DE2410676A1

DE2410676A1 - Stossdaempfende stosstangenhalterung

Info

Publication number: DE2410676A1
Application number: DE2410676A
Authority: DE
Inventors: Paul Harrison Warrener
Original assignee: SHERMAN UNIVERSAL CORP
Current assignee: SHERMAN UNIVERSAL CORP
Priority date: 1974-03-06
Filing date: 1974-03-06
Publication date: 1975-09-11

Description

Stoßdämpfende StoBstangenhalterung Die Erfindung bezieht sich auf eine stoßdämpfende Stoßstancenhalterung in einem Kraftfahrzeug.
Solche energieabsorbierenden Stoßstangenhalterungen sind im Kraftfahreugbau allgemein bekannt. Sie dienen dazu, die beim Aufprall eines Fahrzeugs an einem anderen Bahrzeug, einer Mauer od. dergl. auf die Stoßstange einwirkende Energie zu absorbieren bzw. zu vernichten. Beispiele für derartige Halterungen sind in den US-Patentschriften 2 990 659 3 144 357, 2 555 436 und 3 432 200 beschrieben.
Die bekannten stoßdämpf enden Halterungen verwendeten häufig gasgefüllte Säcke, federbelastete Kolben/Zylinderanordnungen oder Kombinationen solcher Säcke und Kolben/Zylinderanordnungen. Sie arbeiten recht zufriedenstellend, solange nur relativ geringe Stoßkräfte auf eine daran sitzende Stoßstange einwirken. Gegenüber größeren Stoßkräften, wie sie etwa bei einem Aufprall eines Fahrzeugs mit einer Geschwindigkeit von mehr als etwa 8 km/h auftreten, sind sie -jedoch nicht oder nur wenig wirksam. Viele der bekannten Halterungen müssen außerdem jeweils wieder in eine betriebsbereite Ausgangsstellung zurückgestellt werden, nachdem sie der Einwirkung von Stoßkräften ausgesetzt waren.
Die Erfindung schafft eine von den vorstehend angeführten Nachteilen und Mängeln bekannter Ausführungen freie stoßdämpfende Stoßstangenhalterung für Kraftfahrzeuge. Eine Stoßstangenhalterung gemäß Erfindung vermag auf ein Kraftfahrzeug bzw. auf eine Stoßstange desselben einwirkende Stoßkräfte ungeachtet derer geringerer oder größerer Stärke wirksam zu dämpfen, sie vermag stich nach Aufnahme solcher Stoßkräfte selbsttätig in eine vorbestimmte Ausgangsstellung zurück zu stellen und ist robust und betriebssicher bei langer Lebensdauer.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Stoßstangenhalterung der genannten Art einen am Bahrgestell eines Kraftfahrzeugs befestigbaren Zylinder auf, in welchem ein Kolben, an welchem die Stoßstange des Fahrzeugs anbringbar ist, gleitend geführt ist. Zunächst dem dem Kolben gegenüberliegenden Ende des Zylinders ist ein gasgefüllter Sack oder Balg darin angeordnet.
Auf dem Balg stützt sich ein mit dem Kolben verbundener, zusammen mit diesem beweglicher, kegelförmiger stempel ab. Innerhalb des Zylinders ist zwischen dem Kolben und dem Stempel eine elastisch verformbare Muffe eingesetzt.
Diese ist so angeordnet und bemessen, daß sie gleitend im Zylinder beweglich ist und sich einerseits am Kolben und andererseits am Scheitelbereich des kegelformigen Stempels abstützt Irgendwelche auf die Stoßstang^ einwirkenden StoÜ:rt2t c werden über den Kolben dt: Muffe u dz Stempel auf den gasgefüllten Balg ubertragen. Solange diese Kräfte geringer sind als die von dem Balg auf den Stempel ausgeübte Gegenkraft, werden sie im wesentlichen zur Gänze von dem Balg aufgenommen. Sind die Kräfte jedoch größer als die vom Balg auf den Stempel ausgeübte Gegenkraft, so wird der Balg teilweise zusammengestaucht und die elastisch verformbare Muffe wird auf die Kegelmantelfläche des Stempels aufgeschoben, so daß sie mit ihrer Umfangsfläche unter Reibung an der Innenfläche der Zylinderwandung gleitet. Auf diese Weise werden dann die auf die Stoßstange einwirkenden Stoßkräfte von dem Balg und der Muffe gemeinsam aufgenommen. Beim Nachlassen der Stoßkräfte wirkt dann der gasgefüllte Balg über den Stempel und die Muffe auf den Kolben, um diesen und damit die Stoßstange wieder in die betriebsbereite Ausgangsstellung hervorzustrecken.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt: Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer stoßdämpfenden Stoßstangenhalterung gemäß Erfindung, mit daran befestigter Stoßstange, Fig. 2 eine Längsschnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Halterung in teilweise zusammengeschobenem Zustand, Fig. 3 eine vergrößerte Längsschnitt-Teilansicht zur Darstellung der reibungserzeugenden Anlage der Muffe an der Zylinderwandung und Fig. 4 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.
Die dargestellte Stoßstangenhalterung weist einen Zylinder 10 auf, welcher an einem Ende mit einem Deckel 12 verschlossen ist. Ein am Deckel 12 auswärts hervorstehender Gewindebolzen 14 dient zum Befestigen des Zylinders am Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs. Das dem Deckel 12 gegenüberliegende Ende des Zylinders hat eine Öffnung 16, in welcher ein Hohlkolben 18 gleitend geführt ist. Der Kolben 18 steht aus dem Zylinder 10 hervor und trägt am äußeren Ende einen Gewindebolzen 20 für die Befestigung einer Stoßstange 22. Am inneren Ende hat der Kolben einen verbreiterten Kopf 21, welcher an der inneren Wandfläche des Zylinders gleitend geführt ist.
In den Zylinder 10 ist ein länglicher, aufblasbarer Balg 24 eingesetzt. Das offene Ende des Balgs iSt dem Deckel 12 zugewandt und von einem Federrring 26 in abdichtender Anlage an der Umfangswand des Zylinders gehalten. In den Deckel 12 ist ein im Innenraum des Balgs 24 ausmündendes Druckluftventil 27 bekannter Art zum Auf blasen des Balgs eingesetzt. Die Endwandung 28 des a;llgeblasenen Balgs 24 liegt in einer zur Achse des Zylinders 10 normalen Ebene. Die Verbindungslinie zwischen der Umfangswand 25 und der Endwandung 28 des Balgs weist vorzugsweise eine Verstärkung 30 auf, welche dazu beiträgt, die Endwandung 28 beim Zusammenstauchen und Expandieren des Balgs jeweils senkrecht zur Achse des Zylinders 10 zu halten.
Ein beweglich im Zylinder 10 geführter, im wesentlichen kegelförmiger Stempel 32 befindet sich mit einem zylindrischen Fußteil 34 in gleitender Anlage an der Innenwandung des Zylinders 10 und stützt sich an der Endwandung 28 des Balgs 24 ab. An das zylindrische Fußteil 34 schließt sich ein kegelförmiges Teil 35 an, an dessen Scheitel eine Führungsstange 36 hervorsteht. Die Führungsstange 36 ist gleitend in einer den Kopf 21 des Kolbens 18 durchsetzenden Bohrung 38 geführt und ragt in den Kolben hinein. Eine auf die Führungsstange 36 aufgeschobene Schraubenfeder 46 stützt sich am Kolbenkopf 21 einer seits und einem Federteller 48 andererseits ab. Der Feder teller 48 ist mittels einer auf ein Gewinde am Ende der Führungsstange 36 aufgeschraubten Mutter 50 verstellbar an der Führungsstange befestigt.
Im Zylinder 10 ist zwischen dem Stempel 32 und dem Kolbenkopf 21 eine zylindrische Muffe 52 aus einem elastisch verformbaren Werkstoff angeordnet. Sie hat eine von der Führungsstange 36 durchsetzte Axialbohrung 53.
Unter der von der Beder 46 über den Federteller 48 ausgeübten Belastung zieht die Führungsstange 36 den Stempel 32 mit seinem Scheitelbereich des konischan Teils 35 in Anlage an den entsprechenden Bereich der Muffe 52 um die Axialbohrung 53 herum. Ferner ist dadurch das andere Ende der Muffe 52 in satter Anlage am Kolbenkopf 21 gehalten.
In der in Fig. 1 gezeigten gestreckten Stellung der Halterung sitzt der Stempel 32 unter der Belastung durch die Feder 46 und den aufgeblasenen Balg 24 an der Axialbohrung 53 der Muffe 52 auf. Die Belastung des Stempels 32 durch den Balg 24 überträgt sich über die Muffe 52 auf den Kolben 18, um diesen in hervorgestreckter Stellung zu halten. Zwischen dem Kolbenkopf 21 und dem von der Öffnung 16 durchsetzten Ende des Zylinders 10 ist eine Dichtung 55 eingesetzt, welche die Azswärtsbewegung des Kolbens dämpft und das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Zylinder verhindert.
Die einzelnen Teile der Halterung bleiben in ihren in Fig. 1 gezeigten Stellungen, bis auf dieStoßstange 22 eine Kraft einwirkt, welche größer ist als die von dem Balg 24 auf den Stempel 32 ausgeübte GegenkrBft. In der in Fig. 1 gezeigten gestreckten Stellung der Teile ist der Stempel 32 durch den Balg 24 sowie durch die Feder 46 in Anlage an der Muffe 52 belastet. Dadurch befindet sich die Muffe zunächst dem dem Stempel ugekehrten Ende mit ihrer Umfangsfläche in Anlage an der Zylinder-Innenwandung. Wie man in Fig. 3 erkennt, befindet sich die Muffe 52 in diesem Zustand nur mit einem Teilstück 57 der axialen Länge ihrer Umfangsfläche in Anlage an der inneren Zylinderwandung, während zwischen dem übrigen Teil ihrer Umfangsfläche und der Zylinderwandung ein geringer Abstand vorhanden ist.
Unter der Einwirkung von Stoßkräften auf die Stoßstange bewegt sich der Kolben 18 nach links in Fig. 1. Diese Bewegung hat eine entsprechende Bewegung der Muffe 52 und des Stempels 92 nach links zur Folge 5 wobei der Balg 24 zusammengedruckt wird. Bei der Bewegung der Muffe entsteht -zwischen ihrer Außenfläche und der Wandung des Zylinders Reibung, aufgrund deren die axiale Länge des in Anlage an der Zylinder-Innenwand befindlichen Teils der Umfangsfläche der Muffe zunimmt. Unter der Einwirkung von an der Stoßstange auftretenden Stoßkräften findet also, wie in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie 58 angedeutet, eine beträchtliche Zunahme der axialen Länge des in Anlage an der Zylinder-Innenwandung befindlichen Teils der Umfangsfläche der Muffe statt. Dadurch vergrößert sich die Reibung zwischen der Muffe und der Zylinderwandung, so daß ein größerer Anteil der Stoßkräfte aufgenommen bzw. vernichtet werden kann. Beim weiteren Zusammenstauchen des Balgs 24 schiebt sich der Stempel 32 noch etwas weiter in die Bohrung 53 der Muffe 52, wodurch sich die Reibung zwischen dieser und der Zylinderwandung noch weiter verstärkt.
Beim Nachlassen der Stoßkräfte bewegen sich der Kolben 18, die Muffe 52 und der Stempel 32 unter der Belastung durch den Balg 24 zurück in die in Fig. 1 gezeigte gestreckte Stellung. Sollte der Balg 24 seinen Druck verlieren, so wird die Energie von Stoßkräften lediglich durch die Reibung der Muffe 52 an der Zylinderwandung auf genommen, da die Feder 46 den Stempel 32 in die Bohrung 53 der Muffe 52 zieht und dadurch das axiale Teilstück 57 derselben in Anlage an der Zylinderwandung belastet.
Damit sich das axiale Teilstück 57 der Muffe 52 auch dann in Anlage an der Zylinderwandung befindet, wenn die Teile der Halterung die in Sig. 1 gezeigte gestreckte Stellung einnehmen, sind in der dem Balg 24 zugewandten Stirnseite der Muffe mehrere radial verlaufende Schlitze 59 gebildet. Dadurch wird das sich am Stempel 32 abstützende Ende der Muffe 32 noch leichter verformbar und läßt sich unter Einwirkung des Balgs und/oder der Feder 24 bzw. 46 vom Stempel 32 sicher in Anlage an der Zylinderwandung aufweiten.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten lediglich dadurch, daß der Stempel nicht unter Federbelastung in Anlage an der Muffe gehalten ist. Diese Ausführung weist ebenfalls einen Zylinder 10' auf, welcher an einem Ende durch einen Deckel 12' mit einem daran hervorstehenden Gewindebolzen 14' für die Befestigung am Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs verschlossen ist. Ein in einer Öffnung 16' des Zylinders gleitend geführter Kolben 18' trägt an seinem äußeren Ende einen Gewindebolzen 20' für die Befestigung einer Stoßstange 22'.
Ein im Zylinder 10' angeordneter, druckgasgefüllter Balg 24' ist durch einen Federringe 26' mit seiner Umfangswand 25' in abdichtender Anlage an der Innenwandung des Zylinders gehalten. An der Endwandung 28' des Balgs 24' stützt sich ein Stempel 32' mit ein em kegelförmigen Teil 35' ab. Der Scheitel des kegelförmigen Teils 35' findet Aufnahme in einer Bohrung 53' einer Muffe 52'. Diese ist wie die Muffe 52 gleitend im Zylinder 10' geführt und befindet sich mit der dem Stempel 32' gegenüberliegenden Stirnseite in Anlage an einem Kolbenkopf 21'.
Der Balg 24' belastet also den Stempel 32' in Anlage an der Muffe 52'. Dadurch ist diese mit einem Teil ihrer Umfangsfläche in Anlage an der Zylinderwand gehalten und hält ihrerseits den Kolben 18' in der in Fig. 4 gezeigten vorgestreckten Stellung. Wird auf die Stoßstange 22' eine Stoßkraft ausgeübt, welche größer ist als die von dem Balg 24' ausgeübte Gegenkraft, so bewegt sibh der Kolben 18' nach links in Fig. 4. Dabei wird der Balg 24' teilweise zusammengestaucht und die Muffe 52' gleitet unter Reibung an der Zylinderwandung entlang, wobei sich die axiale Ausdehnung des in Anlage an der Zylinderwandung-befindlichen Teilstücks 57' der Muffe in vorstehend beschriebener Weise vergrößert. Ist der Balg 24' bis zu einem gewissen Grenzwert zusammengestaucht, dann wird die Muffe 52' noch etwas weiter auf das kegelige Teil 35' des Stempels 32' aufgeschoben, so daß sich die Reibung-zwischen der Muffe und;der Zylinder-Innenwandung noch verstärkt. Beim Nachlassen der an der Stoßstange angreifenden Kräfte kehren die Teile der Halterung unter der Belastung durch den Balg 24' in die in Fig. 4 gezeigte Ausgangsstellung zurück.
In den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen bewirkt die Elastizität des für die Muffe 52 bzw. 52' verwendeten Werkstoffs beim Nachlassen von außen einwirkender Stoßkräfte die Rückverformung der Muffe zu dem in Fig. 1 bzw. Fig. 4 gezeigten Zustand. Die dargestellten Stoßstangenhalterungen können also der wiederholten Einwirkung von Stoßkräften unterworfen werden, ohne daß sie zwischendurch neu eingestellt werden müßten und ohne daß übermäßiger Verschleiß an ihren Einzelteilen aufträte.

Claims

Patentansprüche:

i Stoßdämpfende Stoßstangenhalterung für ein Kraftfahrzeug, g e k e n n z e i c h n e t durch einen hohlen Zylinder (10), durch einen in dem Zylinder angeordneten und an einem Ende daraus hervorstehenden Kolben (18).mit einem in gleitender Anlage an der Innenwandung des Zylinders geführten Kopf (21), durch einen im Zylinder untergebrachten, aufblasbaren Balg (24), durch eine gleitend im Zylinder geführte, mit einem Ende in Anlage an dem Kopf des Kolbens befindliche, elastisch verformbare Muffe (52), durch einen in gleitender Anlage an der Innenwandung des Zylinders--geführten, zwischen dem Balg und dem anderen Ende der Muffe angeordneten und in Anlage daran befindlichen Stempel (32) und durch an der Muffe angreifende Ausbildungen des Stempels zum Aufweiten der Muffe in reibungserzeugende Anlage an der Innenwandung des Zylinders bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens in den Zylinder.
2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die am Stempel (32) vorhandenen Ausbildungen ein kegelförmiges Teil (35) desselben'umfassen, welches mit seinem Scheitel in einer Öffnung (53) der Muffe 452) Aufnahme findet.
3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stempel (32) in Anlage an der Muffe (52) belastet ist.
4. Halterung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine den Stempel (32) in Anlage an der Muffe (52) belastende Einrichtung eine an dem Stempel hervorstehende, durch die Muffe hindurch in den Kolben (18) hineinragende Führungsstange (36) sowie an der Führungsstange und am Kolben angreifende Belastungseinrichfungen (46 bis 50) zum Belasten des Stempels in Anlage an der Muffe aufweist
5. Halterung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die elastisch verformbare Muffe (52) in wenigstens einem Ende eine Anzahl radial verlaufender Schlitze (59) aufweist.
6. Halterung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kolben (18) zwischen dem Kopf (21) und dem einen Ende des Zylinders (10) von einer Dichtung (55) umgeben ist.
7. Halterung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Zylinder (10) am anderen Ende einen Deckel (12) trägt und daß an dem Deckel sowie am Kolben (18) Befestigungseinrichtungen (14 bzw. 20) vorgesehen sind.
8. Stoßdämpfende Stoßstangenhalterung für ein Kraftfahrzeug, g e k e n n z e i c h n e t durch einen an einem Ende eine Öffnung (16) aufweisenden und am anderen Ende mit einem Deckel (12) verschlossenen Zylinder (10), durch einen im Zylinder geführten und durch die Öffnung hervorstehenden Kolben (18) mit einem in gleitender Anlage an der Innenwandung des Zylinders geführten Kopf (21), durch einen im Zylinder angeordneten Balg (24) mit einer im wesentlichen normal zur Achse des Zylinders angeordneten Endwandung (28) und einer damit verbundenen Umfangswandung (25), durch Einrichtungen (26) zum Halten der Umfangswandung des Balgs in abdichtender Anlage an der Innenwandung des Zylinders, durch ein in den Deckel eingesetztes, in das Innere des Balgs mündendes Druckluftventil (27), durch eine gleitend beweglich im Zylinder geführte, mit einem Ende am Kopf des Kolbens anliegende, elastisch verformbare Muffe (52), durch einen zwischen dem Balg und der Muffe angeordneten und daran anliegenden Stempel (32) und durch am Stempel vorhandene, am anderen Ende der Muffe angreifende Ausbildungen (35) zum Aufweiten der Muffe in reibungserzeugende Anlage an der Innenwandung des Zylinders bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens in den Zylinder.
9. Stoßdämpfende Halterung für ein Kraftfahrzeug g e k e n n z e i c h n e t durch einen Zylinder (10), durch einen im Zylinder geführten und aus einem Ende.

desselben hervorstehenden Kolben (18) mit einem in gleitender Anlage an der Innenwandung des Zylinders geführten Kopf (21), durch einen im Zylinder angeordneten, aufblasbaren Balg (24), durch eine im Zylinder gleitendvgeführte, mit einem Ende am Kopf des Kolbens anliegende, elastisch verformbare Muffe (52) und durch einen zwischen dem Balg und dem anderen Ende der Muffe angeordneten, daran anliegenden Stempel (32) mit einem im wesentlichen zylindrischen Fußteil (34), welches in gleitender Anlage an der Innenwandung des Zylinders geführt ist und sich an dem Balg abstützt, und einem von dem Fußteil auswärts hervorstehenden, im wesentlichen kegelförmigen Teil (35), dessen Scheitel in einer oeffnung (53) der Muffe Aufnahme findet, um diese aufzuweiten und bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens in den Zylinder in reibungserzeugende Anlage an der Innenwandung des Zylinders zu bringen.
10. Stoßdämpfende Halterung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß sich die Öffnung (53) axialedurch die Muffe (52) hindurch erstreckt.
11. Stoßdämpfende Halterung für ein Kraftfahrzeug, g e k e n n z e i c h n e t durch einen an einem Ende eine Öffnung (16) aufweisenden und am anderen Ende mit einem Deckel (12) verschlossenen Zylinder (10), durch einen im Zylinder geführten und durch die Öffnung hervorstehenden Kolben (18) mit einem in gleitender Anlage an der Innenwandung des Zylinders geführten Kopf (21) durch einen im Zylinder angeordneten Balg (24) mit einer im wesentlichen normal zur Achse des Zylinders verlaufenden Endwandung (28) und einer damit verbundenen Umfangswandung (25), durch Einrichtungen (26) zum Halten der Umfangswandung des Balgs in abdichtender Anlage an der Innenwandung des Zylinders, durch ein in dem Deckel sitzendes, in das Innere des Balgs mündendes Druckluftventil (27), durch eine gleitend beweglich im Zylinder geführte, sich mit einem Ende am Kopf des Kolbens abstützende, elastisch verformbare Muffe (52), durch einen Stempel (72) mit einem in gleitender Anlage an der Innenwandung des Zylinders geführten, sich an der Endwandung des Balgs abstützenden, im wesentlichen zylindrischen Fußteil (34) und einem von diesem ausgehenden, im wesentlichen kegelförmigen Teil (35), welches mit seinem Scheitel in dem anderen Ende der Muffe Aufnahme findet,um diese bei-einer Einwärtsbewegung des Kolbens in den Zylinder in reibungserzeugende Anlage an dessen Innenwandung aufzuweiten, durch eine vom Scheitel des kegelförmigen Teiles hervorstehende und gleitend in der Muffe und im Kolben geführte Führungsstange (36), durch ein innerhalb des Kolbens an der Führungsstange befestigtes Anschlagteil (48) und durch eine auf die Führungsstange aufgeschobene Feder (46), welche sich am Kolben und an dem Anschlagteil abstützt und den Stempel in Anlage an der Muffe belastet.