DE2215921A1 - Hydraulischer stossdaempfer - Google Patents

Description

DR. ING. DIPL PHYS. H. STURIES PATENTANWÄLTE

DIPL. ING. P. EICHLER 221 5 Q

56 WUPPERTAL 2, BRAHMSSTRASSE 29

Firma August Bilstein, 5828 Ennepetal-Altenvoerde

"Hydraulischer Stoßdämpfer"

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen Dämpfungsflüssigkeit während des Dämpf ungsVorganges aus einem Behälter durch einen in seinem -wirksamen Querschnitt steuerbaren Flüssigkeitsduchtritt in einen Speicher zu verdrängen ist, der einen den Durchtrittsquerschnitt mit einer Steuernadel bestimmenden, gasdruckbeaufschlagten Trennkolben aufweist·

Es ist bekannt, hydraulische Stoßdämpfer in Verbindung mit Stoßfängern zur Aufnahme und Vernichtung der Energie von Stößen einzusetzen, die z.B. von Kraftfahrzeugen bei Aufprall mit geringen Geschwindigkeiten ausgeübt werden. Das Abfangen des Stoßes soll so vonstatten gehen, daß eine Beschädigung der tragenden Fahrzeugbauteile nicht auftritt und der Stoßdämpfer danach wieder in seine Ausgangslage zurückzukehren vermag. Hierdurch wird es bei geeigneter Ausbildung der Aufprallflächen möglich, Reparaturen z.B. an Scheinwerfern oder Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen zu vermeiden.

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Bei Kraftfahrzeugen sind bereits energieverzehrende Stoßfänger aus Hohlprofilen bekannt, die mit Gas oder Wasser gefüllt sind und die Aufprallenergie durch Formänderungsarbeit oder durch Abgabe des Wassers vermöge sich beim Aufprall öffnender Abflüsse vernichten. Diese Stoßfänger besitzen jedoch progressive Kennli-nien, was mit unerwünscht hohen Kraftspitzen bei Beginn des Aufpralls gleichbedeutend ist. Ferner ist ein Dämpfer für Flugzeugfahrgesteile bekannt, dessen Hub teilweise oder ganz verkürzt werden kann. Bei diesem wird Dämpfungsflüssigkeit durch eine Öffnung in eine Kammer gepreßt, welche einen verschieblichen Kolben besitzt, der bei Beaufschlagung von der durch die Öffnung gepreßten Flüssigkeit ein Gasvolumen komprimiert. Der Kolben trägt eine gerillte Stange, die auf der ganzen Länge ihres Hubes das Durchgangsprofil der Flüssigkeit kontrolliert. Die Rillen sind entsprechend den durch Dämpfer für Flugfeugfahrgestelle zu erfüllenden Bedingungen ausgebildet. Sie erzeugen eine stark progressive Dämpfungskennlinie, so daß zunächst hohe Dämpfungskraftspitzen auftreten, die während des Hubes der Nadel in der Drosselöffnung abgebaut werden. Derartige Kraftspitzen sind aber insbesondere bei Kraftfahrzeugen unerwünscht, da sie entsprechend höhe Verzögerungen bewirken, die zur Gefährdung der Bauteile des Kraftfahrzeuges bzw. dessen Insassen führen können.

Dem Bekannten gegeniber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Stoßdämpfer der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welcher bei einfacher Bauweise eine Vernichtung der Aufprallenergie ohne Kraftspit-zen erlaubt und da-

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nach in der Lage ist, erneut arbeitsfähig zu werden. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Behälter für die Dämpfungsflüssigkeit ein die Stoßkraft aufnehmender, flexibler Hohlkörper vorhanden ist und die Steuernadel den Durchtrittsquerschnitt hubabhängig im Sinne konstanter Dämpfungskraft zu steuern vermag. Für die Erfindung ist also wesentlich, daß die Dämpfungsflüssigkeit von einem flexiblen Hohlkörper aufbewahrt wird, welcher im Falle eines Aufpralles die Stoßkraft aufzunehmen vermag, indem er die Dämpfungsflüssigkeit durch den Flüssigkeitsdurchtritt abgibt. Die Abgabe erfolgt durch die spezielle Ausbildung der Steuernadel so, daß der aufprallende Gegenstand abhängig vom Hub der Steuernadel mit konstanter Dämpfungskraft abgefangen wird. Nach dem Abbau der Stoßkraft und ggf. nach Entfernung des die Stoßkraft verursachenden Aufprallgegenstandes vermag der gasdruckbeaufschlagte Trennkolben die vom Speicher aufgenommenen Dämpfungsflüssigkeit wieder in den Behälter zurückzugeben, so daß der Stoßdämpfer erneut einsatzbereit ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der flexible Hohlkörper ein allein oder gemeinsam mit weiteren flexiblen Hohlkörpern eine starre Stoß-Fangplatte tragender, undehnbarer Schlauch. Die starre Stoß-Fangplatte bewirkt die Übertragung der Stoßkraft auf den Schlauch, welcher in seiner Größe und Anordnung nur dem aufzunehmenden Volumen der Dämpfungsflüssigkeit bzw. der Formgebung des Kraftfahrzeuges zu entsprechen biaicht. Der flexible Hohlkörper ist am Speicher festgeklemmt, was eine Vereinfachung des Aufbaues des Stoßdämpfers bedeutet. Als den flexiblen Hohlkörper klemmendes Teil ist ein mit dem

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Kraftfahrzeug zu verbindender Ringflansch vorhanden, der bedarfsweise den verformten Hohlkörper abstützende Formhalter besitzt. Das klemmende Teil dient also zugleich zur Befestigung des flexiblen Hohlkörpers und der Verbindung des Stoßdämpfers mit dem Kraftfahrzeug. Darüber hinaus kann es so ausgebildet bzwr ergänzt werden, daß es den Hohlkörper abstützt, wenn dieser infolge eines Aufpralles verformt ist und hierbei in die Gefahr gerät, bei Anlage an scharfen Kanten o. dgl. beschädigt zu werden.

In vorteilhafter Weise ist der flexible Hohlkörper ein den Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges bildender, undehnbarer Schlauch. Dieser Schlauch schützt das Kraftfahrzeug vor aufprallendenGegenständen und leitet die Stoßkraft bis zum Durchtrittsquerschnitt weiter, wo Dämpfungsflüssigkeit in den Speicher verdrängt und durch die dabei auftretende Drosselung die Vernichtung der Stoßenergie erzielt wird. Hierzu ist es erforderlich, daß der Schlauch undehnbar ist, da sonst der aufprallende Gegenstand den Schlauch an der Aufprallstelle völlig zusammendrücken könnte, ohne daß es bis dahin zu einem Abbau der Stoßkraft durch Verdrängung von Dämpfungsflüssigkeit in den Speicher kommt.

Der die Stoßkraft aufnehmende Hohlkörper ist zu den Seitenflächen des Kraftfahrzeuges stoßabweisend angeordnet, also gewölbt oder leicht pfeilförmig, so daß sich die Aufprallfläche nicht über die gesamte Breite des Stoßfängers 'ersteckt. Hierdurch werden unerwünscht hohe Kräfte vermieden und es wird erreicht, daß das verdrängte Volumen im Schlauch unabhängig von der Form des aufprallenden Gegenstandes etwa konstant bleibt.

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Zur zweckmäßigen Befestigung des Schlauches am Kraftfahrzeug ist ersterer über seine ganze Länge der Form einer Profilplatte des Kraftfahrzeuges angepaßt und von dieser getragen.

Der oder die flexiblen Hohlkörper sind über eine oder mehrere im Querschnitt ausreichend bemessene Zuleitungen mit einem am Kraftfahrzeug gesondert angeordneten Speicher verbunden, falls das die Formgestaltung, der Aufbau des Kraftfahrzeuges o. dgl. erfordern.

Vorteilhafterweise ist die Steuernadel ein Rundstab, der eine von seiner Spitze zum am Trennkolben befestigten Fuß ständig größer werdende Abflachung seiner Mantelfläche aufweist. Die Steuernadel kann aber auch als ein den Speicher mit dem Flüssigkeitsbehälter über eine Vielzahl übereinander angeordneter Bohrungen verbindendes, behälterseitig verschlossenes Rohr ausgebildet sein. In beiden Fällen wird mit zunehmender Verschiebung des Trennkolbens durch verdrängte Dampfungsflüssigkeit der Durchtrittsquerschnitt kleiner, also hubabhängig verändert.Da die Stoßkraft durch die Dämpfung abgebaut wird, bleibt die Dämpfungskraft infolge kleiner werdenden Durchtrittsquerschnittes etwa konstant.

In raumsparender Weise ist der Speicher in einem diesem entsprechend profilierten,Rohrträger eines Kraftfahrzeuges untergebracht.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Querschnitt durch einen hydraulischen Stoß dämpfer entsprechend Schnitt C-D in Fig. 2,

Fig. 2 eine Anordnung mehrerer hydraulischer Stoßdämpfer an einem Kraftfahrzeug mit die Stoßdämpfer mechanisch verbindendem Stoßfänger,

Fig. 3 einen Schnitt A-B durch die Steuernadel der Fig. 1,

Fig. 4 die Anordnung eines Schlauches über die gesamte Breite der Front eines Kraftfahrzeuges als Stoßfänger,

Flg. 5 einen Schnitt E-F durch den Stoßfänger entsprechend Fig. 4 und

Fig. 6 eine besondere Ausbildung der Steuernadel im Stoßdämpfer.

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Stoßdämpfer besteht aus einem Schlauch 1o als Behälter für die Dämpfungsflüssigkeit 11. Dieser flexible Hohlkörper ist am Speicher 12 mittels eines Ringflansches 13 festgeklemmt, der über Bohrungen 14 an nicht dargestellten, tragenden Teilen eines Kraftfahrzeuges befestigt ist. Der Ringflansch 13 trägt Formhalter 13', welche den verformten Schlauch 1o in der gestrichelt dargestellten Lage abstützen. Als Widerlager des Schlauches, der auf seiner gegenüberliegenden Seite eine starre Stoß-Fangplatte 15 zur besseren Abschirmung bzw. Übertragung der Stoßkraft eines aufprallenden Gegenstandes trägt, dient eine den zylindrisch ausgebildeten Speicher 12 abschließende Deckplatte 16 mit einem zentral angeordneten Flüssigkeitsdurchtritt 17.

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Im Speicher 12 ist ein Trennkolben 18 verschieblich angeordnet, der mit einem Dichtring 19 den Gasraum 2o gegen den Speicherraum 21 bzw. die in diesen eindringende Dämpfungsflüssigkeit abdichtet. Der Flüssigkeitsdurchtritt 17 wird von einer Steuernadel 22 durchsetzt, deren Fuß 23 im Trennkolben 18 befestigt ist und deren Spitze 24 in den mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Schlauch 1o ragt. Dieser Rundstab besitzt eine Abflachung 25 seiner Mantelfläche, die von der Spitze bis zum Fuß ständig größer wird. Der in Fig. dargestellte Schnitt A-B durch den Rundstab verdeutlicht, daß der in der Deckplatte 16 vorhandene Flüssigkeitsdurchtritt durch die Steuernadel 22 in Abhängigkeit von der Größe der Abflachung der Mantelfläche der Steuernadel mehr oder weniger freigegeben wird, so daß z.B. bei der in Fig. 1 dargestellten Lage des Trennkolbens an der Deckplatte 16 der Durchtrittsquerschnitt 17^! vorhanden ist. Je weiter der Trennkolben 18 nach rechts verschoben wird, je mehr also das Gas im Gasraum 2o komprimiert wird, umso geringer wird der Durchtrittsquerschnitt 17' zwischen Steuernadel 22 und Abdeckplatte 16. Im Extremfall verschließt die Spitze 24 den Flüssigkeitsdurchtritt völlig. Anstelle des,dargestellten Rundstabes kann auch ein Rohr als Steuernadel treten, dessen Spitze verschlossen ist und dessen Fuß am Trennkolben 18 befestigt ist. Bei dieser in Fig. 6 dargestellten Anordnung paßt das Rohr 26 in den Flüssigkeitsdurchtritt 17, so daß an der äußeren Mantelfläche des Rohres keine Dämpfungsflüssigkeit 11 in den Speicherraum 21 des Speichers 12*^lf gelangen kann. Diese fließt vielmehr über Bohrungen 27 in das

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Rohrinnere 28 und weiter durch die Bohrungen 29 in den Speicherraum 21. Die Bohrungen 27 werden bei einer Trennkolbenverschiebung nacheinander abgedeckt, so daß der maßgebliche Durchtrittsquerschnitt verkleinert wird. Bei beiden Steuernadeln wird der zur Verfügung stehende Durchtrittsquerschnitt mit wachsendem Hub kleiner und erforderlichenfalls zu Null

Der in Fig. 1 dargestellte Stoßdämpfer arbeitet folgendermaßen: Bei einem Aufprall auf die Stoß-Fangplatte wird die zuvor drucklose Dämpfungsflüssigkeit 11 plötzlich unter starken Druck gesetzt, so daß sie sich gezwungen sieht, durch den vorbestimmten Durchtrittsquerschnitt 17' in den Speicherraum 21 zu fließen. Der Schlauch 1o ist hinreichend undehnbar, so daß die Flüssigkeit tatsächlich in den Speicherraum verdrängt wird" und die Stoß-Fangplatte nicht vorher durch Dehnung des Schlauches z.B. in die mit 15' bezeichnete Lage kommen kann. Die in den Speicherraum 21 eintretende Dämpfungsflüssigkeit verschiebt den Trennkolben 18 nach rechts und komprimiert dadurch das im Gasraum 2o vorhandene Gas. Dieser Vorgang findet solange statt, bis die Stoß-Fangplatte bzw. der Schlauch und der Trennkolben mit seiner Steuernadel die gestrichelt dargestellten Lagen einnehmen und die Stoßenergie durch Drosselung am Durchtrittsquerschnitt 17' vernichtet ist. Da die Stoßenergie mit wachsender Verschiebung der Stoß-Fangplatte bzw. Verdrängung der Dämpfungsflüssigkeit kleiner wird und andererseits der Durchtrittsquerschnitt 17* ebenfalls kleiner wird, kann die Dämpfungskraft konstant gehalten und die Stoßenergie schnellstmöglich vernichtet werden. Während des

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Dämpfungsvorganges treten keine Kraftspitzen auf, welche zu hohen Verzögerungen und damit zur Gefährdung des Kraftfahrzeuges bzw. dessen Insassen führen könnten.

In Fig. 2 sind mehrere flexible Hohlkörper 1o, 1ο¹, 1o" am Träger 43 eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Die zugehörigen Speicherbehälter 12, 12* und 12" sind in diesen Träger eingebaut. Sie könnten auch in den entsprechend profilierten und angeordneten Rohrträgern 3o des Kraftfahrzeuges untergebracht werden, um so die Herstellungskosten zu verringern. Die Rohrträger könnten sogar selbst den Speicher bilden. Die Hohlkörper 1ο, 1ο' und 1ο¹¹ tragen gemeinsam die starre Stoß-Fangplatte 15, welche bei einem Aufprall die Stoßenergie auf die Dämpfungsflüssigkeit je nach Aufprallort überträgt.

In Fig. j6 bildet der Schlauch 31 den Stoßfänger für das Kraftfahrzeug 32, indem er gewölbt bzw. pfeilförmig um die Wagenkanten 33 gezogen an der Front- bzw. Heckfläche angeordnet wird. Diese zu den Seitenflächen 34 des Kraftfahrzeuges stoßabweisende Anordnung gewährleistet, daß sich die Aufprallfläche nicht über die gesamte Breite des Stoßfängers erstreckt. Das im Hohlkörper verdrängte Volumen der Dämpfungsflüssigkeit bleibt daher unabhängig von der Form des getroffenen bzw. aufprallenden Gegenstandes etwa konstant. Das Innere 35 des Stoßfängers 31 ist über eine im Querschnitt ausreihend bemessene Zuleitung 36 mit einem am Kraftfahrzeug gesondert angeordneten Speicher 37 verbunden. Die durch den Aufprall aus dem Schlauch 31 verdrängte Flüssigkeit strömt durch die Zuleitung 36 in den Speicher 37, wobei beim Eintritt durch einen ent-

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sprechend Fig. 1 drosselnden Flüssigkeitsdurchtritt die
Aufprallenergie vernichtet wird. Die von den Halterungen 38 getragene Profilplatte 39 dient zur Halterung des Schlauches 31. Sie besitzt hierzu in Längsrichtung verlaufende Rillen, in die entsprechende Wölbungen 4o des Schlauches eingepaßt sind, der mit seinen RandwUlsten 41 die Kanten 42 der Profilplatte umklammert.

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Claims (11)

1. Patentansprüche;

   f 1.)Hydrauliseher Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen Dämpfungsflüssigkeit während des DämpfungsVorganges aus einem Behälter' durch einen in seinem wirksamen Querschnitt steuerbaren ÜFlüssigkeitsdurchtritt in einen Speicher zu verdrängen ist, der einen den Durchtrittsquerschnitt mit einer Steuernadel bestimmenden, gasdruckbeaufschlagten Trennkolben aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß als Behälter für die Dämpfungsflüssigkeit (11) ein die Stoßkraft aufnehmender, flexibler Hohlkörper (10,31) vorhanden ist und die Steuernadel (22,26) den Durchtrittsquerschnitt (17¹) hubabhängig im Sinne konstanter Dämpfungskraft zu steuern vermag.
2. 2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der flexible Hohlkörper (10) ein alleine oder gemeinsam mit weiteren flexiblen Hohlkörpern (10^!,10^!l) eine starre Stoß-Pangplatte (15) tragender, undehnbarer Schlauch ist.
3. 3. Stoß-dämpfer nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß der flexible Hohlkörper am Speicher (12) festgeklemmt ist.
4. 4. Stoßdämpfer nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß als den flexiblen Hohlkörper (10) klemmendes Teil (13) ein mit dem Kraftfahrzeug zu verbindender Ringflansch vorhanden ist, der bedarfsweise den verformten Hohlkörper abstützende Formhalter (13¹) besitzt.

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5. 5. Stoßdämpfer nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der flexible Hohlkörper (31) ein den Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges (32) bildender, undehnbarer Schlauch ist«,
6. 6· Stoßdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der die Stoßkraft aufnehmende Hohlkörper (10) zu den Seitenflächen (34) des Kraftfahrzeuges (32) stoßabweisend angeordnet ist.
7. 7. Stoßdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Schlauch (10) über seine ganze Länge der Form einer Profilplatte (39) des Kraftfahrzeuges (32) angepaßt und von dieser getragen ist.
8. 8. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 2 oder 5,dadurch gekennzeichnet , daß der oder die flexiblen Hohlkörper (10,10',1O¹') über eine oder mehrere im Querschnitt ausreichend bemessene Zuleitun^n(36) mit einem am Kraftfahrzeug (32) gesondert angeordneten Speicher (37) verbunden sind.
9. 9· Stoßdämpfer nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß die Steuernadel (22) ein Rundstab ist, der eine von seiner Spitze (24) zum am Trennkolben (18) befestigten Fuß (23) ständig größer werdende Abflachung (25) seiner Mantelfläche aufweist.
10. 10..Stoßdämpfer nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Steuernadel (26) ein den Speicher (12¹¹·) mit dem Flüssigkeitsbehälter über eine Vielzahl übereinander angeordneter Bohrungen (27) verbindendes, behälterseitig verschlossenes Rohr ist. 309841/0187
11. 11. Stoßdämpfer nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Speicher in einem diesem entsprechend profilierten Rohrträger (30) eines Kraftfe.hrzeuges untergebracht ' ist.

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