DE2857254T1

DE2857254T1 - Shock absorber

Info

Publication number: DE2857254T1
Application number: DE782857254T
Authority: DE
Inventors: H Orima
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-21
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-12-04
Also published as: DE2857254C2; US4352514A; WO1979000417A1; NL181453B; SU1055324A3; SE7906920L; IT1108445B; GB2036922A; CA1136655A; IT7869902A0; FR2415240B1; NL181453C; GB2036922B; JPS5486140A; FR2415240A1; NL7812401A; CH652359A5

Description

DIpI. Ing. P®t®l· OttO _{7033 He}rrenberg (Kuppingen)

Patentanwalt Eite«»tr«Be7

Telefon (0 70 32)31999

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6. 8. 1979

Herr. Hajime Orima

333, Oaza Sakai, Sakai machi, Sawa-gun

Gunma 370-01 /Japan

Stoßdämpf er einrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Stoßdämpfereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs, insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Stoßdämpfereinrichtung, die eine Schlagoder Stoßeinwirkung absorbieren oder dämpfen kann, die beispielsweise im Falle einer Kollision von Kraftfahrzeugen auftritt. Bekannte Schockabsorber oder Stoßdämpfer, die beispielsweise für Kraftfahrzeuge verwendet werden, absorbieren den auftretenden Stoß innerhalb ihres eigenen Systems, um den Stoß oder Schock zu dispergieren bzw. zu dämpfen, was aber bedeutet, daß die gesamte Stoßenergie, die eich auf das Kraftfahrzeug auswirkt, nicht verringert wird. Mit anderen Worten, der einem Teil eines Automobils zugeführte Stoß wird zwar zeitweilig, also vorübergehend gedämpft, aber die gedämpfte Stoßenergie muß stets von einem anderen Teil des Kraftfahr-r

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zeuge absorbiert werden. Dies ist nachteilig und die Erfindung hat eich daher die Aufgabe gestellt, eine insbesondere auch für Kraftfahrzeuge verwendbare Stoßdämpfereinrichtung zu schaffen,... die in der Lage ist, die einwirkende Stoßenergie abzutransportieren und außerhalb des Kraftfahrzeugs freizusetzen, so daß das Kraftfahrzeug selbst von dem einwirkenden Stoß praktisch nicht beeinflußt ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Stoßdämpfereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat daher den Vorteil, daß im Unterschied zu den bekannten, auf einen einwirkenden Stoß mit einer inneren Absorption reagierenden Stoßdämpfern eine Art äußere Absorption der Stoßeinwirkung erfolgt, mit anderen Worten, bei vorliegender Erfindung wird der Schock nicht in der Stoßdämpfereinrichtung absorbiert, sondern wird aus der Einrichtung nach außen freigegeben. Dabei ist die erfindungsgemäße Stoßdämpfereinrichtung so aufgebaut, daß jeweils ein Paar von ein Fluidum enthaltender und miteinander über eine Drosselstrecke verbundener Behälter vorgesehen ist. Jeder der Behälter ist mit einem gleitend gelagerten Kolben versehen, der sich in einer mit Bezug auf das Behälterfluidum abgedichteten Weise verschieben kann und mit seinem einen Ende aus dem ihn umgebenden Behälterbereich oder dessen Verlängerung herausragt. In der verbindenden Drosselstrecke befindet sich ein Verschlußventil, welches dann aufgebrochen werden kann und

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durchlässig wird, wenn der auf das Verschlußventil einwirkende Fluidumsdruck einen vorgegebenen Wert übersteigt. Als Folge davon bewirkt bei einer auf das äußere Ende eines der Kolben ausgeübten Stoßeinwirkung der eich in dem zugeordneten Behälter aufbauende Fluidumsdruck die öffnung des Verschlußventils, so daß sich der Fluidumsdruck auf den anderen Behälter überträgt und in diesem das Herausstoßen des dort befindlichen KoI-: bens hervorruft. Dieses Herausstoßen des Kolbens kann unter erheblichem Druck erfolgen, so daß dieser eine kinetische Energie erhält, die der aufgenommenen Schockenergie entspricht; diese kinetische Energie wird aber abtransportiert und verbleibt nicht im Bereich der Stoßdämpfereinrichtung bzw. des zugeordneten Kraftfahrzeugs, sondern wird nach außen geleitet.

Die Erfindung umfaßt in einer weiteren Ausgestaltung

die Ausbildung einer solchen Stoßdämpfereinrichtung als Sicherheitssystem bei Transportsystemen, beispielsweise also den schon erwähnten Kraftfahrzeugen, an welche der erfindungsgemäße Stoßdämpfer montiert werden kann. Solche Transportsysteme umfassen einen vorderen Teilbereich und einen hinteren Teilbereich, die als zum Hauptkörper des Transportsystems getrennte Teile konstruiert und ausgebildet sind und die mit Bezug auf den Hauptkörper des Transportsystems, also beispielsweise der Fahrgastzelle eines Personenkraftwagens beweglich und unter Bildung von Abständen zu dieser gelagert sind, so daß sich Freiräume für die Verschiebung der vorderen Druckbereiche des Transportsystem β ergeben. Mit diesen separaten

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vorderen und hinteren Teilbereichen sind dann die äußeren Enden der aus den Zylindern he raus rag end en Kolben verbunden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt-' anspruch angegebenen Stoßdämpfereinrichtung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: in schematischer Darstellung das Grundprinzip einer

erfindungsgemäßen Stoßdämpfer einrichtung und Fig. 2: in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug, welches mit der erfindungsgemäßen Stoßdämpfereinrichtung als Sicherheitssystem ausgerüstet ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine grundsätzliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Stoß- oder Schockabsorbers, also einer Stoßdämpfereinrichtung, wie sie im folgenden lediglich noch bezeichnet

von Behältern wird, dargestellt, bestehend aus einem Paar/IA und IB. Die Behälter IA und IB weisen beispielsweise die Form von allgemein zylindrischen, abgedichteten Hohlräumen auf, in denen sich ein Gas, eine Flüssigkeit oder eine Mischung eines Gases und einer Flüssigkeit befinden. Bevorzugt handelt es sich bei

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dem in den Behältern IA und IB enthaltenem Mittel oder Fluidum dann um eine unbrennbare Substanz, wenn die in Fig. 1 dargestellte Stoßdämpfereinrichtung als Sicherheitselement bei einem Fahrzeug, beispielsweise Kraftfahrzeug, verwendet wird. Die Behälter IA und IB sind über eine Art Drosselstrecke oder verengten Ubergangsbereich 5 miteinander verbunden, in welchem ein Schließ ventil 7 angeordnet ist. Bei dem : Schließventil 7 kann es sich beispielsweise um ein Diaphragma oder eine Membran aus einem synthetischen Kunststoff handeln, die dann durchbricht oder durchgängig wird, wenn auf das Ventil ein Fluidumsdruck vorgegebener Größe einwirkt. Das bedeutet, daß die Behälter IA und IB normalerweise gegeneinander durch das Schließ ventil 7 abgeteilt sind und nur dann miteinander über die Drosselstrecke 5 in Verbindung treten können, wenn das Ventil 7 zerbrochen und damit geöffnet ist. Die Behälter IA und IB verfügen über zylindrische Teilbereiche 2A und 2B, in denen mit Bezug auf das Fluidum abgedichtete Kolben 3A und 3B gleitend gelagert and. Die Abdichtung der Kolben kann mit Hilfe von nicht dargestellten Kolbenringen oder sonstiger Dichtungselemente erfolgen. Die äußeren Enden der Kolben 3A und 3B erstrecken sich jeweils über die Zylinderteile 2A und 2B hinaus. Die Kolben 3A und 3B können frei und leicht beweglich angeordnet sein oder sie können in ihren Anfangspositionen dann gehalten sein, wenn keine äußeren Kräfte auf die Kolben einwirken.

Wirkt dann beispielsweise bei dem bisher geschilderten Aufbau auf das äußere Ende des Kolbens 3B eine Kraft, ein Schlag oder

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ein Stoß ein, der einen gegebenen Wert überschreitet, dann wird das in dem Behälter IB enthaltene Fluidum soweit unter Druck gesetzt, daß die Druckkräfte ein Zerbrechen des Schließventi's 7 bewirken. Als Folge davon werden die Druckkräfte des Fluidums in dem Behälter IB über die Drosselstrecke 5 auf das in dem Behälter IA enthaltene Fluidum übertragen, so daß sich der Kolben 3A aufgrund der jetzt auf das Fluidum im Behalte*· 2A einwirkenden Druckkräfte nach außen bewegt wird. Im Prinzip entspricht die nach innen gerichtete Verschiebung 3B der nach außen gerichteten Verschiebung des Kolbens 3A. Es versteht sich, daß sich die gleiche Wirkung auch dann ergibt, wenn etwa der Kolben 3A der Stoß- oder Schlageinwirkung unterworfen wird, mit der Ausnahme, daß sich lediglich die gesamte, bisher geschilderte Arbeitsweise umkehrt.

Da entsprechend einem erfindungsgemäßen Merkmal das Schließventil 7 nur dann zerbricht, wenn die Stoßdämpfereinrichtung einer Stoß- oder Schlageinwirkung unterworfen ist, kann die Einrichtung dann wiederverwendet werden, wenn das Schließ ventil 7 ersetzt ist. Es ist auch möglich, die Drosselstrecke 5 in geeigneten Richtungen zu erstrecken oder bypass mäßig auszubilden oder mit einem Bypass zu versehen, so daß der Ersatz des Ventils 7 leicht möglich ist.

Da der Verbindungsdurchlaß zwischen den beiden Behältern die Form einer Drosselstrecke aufweist, wird die auf einen der Kolben ausgeübte Schlag- oder Stoßeinwirkung nicht direkt auf

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den anderen Kolben weitergeleitet, sondern es ergibt sich eine Dämpfung θ wirkung, die hierdurch noch verstärkt wird. Der Durchmesser des Durchlasses, d.h. das Ausmaß der Drosselung hängt vom Durchmesser und dem Volumen der Behälter . . IA und IB ab. Es ist daher auch nicht ratsam, den Durchmesser des Durchlasses 5 so groß wie die Behälter IA, IB auszubilden, da bei einer solchen Anordnung die Stoßeinwirkung direkt von dem einen Kolben auf den anderen Kolben übertragen wird.

Es ist weiter vorn schon erwähnt worden, daß die Behälter IA. und IB sowohl ein Gas als auch ein Fluidum, in diesem Fall also eine Flüssigkeit enthalten können, um die Dämpfungswirkung der Einrichtung zu vergrößern. Auf diese Weise wird eine Stoßeinwirkung von dem einen Kolben auf den anderen Kolben über folgenden Weg übertragen: vom ersten Kolben auf das Gas (oder auf die Flüssigkeit) in dem diesem Kolben zugeordneten Behälter, von dort auf die Flüssigkeit (oder auf das Gas) in diesem Behälter, von dort auf das Gas (oder auf die Flüssigkeit) in dem dem anderen Kolben zugeordneten Behälter, weiter auf das Gas (oder die Flüssigkeit) in diesem anderen Behälter und schließlich auf den anderen Kolben. Ein solcher Übertragungsweg, der zwei verschiedene Arten eines Fluidums umfaßt, ist in seiner Dämpfung β wirkung einem übertragungsweg überlegen, der nur aus einer Fluidumsart besteht und dann wie folgt abläuft: vom ersten Kolben auf die Flüssigkeit oder das Gas im, diesem Kolben zugeordneten Behälter, weiter auf die Flüssigkeit oder das Gas in dem anderen Behälter und dann auf den anderen Kolben.

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Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Stoßdämpfer einrichtung in gewünschten Positionen und Ausbildungsformen eingebaut und angeordnet werden kann, indem man die Form und/oder die Länge der Zylinderbereiche 2A, 2B modifiziert, etwa indem rnan diese Zylinderbereiche 2A, 2B auch umbiegt.

Darüberhinaus kann die erfindungsgemäße Stoßdämpfereinrichtung als elastisches Dämpferelement, identisch zu einer Feder eingesetzt werden, wenn keine externen Schlag- oder Stoßeinvwrkungen auftreten oder wenn die externe Krafteinwirkung geringer als A?r vorgegebene Wert ist, bei welchem das Ventil 7 aufbricht, denn bevorzugt sind die Kolben 3A und 3B frei und leicht beweglich.

Da erfindungsgemäß die einwirkende Stoß- oder Schockenergie nicht absorbiert oder in der Einrichtung gespeichert, sondern außerhalb der Einrichtung freigegeben und entladen wird, bleibt der Fahrzeugkörper, wenn die Einrichtung beispielsweise in einem Fahrzeug, Kraftfahrzeug o. dgl. installiert und angeordnet ist, bis zu einem gewissen Ausmaß von einer Schlageinwirkung frei und unbeeinflußt.

Die Darstellung der Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug, welches mit der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Stoßdämpfer einrichtung ausgestattet ist. Es ist dabei möglich, ein Paar, also zwei Stoßdämpfereinrichtungen an beiden Seiten eines Kraftfahrzeugs 10 parallel zueinander anzuordnen. Alternativ kann aber auch eine einzige Stoßdämpferein-

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richtung im Mittelbereich des Kraftfahrzeuge 10 angeordnet werden. Die Stoßdämpfereinrichtung läßt sich beispielsweise unter dem Boden des Kraftfahrzeugs montieren, wobei die Kolben 3A und 3B an ihren äußeren Enden mit Kolbenstangen llA, HB versehen sind, die von den Kolben ausgehen und jeweils mit einem vorderen Teilbereich 17 und einem hinteren Teilbereich 15 des Kraftfahrzeugkörpers verbunden sind. Die vorderen und hinteren Teilbereiche 17 und 15 müssen dann jeweils so aufgebaut und ausgebildet sein, daß sie separate Teile sind und vom Hauptkörper 10 des Kraftfahrzeugs getrennt sind. Darüberhinaus sind vorzugsweise die äußeren Oberflächen der vorderen und hinteren Teilbereiche 17 und 15 abgetreppt bzw. in ihren Abmessungen mit Bezug auf die äußere Oberfläche des Kraftfahrzeughäuptkörpers 10 reduziert, so daß sich diese Teilbereiche 17 und 15 in den oder am Hauptkörper 10 bewegen können. Um diese Bewegung der vorderen und rückwärtigen Teilbereiche 17 und 15 sicherzustellen, müssen zwischen diesen und dem Kraftfahrzeughauptkörper 10 Abstände oder Freiräume vorhanden sein, die die Verschiebung der Teilbereiche und damit auch die Verschiebung der mit diesen über die Verbindungsstangen verbundenen Kolben 3A und 3B ermöglichen. Um zu solchen Freiräumen oder Abständen zu gelangen, könnten beispielsweise der Motorraum am Vorderteil des Kraftfahrzeugs und der Kofferraum am Kraftfahrzeughinterteil vergrößert werden, wobei durch eine solche Vergrößerung selbstverständlich auch die Gesamtlänge des Kraftfahrzeugs eine Vergrößerung erfahren würde.

Wird dann beispielsweise bei einer solchen Konstruktion das

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Kraftfahrzeug von hinten angestoßen und der hintere Teilbereich 15 einer Stoß- oder Schlageinwirkung ausgesetzt, dann bewegt oder gleitet dieser hintere Teilbereich 15 in den Körper 10 des Kraftfahrzeugs oder an diesem, während gleichzeitig die Verbindungsstange 11B und dementsprechend der Kolben 3B eingedrückt werden. Als Folge davon schiebt sich der vordere Teilbereich. 17 um einen gleichen Verschiebungsbetrag, bezogen auf den rückwärtigen Teilbereich 15 vom Kraftfahrzeugkörper 10 nach vorn und gibt die Stoßenergie außerhalb des Kraftfahrzeugs frei. Es ist daher bemerkenswert, daß diese Stoßkraft oder Schlageinwirkung auf den Kraftfahrzeugkörper 10 und innerhalb diesem sich befindenden Personen keinen Einfluß hat, die sicher gegen die S c hock ein wirkung beispielsweise einer Kollision oder eines Zusammenstoßes geschützt sind und auch gegen solche Verletzungen wie dag peitschenartige Zurückschnellen der Köpfe mit Halswirbelverletzungen. Kollidiert der vordere Teilbereich 17 des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis, dann wird der hintere Teilbereich 15 in ähhlicher Weise nach außen, bezogen auf den Hauptkörper 10 des Kraftfahrzeugs vorgeschoben, so daß diese Kollision auf den Kraftfahrzeugkörper 10 selbst keinen Einfluß hat. Da darüberhinaus als Hindernis normalerweise ein anderes Kraftfahrzeug, mit welchem das Kraftfahrzeug kollidiert, einer gedämpften Stoßeinwirkung unterworfen ist, ist es sehr vorteilhaft, die erfindungsgemäße Stoßdämpfereinrichtung in Kraftfahrzeuge allgemein einzubauen.

Die Erfindung ist nicht auf eine Sicherheitseinrichtung bei Kraft-

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fahrzeugen begrenzt, sondern kann ale Sicherheitseinrichtung allgemein bei Transportmitteln verwendet werden, beispielsweise Flugzeugen, Schiffen, Eisenbahnwagen u.dgl. Es ist wesentlich daß die Vorder- und Rückteile des Transportmittels als separater Teil vom Hauptkörper des Transportmittels ausgebildet und kone truiert sind und daß diese separaten Vorder- und Hinterteile derart mit dem Hauptkörper verbunden sind, daß Abstände vorhanden sind, die groß genug sind, um die Verschiebung der Vorder- und Rückteile um einen solchen Betrag sicherzustellen, wie er der Verschiebung der Kolben zwischen den Vorder- und Rückteilen des Kraftfahrzeugkörpers entspricht. Die äußeren Enden der Kolben sind dann, wie schon erwähnt, mit den Vorder- und Rückteilen des Transportmittels verbunden.

Sollten unter Umständen die erwähnten Abstände oder Freiräume von der äußeren Erscheinung und dem Design des Kraftfahrzeugs her unerwünscht sein, dann können diese Abstände auch so ausgebildet sein, wie bei dem Kraftfahrzeug in Fig. 2 dargestellt, d.h. die Abstände sind von außen nicht sichtbar, sondern durch geeignete Mittel überdeckt, wobei die Vorder- und Rückteile geringfügig mit Bezug auf den Hauptkörper des Transportmittels abgetreppt sind, so daß diese beiden Teile in den Hauptkörper hineingleiten oder umgekehrt der Hauptkörperber reich von den beiden Teilen übergriffen werden kann, so daß diese am Hauptkörper 10 entlanggleiten. In diesem Fall, wenn also die gegenseitige Verschieblichkeit gewahrt ist, haben die vorhandenen Abstände oder Freiräume keinen Einfluß mehr auf

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2. Sicherheitseinrichtung bei einem Transportmittel, vorzugsweise einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß am Transportmittel mindestens eine, ein Paar mit einem Fluidum gefüllte Behälter (IA, IB) aufweisende Stoßdämp.fereinrichtung montiert ist, daß die beiden, je ein Fluidum. enthaltenden Behälter (IA, IB) über eine Drosselstreckt: (5) miteinander verbunden sind, daß jeder der Behältereinen gleitend gelagerten und gegenüber dem Fluidum abgedichteten Kolben (3A, 3B) aufweist, derart, daß sich jeweils ein Kolbenende außerhalb der das Fluidum enthaltenden Zylindern (IA, IB) erstreckt, daß in dem die Drosselstrecke (5) bildenden Verbindungsbereich ein Schließventil (7) angeordnet ist, welches bei einem, einen vorgegebenen Druckwert überschreitenden, einwirkenden Druck des Fluidums öffnet, wobei das Transportmittel einen vorderen und einen rückwärtigen Teilbereich (17, 15) umfaßt, die als zum Hauptkörper des Transportmittels getrennte Teile ausgebildet und mit Bezug zu diesem beweglich und mit einem vorgegebenen Abstand montiert sind, der der Verschiebung dieser vorderen und hinteren Teilbereiche (17, 15) dient und daß die äußeren Enden der Kolben (3A, 3B) jeweils mit dem vorderen oder rückwärtigen Teilbereich (J5, 17) verbunden sind.

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