DE2164894A1

DE2164894A1 - Stossverzehrelement, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2164894A1
Application number: DE19712164894
Authority: DE
Inventors: Joachim Ulbricht
Original assignee: Hoesch Werke AG
Current assignee: Hoesch Werke AG
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1973-07-12
Also published as: DE2164894B2; DE2164894C3

Description

Stoßverzehrelement, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Stoßverzehrelement, insbesondere für Eraftfahrzeuge, mit einem in einen Hohlkörper eintauchenden Stempel und einem über Drosselbohrungen verdrängten Füllstoff Derartige Stoßverzehrelemente sind erforderlich, um bei dem Aufprall z.B. eines Xraftfahrzeuges auf ein Hindernis die auftretenden Stoßkräfte durch Umwandlung der Stoßenergie auf mechanischem und/oder hydraulischem Wege in Reib- oder Verformungsarbeit möglichst gering zu halten, Sie können als Energieverzehrer zur Abstützung von Stoßstangen, Achsteilen, Motoren, Getrieben und Fahrersitzen oder als Aufhängung für Sicherheitsgurte usw. oder auch als bewegliche Elemente in den sogenannten Knautschzonen der Karosserie verwendet werden.
Dabei ist vorwiegend an das Wirksamwerden bei Unfällen -mit verhältnismäßig großen Aufprallenergien gedacht und daran, daß die Stoßverzehrelemente nach einem einmaligen Energieumwandlungsvorgang entweder repariert oder komplett ausgetauscht werden.
Bei einer z.B. aus der DU-OS 1 455 583 bekannten Sicherheitsvorrichtung wird bei einer Ausführungsform eine flüssige oder plastische Masse durch Löcher im Kolben gepreßt oder bei einer anderen Ausführung ein Ring oder ein Dorn aufgeweitet bzw. die Möglichkeit des gemeinsamen Einsatzes angedeutet0 Es wird als verbesserungswürdig angesehen, daß bei der ersten Möglichkeit ein verhältnismäßig hoher Aufwand an Dichtungsmaterial oder Paßarbeit erforderlich ist, um die Vorrichtung nach langer Betriebszeit des Fahrzeuges überhaupt noch für den Bedarfsfall -funktionsfähig zu halten und daß bei der zweiten Möglichkeit nur ein sehr geringer Teil der Vorrichtung an der Energieaufnahme durch Verformung beteiligt wird.
Es ist z.B. aus der DU-AS 1 074 618 bekannt, eine Stoßstange unter Aufweitung des Druckübertragungsgiiedes.in dasselbe eindringen zu lassen. Hierbei ist jedoch eine erwünschte geringe Anfangsverzögerung, wie sie bei hydraulischen iämpfungsgliedern erzielt wird, nicht erreichbar.
Es sind auch hydraulische Puffer bekannt (zOBO DD-PS 412 897, DU-OS 1 918 738), bei denen durch Verdrängung eines Füllstoffes über mit größerem Hub kleiner werdende Drosselbohrungen ein steigender Widerstand gegen den eindringenden Stempel erzeugt wird. Während die erste Ausfüiung rückfedernd ist, und bei der zweiten durch die erforderlichen Rückschlagventile bei langerer Betriebszeit bis zum Unfall eine gegenüber den bereits herausgestellten Åbdichtschwierig keiten noch erhöhte Störanfälligkeit gegeben ist, ist beiden Ausführungen gemeinsam, daß das Material des Grundkörpers selbst nicht an der Energieaufnahme beteiligt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stoßverzehrelement der eingangs naher bezeichneten Gattung zu schaffen, das als Massenartikel bei möglichst geringem Aufwand ein Höchstmaß an Betriebssicherheit und Abstimmbarkeit hinsichtlich der Kennlinie sitzt und bei dem alle Teile möglichst weitgehend zum Energieverzehr herangezogen werden und das somit eine optimal ausgenutzte, leichtgewichtige Konstruktion darstellt.
Gemäß der Erfindung wird dazu bei einem Stoßverzehrer vorgeschlagen, daß der Hohlkörper auf dem vorderen Teil seiner Länge von dem Stempel und auf dem hinteren Teil seiner Länge von einem mit Durchlässen versehenen Zwischenkolben aufgeweitet wird, und daß zwischen Stempel und Zwischenkolben der Füllstoff in einem leicht zerstörbaren geschlossenen Behälter angeordnet ist.
Gemaß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Behälter vorteilhaft in einfacher Weise als Kunststoffbeutel ausgebildet, der beim Vordringen des Stempels zum Zerplatzen gebracht wird.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist der Zwischenkolben zweckmäßigerweise etwa auf der Halte der Länge des Hohlkörpers angeordnet, und sein kleinster Außendurchmesser entspricht dem kleinsten Innendurchmesser und ßein größter Außendurchmegser dem größten Innendurche messer des Hohlkörpers, und der Stempel ist mit einer Verdickung versehen.
Dadurch, daß gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung die Verdickung des Stempels in einem Abstand von dem Hohlkörper angeordnet ist, der dem Abstand zwischen Stempel und Zwischenkolben entspricht, kann erreicht werden, daß die plastische Verformung des Hohlkörpers gleichzeitig über die Verdickung des Stempels und über den durch den Stempel vorgeschobenen Zwischenkolben erfolgt.
Die Verdickung kann aber auch in einem derartigen Abstand angeordnet werden, daß die Verformung des vorderen Teiles des Hohlkörpers vor oder nach der Verformung des hinteren Teiles einsetzt.
Eine weitere Möglichkeit zur Abstimmung der Dämpfung kann gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung dadurch erfolgen, daß der Stempel an seiner Stirnseite einen mit gegenüber den Durchlässen des Zwischenkolbens größeren Löchern versehenen Aufnahmeraum aufweist, der damit wegen des kleineren hydraulischen Widerstandes nach dem Freiwerden des Füllstoffes zuerst mit diesem gefüllt wird.
Eine weitere Abstimmung der Kennlinie ist dadurch erreichbar, daß der Zwischenkolben einen Hohlraum und Austrittslöcher aufweist, die kleiner als die Durchlässe sind.
Schließlich ist der Energieverzehr noch dadurch vergrößerbar, daß hinter dem Zwischenkolben ein über eine mit Äustrittsöffnungen versehene Abschlußscheibe abgeschlossener Mischraum mit einem Feststoff angeordnet sein kann, der mit dem Füllstoff eine Mischung höherer Viskosität ergibt.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist ein weitgehend ausgenutztes Stoßverzehrelement geschaffen, das mit verhältnismäßig groben Passungen und ohne Dichtungen hergestellt werden kann, bei dem durch den zunächst unter Verschluß gehaltenen Füllstoff eine große Betriebssicherheit auch nach Jahren noch gewährleistet ist, und bei dem sämtliche Teile zur Energieumwandlung herangezogen sind, und der -zur Verfügung stehende Innenraum weitgehend für die hydraulische Dämpfung ausgenutzt ist.
Weiterhin kann durch entsprechende Auslegung die für den jeweiligen Bedarfsfall erwünschte Kennlinie in einfacher gleise vorausbestimmt und eingehalten werden.
In den Darstellungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt eines Stoßverzehrelementes, Fig. 2 eine Kennlinie, in der die Abhängigkeit zwischen Kraft und Hub dargestellt ist.
Wirkt eine Kraft in Pfeilrichtung 1 auf den Stempel 2, so wird über dessen Deckplatte 21 der Behälter 3 zum Platzen gebracht und der Füllstoff 31, z.B. mit Frostschutz versehenes Wasser, über die Löcher 211 zunächst in den Aufnahmeraum 22 verdrängt. Danach wird der restliche Füllstoff 31 durch die Durchlässe 41 des Zwischenkolbens 4 in den Hohlraum 42 und danach über das Austrittsloch 43 in den Mischraum 51 des Hohlkörpers 5 gepreßt, wo er sich mit dem dort angeordneten Feststoff 511, z.B. Steinstaub, mischt und eine Mischung höherer Viskosität ergibt.
Beim Auftreffen der Deckplatte 21 auf den Zwischenkolben 4 schlägt auch die Verdickung 23 des Stempels 2 gegen die Anfasung 52 des Hohlkörpers 5, so daß gleichzeitig über die Verdickung 23 der vordere Teil und über den Zwischenkolben 4 der hintere Teil des Hohlkörpers 5 plastisch verformt und aufgeweitet wird.
Auf seinem Weg drückt der Zwischenkolben 4 das entstandene hochvliose Gemisch aus Füllstoff 31 und pulverförmigem Feststoff 511 durch die Austrittsöffnungen 61 der Abschlußscheibe 6, nachdem die Verschlußstopfen 62 herausgedrückt worden sind.
In Fig. 2 bedeutet für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 a den Widerstand, den der Füllstoff 31 beim Verdrängen in den Aufnahmeraum 22 und teilweise in den Hohlraum 42 dem Stempel 2 entgegengesetzt, b den Widerstand, der entsteht, wenn nach dem Füllen des Aufnahmeraumes 22 der Füllstoff 31 durch die Drosselbohrungen 41 und 43 verdrängt wird, und c den Widerstand, der vom Stempel 2 überwunden werden muß, wenn der Hohlkörper 5 durch die Verdickung 23 und durch den Zwischenkolben 4 aufgeweitet wird, und wenn gleichzeitig das im Mischraum 51 gebildete, hochvtiose Gemisch durch die Austrittsöffnungen 61 der 1bschlßplatte 6 verdrängt wird.

Claims

Patentansprüche

Stoßverzehrelement, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit ~ mit einem in einen Hohlkörper eintauchenden Stempel und einem über Drosselbohrungen verdrängten Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (5) auf dem vorderen Teil seiner Länge von dem Stempel (2) und auf dem hinteren Teil seiner Länge von einem mit Durchlässen versehenen Zwischenkolben (4) aufgeweitet wird, und daß zwischen Stempel und Zwischenkolben der Füllstoff (31) in einem leicht zerstörbaren, geschlossenen Behälter (3) angeordnet ist.
2./ Stoßverzehrelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) aus Kunststoffolie besteht.
3. / Stoßverzehrelement, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkolben (4) e-twa auf der Hälfte der Länge des Hohlkörpers angeordnet ist und sein kleinster Außendurchmesser dem kleinsten Innendurchmesser und sein größter Außendurchmesser dem größten Innendurchmesser des Hohlkörpers entspricht, und daß der Stempel mit einer Verdickung (23) versehen ist.
4./ Stoßverzehrelement nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (23) des Stempels in einem Abstand von dem Hohlkörper (5) angeordnet ist, der dem Abstand zwischen Stempel (2) und Zwischenkolben (4) entspricht.
5./ Stoßverzehrelement nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel an seiner Stirnseite einen mit gegenüber den Durchlässen (41) des Zwischenkolbens größeren Löchern (211) versehenen Aufnahmeraum (22) aufweist.
6./ Stoßverzehrelement nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkolben einen Hohlraum (42) und Austrittslöcher (43) aufweist, die kleiner als die Durchlässe (41) sind.
7./ Stoßverzehrelement nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Zwischenkolben(4)'\ ein über eine mit Austrittsöffnungen (61) versehene Abschlußscheibe (6) abgeschlossener Mischraum (51) mit einem Feststoff (511) angeordnet ist, der mit dem Füllstoff (71) eine Mischung höherer Viskosität ergibt.

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