DE3809208A1 - Pralldaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pralldämpfer, insbe­ sondere für Stoßfänger an Kraftfahrzeugen, mit einem zy­ lindrischen Gehäuse, das aus einem in einer Karosserie­ durchführung gehaltenen Führungsrohr und einem darin axi­ al verschieblich gelagerten und am vorderen Ende einen Anschluß für den Stoßfänger aufweisenden Teleskoprohr be­ steht und mit innerhalb des Gehäuses angeordneten, ela­ stisch verformbaren Federkörpern in Form von mindestens einer Stahlfeder und mindestens einem Gummikörper.

Ein derartiger Pralldämpfer ist beispielsweise aus der US-PS 26 44 684 bekannt. Bei diesem Pralldämpfer, der vorzugsweise in Eisenbahnpuffern eingesetzt wird, sind ein auf Scherung beanspruchter Gummikörper und eine oder mehrere parallele Schraubenfedern in Reihe geschaltet, wobei erst nach Deformation des Gummikörpers die Schrau­ benfedern zur Wirkung kommen. Ein derartiger Pralldämpfer weist eine geknickte Federkennlinie mit einem parabelför­ mig ansteigenden Anfangsbereich und einer anschließenden Geraden als Kennlinie der Schraubenfeder auf.

Ein derartiger Kennlinienverlauf ist jedoch für Prall­ dämpfer für Stoßfänger an Kraftfahrzeugen nicht geeignet, bei denen im allgemeinen Stöße auf die Stoßfänger bis zu etwa 4 km/h elastisch unter weitgehender Energieabsorp­ tion, d.h. ohne bleibende Verformung, aufgenommen werden sollen, während bei Aufprallstößen mit höherer Geschwin­ digkeit eine plastische, irreversible Verformung der Pralldämpfer bzw. deren Halterungen zugelassen ist.

Für ein solches Verhalten ist jedoch eine Federkennlinie mit stetig zunehmender Steigung erforderlich, die von ei­ nem vorgegebenen Anfangswert, d.h. einer vorgegebenen Vorspannung ausgeht und eine elastische Verformung über eine exakt vorgegebene Wegstrecke zuläßt.

Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, einen Pralldämpfer zu schaffen, dessen Federkenn­ linie den vorstehend beschriebenen Verlauf aufweist und der eine elastisch reversible Einfederung über eine genau vorgegebene Strecke ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die unter Vorspannung stehende Stahlfeder und die Gummifeder von dem bei Stößen eingeschobenen Teleskoprohr parallel zueinander beaufschlagt sind.

Durch eine derartige Parallelschaltung zweier Federsy­ steme mit unterschiedlicher Kennlinienart wird dabei die Kennlinie der Gummikörper mit stetig zunehmender Steigung der Stahlfederkennlinie überlagert bzw. dieser auf­ addiert, so daß durch entsprechende Variation genau den jeweiligen Anforderungen entsprechende Kennlinien erhal­ ten werden können.

Zweckmäßigerweise ist der Pralldämpfer dabei so ausgebil­ det, daß vom geschlossenen stirnseitigen Ende des Füh­ rungsrohres ein axialer starrer Stempel bis in das offene Ende des Teleskoprohres ragt und innerhalb des Teleskop­ rohres zwischen der Stirnfläche des Stempels und dem Stoßfängeranschluß mindestens ein Gummikörper angeordnet ist und daß koaxial zum Stempel und sich an der Stirnkan­ te des Teleskoprohres abstutzend die Stahlfeder einge­ spannt ist.

Durch eine derartige Ausbildung werden bei einer Stoßbe­ lastung und einem Einschieben des Teleskoprohres sowohl die elastisch verformbaren Gummikörper als auch die Stahlfeder exakt gleichzeitig und parallel zueinander be­ aufschlagt.

Das das Teleskoprohr umfassende Führungsrohr weist ferner am vorderen Ende zweckmäßigerweise eine Einziehung auf, die eine entsprechende Schulter des Teleskoprohres um­ faßt. Einziehung und Schulter bilden damit einen Anschlag für die Ausziehmöglichkeit des Teleskoprohres und bewir­ ken gleichzeitig bei entsprechenden Längenverhältnissen die Vorspannung der Stahlfeder, die zwischen dem innen­ liegenden Ende des Teleskoprohres und dem hinteren Ende des Führungsrohres eingespannt ist.

lm Teleskoprohr können dabei mehrere Gummikörper gleicher Konfiguration axial hintereinander angeordnet sein.

Zweckmäßigerweise weisen die deformierbaren Gummikörper ein geringeres Gesamtvolumen als das Innenvolumen des Te­ leskoprohres auf, und zwar derart, daß die Volumendiffe­ renz die Größe der elastischen Kompression bestimmt.

Die Gummikörper selbst können rotationssymmetrische Form mit zumindest über einen Teilabschnitt das Teleskoprohr ausfüllendem Querschnitt aufweisen. Dabei ist es auch möglich, daß die Gummikörper zumindest auf einer Stirn­ seite mit einer starren Platte entsprechend dem freien Querschnitt des Teleskoprohres verbunden sind.

Weiterhin ist es möglich, einen sich über die gesamte Länge des Teleskoprohres einstückig erstreckenden, pris­ matischen Gummikörper mit innenliegenden und/oder außen­ liegenden Kavitäten vorzusehen.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfin­ dung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen entsprechenden Pralldämpfer

Fig. 2 das Diagramm einer möglichen Federkennlinie die­ ses Pralldämpfers,

Fig. 3A-E Ausführungsbeispiele verschiedener rotations­ symmetrischer Gummikörper und

Fig. 4A-B Längs- und Querschnitt durch einen einstückigen, langen Gummikörper.

Wie man aus Fig. 1 ersieht, weist der Pralldämpfer 1 ein Führungsrohr 2 auf, das in einem an der nicht näher dar­ gestellten Karosserie festgelegten Flansch 3 als Fixpunkt in noch zu beschreibender Weise festgelegt ist. Innerhalb des Führungsrohres 2 ist ein Teleskoprohr 4 axial ver­ schieblich gelagert, das am vorderen Ende einen Anschluß­ bügel 5 zur Halterung des eigentlichen abzustützenden Stoßfängers aufweist.

Von der hinteren Stirnplatte 6 des Führungsrohres 2 aus­ gehend ragt axial im Führungsrohr 2 ein Stempel 7 mit seinem Stempelkopf 8 bis in das Teleskoprohr 4, in dem der Stempelkopf 8 dicht geführt ist.

Zwischen der vorderen Stirnfläche 11 des Stempelkopfes 8 und dem am anderen Ende des Teleskoprohres 4 aufgesetzten Stoßfängeranschluß 5 sind bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel axial hintereinanderliegend mehrere ela­ stisch verformbare Gummikörper 12 sphärischer Konfigura­ tion und eines solchen Volumens angeordnet, daß das Ge­ samtvolumen der Gummikörper 12 geringer ist als das In­ nenvolumen des Teleskoprohres 4, wie noch später erläu­ tert wird.

Zwischen der hinteren Stirnwand 6 des Führungsrohres 2 und einem ringförmigen Anschlag 13 am innenliegenden Ende des Teleskoprohres 4 ist eine unter Vorspannung stehende Stahlfeder 14 eingesetzt. Die Stahlfeder kann - wie dar­ gestellt - aus einer gewendelten Schraubenfeder 14 oder auch aus einem Tellerfederpaket bestehen. Zur Aufrechter­ haltung dieser Vorspannung und gleichzeitig zur Wegbe­ grenzung für das Ausfahren des Teleskoprohres 4 weist das Führungsrohr 2 am vorderen-Ende eine Einziehung 15 auf, die eine entsprechende Schulter 16 des Teleskoprohres 4 hintergreift. Wie in der dargestellten Figur zu ersehen, kann diese Schulter 16 auch durch eine Querschnittserwei­ terung des Teleskoprohres 4 auf dem innerhalb des Füh­ rungsrohres 2 liegenden Bereich gebildet werden. Diese Schulter 16 stellt damit praktisch eine Wegbegrenzung für das Teleskoprohr 4 in axialer Richtung dar und bildet gleichzeitig den Anschlag für das Entspannungsbestreben der vorgespannten Schraubenfeder 14.

Auf der Außenseite des Führungsrohres 2 ist dann noch in herkömmlicher Weise eine kelchförmige Manschette 20 be­ festigt, die mit ihrem sich radial nach außen erstrecken­ den Rand 21 im Flanschring 3 befestigt ist.

In Fig. 2 ist eine entsprechend zu erreichende Federkenn­ linie 25 dargestellt. Dabei soll beispielsweise bei einem maximalen Einfederungsweg d von 40 mm eine Kraft von 25 KN elastisch aufgenommen werden, ausgehend von einer Vorspannung von 3,0 KN der Stahlfeder 14. Durch die ent­ sprechende Parallelschaltung von Stahlfeder 14 und Gummi­ körpern 12 ergibt sich eine Federkennlinie 25, die sich addiert aus der stetigen Federkennlinie 26 bzw. der schraffierten Fläche 27 der Schraubenfeder 14 und der Fläche 28 für die Gummikörper 12.

Der elastische Federweg d ist dabei dadurch zu begrenzen, daß die Volumen aller Gummikörper 12 und das Volumen des Teleskoprohres 4 einen solchen Unterschied aufweisen, daß nach Einfederung über den Weg d das Teleskoprohr 4 voll­ ständig durch eine elastische Deformation der Gummikörper 12 ausgefüllt sind, so daß eine weitere Verformung der Gummikörper und damit eine weitere elastische Aufnahme der Stoßkräfte nicht mehr möglich ist, sondern eine pla­ stische Verformung des Pralldämpfers erfolgt. Dabei wird das Führungsrohr 2 zusammen mit dem Teleskoprohr 4 nach rechts durch den Flansch 3 bzw. die entsprechende Karos­ serieöffnung im Fahrzeug verschoben und die Manschette 21 rollt sich an der Karosserie auf. Damit können - wenn auch durch bleibende Verformung entsprechender Karosse­ rieteile - noch weitere Verschiebungen des Stoßfängers aufgenommen werden, ohne daß größere Schäden an der Ka­ rosserie auftreten.

Bezüglich der Konfiguration der deformierbaren Gummikör­ per 12 sind in Fig. 1 solche von kugelförmiger Gestalt mit an den Berührungsflächen flachen Abplattungen ge­ zeigt. Gemäß Fig. 3 sind jedoch weitere Ausgestaltungen möglich. Dabei zeigt Fig. 3A einen kugelförmigen Gummi­ körper 50 mit parallelen Kappenflächen 51 und einer zen­ tralen Ausnehmung 32 zur Aufnahme eines größeren Materi­ alanteils bei Kompressionen.

In Fig. 3B ist ein Gummikörper 40 mit ebenen Stirnflächen und einer konkaven Umfangsfläche 41 sowie ebenfalls einer zentralen Ausnehmung 42 gezeigt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung entsprechend Fig. 3C ist der mit einer wellenförmigen Außenkontur 51 versehene Gummikörper 50 auf einer starren Platte 52, die aus Me­ tall oder Kunststoff gefertigt sein kann, anvulkanisiert und damit innerhalb des Teleskoprohres geführt.

Nach dem Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 3D sind konische Gummikissen 60 jeweils auf entsprechende Kreis­ platten 61 aufvulkanisiert, wobei jeweils mehrere derar­ tige Gummikörper 60 plan aneinanderliegend hintereinander angeordnet sind.

Schließlich können auch entsprechend Fig. 3E zylindrische Gummikörper 70 kleineren Durchmessers als dem des Tele­ skoprohres 4 zwischen jeweils zwei starren Platten 71 und 72 anvulkanisiert sein.

In Fig. 4A und B ist ein Gummikörper 80 dargestellt, der sich einstückig praktisch über die gesamte Länge des Te­ leskoprohres 4 erstrecken kann. Dieser Gummikörper 80 weist prismatischen Querschnitt mit konkaven Einziehungen 81 auf seinen Außenseiten - die auch als glatte, ebene Flächen ausgebildet sein können - sowie eine zentrale, durchgehende Bohrung 82 auf.

Wesentlich ist auf jeden Fall, daß die Gummikörper eine solche äußere Konfiguration aufweisen, daß stets im un­ komprimierten Zustand ein freies, umgebendes Volumen in­ nerhalb des Teleskoprohres 4 vorhanden ist, das bei einer Kompression mit dem Gummikörpermaterial ausgefüllt werden kann.

Die dargestellten Konturierungen stellen dabei nur mög­ liche Ausgestaltungen dar, die auch je nach Anforderungen abgewandelt werden können.

lnsgesamt ergibt sich also ein sehr einfach aufgebauter Pralldämpfer, mit dem durch Parallelschaltung von Feder­ systemen unterschiedlicher Kennlinien im Grunde jede ge­ wünschte Kennlinie erhalten werden kann und mit dem ein genau definierter elastischer Verformungsweg einstellbar ist.

Claims (8)

1. Pralldämpfer, insbesondere für Stoßfänger an Kraftfahrzeugen, mit einem zylindrischen Gehäuse, das aus einem in einer Karrosseriedurchführung gehalterten Füh­ rungsrohr und einem darin axial verschieblich gelagerten und am vorderen Ende einen Anschluß für den Stoßfänger aufweisenden Teleskoprohr besteht, und mit innerhalb des Gehäuses angeordneten, elastisch verformbaren Federkör­ pern in Form von mindestens einer Stahlfeder und min­ destens einem Gummikörper, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Vorspannung stehende Stahlfeder (14) und die Gummifeder (12) von dem bei Stößen eingeschobenen Tele­ skoprohr (4) parallel zueinander beaufschlagt sind.

2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vom geschlossenen stirnseitigen Ende (6) des Führungsrohres (2) ein axialer, starrer Stempel (7, 8) bis in das offene Ende des Teleskoprohres (4) ragt und innerhalb des Teleskoprohres (4) zwischen der Stirnfläche (11) des Stempels (8) und dem Stoßfängeranschluß (5) min­ destens ein Gummikörper (12) angeordnet ist, und daß ko­ axial zum Stempel (7) und sich an der Stirnkante (13) des Teleskoprohres (4) abstützend die Stahlfeder (14) einge­ spannt ist.

3. Pralldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das das Teleskoprohr (4) umfassende Füh­ rungsrohr (2) am vorderen Ende eine Einziehung (15) auf­ weist, die eine entsprechende Schulter (16) des Teleskop­ rohres (4) umfaßt.

4. Pralldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Gummikörper (12) gleicher Konfigu­ ration axial hintereinander im Teleskoprohr (4) angeord­ net sind.

5. Pralldämpfer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die deformierbaren Gummikörper (12) ein geringeres Gesamtvolumen als das Innenvolumen des Tele­ skoprohres (4) aufweisen derart, daß die Volumendifferenz die Größe der elastischen Kompression bestimmt.

6. Pralldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gummikörper (12; 30; 40; 50; 60; 70) rotationssymmetrische Form mit zumindest über einen Teil­ abschnitt des Teleskoprohres (4) ausfüllenden Querschnitt aufweisen.

7. Pralldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gummikörper (50; 60; 70) zumindest auf einer Stirnseite mit einer starren Platte (52; 61; 71, 72) entsprechend dem freien Querschnitt des Teleskoproh­ res (4) verbunden sind.

8. Pralldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein einziger, sich über die gesamte Länge des Teleskoprohres (4) erstreckender, prismatischer Gum­ mikörper (80) mit innenliegenden und/oder außenliegenden Kavitäten (81, 82, 83) vorgesehen ist.