DE2510106A1 - Stossdaempfer - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl.-lng. R. B E ETZ sen. Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E T Z Jr.

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078-23.895P(23.896H)

7. 3. 1975

ROAD RESEARCH LIMITED, London (Großbritannien)

Stoßdämpfer

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für Fahrzeug-Stoßstangen, Straßen-Leitplanken-Pfosten u. dgl., bei denen eine Absorption von Pralloder Stoßkräften oder -Schwingungen erforderlich ist.

Herkömmliche Stoßdämpfer oder -absorber bestehen aus Teleskopgliedern wie Kolben und Zylinder mit federnden oder nachgebenden Gliedern oder mit verdrängbaren oder kompressiblen Fluiden zur Verzögerung der Relativbewegung zwischen den Gliedern und dadurch zum Dämpfen oder Absorbieren von Stößen auf eines der Glieder, während das andere Glied von einem festen Aufbau getragen ist.

078-(45 525)-Me-r (lO)

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Solche herkömmliche¹ Stoßdämpfer dämpfen oder absorbieren Stöße proportional zur Relativbewegung zwischen den Gliedern. Wo ein veränderlicher Stoß-Widerstand erforderlich ist, werden zusätzliche Einrichtungen wie Federn oder zusätzliche Kolben und Zylinder verwendet, jedoch ist ein solcher Aufbau kompliziert und teuer zu fertigen und erhöht auch die Fehlermöglichkeit infolge der Zahl der Teile.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einfach ausgebildeten Stoßdämpfer zu schaffen, der mit bestimmten Eigenschaften versehen werden kann, um den Widerstand in bestimmter Folge einem breiten Bereich von Stößen anzupassen.

Die Aufgabe wird bei einem Stoßdämpfer mit einem an einem Ende verschlossenen Zylinder, einer Buchse im. Zylinder in enger Berührung mit der Zylinderwand, einer fluiddichten Abdichtung am offenen Ende des Zylinders,, einer Kolbenstange im Zylinder, die durch die Abdichtung ragt, einem mit der Kolbenstange verbundenen Kolben im Zylinder, der an der Innenwand der Buchse gleitet, und einem Stoß- oder Prall-Aufnehmer am freien Ende der Kolbenstange außerhalb des Zylinders, erfindungsgemäß gelöst durch ein Fluid bestimmter Strömungseigenschaften im Zylinder, einen in der Buchse und/oder der Zylinderwand vorgesehenen Schlitz, der sich über einen wesentlichen Längsabschnitt des Kolbenhubs im Zylinder erstreckt, mit einem Querschnitt, der sich über zumindest einen Teil des Längsabschnitts ändert, um einen Fluidströmungsweg hinter den Kolben zu bilden, wobei die Ausbildung des Schlitzes, die Strömungseigenschaften des Fluids und der Druck im geschlossenen Ende des Zylinders so gewählt sind, daß die zu absorbierenden Stöße in vorgegebener Weise absorbiert werden.

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Wenn der Maximaldruck, dem das Fluid im Zylinder ausgesetzt ist, nicht höher als 1380 bar (20 000 lbs/sq.in.) ist, kann das Fluid öl sein, jedoch erreichen viele öle über diesem Maximaldruck schnell den Flammpunkt, weshalb dann der Stoßdämpfer aus Sicherheitsgründen nicht mehr verwendbar ist. Das Fluid kann eine Flüssigkeit sein, die den Zylinder teilweise füllt, so daß, sobald der Stoßdämpfer einem Stoß oder einem (Auf-)Prall unterworfen ist, die schnelle Bewegung des Fluids eine Emulsion erzeugt; gleichwertig dazu kann das Fluid eine Emulsion sein, die ein komprimierbares oder kompressibles Fluid ist, wie ein emulgierbares Fluid auf Wasserbasis. Praktisch kann also jedes Fluid verwendbar sein, wenn es die richtigen Eigenschaften besitzt. Dabei ist es wichtig, daß z. B. das Fluid zum Widerstand gegen Kräfte entwickelt ist, die einen Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswert von 39 g haben.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Rückführ- oder -stelleinrichtung oder eine andere nachgebende oder federnde Einrichtung zwischen dem Zylinder und dem Kolben vorgesehen, damit der Kolben in die Ruhelage nach der Verschiebung zurückkehrt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft durch eine hohle Kolbenstange, einen in der hohlen Kolbenstange gleitenden zweiten Kolben, einen Fluidströmungsweg hinter den ersten Kolben in den Raum in der hohlen Kolbenstange über dem zweiten Kolben, ein an einem Ende des ersten Kolbens befestigtes Glied, gleitfähiges Anordnen des zweiten Kolbens gegenüber dem Glied, mindestens einen Fluidauslaß im Ende der hohlen Kolbenstange, entfernt von beiden Kolben, und Vorsehen des Glieds als Führung am zweiten Kolben, die kürzer als das Innere

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der hohlen Kolbenstange ist, so daß nach einer Anfangsverschiebung des zweiten Kolbens der zweite Kolben sich von der Führung löst und eine Öffnung freigibt, durch die das Fluid zum Fluidauslaß treten kann.

Die .Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt einen ersten Stoßdämpfer, Fig. 2 im Schnitt einen zweiten Stoßdämpfer, Fig. 3 im Schnitt einen dritten Stoßdämpfer.

Die Fig. 1 zeigt einen Stoßdämpfer mit einem Zylinder 1, indem eine Buchse 2 in engem Kontakt mit der Zylinderwand steht. Das Kopfende 3 des Zylinders 1 ist geschlossen, was in Fig. 1 als ein mit der Zylinderwand einstückiges Teil dargestellt ist, jedoch kann auch eine getrennte Kappe an der Wand fluiddicht angebracht sein. Das andere Ende des Zylinders 1 ist durch einen Block 4 mit einem Flansch 5 verschlossen, der später näher erläutert wird. Im Flansch 5 bzw. Block ist eine Ringnut 6, die einen Dichtring 7 aufnimmt. In der Buchse 2 gleitet ein Kolben 8, der mit einer Kolbenstange 9 verbunden ist, die durch den Dichtring 7 gleitet, die also eine flüssigkeitsdichte Abdichtung um die Kolbenstange 9 bildet.

Das andere Ende der Kolbenstange 9 ist mit einem Aufnehmer 10 versehen, der an ihr durch einen Stift 11 od. dgl. befestigt ist, wobei der Aufnehmer 10 ein einen Prall oder einen Stoß aufnehmendes Glied bildet. Es kann mit der Stoßstange eines Fahrzeugs verbunden werden, bei dem der Stoßdämpfer Stöße auf die Stoßstange absorbieren oder

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aufnehmen soll. Wenn der Stoßdämpfer zum Absorbieren anderer Stöße verwendet wird, kann der Aufnehmer 10 mit jedem anderen Glied verbunden sein, das einen Stoß, einen Prall oder eine Schwingung aufnimmt, oder der der Aufnehmer 10 selbst kann zum Aufnehmen eines derartigen Stoßes ausgebildet sein.

Zwischen dem Aufnehmer 10 und dem Block 4, die Kolbenstange 9 umgebend, ist eine vorgespannte Spiralfeder 12 angeordnet, die den Kolben 8 zum linken Ende des Zylinders 1 der Fig. 1 treibt.

Die Buchse 2 hat einen Längs-Schlitz 13, der einen Bereich in der Buchsenwand bildet, der aber auch in der Zylinderwand oder in Kombination in der Buchsen- und der Zylinderwand vorgesehen sein kann. Der Schlitz 13 hat einen in seiner Längsrichtung veränderlichen Querschnitt, wie das aus Fig. 1 hervorgeht, und der Schlitz 13 soll es ermöglichen, daß ein Fluid im Kopf 14 des Zylinders 1 hinter den Kolben 8 in einen Raum 15 im Zylinder 1 fließt, wenn der Kolben 8 als Folge eines Pralls oder Stoßes auf den Aufnehmer 10 in Fig. 1 nach rechts verschoben ist.

Es' ist erkennbar, daß die Form des Schlitzes 13 jede Ausbildung besitzen kann, abhängig vom gewünschten Fluidstrom vom Kopf 14 zum Raum 15, und daher die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 8 entlang des Zylinders 1 steuern oder regeln kann.

Das im Zylinder-Kopf 14 verwendete Fluid ist ausgesucht mit geeigneten Viskositätseigenschaften bei der Temperatur, bei der der Stoßdämpfer wirken soll, aber es muß darauf hingewiesen werden,

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daß, während öl wie Dämpfungsöl geeignet ist, bei Temperaturen weit unter dem Flammpunkt wie bei Raumtemperatur, verwendet zu werden, in einem Temperaturklima, viele öle trotzdem bei einem Druck über 1380 bar (20 000 lbs/sq.in.) ihren Flammpunkt erreichen, weshalb sie gefährlich sind, wenn der Stoßdämpfer Stöße absorbieren oder aufnehmen soll, die einen Druck in dieser Größenordnung erzeugen. Deshalb ist dann, wenn der gesamte Zylinder-Kopf 14 und der Raum 15 mit Öl gefüllt sind, das Öl inkompressibel, weshalb die Bewegung des Kolbens 8 durch Stoß oder Prall vollständig durch den Ölstrom durch den Schlitz 13 gedämpft wird. Wenn jedoch das Fluid eine Mischung aus einer Flüssigkeit und einem Gas wie Luft ist, so können sie auch in Form einer Emulsion oder getrennt sein, und wenn der Prall oder Stoß eine schnelle Bewegung des Kolbens 8 hervorruft, ist die Druckerhöhung so, daß das Gas und die Flüssigkeit schnell in eine Emulsion umgeformt oder umgebildet werden. Das verleiht dem Fluid Kompressibilität, ebenso auch der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß es einen kritischen Beschleunigungswert der Kolbenbewegung ergibt, die die Eigenschaften des Stoßdämpfers steuert, jedoch ist in den meisten Fällen eine Beschleunigung bzw. Verzögerung unter 39 g ausreichend.

Eine geeignete Emulsion zur Verwendung bei den Stoßdämpfern ist ein emulgierbares Fluid auf Wasserbasis.

Der Flansch 5 ist mit Umfangsbohrungen versehen, durch die Bolzen 16 in Öffnungen eines Flansches 17 eingreifen, der mit der Zylinderwand verbunden ist und der selbst beabstandete Bohrungen 18 aufweist, durch die der Flansch 17 an jeder festen Basis anbringbar ist.

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Wenn die Stoßstange eines Straßenfahrzeugs mit dem Aufnehmer 10 verbunden ist, kann der Flansch 17 mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs oder anderen Teilen verschraubt sein.

Der Kolben 8 besitzt einen Kopf, der mit einer Schraube oder einem Bolzen 19 an der" Kolbenstange 9 angeschraubt ist, und das Rück- oder Endstück oder Heft 20 des Kolbens 8 erstreckt sich entlang der Kolbenstange 9, damit die Verbindung zwischen Kolbenkopf und der Kolbenstange 9 stabil ist.

In Fig. 2 ist ein Zylinder 1 dargestellt mit einer Buchse 2 mit Schlitz 13, wobei der Zylinder 1 aus einem gepreßten oder gezogenen Metallblech besteht. Der Kolben 8 gleitet in der Buchse 2 und ist mit einer Kolbenstange 9 verbunden, die an ihrem entfernten Ende einen Aufnehmer 10 aufweist, der an einer Fahrzeug-Stoßstange 22 mit einer Schraubenreihe angebracht ist. Die Kolbenstange 9 ragt durch eine Dichtung 7, und das Ende der Buchse 2 ist an der Stelle 23 nach innen entlang der Zylinder kolbenstange 9 an ihr am Abschnitt 24 gleitend und an der Stelle 25 nach außen gebogen zur Bildung eines Flansches, der das Ende der Buchse 2 verstärkt und gegen den Dichtring anstößt. . ·

Der Zylinder 1 hat Schlitze 26, durch die Zipfen oder Enden an einem Verschlußring 28 treten können. Der U-Verschluß ring 28 umgibt die Kolbenstange 9 und stößt ah seinem Vorderende gegen den Dichtring 7. Im U-Abschnitt ist ein Block 29, vorzugsweise ein federnder oder nachgiebiger Block, der einen Anschlag bildet, gegen den eine Feder 12 drückt, deren anderes Ende gegen einen Endflansch

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30 des Aufnehmers 10 anliegt. Die Feder 12 ist von einer Faltenbalg-Abdeckung 31 umgeben, die jedes Ölleck vermeidet und gleichzeitig eine Staubabdeckung über der Feder 12 und um die Kolbenstange 9 bildet.

Die Form des Schlitzes 13 ist vergleichbar mit der gemäß Fig. 1 und wirkt selbstverständlich in gleicher Weise wie das anhand der Fig. 1 erläutert ist.

In Fig. 3 ist ein weiterer Stoßdämpfer dargestellt mit einem Zylinder 1, einer Buchse 2 mit Schlitz 13 und einem ersten oder Haupt-Kolben 8, der in der Buchse 2 gleitet. Der Zylinder 1 ist durch eine Endkappe 30 a mit Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben 31 abgeschlossen, durch die der Stoßfänger mit einem festen Aufbau verbindbar ist. Die Endkappe 30a hat eine Nut 32, in der ein Dichtring 33 ist. Das andere Ende des Zylinders 1 ist durch eine zweite Kappe 34 abgedichtet oder kann wie in Fig. 1 ein festes Ende sein.

Der Kolben 8 ist mit Stiften 35 mit einer hohlen oder Rohr-Kolbenstange 36 verbunden, deren anderes Ende eine Kappe 37 besitzt, die mit einem Prall- oder Stoßauinehnier wie einer Fahrzeug-Stoßstange 38 fest verbunden ist.

D(¹I' Schlitz 13 in der Buchse 1 endet m einem Ringdurchlaß 39 inneihalb der Zylinderwand und außerhalb doi Rohr-Kolbenstange 3b, und ein Durchlaß 40 führt von dem Ringdui chlaij 39 zu einer Reihe von Öffnungen 41 um die Rohr-Kolbenstange 30, dir- mit den Kolbenstangen Inneren verbunden sind.

Innerhalb der Achs-Kolbenstange 36 ist ein zweiter Kolben 42 mit einer in ihrer Längsrichtung angeordneten mittigen oder Zentralöffnung 43, in der eine Abschluß- oder Dichtbuchse 44 angeordnet ist, wobei die Buchse 14 und der Kolben 42 gleitend an einer Führ-Stange oder Führung 45 angebracht sind, die in einem Konus 46 endet und an ihrem anderen Ende mit dem Kolben 8 verbunden ist. Der zweite Kolben 42 wird durch eine Feder 12 mit dem ersten Kolben 8 in Kontakt gebracht, die zwischen dem Ende 37 der Rohr-Kolbenstange 36 und dem Uinfancj des zweiten Kolbens 12 eingreift. Die Feder 12 ist unter Anfangs korn pres si on oder Vorspannung und drückt den zweiten Kolben 42 gegen den ersten Kolben 8.

Im Betrieb bei Anlegen eines Pralls oder Stoßes an die Stoßstange 38 gleitet die hohle oder Rohr-Kolbenstange 36 mit dem ersten Kolben 8 in der Buchse 2, und das Fluid im Kopf des Zylinders 1 rechts in Fig. 3 fließt durch den Schlitz 13 in den Ringdurchlaß 39 und von dort durch den Durchlaß 10 und die Öffnungen 41 in einen Raum 47 um den zweiten Kolben 42, wodurch der zweite Kolben 42 in Fig. 3 nach links geführt wird und die Feder 12 beim Gleiten auf der Führung 45 zusammendrückt. Wenn der Prall oder der Stoß so ist, daß einmal der zweite Kolben 42 frei vom Konus 46 der Führung 45 ist, setzt die Rohr-Kolbenstange 36 den Weg nach rechts in Fig. 3 fort, und das Fluid, das durch die öffnungen 41 in den Raum 47 tritt, drängt den Kolben 42 in Fig. 3 weiter nach links und drückt die Feder 12 zusammen. Der Stoßdämpfer ist eingestellt oder kalibriert zum Absorbieren eines Stoßes gegebener Größe auf die Stoßstange 38, bevor der Kolben 8 die Endkappe 34 des Zylinders 1 berührt . Wenn w ährend dieses Betriebs der zweite Kolben 42 den Konus 46 der Führung 45 freigibt, tritt das Fluid in der Kolbenstange 36

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um die Führung 45 durch die Bohrung im zweiten Kolben 42 in den Raum innerhalb der Kolbenstange 36 nach links in Fig. 3, und jeder Überschuß kann durch Auslässe 48 am Ende der zylindrischen Kolbenstange 36 austreten.

Sobald der Prall oder Stoß absorbiert ist und der Druck von der Stoßstange 38 entfernt ist, geht die Feder 12 in ihre Ausgangslage zurück und zwingt den ersten Kolben 8 zurück in seine in Fig. 3 gezeigte Ruhelage, und das Fluid wird dann durch den zurückkehrenden Kolben 8 in umgekehrter Richtung in den Kopf des Haupt-Zylinders 1 geführt.

In Fig. 3 sind der Schlitz 13 und das im Zylinder 1 und der Kolbenstange 36 verwendete Fluid wie anhand den Fig. 1 und 2 erläutert .

Durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele ist ijezeigt, daß eine große Steuerbarkeit des Stoßes oder Pralls mit den erfindungsgemäßen Stoßdämpfern möglich ist.

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Claims (5)

A η s_ j) rJi_£ h e

1.) Stoßdämpf er, mit
einem an einem Ende verschlossenen Zylinder,

einer Buchse im Zylinder in enger Bei ühi ung mit der Zylinüerwand, einer fluiddichten Abdichtung am offenen Ende des Zylinders, einer Kolbenstange im Zylinder, die durch die Abdichtung ragt,

einem mit der Kolbenstange verbundenen Kolben im Zylinder, der an der Innenwand der Buchse gleitet, und

einem Stoß- oder Prall-Aufnehmer am freien Ende der Kolbenstange außerhalb des Zylinders

gekennzeichnet durch

ein Fluid bestimmter Strömungseigenschaften im Zylinder (l),

einen in der Buchse (2) und/oder der Zylinderwand vorgesehenen Schlitz (13), der sich über einen weseniliehen Längsabschnitt des Kolbenhubs im Zylinder (l) erstreckt, mit einem Querschnitt, der sich über zumindest einen Teil des Längs abs chnitts ändert, um einen Fluidströmunusweg hinter den Kolben (8) zu bilden, wobei die Ausbildung des Schützes (13), die Strömungseigenschaften des Fluids und der Druck in- geschlossenen Ende (13) des Zylinders (l) so gewählt sind, daß die zu absorbierenden Stößein vorgegebener Weise absorbiert werden.

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2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid den Zylinder (l) teilweise füllt, und

daß das Fluid mit dem Gas im Zylinder (l) eine Emulsion bildet, wenn der Stoß-Aufnehmer (10, 30| 37, 38) einem Stoß oder Prall ausgesetzt ist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid einen Verzogerungswert von 39 g besitzt.

4. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine federnde Rückstelleinrichtung (z. B. Feder 12) zwischen dem Zylinder (1) und dem Kolben (8).

5. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch

eine hohle Kolbenstange (36),

einen in der hohlen Kolbenstange (36) gleitenden zweiten Kolben (42),

einen Fluidströmungsweg (13, 39, 40, 41) hinter den ersten Kolben (8) in den Raum (47) in der hohlen Kolbenstange (36) über dem zweiten Kolben (42),

ein an einem Ende des ersten Kolbens (8) befestigtes Glied, gleitfähiges Anordnen des zweiten Kolbens (42) gegenüber dem Glied,

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mindestens einen Fluidauslaß (48) im Ende der hohlen Kolbenstange (36) entfernt von beiden Kolben (8, 42), und

Vorsehen des Glieds als Führung (45) am zweiten Kolben (42), die kürzer als das Innere der hohlen Kolbenstange (36) ist, so daß nach einer Anfangsverschiebung des zweiten Kolbens (42) der zweite Kolben (42) sich von der Führung (45) löst und eine Öffnung (43) freigibt, durch die das Fluid zum Fluidauslaß (48) treten kann.

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AH

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