpern vorzunehmen.

Die Ausführungsform nach den Ansprüchen 2 und 3 trägt der Tatsache Rechnung, daß sich insbesondere bei sehr fein zermahlenen Bruchstücken und kleinen Durchmessern der Teile der Vorrichtung ein Verstopfungseffekt ergeben kann, der die weitere Relativbewegung zwischen dem Stempel einerseits und dem Zylinder andererseits behindern kann. Dabei trägt beispielsweise der Stempel über einen Schaft eine