DE2649508A1

DE2649508A1 - Stossdaempfer fuer stosstangen von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2649508A1
Application number: DE19762649508
Authority: DE
Inventors: James Mitchell Pees
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1975-11-17
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1977-05-26
Also published as: IT1073560B; US4045009A

Description

Patent=? --wr.lt

Lip..-,.-. K. Walther 3

Doiivarsilso 9

1000 BERLIN 19

W/Vh-3170 28.10.76

General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.\

Stossdämpfer für Stoßstangen von Kraftfahrzeugen

ι Die Erfindung bezieht sich auf einen Stossdämpfer

für Stoßstangen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem äusseren Zylinder und einem zu diesem teleskopartig verschieb-

liehen inneren Zylinder, der eine mit Gas gefüllte durch einen verschieblichen Kolben begrenzte Kammer enthält, und der äussere Zylinder eine eine Flüssigkeit enthaltende Kammer aufweist, die mit einer zweiten Kammer im inneren Zylinder durch einen Kanal in einer Endkappe des inneren Zylinders in Verbindung steht, durch welchen bei Relativbewegung zwischen den beiden . Zylindern ein Flüssigkeitsstrom durch ein Ventil gesteuert erfolgt.

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Ein derartiger Stossdämpfer ist beispielsweise durch die US-PS 3 700 273 bekannt. Derartige Stossdämpfer sind geeignet, die Zusammenstossenergie bei Zusammenstossen mit geringer Geschwindigkeit aufzunehmen, um Schäden am Fahrzeug selbst gering zu halten. Im allgemeinen sind bekannte Bauarten verhältnismässig kompliziert aufgebaut und daher teuer in der Herstellung. Ferner tragen sie durch erheblichen Werkstoffaufwand zur Erhöhung des Fahrzeuggewichts bei. Wesentlich ist aber, dass die bekannten Stossdämpfer wenig zufriedenstellend bei hohen Zusammenstossgeschwindigkeiten arbeiten, da sie dann selbst erheblicheiZerstönungen ausgesetzt sind und teure Reparaturen oder sogar vollständigen Ersatz erfordern. Eine Verzögerung des Rückhubes wurde bisher durch zusätzliche Massnahmen bewirkt, die den Aufbau weiterhin komplizierten und die Kosten erhöhten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die j Nachteile der Bekannten Bauarten zu überwinden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

'■- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich

aus den Unteransprüchen»

Die erfindungsgemässe Bauweise zeitigt zunächst einen einfachen Ventilaufbau in dem Kanal zwischen den

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Flüssigkeitskammern, wodurch eine billige Herstellung, ein geringes Gewicht und ein zuverlässiges Arbeiten in einem weiten Bereich von Zusammenstossgeschwindigkeiten erreicht ist. j Das Ventil spricht ferner auf die Zusammenstossgeschwindigkeit an, da sein Durchflussquerschnitt der Kraft proportional ist, die in einer der Kammern entsprechend der Zusammenstosskraft auftritt. Bei auftretenden sehr starken Kräften, also Zusammenstössen mit hoher Aufprallgeschwindigkeit, öffnet das Ventil

in solchem Ausmasse, dass ein schneller Druckabfall gewähr- : leistet ist, so dass der Stossdämpfer auch in solchen Fällen keine Zerstörungen erleidet. Das Ventil bedingt ferner einen ^: gedrosselten Flüssigkeitsstrom beim Rückhub, so dass Schaden am Fahrzeug durch einen überstarken Rückhub vermieden sind.

In den Zeichnungen ist ein Ausführun&sbeispiel ! der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des

vorderen Teils eines Fahrzeugrahmens mit Stossdämpfern gemäss der Erfindung, Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt durch einen der Stossdämpfer nach der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2,

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Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in

Fig. 3 und I

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Ventil-i

elements. [

In Fig. 1 ist ein Fahrzeugrahmen 10 dargestellt, der zwei Querabstand -voneinander aufweisende Längsträger 12 mit nach vorn gerichteten Hörnern 14 hat, welch letztere durch i einen vorderen Querträger 16 miteinander verbunden sind. Mit jedem Horn 14 sind L-förmige Stützen 18 und 20 mit Abstand in Längsrichtung des Fahrzeugs befestigt, die der Befestigung von Stossdämpfern 22 dienen. Jeder Stossdämpfer 22 erstreckt sich durch ein kreisförmiges Loch in der vorderen Stütze 18 und hat einen äusseren Zylinder 24, an dem mittels einer Schweisjs naht 26 ein Kragen 28 befestigt ist. Der Kragen 28 ist seinerseits mit der vorderen Stütze 18 verschraubt oder sonstwie

j starr verbunden. Der äussere Zylinder 24 ist rückseitig durch j eine Endkappe JO verschlossen, die längs einer Schweissnaht 31

. angeschweisst ist. Die Endkappe 30 hat einen in Achsrichtung liegenden Gewindebolzen 32, der sich durch ein Loch 34 in der rückwärtigen Stütze 20 erstreckt und auf den eine Mutter 36 zur Befestigung des äusseren Zylinders 24 aufschraubbar ist.

Jeder Stossdämpfer 22 hat einen inneren Zylinder \ 38, der tileskopar±ig in dem äusseren Zylinder 24 begrenzt ver-

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: schieblich ist und sich vom äusseren Zylinder 24 nach vorn

erstreckt. Das vordere Ende des inneren Zylinders 38 ist durch eine Gfundplatte 40 verschlossen, die angeschweisst ist und

' die über Anschlußstücke 42 mit einer Stoßstange 41 des Fahrzeugs verbunden ist. Das rückwärtige Ende des inneren Zylinders 38 ist durch eine Endkappe 44 verschlossen, die zugleich als Trennwand zwischen einer Flüssigkeitskammer 46 im inneren Zylinder und einer Flüssigkeitskammer 48 im äusseren Zylinder dient. Als Flüssigkeit wird ein geeignetes Öl in die Kammern eingefüllt Eine dünnwandige zylindrische Kappe 50 beispielsweise aus glasfaserverstärktem Nylon überdeckt die Endkappe 44 und gleitet an der Innenwandung des äusseren Zylinders 24. Es ist hierbei jedoch ausreichender Spielraum zwischen der Büchse 50 und der Innenwand des Zylinders 24 vorgesehen, dass die Kammer 48

! im äusseren Zylinder unmittelbare hydraulische Verbindung mit einem Raum 51 zwischen dem äusseren Zylinder 24 und dem inneren Zylinder 38 hat. Das vordere Ende des Raumes 51 ist durch einen

j zwischen den Zylindern 24 und 38 sitzenden O-Ring 52 abgedichtet.

Innerhalb des inneren Zylinders 38 ist ein verschieblicher Kolben 54 aus Metallblech vorgesehen, der zur Abdichtung einen O-Ring 56 trägt, der die Flüssigkeitskammer 46 ' gegen eine vordere Kammer 58 zwischen dem Kolben 54 und der I Grundplatte 40 abdichtet. In der vorderen Kammer 58 ist ein Gas

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mit Überdruck »ingefüllt, wozu in der Grundplatte 40 ein Loch vorgesehen ist, das nach dem Auffüllen des Gases durch eine eingeschweisste Kugel 62 abgedichtet verschlossen wird. Die Kraft des Druckgases in der Kammer $8 drückt die beiden Zylinder 38 und 24 in ihre normale gestreckte Lage gemäss Fig. 1 und Eine starr mit dem inneren Zylinder 38 verbundene Büchse 63 hat einen Anschlag, der gegen das nach innen abgebogene Ende des äusseren Zylinders 24 zur Anlage kommt, um die Auswärts-, bewegung des Zylinders 38 zum Zylinder 24 zu begrenzen.

Die Büchse 50 hat im wesentlichen zylindrische

Form, wobei der äussere Rand um den Umfang der Endkappe 44

der gebogen ist und einen Teil der StirnflächeTBndkappe überdeckt.

Die Endkappe 44 enthält einen zentralen Kanal 68, der die Flüssigkeitskammern 46 und 48 miteinander verbindet. Der Durchstrom durch den Kanal 68 wird durch eine Ventilscheibe ι gesteuert, die in einer kreisförmigen Aussparung 72 in der Stirn j fläche der Endkappe 44 sitzt. Dies kann dadurch erfolgen, dass eine Lippe 74 der Endkappe 44 über den Rand der Ventilscheibe 70 gestemmt wird. In der bevorzugten Ausführungsform hat die Ventilscheibe 70 einen zentralen kegelförmig gestalteten Teil 76, der gegen die Kante 77 der Mündung des Kanals 68 anliegt

und normalerweise den Durchstrom durch den Kanal 68 drosselt. i
Der zentrale Teil 76 der Ventilscheibe ist federnd mit einem

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Randteil 78 durch drei federnde Arme 80, 82 und 84 verbunden, j die über den Umfang verteilt vorgesehen sind. D^e Ventilscheibe J ist ein einteiliges Stück, das durch Stanzen aus einem Rohrling .

hergestellt werden kann. Die Schnittkanten 88, 90 und 92 in der Ventilscheibe, die beim Formen der federnden Arme entstehen, enden in axialen Löchern 94 bzw. 96, die als Durchtrittsöffnungen für die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer 46 zur Flüssigkeitskammer 48 beim Rückhub dienen und infolge

, ihrer Grosse eine relativ grosse Drosselwirkung ausüben. In der Endkappe 44 sind gemäss Fig. 4 Entlastungsnuten 98 vom Kanal 68 zur Aussparung 72 vorgesehen, so dass durch die Löcher 94 und 96 strömende Flüssigkeit in den Kanal 68 gelangen kann. Es kann in abgewandelter Weise auch ein geeignetes Spiel zwischen dem zentralen Teil 76 und der Kante 77 des Kanals 68 vorgesehen werden, wenn die Entlastungsnuten unerwünscht sind.

; Bei einem Zusammenstoss des Fahrzeugs mit

; niedriger Geschwindigkeit, beispielsweise 5 km/h, ist der Stossdämpfer in der Lage, die Zusammenstossenergie aufzunehmen.

> Beim Zusammenstoss wird der innere Zylinder 38 in den äusseren Zylinder 24 bewegt, wobei das Volumen der Flüssigkeitskammer

: 48 abnimmt und Flüssigkeit auf die Ventilscheibe 70 einwirkt

•und deren zentralen Teil 76 von der Mündung des Kanals 68 gegen die Kraft der federnden Arme 80,82 und 84 abhebt. Es

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erfolgt somit ein Flüssigkeitsaustausch von der Flüssigkeitskammer 48 zur Flüssigkeitskammsr 46 im inneren Zylinder, wobei eine Stossdämpfung durch die drosselnde 'Verbindung eintritt. Der Durchflussquerschnitt erhöht sich mit zunehmenden Zusammenstossgeschwindigkeiten, so dass in der Flüssigkeitskammer der Aufbau eines übermässigen Druckes beim Zusammenstoss verhindert ist. Da sich hierbei die Flüssigkeitskammer 46 im inneren Zylinder vergrössert, wird der Kolben 54 nach vorn bewegt und verdichtet das Gas in der Kammer 58. Nach der Aufnahme der Zusammenstosskraft drückt das verdichtete Gas in der Kammer 58 die Zylinder wieder auseinander, so dass sie ihre ursprüngliche Lage zueinander wieder einnehmen. Beim Rückhub wird durch die federnden Arme 80,82 und 84 und den

' Druck der Flüssigkeitskammer 46 die Ventilscheibe 70 in sperrende Anlage gegen den Kanal 68 gebracht. Jedoch tritt Flüssigkeit aus der Kammer 46 durch die Löcher 94 und 96 zum

■ Kanal 68, wodurch das Ausmass des Rückhubes bestimmt wird. Die Löcher 94 und 96 sind so ausgelegt, dass ein verzögerter Rückhub eintritt, durch den Beschädigungen des Fahrzeugs unter-

i bunden sind. }

f Bei einem Zusammenstoss mit grösserer Geschwindigkeit stellt die Ventilscheibe 70 ein Sicherheitsventil für j die Flüssigkeitskammer 48 dar. Beträgt die Zusammenstossge- ' schwind±gkeit beispielsweise 32 km/h, so bewegt sich die Ventil-

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scheibe 70 von dem Kanal 68 fort, so dass ein grosser Durch- j flussquerschnitt freigegeben wird, wodurch ein übermässiger Druckaufbau in der Flüssigkeitskammer 48 verhindert ist. Damit sind aber Schaden am Stossdämpfer auch bei hohen Zusammen·]· stossgeschwindigkeiten verhindert. Die Aufnahme der Zusammenstossenergie erfolgt im übrigen in gleicher Weise wie bei kleinen Zusammenstossgeschwindigkeiten.

Das erfindungsgemäss ausgebildete Ventil öffnet um einen Betrag, der der Zusammenstossgeschwiridigkett proportional ist, so dass der Stossdämpfer für hohe und niedrige Zusammenstossgeschwiridlgkeit arbeitsfähig ist, wobei 3s«± mit zunehmender Zusammenstossgeschwindigkeit entsprechend höhere Durchflussquerschnitte vom Ventil freigegeben werden. Die Herstellung der Ventilscheibe ist äusserst einfach, da sie einstückig aus einem Metallrohling durch Stanzen hergestellt

; werden kann, wobei ein geringes Gewicht gegenüber bekannten

j Bauarten erreicht wird, bei denen Zumeßstifte,schwimmend angeordnete Drosselstellen u.dgl. notwendig waren. Ferner ist auch

ι eine zusätzliche Steu erung für den Rückhub entbehrlich, da dies von dem Ventil selbst bewirkt wird.

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Claims

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Patentansprüche

¹ fly Stossdämpfer für Stoßstangen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem äiffiseren Zylinder und einem zii diesem teleskopartig verschieblichen inneren Zylinder, der I eine mit Gas gefüllte durch einen verschieblichen Kolben be- ; grenzte Kammer enthält, und der aussere Zylinder eine eine ; Flüssigkeit enthaltende Kammer aufweist, die mit einer zweiten

Kammer im inneren Zylinder durch einen Kanal in einer Endkappe I des inneren Zylinders in Verbindung steht, durch welchen bei ; Relativbewegung zwischen den beiden Zylindern ein Flüsiigkeits-, strom durch ein Ventil gesteuert erfolgt, dadurch ; gekennzeichnet, dass der Kanal (68) in der

\ Endkappe (44) des inneren Zylinders (38) von einer an ihrem ι Umfang an der Endkappe festgelegten Ventilscheibe (70) überdeckt ist, die mehrere über den Umfang verteilte federnde Arme (80,82,84) zu einem zentralen Teil (76) aufweisen, der

j beim Einwärts-hub mit dem Kanal einen mit der Grosse einer

^; Zusammenstosskraft veränderlichen Durchflussquerschnitt zur -

j Steuerung des Flüssigkeitsstroms aus der Kammer (48) des äusse-

; ren Zylinders (24) zur zweiten Kammer (46) des inneren Zylinder^

: bestimmt, während beim Rückhub der zentrale Teil (76) den

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,Kanal (68) absperrt und der Flüssigkeitsstrom zur Kammer des äusseren Zylinders durch Löcher (94,96) in der Ventilscheibe erfolgt.
2. Stossdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe (70) aus einem Metallstück mit einem keglig geformten zentralen Teil (76) besteht, von !dem sich die federnden Arme (80,82,84) zum Randteil (78) erstrecken.und den zentralen Teil in sperrender Anlage gegen die Mündung des Kanals (68) halten, sofern nicht eine Relativbewegung der Zylinder (38,24) infolge eines Zusammenstosskraft erfolgt.

;
3. Stossdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe (70) zum 'Bilden der federnden Arme (80,82,84) gestanzt wird und die Schnittkanten (88,90,92) in axial gerichteten Löchern (94,96) enden, die längs des Aussenumfanges des zentralen Teils (76) verteilt sind und die Löcher für den Flüssigkeitsstrom beim Rückhub bilden.

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