DE2918179A1 - Piston type damper for vehicle safety system - has springs thrusting balls into gaps between piston cone faces and cylinder wall - Google Patents

Piston type damper for vehicle safety system - has springs thrusting balls into gaps between piston cone faces and cylinder wall

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
    • F16F7/125Units with a telescopic-like action as one member moves into, or out of a second member

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Abstract

The damper comprises a cylinder and a piston working with a number of balls. The shape alters on engaging with the cylinder wall when the piston moves. The piston (10) has an end ring (11) joining on opposite sides onto piston cone pieces (12, 13) tapering in opposite directions. At the other end of each cone piece is a spring (16, 17) thrusting the balls (18, 19) into the annular gap (20, 21) between the cone piece and cylinder wall (22).

Description

D ä m D £ u n g s a n o r d n -a n gD ä m D £ u n g s a n o r d n -a n g

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfungsanordnung, die aus einem Zylinder und einem Kolben besteht1 welcher mit einer Anzahl Kugeln in Wirkverbindung steht, wobei diese Kugeln bei Bewegung des Kolbens in formveränderndem Eingriff mit der Zylinderinnenwand kommen.The invention relates to a damping arrangement, which consists of a Cylinder and a piston consists1 which are in operative connection with a number of balls stands, these balls in shape-changing engagement upon movement of the piston come with the inner wall of the cylinder.

Solche Dämpfungsanordnungen sind beispielsweise durch die DE-PS 23 49 891 bekanntgeworden, die einen Kraftbegrenzer offenbart, der die auf einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeugs ausgeübte Zugkraft im Falle einer Kollision aufnimmt und zwar so, daß der Kolben des Begrenzer sowohl zur Strammung des Gurtes durch Beaufschlagung mit Treibgasen dient, als auch mit Mitteln versehen ist, mit denen er zur mechanischen Krartbegrenzung nach Überschreitung einer einzustellenden höchsten auf den Gurt wirkenden Zugkraft dienen kann. Hierzu weist der Kolben einen kegeligen Abschnitt auf, dessen größerer Kegeldurohmesser in bezug auf die graftbegrenzungseinrichtung hinter dem kleinen Eegeldurchmesser liegt und danach in einen genau definierten zylindrischen Abschnitt mit einem konstanten Durchmesser übergeht. Im Bereich des kegelförmigen Abschnitts sind >ine Anzahl in einem Käfig gelagerte Rollen angeordnet, vor denen ein sogenannter Schleifring mit hohem Reibwert gegenüber dem Begrenzangszylinder angeordnet ist. Bei Bewegung des Kolbens in der Kraftbegrenzungsrichtung drückt nun der Schleifring die Kugeln über die Kegelfläche, wodurch die Kugeln in formverändernden Eingriff mit der Zylinderwand kommen, in die sie Nuten einpressen. Diese formverändernde Einpreßkraft ist über die gesamte Weglänge innerhalb des Zylinders konstant, wobei die Größe dieser Kraft durch Dimensionierungsmaßnahmen - beispielsweise Eugeldurchmesser oder Kugelanzahl etc. - variierbar ist.Such damping arrangements are, for example, from DE-PS 23 49 891 has become known, which discloses a force limiter that acts on a seat belt a motor vehicle absorbs tractive force in the event of a collision and that so that the piston of the limiter both to tighten the belt by applying it serves with propellant gases, as well as is provided with means with which it is used for mechanical Krart limit after exceeding a maximum to be set on the belt acting tensile force can serve. For this purpose, the piston has a conical section on, its larger cone diameter in relation to the graft limiting device lies behind the small Eegel diameter and then into a precisely defined one Cylindrical section with a constant diameter merges. In the area of the conical section there are> a number of rollers mounted in a cage, in front of which a so-called slip ring with a high coefficient of friction compared to the limiting cylinder is arranged. Pushes when the piston moves in the force limiting direction Now the slip ring puts the balls over the conical surface, causing the balls in shape-changing Come into engagement with the cylinder wall, in which they press grooves. This shape-changing Press-in force is constant over the entire length of the path within the cylinder, whereby the size of this force through dimensioning measures - for example eugel diameter or number of balls etc. - is variable.

Auf diesem Stand der Technik baut die vorliegende Erfindung auf und ihr liegt die Aufgabe zugrunde einmal die Punktion der Dämpfungsanordnung von der Geschwindigkeit unabhängig zu machen und zum andernmal eine Reibungsdämpfung, sowohl für Zugkräfte als auch für Druckkräfte in einer Anordnung durchführen zu können.The present invention is based on this prior art it is based on the task of puncturing the damping arrangement from the To make speed independent and on the other hand a friction damping, both to be able to perform for tensile forces as well as for compressive forces in one arrangement.

Mit den Anordnungen nach dem bekannten Stand der Technik ist es nur möglich, entweder Zug- oder Druckkräfte aufzunehmen.With the arrangements according to the known prior art it is only possible to absorb either tensile or compressive forces.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen. In der Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Anordnung vor dem Angriff einer Zugkraft; Pig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig.1; Pig. 3 einen Längsschnitt durch die Anordnung nach erfolgtem Angriff einer Zugkraft und vor Aufnahme einer Druckkraft; einen4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV gemäß Fig.3; Fig. 5 ein Kraft-Weg Schaubild für die Druck- und die Zugkraft, Der in den aufgeführten Figuren dargestellte Zweiwege-Kugel dämpfer setzt sich aus einem Kolben 10 und einem Zylindergehäuse 22 zusammen, zwischen denen Kugel- bzw. Rollenlager angeordnet sind. Der Zug- und Druckkolben weist an seinem einen Ende einen Stirnring 11 auf, der durch die Zylinderinnenwand während seiner Bewegung geführt wird. Beiderseits dieses Stirnringes sind nun - vom Kolbendurchmesser ausgehend -zu ihm aufsteigend je ein Kolbenkegelstück 12 bzw. 13 ausgebildet, d.h. diese Kolbenkegelstücke verjüngen sich zueinander in entgegengesetzter Richtung und laufen in den normalen Kolbendurchmesser aus. An diesem Auslauf sind je eine Formfeder 16 bzw. 17 angeordnet. Jede dieser Formfedern fixiert eine Kugelanordnung 18 bzw. 19 und drückt diese in den Ringspalt 20 bzw. 21 zwischen Zylinder 22 und Kolbenkegelstück 12 bzw. 13. Tritt nun eine Zugkraft auf, so wird die Kugelanordnung 19 über das Kolbenkegelstück 12 durch diese Zugkraft bis an den Stirnring 11 gezogen, wobei sich die einzelnen Kugeln in die Zylinderinnenwandfläche einpressen und dort Rillen 23 verursachen, die eine bleibende Verformung im Zylindermantel bilden. Die hierbei auftretende Reibungskraft führt zu einer Dämpfung der Zugkraft bis zu ihrer Vernichtung, wobei die Dämpfungskraft über den gesamten Bereich hin konstant ist.The solution to this problem is carried out by what is laid down in the claims Measures. An exemplary embodiment of the invention is explained in the description and shown in the drawing. They show: FIG. 1 a longitudinal section through the Arrangement before the application of a tensile force; Pig. 2 shows a cross section along the line II-II according to Figure 1; Pig. 3 shows a longitudinal section through the arrangement after Attack of a tensile force and before absorption of a compressive force; a4 a cross section along the line IV-IV according to Figure 3; Fig. 5 is a force-path diagram for the pressure and the tensile force, the two-way ball damper shown in the figures listed is composed of a piston 10 and a cylinder housing 22, between which Ball or roller bearings are arranged. The pull and push piston has on his a End of an end ring 11, which passes through the inner wall of the cylinder is guided during its movement. Both sides of this front ring are now - Starting from the piston diameter, one piston cone piece 12 or 13, i.e. these piston cone pieces taper in opposite directions to one another Direction and run out in the normal piston diameter. At this outlet are one shaped spring 16 and 17 respectively arranged. Each of these shaped springs fixes a ball arrangement 18 or 19 and presses them into the annular gap 20 or 21 between cylinder 22 and Piston cone piece 12 or 13. If a tensile force now occurs, the ball arrangement becomes 19 pulled over the piston cone piece 12 by this tensile force up to the end ring 11, whereby the individual balls press into the inner wall surface of the cylinder and there Cause grooves 23, which form a permanent deformation in the cylinder jacket. the This occurring frictional force leads to a damping of the tensile force up to its Destruction, with the damping force constant over the entire area.

Die um einen bestimmten Winkelbetrag N zur Kugelanordnung 19 angeordneten Kugeln 18 werden durch die Zugbewegung gegen die Formfeder gepreßt und rollen spielfrei an der Zylinderinnenwand ablohne daß hier irgendwelche nennenswerten Kräfte auftreten. Durch diese versetzte Anordnung der Kugeln zueinander laufen die Kugeln 18 bei einer Druckkraft-Beanspruchung auf nicht dargestellten Rillen parallel zu den Dämpfungsrillen 23. Tritt nun anschließend an die Zugkraft eine Druckkraft auf, wie dieses beispielsweise bei Flugkörpern in bestimmten Funktionsstadien der Fall ist, so werden nun die Kugeln der Anordnung 19 vom Stirnring 11 über die Schräge von 60 zur Formfeder 17 geführt und von dieser gehalten, Im Gegensatz dazu werden die Kugeln 18 über die Schräge in dem Ringraum 20 an die Stirnfläche 11 gepreßt und drücken sich ihrerseits in die Zylinderinnenwandfläche, wodurch die Druckkraft in konstanter Weise - wie das Kraft-Weg-Schaubild in Fig. 5 zeigt - bis Null gedämpft wird. Über den Weg dieser vorbeschriebenen Verformungsarbeiten baut diese Dämpfungsanordnung bestimmte Energien ab, wobei die Energieaufnahme in keiner Weise von der Geschwindigkeit abhängig ist0 Es empfiehlt sich, den Werkstoff für den Kolben so zu wählen, daß dessen Festigkeitswerte etwa um das Doppelte höher als diejenigen des Zylinders sind.The arranged by a certain angular amount N to the ball arrangement 19 Balls 18 are pressed against the shaped spring by the pulling movement and roll without play on the inside wall of the cylinder, it is worth noting that any significant forces occur here. By this offset arrangement of the balls to each other, the balls 18 run at a Compressive force stress on grooves, not shown, parallel to the damping grooves 23. If then, following the tensile force, there is a compressive force, such as this one, for example is the case with missiles in certain functional stages, the balls are now the arrangement 19 is guided from the end ring 11 over the slope of 60 to the shaped spring 17 and held by this, In contrast, the balls 18 are over the slope pressed in the annular space 20 against the end face 11 and in turn are pressed into the cylinder inner wall surface, making the compressive force in constant way - as the force-displacement diagram in Fig. 5 shows - is damped until zero. On the Because of this deformation work described above, this damping arrangement builds certain Energies, whereby the energy consumption is in no way dependent on the speed ist0 It is advisable to choose the material for the piston so that its strength values are about twice as high as those of the cylinder.

Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen und Ausgestaltungen wird eine Dämpfungseinrichtung erhalten, die für alle Geschwindigkeiten verwendbar ist und hierbei die Dämpfung über den gesamten Dämpfungsbereich konstant ausführt. Die Funktion dieser Dämpfungsanordnung ist reproduzierbar und die Verwendungsmöglichkeiten sind vielgestaltiger geworden.Through the measures and configurations described above, a Received damping device that can be used for all speeds and in this case, the damping is constant over the entire damping range. The function this damping arrangement is reproducible and the possible uses are become more diverse.

Claims (4)

Dämpfun 5 ano rdnun Patentansprüche Dämpfungsanordnung,die aus einem Zylinder und einem Kolben besteht, welcher mit einer Anzahl Kugeln in Wirk-Verbindung steht, wobei diese Kugeln bei Bewegung des Kolbens in formseränderndemEingriff mit der Zylinderinnenwand kommen, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Kolben (lo)einen Stirnring (11) aufweist, der beiderseits in je ein Kolbenkegelstück (12, 13) mit einander entgegengesetzter Verjüngungsriahtung übergeht und am Ende je eine Formfeder (16,17) angeordnet ist, die die Kugeln (18 bzw.19)in den Ringspalt (20 bzw. 21) zwischen Zylinder (22) und Kolbenkegel (12 bzw. 13) drückt.Damping 5 ano rdnun claims damping arrangement, which consists of a There is a cylinder and a piston, which is in operative connection with a number of balls stands, these balls in shape-changing engagement with the movement of the piston the inner wall of the cylinder, thereby g e k e n n n z e i c h -n e t that the piston (lo) has an end ring (11) which is inserted into a piston cone piece (12, 13) passes over with opposite tapering directions and one at the end Shaped spring (16,17) is arranged, which the balls (18 or 19) in the annular gap (20 or 21) between cylinder (22) and piston cone (12 or 13) presses. 2. Dämpfungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dasdie Kugeln (18,19) in Ruhelage spielfrei an der Innenwand des Zylinders (22) anliegen.2. Damping arrangement according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the balls (18, 19) in the rest position without play on the inner wall of the cylinder (22) are in contact. 3. Dämpfungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kugeln (18) gegenüber den Kugeln (19) lagemäßig (Winkel z ) versetzt angeordnet sind.3. Damping arrangement according to claims 1 and 2, characterized g e k e n n z e i h n e t that the balls (18) in relation to the balls (19) in terms of position (angle z) are arranged offset. 4. Dämpfungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kolbenkegelstücke (12,13) je eine gegeneinander gerichtete Schräge von 60 - bezogen auf die Horizontale - aufweisen.4. damping arrangement according to claims 1 to 3, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the piston cone pieces (12, 13) each one directed against one another Have an incline of 60 - based on the horizontal. 3. Dämpfungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Werkstoff des Kolbens (10) in seinem Festigkeitswert doppelt so hoch liegt als derjenige des Zylinders (22).3. Damping arrangement according to claims 1 to 4, characterized g e k e nn z e i c h n e t that the material of the piston (10) in its strength value is twice as high as that of the cylinder (22).
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