-
Mechanischer Stoßdämpfer Die Erfindung betrifft einen mechanischen
Stoßdämpfer mit zwei teleskopartig angeordneten und federnd gegeneinander verspannten
Gehäuseteilen sowie Einrichtungen zur Aufnahme axialer Kräfte.
-
Die heute üblichen ungefederten Kraftfahrzeugstoßstangen bieten auch
bei Zusammenstößen mit geringen Geschwindigkeiten keinen wirksamen Schutz. Die kinetische
Energie des Fahrzeuges wird bei dem Aufprall gegen ein Hindernis in Formänderungsarbeit
umgesetzt. Dadurch können auch bei kleinen Aufprallgeschwindigkeiten beachtliche
Schäden an der Karosserie und funktionswichtigen Fahrzeugteilen entstehen. Es ist
der Erlaß von Vorschriften geplant bzw. sind in einigen Ländern schon Vorschriften
erlassen worden, nach denen jeder Personenkraftwagen ü;ber wirkungsvolle Stoßstangendämpfer
verfügen muß.
-
In der Hauptsache besagen diese Vorschriften, daß das Dämpfersystem
so gestaltet werden muß, daß ein Fahrzeug den Aufprall gegen ein festes Hindernis
mit einer Geschwindigkeit von 5 Meilen/h (8km/h) ohne Beschädigung funktionswichtiger
Teile übersteht. Die Stoßdämpfer müssen nach dem Stoß wieder selbsttätig in die
Ausgangslage zurückkehren, so daß das Fahrzeug auch bei weiteren Zusammenstößen
geschdtzt ist.
-
Zur Erfüllung dieser Brfordernisse ist es bekannt, die Sto£-stangen
mit Schaumstoffpolstern zu versehen, die in der Lage sind, Stoßenergie aufzunehmen.
Ferner ist es bekannt, zwischen der Stoßstange und der Karosserie spezielle Stoßdämpfer
anzuordnen. Hinsichtlich der Funktionsprinzipien und Ausführungsformen sind zum
einen hydraulische Dämpfer und zum anderen Dämpfer bekannt, deren Arbeitsprinzip
auf der hydrostatischen Kompression von Elastomeren beruht. Mit derartigen Dämpfern
lassen sich zwar für bestimmte Geschwindigkeiten annähernd rechteckige Kraft-Weg-Diagramme
verwirklichen, die Fragen der Abdichtung und Temperaturabhängigkeit sind aber kritisch.
-
Darüberhinaus sind mechanisch arbeitende Dämpfer bekannt, und zwar
solche mit Gummifedern und solche mit Stahlfedern.
-
Mechanisch arbeitende Dämpfer, die eine Rechteck-Kennlinie aufweisen
und nach dem Stoß wieder in die Ausgangslage zurückkehren, sind bisher nicht bekannt
geworden Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einstellbaren mechanischen
Stoßdämpfer mit hoher Dämpfung zu schaffen, der
überall dort eingesetzt
werden kann, wo bei vorgegebener Stoßkraft und vorgegebenem Federweg ein Maximum
an Arbeitsaufnahme verlangt wird. Der Stoßdämpfer soll ein optimales Arbeitsvermögen
(rechteckiges Kraft-Weg-Diagramm aufweisen.
-
Derartige Stoßdämpfer können in vielen Bereichen der Technik eingesetzt
werden, beispielsweise als Stoßstangendämpfer bei Personenkraftwagen.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen mechanischen
Stoßdämpfer der eingangs genannten Art vor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Einrichtungen zur Aufnahme axialer Kräfte aus wenigstens einem aus einem Innen-
und Außenring gebildeten Ringpaar, bei mehreren Ringpaaren aus in Längsrichtung
hintereinander und paarweise angeordneten Innenringen und Außenringen mit konischen
Berührungsflächen bestehen, und die Innenringe und die Außenringe mit ihren sich
in Längsrichtung erstreckenden zylindrischen Flächen radial gegen das innere Gehäuseteil
oder das äußere Gehäuseteil axial verschiebbar abgestützt sind, wobei die Ringpaare
an einem Stirnende gegen einen Anschlag anliegen, und zwar bei Abstützung auf das
innere Gehäuseteil gegen einen fest mit dem äußeren Gehäuseteil und bei Abstützung
auf das äußere Gehäuseteil gegen einen fest mit dem inneren Gehäuseteil verbundenen
Anschlag, und das andere Stirnende der Ringpaare gegen eine Einstellfeder, die in
ihrer Federkraft kleiner als eine die Gehäuseteile verspannende Rückhubfeder ist,
an einem mit dem entsprechenden inneren oder äußeren Gehäuseteil verbundenen Anschlag
abgestützt ist.
-
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondereniarin,
daß ein mechanisch wirkender Stoßdämpfer mit einer Arbeitsaufnahme maximaler Größe
und einer optimalen Dämpfung zur Verfügung steht, wobei die erfindungswesentlichen
Teile einfach und billig herzustellen sind. Im Betrieb ergibt sich nach jeder Belastung
des Dämpfers eine sichere Aufhebung der Reibkräfte und eine im Sinne der neuen Funktionsbereitschaft
gewährleistete Rückstellung des Dämpfers in seine Ausgangslage.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die
radial gegen eines der inneren Gehäuseteile oder das äußere Gehäuseteil abgestützten
Ringe in axialer Richtung mit einem Schlitz versehen sind. Damit wird in bezug auf
Herstellung und Gewicht vorteilhaft eine schwächere Auslegeng der eines oder mehrere
Ringpaare verspannenden Feder erreicht, verbunden mit der Möglichkeit, gröbere Herstellungstoleranzen
für die Ringe selbst und auch der daran anliegenden anderen Teile (Anschlag, Gehäuseteil)
zuzulassen.
-
Gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein,
daß die radial gegen eines der inneren Gehäuseteile oder das äußere Gehäuseteil
abgestützten Ringe aus einzelnen Ringsegmenten gebildet sind. Bei dieser Ausbildung
sind ebenfalls gröbere Herstellungstoleranzen mit den zuvor genannten Vorteilen
möglich. Um den StoBdämpfer, der typenmäßig für eine bestimmte Maximalkraft ausgelegt
wird, justieren oder
auf eine andere Kraft einstellen zu können,
ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Einstellfeder über
eine am äußeren Gehäuseteil angreifende Einricntung in ihrer Vorspannkraft regulierbar
ist. Es kann nach einer letzten Ausbildung vorgesehen sein, daß die Einstellfeder
titer eine am inneren Gehäuseteil angreifende Einrichtung in ihrer Vorspannkraft
regulierbar ist. Die Regulierung kann durch geeignete lßittel, beispielsweise Verstellschrauben
od. dgl., erfolgen.
-
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung eines Stoßdampfers im Längsschnitt,
und zwar in entspanntem Zustand; Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 bei zusammengedrücktem
StoL-dämpfer; Fig, 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Stoßdämpfers; Fig. 4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel des Stoßdämpfers.
-
Der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Stoßdämpfer weist ein rohrförmiges
inneres Gehäuseteil 1 und ein dieses umgebendes, auf ihm, inLängsrichtung des Gehäuseteiles
1 verschiebbares äußeres Gehäuseteil 2 auf. Um den Stoßdämpfer zwischen den zu dämpfenden
Teilen auf einfache Art und Weise anbringen zu können, sind an dem Gehäuseteil 1
ein Anschlu@auge ia und am Gehäuseteil
2 ein Anschlußauge 2a vorgesehen.
Mit dem Gehäuseteil 2 ist eine Stange 3 fest verbunden, die in ihrem mittleren Teil
einen kegelstumpfförmigen Anschlag 4 und an ihrem freien Ende ein Gewinde 5 aufweist.
Das innere Gehäuseteil 1 weist eine äußere Stirnfläche 1b, das äußere Gehäuseteil
2 eine innere Stirnfläche 2b auf. Zwischen der äußeren Stirnfläche ib und der inneren
Stirnfläche 2b ist eine vorgespannte Rückhubfeder b angeordnet, die nach Fig. 1
die Stirnfläche 4a des kegelstumpfförmigen Anschlagen 4 gegen die innere Stirnfläche
1c des Gehäuseteiles 1 spannt. Die Kegelfläche 4b des Anschlages 4 liegt in einer
kegelförmigen Bohrung 7a eines einen Schlitz 7b aufweisenden Außenringes 7 an, der
sich in radialer Richtung auf der inneren Brand des Gehäuseteiles 1 abstützt und
in Richtung der Längsachse der Anordnung gegen einen außen mit einer Kegelfläche
versehenen Innenring 8 anliegt. In gleicher Weise sind zwei weiter folgende geschlitzte
Außenringe 9 und 11 mit kegelförmiger Bohrung und ein weiterer Innenring 10 angeordnet.
-
Auf den letzten Außenring 11, also auf die gemäß der Zeichnung linke
Stirnseite der aus Innenringen und Außenringen bestehenden Hingpaaranordnung, wirkt
über eine Scheibe 12 eine Einstellfeder t3, die mittels einer weiteren Scheibe 14
und einer Mutter 15 gegen den Außenring 11 und damit gegen die Stirnseite 1 1a und
damit gegen die Ringpaaranorinung gespannt werden kann, Die Vorspannkraft kann dabei
durch Drehen der Mutter 15 verstelltwerden0 Beim Zusnmmendrucken des Stoßdämpfers
greifen die Außenringe 7, 9 und 11 innen an der Wand des inneren Gehäuseteils 1
an.
-
Die radial auf das Gehäuseteil 1 wirkende Druckkraft des Außenringes
11 wird durch den Kegelwinlsel, die in Längsrichtung auf die Stirnfläche des Außenringes
11 wirkende Kraft der vorgespannten Einstellfeder 13 und die Reibungsbeiwerte zwischen
Außenring 11 und Innenring 10 bzw. Außenring 11 und Gehäuseteil 1 bestimmt. Hinsichtlich
des Außenringes 9 ergibt sich eine größere radial auf das Gehäuseteil 1 wirkende
Druckkraft, weil die das Ringpaar 8, 9 verspannende Längskraft, die über die Stirnfläche
des Innenringes 10 auf den Außenring 9 übertragen wird, sich um den Anteil der Wandreibung
des Außenringes 11 gegenüber dem Ringpaar 10, 11 vergrößert hat.
-
Desgleichen wird die gegen das Gehäuseteil 1 wirkende radiale Druckkraft
des Außenringes 7 weiter dadurch erhöht, daß sich die auf dessen Stirnseite durch
den Innenring 8 eingeleitete, die Teile 4, 7 verspannende Längskraft aus der Kraft
der Einstellfeder 13 und den Wandreibungskräften der Außenringe 9 und 11 ergibt.
-
Wenn man erreichen will, daß die Flächendrücke zwischen den Außenringen
7, 9 und 11 und dem Gehäuseteil 1 jeweils gleich groß sind, müßte der Außenring
9 breiter als der Außenring 11 und der Außenring 7 breiter als der Außenring 9 ausgeführt
werden. Im Prinzip ist dies jedoch eine Frage des Werkstoffes und der auftretenden
Flächendrücke. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurde zur Beschränkung der
Teilevielfalt nur der Außenring 7 breiter als die Außenringe 9 und 11 ausgeführt0
Letzteres gilt auch bei den Ausführungsbeispielen
nach Fig. 3 und
4 entsprechend.
-
Bei dem Rückhub lösen sich die einzelnen Ringpaare. Um zwischen dem
Anschlag 4 und dem Außenring 7 den Lösevorgang zwangsweise einzuleiten, sind die
Federn 6 und 13 so ausgelegt, daß die Federkraft der Rückhubfeder 6 stets größer
als die der Einstellfeder 13 ist.
-
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfinUngsgemäßen
Stoßdämpfers dargestellt. Ein rohrförmiges inneres Gehäuseteil 21 weist ein dieses
umgebendes, auf ihm verschiebbar angeordnetes äußeres Gehäuseteil22 auf. Beide Gehäuseteile
sind an ihren freien Enden jeweils mit Anschlußaugen 21a, 22a versehen. Mit dem
Gehäuseteil 22 fest verbunden ist eine Stange 23, die an ihrem freien Ende ein Gewinde
25 aufweist.
-
Zwischen der Stirnseite 21b des Gehäuseteils 21 und der Stirnseite
22b des Gehäuseteiles 22 liegt eine Rückhubf eder26.
-
Das Gehäuseteil 22 ist zu seiner Öffnungsseite hin erweitert ausgebildet
und weist etwa in der Mitte einen konisch gestalteten Anschlag 24 auf, gegen den
ein entsprechend umgekehrt konisch gestalteter Innenring 27 anliegt. Der Ring 27
weist einen Schlitz 27a auf und stützt sich in radialer Richtung auf der Außenwand
des inneren Gehäuseteiles 21 ab und liegt in Richtung der Längsachse gegen einen
innen mit einer Kegel..
-
fläche versehenen Außenring 28 an. Auf die gleiche Weise sind zwei
weiter folgende geschlitzte Innenringe 29 und 31 mit kegelförmigem Außenumfang und
ein weiterer Außenring 30 angeordnet. Auf den letzten Innenring 31 wirkt über eine
Scheibe 32
eine Einstellfeder 33, die mit ihrem anderen Ende gegen
eine in ein Innengewinde des Gehäuseteils 22 eingeschraubte Futter 35 anliegt und
durch Verdrehen der Mutter gespannt werden kann.
-
Die Funktion des Stoßdämpfers gemäß Fig. 3 entspricht im Prinzip der
des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stoßdämpfers.
-
Der Unterschied besteht im wesentlichen darin, daß die Ringpaare nicht
innerhalb des Innengehäuses sondern zwischen dem inneren Gehäuseteil 21 und dem
äußeren Gehäuseteil 22 liegen, und daß die Reibkräfte auf die Außenfläche des inneren
Gehäuseteils 21 wirken.
-
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Stoßdämpfers dargestellt. Ein rohrförmiges, inneres Gehäuseteil 41 weist ein dieses
umgebendes, auf ihm verschiebbar angeordnetes äußeres Gehäuseteil 42 auf. Das innere
Gehäuseteil 41 weist einen konisch gestalteten «anschlag 44 auf, gegen den ein entsprechend
umgekehrt konisch gestalteter geschlitzter Außenring 47 anliegt. Der Ring 47 stützt
sich in radialer Richtung auf der Innenwand desäußeren Gehäuseteils 42 ab und liegt
in Richtung der Längsachse gegen einen außen mit einer Kegelfläche versehenen Innenring
48 an. Auf die gleiche Weise sind zwei weiter folgende geschlitzte Außenringe 49
und 51 mit kegelförmiger Bohrung und Innenring 48 und 50 mit kegelförmigem Außenumfang
angeordnet. Auf den letzten Außenring 51 wirkt über eine Scheibe 52 eine Einstellfeder
43, die mit ihrem anderen Ende gegen eine Mutter 45
anliegt, die
am Außenumfang des inneren Gehäuseteils 41 angreift. Auf die andere Seite der Mutter
45 wirkt eine Rückhubfeder 46. Die Funktion des Stoßdämpfers gemäß Fig. 4 entspricht
den bereits beschriebenen usführungsbeispielen. Der wesentliche Unterschied besteht
darin, daß die Reibkräfte der zwischen dem äußeren Gehäuseteil 42 und dem inneren
Gehäuseteil 41 liegenden Ringpaare auf die Innenfläche des äußeren Gehäuseteiles
42 wirken.
-
Die Kraft des Stoßdämpfers kann durch Regulieren der Einstellfeder
mittels der Muttern 15, 35 und 45 (Fig. 1 bis 4) in einem gewissen Bereich eingestellt
werden.