DE2237648A1

DE2237648A1 - Stossdaempfer

Info

Publication number: DE2237648A1
Application number: DE2237648A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kondo; Kihei Nakamura; Harumichi Yamazaki
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1971-09-08
Filing date: 1972-07-31
Publication date: 1973-03-15
Also published as: JPS4835268A; CA959867A; AU4477072A; GB1404202A; US3799531A; AU446568B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer und ist insbesondere auf einen Stoßdämpfer zur Aufnahme großer Stoßenergien gerichtet.

Allgemein gesprochen ergibt sich bei herkömmlichen, zur Aufnahme von Stoßbelastung oder Stoßenergie vorgesehenen Stoßdämpfern, die aus einem elastischen Gummimaterial hergestellt sind oder metallische Federn verwenden, ein Nachteil durch ihre sperrige Bauweise.

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln cinori wirtschaftlich herstellbaren Stoßdämpfer zu schaffen, dor trotz seiner kleinen Bauweise zuverlässig große Stoßaufnehmen kann.

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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein elastisches, in einer Richtung rechtwinklig zu an ihr: im Betrieb angreifenden Preßkräften ausdehnbares Eeibglied sich an einem Ende eines elastischen Stoßdämpfer-Teils abstützt und durch eine Zwa.ngführung an der Ausdehnung bchindor-h ist, und daß ein Stoßempfänger im Setrieb eine von außen einwirkende Stoßbelastimg aufnimmt und über das Eeibglied auf das elastische Stoßdämpfer-Teil überträgt und. dabei das Reibglied gegen den zwischen Reibglied und Zwangführimg erzeugten Reibwiderstand bewegt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 eine Schrägansicht, teilweise im Schnitt, eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stoßdämpfers,

Pig 2 ein Kraft-Verformungs- oder Kraft-Abweichungs-Diagramm des Stoßdämpfern entsprechend ?if. 1 und

Fig. 3.«·5 Längsschnitte durch drei verschiedene abgewandelte Ausbildungsformen der Erfindung.

Entsprechend Fig. 1 weist ein Stoßdämpfer nach der Erfindvmg ein aus einem Paar zueinander paralleler Platten gebildetes elastisches Reibglied 1 auf, das mit dem oberen Ende eines elastischen Stoßdämpfer-Teils 2, beispielsweise durch Auftrag eines Klebemittels, fest verbunden ist. Elastisches Reibglied und elastisches Stoßdämpfer-Teil 2 sind in einem Gehäuse 3 untergebracht, das mit einer Innenfläche unter Keibschluß cn der Umfangsfläche des elastischen Reibgliedes 1 angreift. Mo Wände des Gehäuses 3 behindern bei Stoßbelastung die Verformung des elastischen Reibgliedes 1. Bei der in ?ig. 1 gezeigten Ausbildungsform ist in der oberen Wand des Gehäuses

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eine Aussparung 3a. ausgebildet, in der ein Stoß empfänger A-verschieblich aufgenommen ist. An den Stoßempfänger 4 schließt '· sich ein !Flansch 5 an, der im Betrieb an dem dem vorerwähnten Glastisehen Stoßdämpfer-Teil 2 abgewandten Ende des elastischen I\.eib;;;liedes 1 angreift. Vom Flansch 5 aus ragt ein Kern 6 in einen zwischen den beiden Platten des elastischen Reibgliedes gebildeten Spalt (Pig. 1). Der Kern 6 bildet im Zusammenwirken mit der Innenfläche des Gehäuses 3 eine Zwangführung, die die Verformung des elastischen Reib.gliedes 1 behindert. Das Gehäuse 3 weist 3tutζfuße 7 auf_r die an einer Grundplatte 9 befestigt sind. Das elastische Stoßdämpfer-Teil 2 ist unmittelbar mit der Grundplatte 9 verbunden.

"^c-: sei nun die Arbeitsweise des Stoßdämpfers entsprechend rig. 1 beschrieben. Das Gehäuse 3 ist mit der Grundplatte 9 beispielsweise mit Schrauben verbunden, die in durch die οtutζfuße 7 des Gehäuses 3 gebohrte Löcher 7a eingesetzt sind.

Die Ausrichtimg des Gehäuses 3 ist so gewählt, daß im Betrieb der 3toßcnpfänger 4 eine Stoßkraft bzw. Stoßbelastung P-, in wesentlichen rechtwinklig zur Grundplatte 9 aufnimmt. Die Stoßbelastung P-, wird über den Plansch 5 auf das elastische ileibglicd 1 übertragen und übt in seiner Wirkungsrichtung eine Pressung auf das elastische Reibglied 1 aus, das dadurch, wie in ?ig. 1 durch Pfeile P₂ gezeigt, in einer zur Pressung senkrechten dichtung sich ausdehnen will. Die aus dem Gehäuse und den Herr. G gebildete Zwaiigführung behindert jedoch die Ausdehnung, des -Tleibgliedes 1 über einen bestimmten Wert hinaus. Dies führt zu einem großen Ileibwiderstand, der einer Verschiebung des Vieibgliedes 1 in Längsrichtung gegenüber den Gehäuse 3 entgegenwirkt.

Die 3l;;stizität des elastischen Reibgliedes 1 ist so auf die Vilest i si tat des elastischen Stoßdärapf er-Teils 2 abgestimmt, duß äie vorerwähnte Ausdehnung des elastischen Reibgliedes 1 eintritt, bevor das Stoßdämpfer-Teil 2 aufgrund des Angriffs

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der Stoßbelastung P₁ am Stoßdämpfer elastisch verformt wird. Der Verformung oder Verschiebung bzw. Verdrängung des Reibgliedes 1 gegenüber dem Gehäuse 3 wirkt somit ein hoher Reibwiderstand entgegen. Das heißt, die auf den Stoßdämpfer einwirkende Stoßenergie wird sowohl durch die elastische Verformung des elastischen Stoßdämpfer-Teils 2 als auch durch den Reibungsverlust zwischen dem elastischen Reibglied 1 und der aus dem Gehäuse 3 und dem Kern 6 gebildeten Zwangführung aufgezehrt. Dementsprechend wird bei raumsparender Bauweise ein hohes Stoßaufzehrungsvermögen erzielt.

In Fig. 2 sind die Kraft-Verformungs- oder Kraft-Abweichungs-Diagramme von Stoßdämpfern dargestellt.Darin gibt die strichpunktierte Kurve Q die Kraft-Verformungs-Merkmale eines herkömmlich ausgebildeten elastischen Gummielementes, beispielsweise eines hohlen Gummirohrkörpers, an, während die mit durchgezogener Linie gezeichnete Kurve P die Kr aft-Verformungs-Kurve des mit einem elastischen Stoßdämpfer-Teil 2 in Gestalt eines hohlen Gummirohrkörpers ausgerüsteten Stoßdämpfers darstellt. Im Diagramm der Fig. 2 ist auf der Abszisse die Verformung oder Verdrängung S, auf der Ordinate die einwirkende Last W aufgetragen. Bekanntlich stellt bei einer Kraft-Verformungs-Kurve entsprechend Fig. 2 die Fläche zwischen der Merkmalskurve und der Abszisse in einem Verformungsbereich zwischen Null und S₁ die Größe der Energie dar, die vom Stoßdämpfer, für den die spezielle Kraft-Verformungs-Kurye in diesem Verformungsbereich kennzeichnend ist, aufgezehrt wird. Beispielsweise ist in Fig. 2 die unterhalb der strichpunktierten Kurve Q liegende schraffierte Fläche A der Bnergiebetrag, der von einem herkömmlichen Stoßdämpfer bei Verformung im Bereich von Null bis S₁ aufgenommen wird. Der erfindungsgemäß ausgebildete Stoßdämpfer, für den die Kraft-Verformuiigs-Kurve 3? gilt, nimmt im Verformungsbereich zwischen ITuIl und S₁ einen gegenüber der vorerwähnten Fläche A um die Fläche J) größeren Energiebetrag auf (Fig. 2). Diese erhöhte ^ner^ieaufzehrung bei einem crfindungsgemäß ausgebildeten Stoßdämpfer ergibt sich daraus, daß

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die Reibung zwischen dem Reibglied 1 und der Zwangführung die Reaktionskrait des Stoßdämpfers bei einer gegebenen "Verformung S innerhalb eines bestimmten Bereiches verstärkt (Pig. 2), Pig. 2 macht deutlich, daß zur Aufzehrung eines gegebenen Stoßenergiebetrages ein erfindungsgemäß ausgebildeter Stoßdämpfer mit kleinerer Bauweise als herkömmliche Stoßdämpfer gewählt werden kann.

Pig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausbildungsform des Stoßdämpfers nach der Erfindung, der ein aus einem hohlen Gummirohrkörper gebildetes elastisches Eeibglied 1 besitzt, das sich an einem durch eine Schraubenfeder gebildeten elastischen Stoßdämpfer-Teil 2 über einen Sitz 2a, der in dieser Ausbildungsform ein Pedersitz ist, abstützt. Das rohrförmige Eeibglied 1 und das elastische Stoßdämpfer-Teil 2 sind, wie bei der Ausbildungsform entsprechend Pig. 1, in einem zylindrischen Gehäuse 3 untergebracht. In einem in der Mitte des Reibgliedes 1 ausgebildeten Hohlraum 1a ist ein Kern 6 eingesetzt, der zusammen mit dem Gehäuse 3 eine Zwangführung bildet, die eine radiale Ausdehnung des Reibgliedes 1 in radialer Richtung, d.h. rechtwinklig zur Angriffsrichtung der Stoßbelastung, behindert. Kit dem Kern 6 ist über einen Plansch 5 ein Stoßempfanger 4 verbunden, der, wie in Pig. 3 gezeigt ₉ durch eine Aussparung 3a aus dem Gehäuse 3 nach außen ragt. Bei der in Pig. 3 gezeigten Ausbildungsform dringt das dem Plansch 5 entgegengesetzte.Ende des Kerns 6 durch eine fest mit der Grundplatte 9 verbundene Pührung 8 in die Grundplatte 9 ein.

Im Betrieb des in Pig. 3 dargestellten Stoßdämpfers wird eine auf den Stoßempfänger 4 einwirkende Stoßbelastung über den Plansch 5 auf das elastische Reibglied 1 übertragen. Die Elastizität der Peder des Stoßdämpfer-Teils 2 ist so gewählt, daß das Eeibglied 1 vor Beginn des Zusammendrückeiis der Podcr sich in radialer Richtung ausdehnt. -Das Bestreben des Beibgliedes 1, sich radial auszudehnen, führt zu e1^rnem hohen Reibwiderstand gegen die Bewegung des Eeibgliedos 1--'relativ zum Gehäuse 3? da

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Gehäuse 3 und Kern 6 das Reibglied 1 an einer weitergehenden Verformung hindern. Dara/us ergibt sich, daß durch die Kombination der Elastizität des Stoßdämpfer-Teils 2 und des Reibungsverlustes zwischen dem Reibglied 1 und dem Gehäuse 3 eine hohe Energieaufzehrung erzielbar ist.

Der in Pig. 4 gezeigte Stoßdämpfer in abgewandelter Ausbildungsform ist mit dem in Pig. 3 dargestellten im wesentlichen gleich, mit der Ausnahme, daß das Stoßdämpfer-Teil 2 anstelle der Schraubenfeder (Pig. 3) einen auf Scherung bzw. Schubspannung beanspruchten Gummizylinder aufweist. Entsprechend Fig. 4 kommt ein Ende des auf Schubspannung beanspruchten Gummizylinders des Stoßdämpfer-Teils 2 im Betrieb zur Anlage an einem Sitz 2a, der zwischen dem Stoßdämpfer-Teil 2 und einem elastischen Reibglied 1 eingesetzt ist. Das Reibglied 1 nach Pig. 4 ist mit dem Reibglied 1 entsprechend Pig. 3 im wesentlichen gleich ausgebildet. Reibglied 1 und das auf Scherung bzw. Schubspannung beanspruchte Stoßdämpfer-Teil 2 sind in einem Gehäuse 3 untergebracht. Durch den in der Mitte des Reibgliedes 1 aiisgebildeten Hohlraum erstreckt sich ein zu einem Stoßempfänger 4 fluchtend ausgerichteter Kern 6, der im Zusammenwirken mit dem Gehäuse 3 eine Zwangführung bildet, die die radiale Ausdehnting des Reibgliedes 1 behindert. Zwischen einer Führung 8 und dem dem Sitz 2a abgewandten Ende des auf Schubspannung beanspruchten Stoßdämpfer-Teils 2 ist ein Gegenhaltering 10 angeordnet. Der Kern 6 ist in seiner Bewegung in der Führung 8 geführt. Die dem auf Schubspannung beanspruchten Stoßdämpfer-Teil 2 zu erteilende anfängliche Vorlast in Richtung auf das Reibglied 1 zu ist durch entsprechende Wahl der Größe des Gegenhalteringes 10 beeinflußbar (Fig. 4). Der Stoßdämpfer entsprechend Pig. 4 verhält sich gegenüber Stoßbelastung in ähnlicher Weise wie die in Fig. 3 dargestellte Ausbildungsform, d.h. die Stoßenergie wird durch die kombinierte Wirkung der elastischen Verformung des Stoßdämpfer-Teils ? und des Reibungsverliistes zwischen dem Reibßliod 1 und dem Gehi'.v.OG aufgezehrt.

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Bei der in Pig. 5 dargestellten abgewandelten Ausbildungsform des Stoßdämpfers naeh der Erfindung ist in einem Gehäuse 3 ein elastisches Reibglied 1 und ein elastisches Stoßdämpfer-r Teil 2 aufgenommen, das bei dieser Ausbildungsform aus einer Vielzahl von Tellerfedern zusammengesetzt ist, die entsprechend der Längsachse eines Kerns 6 angeordnet sind. Das Gehäuse 3 ist in a2:ialer Richtung relativ zum Kern 6 bewegbar und verschieblieh an einem Pührungszapfen 11 aufgenommen, der den Kern 6 trägt und einstückig mit einer Grundplatte 9 ausgebildet bzw. mit dieser fest verbunden ist. Am oberen Ende des Gehäuses 3 ist eine Führungsbohrung 12 ausgebildet, in die der Kern 6 versehieblich eindringt. Die Länge der 3?ührungsbohrung 12 ist so groß gewählt, daß das Gehäuse 3 bei Stoßbelastung ruekfrei relativ zum Kern 6 bewegbar ist. Zwischen Kern 6 und Gehäuse ist ein mit den Reibgliedern 1 entsprechend Pig. 1, 3 und 4 in wesentlichen gleich ausgebildetes Reibglied 1 eingesetzt, an dessen unterem Ende im Betrieb ein elastisches Stoßdämpfer-Teil 2 über einen Sitz 2a angreift. Wie beim Stoßdämpfer entsprechend Pig. 4 bilden Gehäuse 3 und Kern 6 eine Zwangführung, die die radiale Ausdehnung des Reibgliedes T begrenzt. An der Innenfläche des Gehäuses 3 ist eine die Pührungsbohrung 12 umschließende Schulter 3b ausgebildet, die bei Stoßeinwirkung auf das Gehäuse 3 die Stoßbelastung auf das elastische Reibglied 1 übex-trägt. ,

Die Arbeitsweise des in Pig. 5 dargestellten Stoßdämpfers ist ähnlich der der im Zusammenhang mit Pig. 1, 3 und 4 weiter oben beschriebenen Ausbildungsformen, d.h. die auf da.s Gehäuse 3 einwirkende Stoßbelastung wird auf ein Stoßdämpfer-Teil 2 übertragen und durch die kombinierte Wirkung der elastischen' Verformung dieses Stoßdämpfer-Teils 2 und des Reibungsverlustes zwischen dem Kern 6 und dem Gehäuse 3 aufgezehrt.

Zur Erhöhung des Energieaufzehrun£:'a\ermögens des Stoßdämpfers Iz'cnii die l'leibuiiij zwischen dem Eeibglied 1 und der mit diesem

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zusammenwirkenden ortsfesten Fläche der Zwangführung, die eine Fläche des Kerne 6 oder des Gehäuses 3 sein kann, dadurch verstärkt werden, daß man die Hoilyungcflachen aufrauht. Zu diesem Zv/eck können an einer oder an "beiden Keibungsflachen .Oberflächenunterbrechungen, beispielsweise in Gestalt von Korben, ausgebildet sein. Bei den dargestellten Ausbildungsformen !stein Stoßdämpfer-Teil aus Gummiplatten, aus einer Schraubenfeder, einem auf Schubspannung beanspruchten Gummizylinder oder aus Tellerfedern gebildet. Anstelle dieser Ausbildungsformen können beliebige andere stoßaufnehmende bzw. stoßverzehrende Stoßdämpfer-Teile verwendet werden, beispielsweise ein hohler Gummirohrkörper oder Blattfedern.

V/erden als elastisches Stoßdämpfer-Teil 2 ein hohler Gummirohrkörper oder Gummiplatten eingesetzt, so kann dieses Stoßdämpfer-Teil 2 als Teil des elastischen Rcibgliedes 1 dreh einfache Verlängerung des Reibgliedes 1 ausgebildet sein.

3s sei darauf hingewiesen, daß der Reibungsverlust am Reibglied bereits auftritt, bevor das Tieibglied 1 durch Ausdehnung den gesamten zwischen dem .Gehäuse 3 und dem Kern 6 bestehenden Hohlraum ausfüllt. Bei Einwirken einer Preßkraft auf das Reibglied 1 dehnt sich wenigstens ein Teil des Reibgliedes 1 aus und sobald die sich gegenüberliegenden Flächen des Reibgliedes teilweise in Reibberührung mit den mit ihnen zusammenwirkenden Flächen oder au diesen in einigen Punkten zur Anlage kommen, nimmt das Reibglied 1 infolge des durch die Reibberührung hervorgerufenen Reibungsverlustes Stoßenorgie auf.

Die beschriebenen Stoßdämpfer zehren durch eine Kombination von elastischer Verformung und Reibungsverlusten Stoßenergie wirkungsvoll auf.

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Claims

1. Stoßdämpfer, dadurch, g e k e η η ζ ei chne t, daß ein elastisches, in einer Richtung rechtwinklig zu an ihm im Betrieb angreifenden Prefikräften ausdehnbares Reibglied (1) sich an einem Ende eines elastischen Stoßdämpfer-Teils (2) abstützt und diirch eine Zwangführung (3,6) an der Ausdehnung behindert ist, und daß ein otoßempfänger (4) im Betrieb eine von außen einwirkende Stoßbelastting aufnimmt und über das Reibglied (1) auf cb.s elastische Stoßdämpfer-Teil (2) überträgt und dabei das Reibglied (1) gegen den zwischen Reibglied (1) und Zwangführung (3,6) erzeugten Reibwiderstand bewegt.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangführung (3>6) aus einem feststehenden, das Reibglied (1.) und das Stoßdämpfer-Teil (2) aufnehmenden Gehäuse (3) und aus einem das Reibglied (1) verschieblich durchdringenden Kern (6) zusammengesetzt ist, und daß der -Stoßempfänger (4) mit dem Kern (6) einstückig ausgebildet bzw. fest verbunden ist.

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3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch g e Ic e η η zeichnet, daß die Zwangführung (3,6) aus einem beweglichen, das Reibglied (1) aufnehmenden Gehäuse (3) und aua einen das Rcibglied (1) durchdringenden Kern (6), an urd relativ zu den das Ueibglied (1) bewegbar ist, zusammengesetzt i;j\j, n^cl daß der StoßenipfLinger (4) nit den Gehäuse (3) einstückig ausgebildet bzw. fest verbunden ist.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß dan Iteibglicd (1) aus zwei zueinander parallelen Gummiplatten und das elastische Stoßdämpfer-Teil (2) aus v/eiteren zwei, zu den Gummiplatten des Reibglicdoa (1) fluchtenden und mit diesen verbundenen Gumniplatten gebildet sind, und daß die Gummiplatten des Reibgliedes (1) eine größere elastische Verformbarkeit aufweisen als die des elastischen Stoßdämpfer-Teils (2).

^r). Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gel·: ο η η zeichnet, daß c.as Reibglied (1) durch einen hohlen, vom Kern (6) durchsetzten Gummirohrlcörper gebildet ist, und daß das elastische Stoßdämpfer-Teil (2) eine den Gummirohrlcörper an einem Ende abstützende Schraubenfeder ist.

6. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, didurch g c k e η η zeichnet, daß das Reibglied (1) durch einen hohlen, vom Kern (6) durchsetzten Gummirohrkörper gebildet ist, und daß das elastische Stoßdämpfer-Teil (2) ein auf Schubspannung beanspruchter Gummizylinder ist.

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7. Stoßdämpfer nach Anspruch 6, ■ dadiirch g e k e η η zeichnet , daß ein Gegenhaltering (10) vorhanden ist, der des elastische Stoßdämpfer-Teil (2) in Richtung auf das !Reibglied (1) zu zwängt.

8. Stoßdämpfer nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Reibglied (1) durch einen hohlen, vom KeDPIi (6) durchsetzten Gummirohrkörper gebildet ist, und daß das elastische Stoßdämpfer-Teil (2) aus einer Mehrzahl in Fluchtung mit der Längsachse des Kerns (6) angeordneter Tellerfedern zusammengesetzt ist.

9. Stoßdämpfer nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Kern (6) auch die Tellerfedern durchdringt.

10. Stoßdämpfer nach -Anspruch 9> dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Gehäuse (3) eine Führungsbohrung (12) zur verschieblichen Aufnahme des Kerns (6) aufweist.

11. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungszapfen (11) vorhanden ist, der das Stoßdämpfer-Teil (2) und den Kern (6) in Fluchtung mit neiner Längsachse trägt, und daß das Gehäuse (3) in seiner Bewegung am Führungszapfen (11) verschieblich geführt ist,.

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