DE2307515B2

DE2307515B2 - Einrohrstoßdämpfer für Zugbeanspruchungen

Info

Publication number: DE2307515B2
Application number: DE2307515A
Authority: DE
Inventors: Syuichi Tokyo Otani
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1972-02-17
Filing date: 1973-02-15
Publication date: 1981-06-11
Also published as: SE394956B; FR2172290B1; DE2307515C3; JPS4895084U; US3889969A; FR2172290A1; DE2307515A1; GB1406373A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Einrohrstoßdämpfer für Zugbeanspruchungen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Unter Zugbeanspruchungen sind hierbei solche Beanspruchungen zu verstehen, die einseitig gerichtet in Richtung der Längsachse des Einrohrstoßdämpfers wirken. Solche Zugbeanspruchungen treten beispielsweise auf, wenn der Einrohrstoßdämpfer zwischen dem Ende eines Sicherheitsgurts und der Verankerungsstelle des Sicherheitsgurts an einem Fahrzeug angeordnet ist. Als zugbeanspruchungsübertragendes Teil dient bei diesem Anwendungsfall ein Ende des Sicherheitsgurts und der ortsfeste Teil wird von einer Verankerungsstelle direkt am Fahrzeug gebildet.

Wenn bei einem solchen angelegten Sicherheitsgurt eine Fahrzeugkollision auftritt, hält der Sicherheitsgurt den Fahrzeuginsassen zurück und gegen den Sitz, wobei der Sicherheitsgurt um den Körper des Fahrzeuginsassen gespannt bleibt und hierdurch den Einrohrstoßdämpfer über den zugbeanspruchungsübertragenden Teil desselben auf Zug beansprucht.

Aus der DE-GM 19 31 027 ist ein Einrohrstoßdämpfer der eingangs genannten Art bekannt, der zur Schwingungsdämpfung auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik bestimmt ist. Dieser Einrohrstoßdämpfer dient demnach zur Absorption von sich periodisch ändernden Wechselbeanspruchungen. Als Trennmittel von mit Gas gefüllter und mit Flüssigkeit gefüllter Kammer im Innenraum des Zylinders ist bei dieser Auslegung des Einrohrstoßdämpfers ein Faltenbalg vorgesehen. Bei der Aufnahme von Zugbeanspruchungen kann dieser bekannte Einrohrstoßdämpfer nur in Abhängigkeit von dem Dämpfungsgrad der mit Flüssigkeit gefüllten Kammer auf dem Weg des Kolbens in dieser mit Flüssigkeit gefüllten Kammer bis zur Anlage gegen das Zylinderaustrittsende die Zugbeanspruchungen abschwächen, so daß kein zufriedenstellendes Dämpfungsvermögen hinsichtlich Zubeanspruchungen vorhanden ist

Aus Bosch »Kraftfahrtechnisches Taschenbuch«, 17. Auflage, 1970, Seite 229 ist es auf dem Gebiet der Schwingungsdämpfung bei Kraftfahrzeugen bekannt, als Trennmittel zwischen einer mit Flüssigkeit und einer mit Gas gefüllten Kammer im Innenraum eines Zylinders eines Schwingungsdämpfers einen Trennkolben vorzusehen, der eine äquivalente Funktion wie der Faltenbalg nach der DE-GMS 19 31 027 hat

Aus der GB-PS 10 48 413 ist eine Dämpfungsvorrichtung für Zugbeanspruchungen bekannt, bei der eine Spiralfeder vorgesehen ist, die einen in einem Zylinder beweglichen Kolben entgegen der Wirkrichtung der Zugbeanspruchungen beaufschlagt Bei der Bewegung des Kolbens unter Zugbeanspruchung der Dämpfungsvorrichtung entweicht die im Zylinder befindliche Luft aus dem Zylinder. Unmittelbar nach der Beaufschlagung von Zugbeanspruchungen wird die Dämpfungsvorrichtung in Tätigkeit gesetzt und dämpft die Zugbeanspruchungen ebenfalls wegabhängig vom Kolben unter Zeitverzögerung bis zur Erreichung eines Maximalwertes, der dann erreicht ist, wenn der Kolben gegen den Zylinderboden in seiner Endstellung anliegt Auch hierbei wird nur eine relativ gleichbleibende Dämpfung auf dem zur Verfügung stehenden Weg des Kolbens erreicht. Bei einer Oberbeanspruchung dicier bekannten Dämpfungsvorrichtung wird diese zerstört und muß vollständig ersetzt werden, da eine Wiederinstandsetzung zu zeitraubend und zu aufwendig ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einrohrstoßdämpfer zu schaffen, der bei einer plötzlichen Zugbeanspruchung ab einer gewissen Ansprechwelle in Tätigkeit setzbar ist, damit auf einem zur Verfügung stehenden Weg ein möglichst großes Dämpfungsvermögen erreicht wird, wobei die Wiederinstandsetzung des Einrohrstoßdämpfers nach dem Dämpfungsvorgang leicht durchführbar sein soll.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Kauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus dem Unteranspruch.

Der bei der Erfindung vorgesehene Scherbolzen, der die Kolbenstange und das Zylinderaustrittsende verbindet, bewirkt, daß die Kolbenstange durch den Scherbolzen relativ zum Zylinder unbeweglich festgelegt ist. Erst ab einer durch die Grenzbeanspruchung des Scherbolzens vorgegebenen Ansprechschwelle der Zugbeanspruchung wird der Einrohrstoßdämpfer in Tätigkeit gesetzt, da nach dem Abscheren des Scherbolzens die Kolbenstange im Zylinder relativ zu diesem beweglich ist und dann eine wegabhängige Dämpfung der Zugbeanspruchung bewirkt wird. Somit nimmt beim erfindungsgemäßen Einrohrstoßdämpfer der Scherbolzen bereits bis zur Ansprechschwelle, d. h. bis zu dessen Scherbeanspruchungsgrenze, einen Teil der Zugbeanspruchungen auf, während der restliche Teil der Zugbeanspruchungen nach dem Abscheren des Scherbolzens auf dem zur Verfügung stehenden Weg des Kolbens äußerst wirksam mit großem Dämpfungsvermögen absorbiert wird. Durch die Kombination des Scherbolzens nach der Erfindung mit einem im Zylinder beweglichen Kolben wird nach der Erfindung eine nichtlineare Absorption von Zugbeanspruchungen erreicht, da der als Dämpfungsglied wirkende Kolben des Einrohrstoßdämpfers nach der Erfindung erst ab einer durch den Scherbolzen vorgegebenen Ansprechschwelle und nicht sofort beim Auftreten von Zugbeanspru-

chungen wirksam wird. Beim erfindungsgemäßen Einrohrstoßdämpfer wird nach erfolgtem Dämpfungsvorgang nicht der ganze Einrohrstoßdämpfer zerstört, sondern als zerstörbares Bauteil ist beim erfindungsgemäßen Einrohrstoßdämpfer nur der Scherbolzen vorhanden, der nach erfolgtem Dämpfungsvorgang nur ersetzt zu werden braucht, um den Einrohrstoßdämpfer wieder instandzusetzen. Somit gewährleistet der erfindungsgemäße Einrohrstoßdämpfer eine mit wenig Aufwand verbundene Wiederinstandsetzung und es braucht nur ein neuer Scherbolzen nach erfolgtem Dämpfungsvorgang eingesetzt zu werden, so daß der Einrohrstoßdämpfer nach der Erfindung wieder schnell betriebsbereit ist und jederzeit wiederverwendbar ist

Aus der DE-AS 17 50 521 ist eine Vorrichtung zum Absorbieren von kinetischer Energie bei Sicherheitslenksäulen von Kraftfahrzeugen bekannt, bei der ein Scherbolzen verwendet wird, der bei der Absorption der kinetischen Energie bis zum Abscheren als Ansprechschwelle beanspruchbar ist Nach dem Abscheren des Abscherbolzens ist bei dieser Vorrichtung keine wegabhängige Dämpfung mehr vorhanden, sondern die teleskopartig ineinandergesteckten Teile der Lenksäule werden relativ zueinander bewegt und durch ihre Verformung wird weiter noch Energie absorbiert Nach dem Abscheren der dort vorgesehenen Scherbolzen ist die Lenksäule als solche so beschädigt, daß sie insgesamt ersetzt werden muß, so daß do -t keine Wiederverwendbarkeit der Absorptionsvorrichtung gegeben ist Einen Abscherbolzen als zerstörbares Bauteil bei einer wiederverwendbaren Einrichtung zu verwenden, ist daher auch hierdurch nicht nahegelegt

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Darin zeigt

F i g. 1 eine Axialschnittansicht eines Einrohrstoßdämpfers,

F i g. 2 eine schematische Ansicht eines Anwendungsbeispiels des Einrohrstoßdämpfers in Verbindung mit einem Sicherheilsgurt, und

F i g. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Wirkungsweise des Einrohrstoßdämpfers in Abhängigkeit von der Zeit und der einwirkenden Zugbeanspruchung bei einer Fahrzeugkollision.

In F i g. 1 ist ein Einrohrstoßdämpfer gezeigt Er weist einen Zylinder 1 auf, dessen eines Ende durch einen zugbeanspruchungsübertragenden Teil 2 verschlossen ist, der stopfenförmig ausgebildet ist und eine Öffnung 2a hat. Im gegenüberliegenden Austrittsende des Zylinders 1 ist eine Kolbenstange 4 mittels einer ringförmigen Dichtung 3 gleitend beweglich geführt. Das aus dem Zylinderaustrittsende über die Dichtung 3 vorstehende Ende der Kolbenstange 4 ist mit einem Befestigungsauge 5 versehen, das eine öse 5c aufweist Der Zylinder 1 hat am Zylinderaustrittsende einen im Durchmesser verengten Abschnitt 6, wobei der Durchmesser dieses Abschnitts 6 nur geringfügig größer als der Durchmesser der Kolbenstange 4 ist Dieser Abschnitt 6 hat genau gegenüberliegende Öffnungen (nicht numeriert), die zur Aufnahme eines Scherbolzens 7 bestimmt sind, der auch eine dazu fluchtende Radialbohrung in der Kolbenstange 4 durchsetzt. Durch den Seherbolzen 7 ist die Kolbenstange 4 relativ zum Zylinder 1 unbeweglich festgelegt. Die Öffnung 2a des zugbeanspruchungsübertragenden Teils 2 ist zur Verankerung des Zylinders 1 an einem Dreipunkt-Sicherheitsgurt mit einem Schulterabschnitt 20 und einem Ouerabschnitt 21 beispielsweise bestimmt. Die öse 511 wird dann dazu benutzt, die Kolbenstange 4 mit einem ortsfesten Teil, z. B. einem verstärkten Abschnitt 23 des Fahrzeugdachs zu verbinden (siehe F i g. 2).

Ein Kolben 8 ist an dem inneren Ende der Kolbenstange 4 befestigt und unterteilt den Innenraum des Zylinders 1 in einen Abschnitt 9, der vollständig mit Flüssigkeit, wie hochviskosem Öl, gefüllt ist, und einen zweiten Abschnitt 10. In dem zweiten Abschnitt 10 ist achsparallel als Trennmittel ein frei gleitender beweglicher Trennkolben 11 angeordnet Hierdurch wird der Innenraum des Zylinders 1 insgesamt in eine mit Flüssigkeit gefüllte Kammer und eine mit Gas gefüllte Kammer 10a unterteilt Die Kammer 10a ist z. B. mit unter Oberdruck stehender Luft gefüllt

Der Kolben 8 hat axiale Durchflußbohmngen 12, mit denen die beiden Seiten des Kolbens 8 verbunden sind. Die DurchfluBbohrungen 12 sind mit Ventilen 13 verschließbar.

Ein Ventilelement 13a in Form einer Scheibe, die eine Öffnung 13£> hat, liegt gegen das innere Ende des Kolbens 8 an, um die DurchfJußbohrungen 12 abzusperren. Ein Stellelement 13c des Ventils 13 erstreckt sich durch die Öffnung 136 und steht im Gewindeeingriff mit dem Kolben 8, um das Ventilelement 13a gegen den Kolben 8 mit einer vorbestimmten Kraft zu drücken.

In F i g. 2 ist der Einrohrstoßdämpfer in Verbindung mit einem Sicherheitsgurt, ζ. B. einem Dreipunktgurt gezeigt Sein Quergurtabschnitt 21 erstreckt sich oben über und quer über einen Teil des Sitzes 22. Andererseits ist ein Ende seines Schulterabschnitts 20 mit dem Querabschnitt 21 verbunden, während das andere Ende an dem Zylinder 1 befestigt ist Wie vorher erwähnt, ist die Kolbenstange 4 mit dem verstärkten Abschnitt 23 des Fahrzeugdaches als ortsfestem Teil mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie Scherbolzen (nicht gezeigt), verbunden.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Einrohrstoßdämpfer!, näher erläutert

Bei einer Fahrzeugkollision wird der Fahrzeuginsasse vom Sitz 22 nach vorn geschleudert, wie durch einen Pfeil A angedeutet. Der Sicherheitsgurt hält den Fahrzeuginsassen aber zurück und sein Schulterabschnitt 20 wird hierdurch gespannt und belastet Dabei versucht der Schulterabschnitt 20, den Zylinder 1 relativ zur Kolbenstange 4 zu bewegen. Der Scherbolzen 7 hält die Kolbenstange 4 aber fest und setzt einen Widerstand entgegen, bis er bricht Der Zusammenhang von auf den Schulterabschnitt 20 einwirkender Zugbeanspruchung und der Zeit beginnend mit dem Kollisionszeitpunkt ist in Fig.3 gezeigt. Mit f₀ ist die Zeit bezeichnet, ab der der Fahrzeuginsasse vom Sicherheitsgurt zurückgehalten wird, und mit U der Zeitpunkt zu dem der Scherbolzen 7 bricht.

Wenn der Scherboizen 7 bricht, wird die Kolbenstange 4 durch den Schulterabschnitt 20 relativ zum Zylinder 1 bewegt. Der Kolben 8 bewegt sich hierdurch zusammen mit den Ventilen 13 in der mit Flüssigkeit gefüllten Kammer im Zylinder 1. Dieser Axialbewegung des Kolbens 8 wirkt der von Flüssigkeit in Abhängigkeit von ihrer Viskosität aufgebrachte Strömungswiderstand entgegen. Dabei versucht die Flüssigkeit, vom Abschnitt 9 in den Abschnitt 10 des Zylinders I entgegen der Beaufschlagung des Ventilelements 13a durch das Stel'.element 13c zu fließen, das gegen das innere Ende des Kolbens 8 gedrückt wird. So wird die bei der Zugbeanspruchung auftretende Energie teilweise in Flüssigkeitswärme umgewandelt und absorbiert. Die

durch den Scherbolzen 7 vorgegebene Ansprechschwelle ist in F i g. 3 mit fi bezeichnet.

Auf dem zur Verfügung stehenden Weg von fi bis I₂, zu der sich der Kolben 8 am Zylinderaustrittsende berindet, hat der Einrohrstoßdämpfer ein möglichst großes Dämpfungsvermögen und verhindert eine in Fig.3 mit gebrochener Linie eingetragene Beanspruchungsspitze, die sich ergäbe, wenn kein Scherbolzen 7 vorhanden wäre.

Der von der Flüssigkeit entgegengesetzte Strömungswiderstand vom Abschnitt 9 zum Abschnitt 10 des Zylinders 1 ist hauptsächlich von den axialen Durchflußbohrungen 12 und der Andrückkraft abhängig, die vom Stelleleinent !3c auf das Ventilelement 13a aufgebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrohrstoßdämpfer für Zugbeanspruchungen, insbesondere für Sicherheitsgurte, mit einem an einem Zugbeanspruchungsübertragenden Teil angebrachten Zylinder, dessen Innenraum mittels eines Trennkolbens in eine mit Flüssigkeit und eine mit Gas gefüllt Kammer unterteilt ist, und einem in der mit Flüssigkeit gefüllten Kammer angeordneten Kolben, der mit Ventilen verschließbare axiale Durchflußbohrungen hat und an einer Kolbenstange befestigt ist, die im ZylinderaustrittsenJe mittels einer Dichtung gleitend beweglich geführt ist, an einem Ende des Zylinders nach außen vorsteht und '5 mit einem ortsfesten Teil an ihrem freien Ende verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Scherbolzen (7) vorgesehen ist, der die Kolbenstange (4) mit dem Zylinderaustrittsende verbindet.

2. Einrohrstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderaustrittsende einen im Durchmesser verengten Abschnitt (6) mit zwei gegenüberliegenden öffnungen zur Aufnahme des Scherbolzens (7) hat und daß die Kolbenstange (4) eine dazu fluchtende und vom Scherbolzen (7) durchsetzte Radialbohrung besitzt.