DE2222045A1 - Vorrichtung zur vernichtung von stossenergie - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Vernichtung von Stoßenergie (Zusatz zu Patent ... ... (P 21 54 991.7)) Das Hauptpatent schützt eine Vorrichtung zur Vernichtung von Stoßenergie mit einem Mahlkörper, die sich bei einem Stoß aneinander reiben, enthaltenden Zylinder und einem bei dem Stoß auf die Mahlkörper einwirkenden Stempel. Die Energievernichtung erfolgt bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent also durch Reibung und Zerstörung von Mahlkörpern, die vorzugsweise aus einem spröden Material bestehen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung nach dem Hauptpatent so auszubilden, daß eine definiert einstellbare Energievernichtung und damit eine definierte Steife der Vorrichtung im Augenblick des Beginns des Stoßes sichergestellt ist. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein bereits vor dem Stoß zumindest teilweise mit Mahlkörpern gefüllter Zwischenraum zwischen Zylinder und Kolben vorhanden ist und in Richtung des Stoßes vor dem Kolben eine Querwand durch den Stoß verschiebbar im Zylinder angeordnet ist, die zusammen mit der zugekehrten Stirnfläche des Kolbens und dem zwischen diesem und der Querwand liegenden Bereich des Zylinders eine Mahlkörper-Vorratskammer bildet, die bei dem Stoß mit dem Kolben unter gleichzeitiger Verkleinerung wandert.
• Bei der Erfindung liegt also insbesondere bei Beginn des Stoßes eine definierte Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder durch die von vornherein in dem Zwischenraum befindlichen Mahlkörper oder Bruchteile davon vor. Die Einstellung der Energievernichtung bei Beginn des Stoßes kann dadurch getroffen sein, daß am Kolbenumfang und/oder an der Innenfläche des Zylinders Vertiefungen vorgesehen sind, so daß die entsprechenden Flächenbereiche an der Reibung nicht teilnehmen. Auch ist es möglich, die vor dem Stoß in dem Zwischenraum befindlichen Mahlkörper am Kolbenumfang und/oder an der Innenfläche des Zylinders, beispielsweise durch einen Lack oder Kleber, zu befestigen, in den die Mahlkörper teilweise eingebettet sind. Dann kann man durch nur teilweises Belegen des Kolbenumfangs und/oder der Innenfläche des Zylinders mit diesen Mahlkörpern die Anfangsreibung einstellen. Auch ist es mög -lich, bei loser Füllung des Zwischenraumes zwischen dem Kolben und dem Zylinder nur einen Teil des Zwischenraumes auszufüllen, beispielsweise den Zwischenraum bis zu einer bestimmten Höhe mit Mahlkörpern zu füllen, um eine Begrenzung der Reibkraft am Anfang eines Stoßes einzustellen.
• Bei Verwendung von Mahlkörpern aus einem schmelzbaren Material, beispielsweise Glas, kann ihre Befestigung am Kolbenumfang und/oder der Innenfläche des Zylinders auch durch Schmelzen erfolgen. Dies bietet den besonderen Vorteil, daß durch die geschmolzenen Mahlkörper ein fester Zusammenhang zwischen Kolben und Zylinder gewährleistet wird, der erst durch einen auftretenden Stoß aufgehobcwird. Man kann die Schmelzung so ausführen, daß der Zwischenraum zwischen Kolbenumfang und Zylinder dadurch wasserdicht abgeschlossen wird, also insbesondere in diesen Zwischenraum, aber auch in die Vorratskammer für die Mahlkörper keine Flüssigkeit gelangen kann.
• Ein weiterer grundsätzlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Mahlkörper in dem mehrfach genannten Zwischenraum praktisch von Anfang an eine Führung für den Kolben bilden.
• Der Energieverzehr erfolgt auch im weiteren Verlauf des Stoßes überwiegend in dem genannten Zwischenraum, da die Vorratskammer für die Mahlkörper nur dazti dient, während des gesamten Stoßverlaufes in den genannten Zwischenraum Mahlkörper nachzuliefern. Aus diesem Grunde ist die Querwand, die diese Vorratskammer begrenzt, an ihrem Rand beispielsweise mit Federzungen versehen, so daß die Zwischenwand bei dem Stoß durch den vom Kolben ausgeübten Druck wandert. Gleichzeitig erfolgt beim Stoß eine Verringerungder Größe der Vorratskammer, da laufend neue Mahlkörper aus der Vorratskammer in den Zwischenraum zwischen Kolbenumfang und Zylinder geliefert werden.
• Es ist möglich, die Anordnung so zu dimensionieren und auszubilden, daß schließlich die genannte Querwand aus dem Zylinder herausgedrückt wird oder daß sie sich fest gegen eine Abschlußfläche des Zylinders anlegt, so daß dann praktisch kein Energieverzehr in der Vorrichtung mehr erfolgt.
• Wie eben ausführlich dargelegt, arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Energieverzehr durch Reibung in dem Zwischenraum zwischen Kolbenumfang und Zylinder. Es ist daher zweckmäßig, die von demselben Druck beaufschlagte Reibfläche möglichst groß auszubilden. In dieser Hinsicht ist eine sich dadurch auszeichnende Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, daß Kolben und Zylinder je aus mehreren konzentrischen rohrartigen Bereichen bestehen und die den Kolben sowie die den Zylinder bildenden Bereiche auf Lücke angeordnet und teilweise ineinander geschoben sind, so daß zwischen aufeinanderfolgenden Bereichen des Zylinders in Stoßrichtung vor Stirnseiten von Bereichen des Kolbens Mahlkörper-Vorratskammern liegen, die durch durch den Stoß verschiebbare Zwischenlagen zwischen aufeinanderfolgenden Bere ichen des Zylinders abgeschlossen sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erfolgt also ähnlich wie bei einer Lamellenkupplung eine Vergrößerung der Reibflächen, ohne daß eine entsprechende Verringerung des auf diesen lastenden Drucks eintritt.
• Die der oben erwähnten Querwand entsprechenden Zwischenlagen können durch Drähte gebildet sein.
• Konstruktiv am einfachsten läßt sich diese Anordnung so ausbilden, daß die den Kolben und die den Zylinder bildenden Bereiche zu je einem spiralförmigen Teil zusammengefaßt sind. Dann können die Zwischenlagen durch einen spiralförmigen Draht gebildet sein.
• Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gibt es mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise kann man so vorgehen, daß zunächst der Kolben in den stehenden Zylinder von oben so weit eingeführt wird, daß auch eine mit dem Kolben verbundene Kolbenstange teilweise innerhalb des Zylinders verläuft, daß in den Zwischenraum zwischen Kolbenstange und Zylinder Mahlkörper eingefüllt werden, und daß dann der Kolben zurückgezogen wird. In diesem Falle wird also der Kolben zunächst in eine-Stellung im Zylinder gebracht, die seiner Lage bei einem Stoß entspricht. Danach wird hinter den Kolben, d. h. in den Zwischenraum zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder, eine Anzahl Mahlkörper eingefüllt, wie sie erforderlich ist, um nachher durch die Reibung in dem Zwischenraum zwischen Kolbenmantel und Zylinder den gewünschten Energieverzehr zu Beginn des Stoßes zu erzielen. Dann wird der Kolben in seine Ausgangslage zurückgezogen, wobei sich automatisch in den genannten Zwischenraum in erwünschter Weise die Mahlkörper setzen.
• Man kann jedoch auch so vorgehen, daß der Kolben zunächst in ein sich koaxial an den Zylinder anschließendes, etwa dieselbe Weite wie dieser besitzendes Füllrohr eingesetzt und dann in den die Mahlkörper und die Querwand enthaltenden Zylinder geschoben wird. Dabei kann das Füllrohr entweder ein einziges Teil mit dem Zylinder bilden oder aber an den Zylinder angeflanscht und nach Beendigung des Einfüllvorganges abgenommen werden.
• Die Figuren zeigen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung und von Herstellverfahren, und zwar geben die Figuren 1, 2 sowie 4 bis 9 verschiedene Ausführungsformen im Schnitt, Figur 10 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Figur 9 sowie Figur 3 eine Teilansicht wieder.
• Betrachtet man zunächst das Ausführungsbeispiel nach Figur 1, so gleitet bei einem Stoß innerhalb des Zylinders 1 der Kolben 2, der in diesem Ausführungsbeispiel die konkave Stirnfläche 3 besitzt. Zwischen der Stirniläche 3 und der Querwand 4, die mittels Federzungen 5 bei Stößen gleitend in dem Zylinder 1 gelagert ist, befindet sich die Vorratskammer 6 für Mahlkörper, die beispielsweise aus Kunststoff oder Glas bestehen können. Ein wesentliches weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß zwischen dem Umfang des Kolbens 2, der auf die ebenfalls als Rohr ausgebildete Kolbenstange 7 fest aufgesetzt ist, einerseits und der Innenfläche des Zylinders 1 andererseits ein mit einem Film aus zerriebenen Mikroglaskugeln als Mahlkörper ausgefüllter Zwischenraum 8 gewahrt ist, so daß bei einem Stoß bereits vom Anfang der Bewegung des Kolbens 2 in Richtung nach unten an eine definierte Reibung vorliegt. Verständlicherweise wird man im Betrieb die Vorrichtung beispielsweise horizontal anordnen, wenn sie im Rahmen einer Stoßfängeranordnung für Fahrzeuge Einsatz finden soll.
• Im weiteren Verlauf des Stoßes erfolgt eine Nachlieferung von Mahlkörpern aus der Vorratskammer 6 unter dem Druck, der durch den Widerstand der Querwand 4 gegen Verschieben zusammen mit der Kolbenbewegung ausgeübt wird. Zu diesem Zweck besitzt der Kolben 2 im Bereich seiner Stirnfläche 3 die ringsum verlaufende Fase 9, die Mahlkörper in Richtung auf den Zwischenraum 8 lenkt. Während der Bewegung des Kolbens 2 verkleinert sich infolge der Nachlieferung von Mahlkörpern aus der Vorratskammer 6 in den Zwischenraum 8 die Vorratskammer 6, so daß die Querwand 4 zwar in einem gewissen Abstand vor dem Kolben hergeschoben wird, sich dieser Abstand aber immer mehr verringert.
• Die Erfindung ist verständlicherweise nicht auf eine bestimmte Form der vorderen Stirnwand des Kolbens beschränkt.
• Wie Figur 2 zeigt, können die einander zugekehtten Stirnteile 20 und 21 von Kolben 22 und Querwand 23 auch kegelförmig gestaltet sein. Weiterhin ist in Figur 2 angenommen, daß der Kolben 22 mit leistenartigen Stegen24 sich gegen die Innenfläche des Zylinders 25 abstützt, so daß zwischen diesen Stegen 24 freie Räume bleiben, die dauernd mit den Mahlkörpern gefüllt sind, so daß auch dort beim Verschieben des Kolbens 22 Energieverzehr durch Reibung auftritt.
• Wie bereits mehrfach hervorgehoben, ist ein Vorteil der Erfindung darin zu sehen, daß bereits im Augenblick des Beginns eines Stoßes eine definierte Reibkraft vorliegt, also der Zwischenraum nicht erst während des Stoßes mit Mahlkörpern gefüllt werden muß. Zur Steuerung insbesondere des Verhaltens der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Augenblick des Stoßbeginns können, wie Figur 3 für einen Kolben 30 zeigt, in der Umfangsfläche des Kolbens und/oder in der mit dieser zusammenwirkenden Innenfläche des ZylXnders Vertiefungen oder Löcher 31 und 32 vorgesehen seien, wodurch eine Verkleinerung der Reibfläche erzielt wird.
• Ein mögliches Herstellungsverfahren für die erfindungsge mäße Vorrichtung zeigt Figur 4. An den Zylinder 40 ist das Fallrohr 41 angeflanscht, das übrigens, wenn man den zusätzlichen Platzaufwand für die erfindungsgemäße Vorrichtung vertreten kann, auch einen festen Bestandteil des Zylinders 40 bilden kann. In das Füllrohr 41 werden in diesem pusführungsbeispiel die Querwand 42, die in bereits beschriebener Weise mittels Federlappen.43 gleitfähig gelagert sein kann, die Mahlkörper 44 und der Kolben 45 eingesetzt. Sodann wird der Kolben 45 in Richtung des Pfeiles 46 verschoben, was relativ leicht möglich ist, da sich in dem Zwischenraum zwischen dem Rohr 41 und dem Kolben 45 keine Mahlkörper befinden. Durch dieses Verschieben gelangen über die Pase 47 Mahlkörper in den Zwischenraum nunmehr zwischen dem Kolben 45 und dem Zylinder 40, so daß der erwünschte Ausgangszustand der Vorrichtung für den Beginn eines Stoßes hergestellt ist.
• Verständlicherweise kann man diese Herstellungsweise auch so modifizieren, daß nur der Kolben 45 in das Führungerohr 41 eingeführt wird, dagegen sich die Querwand 42 und die Mahlkörper 44 bereits in dem Zylinder 40 befinden. In der Regel wird man dann die Ausfüllung des sich einstellenden Zwischenraumes zwischen Kolben 45 und Zylinder 40 nur bis zu einem gewissen Grade erreichen.
• Die Figuren 5 und 6 erläutern ein anderes Herstellungsverfahren, wobei Figur 5 den Zustand der Vorrichtung bei Beginn und Figur 6 den Zustand der Vorrichtung nach Beendigung dieses Verfahrens zeigen. Der Kolben 50 befindet sich hier von vornherein in dem Zylinder 51; er wird über die Kolbenstange 52 gehalten, die einen kleineren Durchmesser als der Kolben 50 besitzt. An dieser Stelle sei eingefügt, daß es grundsätzlich natürlich auch möglich ist, Kolben und Zylinder mit eckigen Querschnitten zu verwenden. Infolge des kleineren Durchmessers der Kolbenstange 52 ergibt sich zwischen dieser und dem Zylinder 51 ein relativ großer Zwischenraum 53, der mit Mahlkörpern in einer Menge gefüllt wird, wie sie zur Ausfüllung des Zwischenraumes 55 zwischen dem Kolben 50 und dem Zylinder 51 erforderlich ist. Durch Niederdrücken des Kolbens 50 in Richtung des Pfeiles 56 verteilt sich dann gemäß Figur 6 die Menge an Mahlkörpern 54 in dem Zwischenraum 55 zwischen Kolben 50 und Zylinder 51.
• Das von den Figuren 7 und 8 wiederum in zwel'Zuständen dargestellte Herstellungsverfahren arbeitet mit einer Verschiebung des Kolbens 70 in dem Zylinder 71 in entgegengesetzter Richtung. Wiederum ist der Kolben 70 über eine Kolbenstange 72 gehalten, die beispielsweise im Betrieb mit einer Stoßstange eines Fahrzeuges verbunden sein kann. In den sich zwischen der Kolbenstange 72 und dem Zylinder 71 ergebenden Zwischenraum 73 ist wiederum eine Mahlkörpermenge 74 eingefüllt, die ausreicht, um den Zwischenraum 75 zwischen dem Kolben 70 und dem Zylinder 71 im gewünschten Maße zu füllen. Durch Bewegen des Kolbens 70 innerhalb des Zylinders 71 in Figur 7 nach oben erfolgt wiederum unter Ausnutzung der Fase 76 ein Eindringen der Mahlkörper 74 in den Zwischenraum 75, so daß sich die erwünschten Reibungsverhältnisse einstellen. Anschließend wird durch Einsetzen der in bereits beschriebener Weise ausgeführten Querwand 77 und vorheriges Einfüllen von Mahlkörpern die Vorratskammer 78 hergestellt, und die Vorrichtung ist betriebsbereit. Verständlicherweise muß auch bei der Herstellung nach den Figuren 5 und 6 eine derartige Vorratskammer geschaffen werden,1und zwar vor der dort mit 57 bezeichneten Stirnfläche des Kolbens.
• Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen die Figuren 9 und 10, wobei Figur 10 den in Figur 9 mit 1Q-10 bezeichneten Schnitt wiedergibt. Sowohl der Kolben 90 als auch der Zylinder 91 sind hier aus mehreren koaxialen, etwa rohrförmigen Bereichen aufgebaut, von denen die unterschiedlichen Teilen zugeordneten Bereiche teilweise ineinandergesteckt sind. Betrachtet man zunächst den Zylinder 91, so ist er aus einem relativ steifen, zu einer Spirale mit Zwischenräumen gezogenen Blech 92 hergestellt, in die die ebenfalls durch ein derartig gebogenes steifes Blech 93 gewonnenen Bereichs des Kolbens 90 teilweise hineinragen.
• Wie Figur 10 zeigt, ist durch Punktschweißstellen 94 und 95 dafür gesorgt, daß der Zylinder 91 seitlich geschlossen ist; durch einen spiralförmig gewundenen und in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Windungen des Blechs 92 eingelegten Draht 96, der in einem vorbestimmten Abstand von den stirnseitigen Kanten des Blechs 93 des Kolbens 90 angeordnet ist, wird eine spiralförmige Vorratskammer 97 für Mahlkörper definiert. Der Draht 96 kann auch in jeder der Teilvorratskammern mehrgängig liegen.
• Wiederum liegt ein eigentlicher Kolben 98 vor, der mit einem Film beispielsweise aus zerkleinerten Mahlkörpern bedeckt ist; wie bei 99 angedeutet, ist das Blech 93 stirnseitig mit Schrägen versehen, so daß bei einem Stoß, d.h.
• bei Bewegung des Kolbens 90 relativ zum Zylinder 91 gemäß dem Pfeil 100, aus der Vorratskammer 97 Mahlkörper in die Zwischenräume zwischen den einzelnen sich umgebenden Spiralen geliefert werden. Auch bei dieser Konstruktion lassen sich im Prinzip die beschriebenen Herstellungsverfahren anwenden.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß während des gesamten Stoßes definierte Gegenkräfte erzeugt werden. Ferner kann auf alterungsgefährdete Materialien, wie Gummi, verzichtet werden.

Claims (13)

A N S P R Ü C H E

1. Vorrichtung zur Vernichtung von Stoßenergie mit einem Mahlkörper, die sich bei einem Stoß aneinander reiben, enthaltenden Zylinder und einem bei dem Stoß auf die Mahlkörper einwirkenden Stempel, nach Patent ..

(Anmeldung P 21 54 991.7), -dadurch gekennzeichnet, daß ein bereits vor dem Stoß zumindest teilweise mit Mahlkörpern gefüllter Zwischenraum (8) zwischen Zylinder (1) und Kolben (2) vorhanden ist und in Richtung des Stoßes vor dem Kolben (2) eine Querwand (4) durch den Stoß verschiebbar im Zylinder (1) angeordnet ist, die zusammen mit der zugekehrten Stirnfläche (3) des Kolbens (2) und dem zwischen diesem (2) und der Querwand (4) liegenden Bereich des Zylinders (13 eine Nahlkörper-Vorratskammer (6) bildet, die bei dem Stoß mit dem Kolben (2) unter gleichzeitiger-Verkleinerung wandert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenumfang und/oder die Innenfläche des Zylinders mit Vertiefungen (31, 32) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vor dem Stoß in dem Zwischenraum (6) befindlichen Mahlkörper am Kolbenumfang und/oder an der Innenfläche des Zylinders (1) befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlkörper in ein haftendes Material, wie einen Lack, teilweise eingebettet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlköiper aus einem schmelzbaren Material, wie Glas, bestehen und die Befestigung durch Schmelzen desselben hergestellt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geschmolzenen Mahlkörper einen wasserdichten Abschluß des Zwischenraumes (8) nach außen bilden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (90) und Zylinder (91) je aus mehreren konzentrischen rohrartigen Bereichen bestehen und die den Kolben (90) sowie die den Zylinder (91) bildenden Bereiche auf Lücke angeordnet und teilweise ineinander geschoben sind, so daß zwischen aufeinanderfolgenden Bereichen des Zylinders (91) in Stoßrichtung (100) vor Stirnseiten von Bereichen des Kolbens (90) Mahlkörper-Vorratskammern(97) liegen, die durch durch den Stoß verschiebbare Zwischenlagen (96) zwischen aufeinanderfolgenden Bereichen des Zylinders (91) abgeschlossen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlagen durch Drähte (96) gebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben (90) und die den Zylinder (91) bildenden Bereiche zu je einem spiralförmigen Teil (93, 92) zusammengefaßt sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlagen durch einen spiralförmigen Draht (96) gebildet sind.

11. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Kolben (70) in den stehenden Zylinder (71) von oben so weit eingeführt wird, daß auch eine mit dem Kolben (70) verbundene Kolbenstange (72) teilweise innerhalb des Zylinders (71) verläuft, daßin den Zwischenraum (73) zwischen Kolbenstange (72) und Zylinder (71) Mahlkörper (74) eingefüllt werden, und daß dann der Kolben (70) zurückgezogen wird.

12. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (45) zunächst in ein sich koaxial an den Zylinder (40) anschließendes, etwa dieselbe Weite wie dieser besitzendes Füllrohr (41) eingesetzt und dann in den die Mahlkörper (44) und die Querwand (42) enthaltenden Zylinder (40) geschoben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend das Füllrohr (41) von dem Zylinder (40) demontiert wird.

L e e r s e i t e