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Die Erfindung betrifft ein Dämpfungsmodul zur Stoßabsorption, mit einer Halterung und wenigstens drei an der Halterung befestigten und parallel geschalteten Absorptionselementen, die mittels der Halterung zu einer an einem Objekt befestigbaren, stoßabsorbieren baulichen Einheit zusammengefasst sind.
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Die
EP 2 011 713 A1 offenbart ein Faltelement zur Energieabsorption, mit vier Absorptionskörpern und einer zentralen Führungseinrichtung, wobei die Absorptionselemente im Falle eines Aufpralls plastisch verformt werden. Die Führungseinrichtung dient dazu, während des Aufpralls die Belastung möglichst gleichmäßig in die Absorptionskörper einzuleiten und umfasst einen Dorn, der mit in Trennwänden vorgesehenen Löchern fluchtet. Während eines Aufpralls wird der Dorn durch die Löcher geschoben und dabei von den Trennwänden geführt.
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Da sich im Falle eines Aufpralls die als Hohlprofile mit viereckigem Querschnitt ausgebildeten Absorptionskörper ohne die Führungseinrichtung unkontrolliert verformen würden, bewirkt die zentrale Führungseinrichtung eine gewisse Gleichmäßigkeit der Verformung des Faltelements. Wegen des Dorns und der mit den Löchern versehenen Trennwände, die zudem relativ zu dem Dorn geeignet ausgerichtet sein müssen, ist der Aufbau dieses Faltelements aber relativ komplex, sodass dessen Montage aufwändig ist.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Dämpfungsmodul der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine gewisse Gleichmäßigkeit der Verformung im Falle eines Aufpralls sichergestellt werden kann, ohne zusätzlich eine zentrale Führungseinrichtung gemäß der
EP 2 011 713 A1 montieren zu müssen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Dämpfungsmodul nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Das erfindungsgemäße Dämpfungsmodul zur Stoßabsorption umfasst eine Halterung und wenigstens drei an der Halterung befestigte und parallel geschaltete Absorptionselemente, die mittels der Halterung zu einer an einem Objekt befestigbaren, stoßabsorbieren baulichen Einheit zusammengefasst sind, wobei die Absorptionselemente jeweils eine ein rohrförmiges Teil und ein Innenteil aufweisende Dämpfungseinheit umfassen, die durch Eindrücken des Innenteils in das rohrförmige Teil plastisch verformbar ist.
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Im Falle eines Stoßes drücken sich die Innenteile in die rohrförmigen Teile ein, sodass die Innenteile durch die rohrförmigen Teile geführt werden. Somit erfolgt eine kontrollierte plastische Verformung der Dämpfungseinheiten. Da ferner wenigstens drei Absorptionselemente parallel zueinander geschaltet sind, kann ein an diesen befestigtes Betätigungselement, über welches der Stoß in die Absorptionselemente eingeleitet wird, relativ stabil geführt werden. Die mittels der Halterung fest miteinander verbundenen Absorptionselemente bilden somit selbst eine Führung, sodass auf eine zusätzliche, zentrale Führungseinrichtung gemäß der
EP 2 011 713 A1 verzichtet werden kann. Da bei der Montage des erfindungsgemäßen Dämpfungsmoduls die Absorptionselemente bevorzugt im vorgefertigten Zustand vorliegen, kann auch der Montageaufwand relativ gering gehalten werden.
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Die Absorptionselemente sind bevorzugt gleichartig aufgebaut. Ferner sind die Absorptionselemente insbesondere nebeneinander angeordnet. Somit ist eine Parallelschaltung der Absorptionselemente auf einfache Weise möglich.
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Die Innenteile und/oder die rohrförmigen Teile bestehen bevorzugt jeweils aus Metall. Ferner besteht die Halterung bevorzugt aus Metall.
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Außenteile der Absorptionselemente können direkt fest miteinander verbunden sein. Ferner können die Außenteile die oder einen Teil der Halterung bilden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung bildet oder umfasst die Halterung einen Träger mit wenigstens einem Loch, in dem die Absorptionselemente sitzen, insbesondere fest sitzen. Vorzugsweise umfasst der Träger je Absorptionselement ein Loch, in welchem das jeweilige Absorptionselement sitzt, insbesondere fest sitzt. Die Absorptionselemente können mit dem Träger verschraubt, verschweißt, verklebt und/oder auf andere Weise fest verbunden sein. Vorzugsweise sind das wenigstens eine oder die Löcher jeweils durchgehend ausgebildet, wobei sich die Absorptionselemente insbesondere durch das wenigstens eine oder die Löcher hindurch erstrecken. Der Träger ist z. B. ein Trägerblock. Bevorzugt ist der Träger, abgesehen von dem wenigstens einen Loch oder den Löchern, als massiver Block oder Platte ausgebildet. Der Träger stabilisiert bei einem Stoß die relative Lage der Absorptionselemente zueinander. Vorzugsweise besteht der Träger aus Metall.
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Die bauliche Einheit ist bevorzugt mittels der Halterung an dem Objekt befestigt oder befestigbar. Insbesondere bildet oder umfasst die Halterung einen Flansch, mittels welchem die Halterung an dem Objekt befestigt oder befestigbar ist. Der Flansch ist z. B. platten-, scheiben- oder ringförmig ausgebildet. Bevorzugt umfasst der Flansch ein oder wenigstens ein Durchgangsloch, durch welches sich die Absorptionselemente hindurch erstrecken. Der Flansch ist insbesondere starr mit dem Träger verbunden oder bildet diesen. Vorzugsweise besteht der Flansch aus Metall.
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Die bauliche Einheit ist bevorzugt kompakt, sodass die Absorptionselemente mittels der Halterung insbesondere zu einer an dem Objekt befestigbaren, stoßabsorbieren kompakten baulichen Einheit zusammengefasst sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Absorptionselemente nicht nur an der Halterung, sondern zusätzlich aneinander befestigt.
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Ein in das Dämpfungsmodul eingeleiteter Stoß wird bevorzugt an die Innenteile weitergegeben. Vorzugsweise sind die rohrförmigen Teile fest, insbesondere starr mit der Halterung und/oder dem Träger verbunden. Bei jedem der Absorptionselemente ist bevorzugt das rohrförmige Teil durch Eindrücken des Innenteils plastisch verformbar, insbesondere plastisch aufweitbar. Jedes der Innenteile ist vorzugsweise als Deformationskolben ausgebildet.
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Die Absorptionselemente sind bevorzugt an einem Betätigungselement befestigt, mittels welchem ein Stoß in die Absorptionselemente einleitbar ist. Insbesondere ist das Betätigungselement mit den Innenteilen gekoppelt, sodass der Stoß mittels des Betätigungselements an die Innenteile weitergebbar ist. Diese Kopplung kann mittelbar oder unmittelbar erfolgen. Insbesondere erfolgt diese Kopplung hydraulisch oder hydropneumatisch. Das Betätigungselement ist bevorzugt als Querträger, Stoßbalken, Verbindungsträger oder Prallelement, wie z. B. eine Prallplatte, ausgebildet. Vorzugsweise besteht das Betätigungselement aus Metall. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Betätigungselement im Abstand zur Halterung angeordnet und vorzugsweise stirnseitig an den Absorptionselementen befestigt. Bei einem Stoß bewegt sich das Betätigungselement insbesondere auf die Halterung zu.
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Jedes der Absorptionselemente umfasst bevorzugt ein Rohr mit einem im Durchmesser reduzierten Abschnitt, der das rohrförmige Teil der jeweiligen Dämpfungseinheit bildet. Die Rohre bilden vorzugsweise Außenrohre und/oder die oder einen Teil der Außenteile der Absorptionselemente. Insbesondere ist in jedem der Rohre das Innenteil der jeweiligen Dämpfungseinheit angeordnet. Die Rohre bestehen bevorzugt jeweils aus Metall.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die Absorptionselemente jeweils eine Federeinheit, die bevorzugt mit der Dämpfungseinheit gekoppelt ist. Insbesondere dient die Federeinheit zum Dämpfen eines relativ schwachen Stoßes, der für das Dämpfungsmodul eine geringere Belastung als ein Aufprall darstellt. Das Dämpfungsmodul lässt somit einen Stoß bis zu einer bestimmten Stärke zu, ohne dass eine plastische Verformung der Dämpfungseinheit erfolgt, sofern die Stärke des Stoßes eine vorgegebene Schwelle nicht überschreitet. Bevorzugt umfassen die Federeinheiten jeweils eine Gasdruckfeder.
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Das erfindungsgemäße Dämpfungsmodul ist insbesondere zum Einsatz in Baufahrzeugen, Nutzfahrzeugen (NKW), NKW-Anfahrrampen, Schienenfahrzeug-Anfahrrampen und Schienenfahrzeugen vorgesehen. Bevorzugt ist das Objekt ein Fahrzeug, insbesondere ein Baufahrzeug, ein Nutzfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug, oder eine Anfahrrampe, insbesondere eine NKW-Anfahrrampe oder eine Schienenfahrzeug-Anfahrrampe. Ist das Objekt ein Fahrzeug, so ist die Halterung vorzugsweise an einem hinteren oder vorderen Ende des Fahrzeugs befestigt, z. B. an einem Querträger des Fahrzeugs. Bevorzugt weist das Dämpfungsmodul in oder entgegen der Fahrtrichtung von seinem fahrzeugseitigen Befestigungsort aus von dem Fahrzeug weg. An dem Objekt können mehrere erfindungsgemäße Dämpfungsmodule befestigt sein, die vorzugsweise parallel geschaltet sind.
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Das Dämpfungsmodul ist bevorzugt für relativ hohe Stoßbelastungen ausgelegt, die auch als Aufprall-Lasten bezeichnet werden können. Vorzugsweise sind die Absorptionselemente zur Absorption von Stoßkräften im Bereich von 100 kN bis 2000 kN und für Aufprallgeschwindigkeiten von 2 km/h bis 40 km/h ausgelegt. Die Absorptionselemente können auch als Crash-Energie-Absorptionselemente bezeichnet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines Dämpfungsmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine Draufsicht auf das Dämpfungsmodul in Richtung des aus 1 ersichtlichen Pfeils A und
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3 einen Querschnitt durch eines der aus 1 ersichtlichen Absorptionselemente.
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Aus den 1 und 2 ist ein Dämpfungsmodul 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, welches eine Halterung 2 umfasst, die einen vorzugsweise als massiven Block ausgebildeten Träger 3 und einen mit diesem verschweißten plattenförmigen Flansch 4 aufweist. Die zugehörige Schweißnaht ist mit dem Bezugszeichen 31 gekennzeichnet. In dem Träger 3 sind mehrere durchgehende Löcher 5 vorgesehen, durch welche sich jeweils ein Absorptionselement 6, 7, 8, 9 hindurch erstreckt, wobei die Absorptionselemente miteinander und mit dem Träger 3 verschweißt sind. Die zugehörigen Schweißnähte sind mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. In dem Flansch 4 ist ein oder wenigstens ein durchgehendes Loch 32 vorgesehen, durch welches sich die Absorptionselemente 6, 7, 8 und 9 hindurch erstrecken. Ferner sind in dem Flansch 4 mehrere durchgehende Befestigungslöcher 11 vorgesehen, die zur Befestigung des Dämpfungsmoduls 1 an einem lediglich schematisch angedeuteten Objekt 33 dienen, welches hier z. B. ein Fahrzeug repräsentiert. Ergänzend oder alternativ können die Absorptionselemente aber auch direkt mit dem Flansch verschweißt sein.
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Die Absorptionselemente 6 bis 9 sind gleichartig aufgebaut, sodass sich nachfolgend auf die Beschreibung des Absorptionselements 6 beschränkt wird. Das Absorptionselement 6 weist ein Außenrohr 12 auf, welches sich durch die Halterung 2 hindurch erstreckt und mit dieser verschweißt ist. Gemäß der Ausführungsform ist das Außenrohr 12 mit dem Träger 3 verschweißt. Ergänzend oder alternativ kann das Außenrohr aber auch mit dem Flansch verschweißt sein. Zu einem objektseitigen Ende 13 des Außenrohrs 12 hin verjüngt sich das Außenrohr 12 in einem konischen Abschnitt 14 und geht in einen Endabschnitt 15 reduzierten Durchmessers über. Am anderen Ende 16 des Außenrohrs 12 erstreckt sich in das Außenrohr 12 ein Zylinderrohr 17 hinein, welches in dem Außenrohr 12 in einer Dämpfungsrichtung 18 verschiebbar geführt ist, die in Richtung der Längsachse 19 des Außenrohrs 12 verläuft. Da das Außenrohr 12 und das Zylinderrohr 17 konzentrisch angeordnet sind, fällt dessen Längsachse mit der Längsachse 19 des Außenrohrs 12 zusammen. An einem dem Außenrohr 12 abgewandten Ende 34 des Zylinderrohrs 17 ist an dem Zylinderrohr 17 stirnseitig ein Anschluss 20 vorgesehen, an dem ein schematisch dargestelltes Betätigungselement 21 befestigt ist. Das Betätigungselement 21 ist auch an den Anschlüssen 20 der anderen Absorptionselemente 7, 8 und 9 befestigt und dient dazu, Stoßkräfte in Dämpfungsrichtung 18 in die Absorptionselemente 6, 7, 8 und 9 einzuleiten.
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Aus 3 ist eine Schnittansicht durch das Absorptionselement 6 entlang der Längsachse 19 ersichtlich, zu welcher das Absorptionselement 6 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Im Bereich des konischen Abschnitts 14 sitzt in dem Außenrohr 12 ein als Deformationskolben ausgebildetes Innenteil 22, welches einen Bereich 23 mit einem Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser des Abschnitts 15 ist. Am objektseitigen Ende 24 des Zylinderrohrs 17 ist eine Drosselscheibe 25 in dem Zylinderrohr 17 befestigt, die mit einem durchgehenden Loch 26 versehen ist. Ferner ist in dem Zylinderrohr 17 ein Trennkolben 27 in Dämpfungsrichtung 18 verschiebbar geführt, wobei von dem Trennkolben 27 und von dem Deformationskolben 22 eine sich in Längsrichtung 19 zwischen den beiden Kolben 27 und 22 erstreckende und mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllte Hydraulikkammer 28 begrenzt ist. Die Hydraulikflüssigkeit besteht bevorzugt aus einem Glykol-Wasser-Gemisch. Ferner ist die Drosselscheibe 25 in Längsrichtung 19 zwischen dem Deformationskolben 22 und dem Trennkolben 27 angeordnet. Das Zylinderrohr 17 weist an seinem dem Außenrohr 12 abgewandten Ende 34 eine das Zylinderrohr 17 verschließende Stirnseite 29 auf, wobei von dem Trennkolben 27 und von der Stirnseite 29 ein sich in Längsrichtung 19 zwischen dem Trennkolben 27 und der Stirnseite 29 erstreckender und mit einem Gas gefüllter Gasraum 30 begrenzt ist. Das Zylinderrohr 17 mit seiner Stirnseite 29, der Trennkolben 27 und das im Gasraum 30 eingeschlossene Gas bilden somit eine Gasdruckfeder. Das Gas ist vorzugsweise Stickstoff.
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Wirkt auf das Zylinderrohr 17 ein Stoß F in Dämpfungsrichtung 18, so wird das Zylinderrohr 17 in Dämpfungsrichtung 18 in das Außenrohr 12 eingeschoben. Liegt die Stärke des Stoßes F unterhalb einer vorgegebenen Schwelle, strömt Hydraulikflüssigkeit aus dem Außenrohr 12 durch das Loch 26 in der Drosselscheibe 25 in das Zylinderrohr 17 ein. Dadurch wird der Trennkolben 27 relativ zu dem Zylinderrohr 17 entgegen der Dämpfungsrichtung 18 bewegt, sodass das Gas im Gasraum 30 komprimiert wird. Das Absorptionselement 6 arbeitet somit im Wesentlichen als Gasdruckfeder, jedenfalls solange die Hydraulikflüssigkeit in einem ausreichenden Umfang durch das Loch 26 hindurchströmen kann. Fällt der Stoß F weg, so entspannt sich das Gas im Gasraum 30 und drängt das Zylinderrohr 17 entgegen der Dämpfungsrichtung 18 wieder in seine ursprüngliche Lage zurück.
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Übersteigt die Stärke des Stoßes die vorgegebene Schwelle, so wird das Zylinderrohr 17 derart schnell in Dämpfungsrichtung 18 in das Außenrohr 12 eingedrückt, dass die Hydraulikflüssigkeit nicht in einem ausreichenden Umfang durch das Loch 26 in der Drosselscheibe 25 hindurchtreten kann. Der zwischen der Drosselscheibe 25 und dem Deformationskolben 22 eingeschlossene Teil der Hydraulikflüssigkeit wirkt nun wie ein starrer Körper, sodass das Zylinderrohr 17 unter Zwischenschaltung dieses Teils der Hydraulikflüssigkeit den Deformationskolben 22 in Dämpfungsrichtung 18 in den Abschnitt 15 des Außenrohrs 12 eindrückt. Hierdurch wird der Abschnitt 15 unter Vergrößerung seines Durchmessers plastisch verformt. Somit wird die durch den Stoß F in das Zylinderrohr 17 eingebrachte Energie zumindest zum Teil in plastische Verformungsarbeit umgesetzt. Dieser Vorgang erfolgt z. B. dann, wenn das Objekt 33 entgegen der Dämpfungsrichtung 18 mit dem Betätigungselement 21 auf ein Hindernis aufprallt und/oder wenn das Hindernis in Dämpfungsrichtung 18 auf das Betätigungselement 21 aufprallt, sofern die beteiligten Massen und Geschwindigkeiten ausreichend groß sind. Das Zylinderohr 17 mit der Drosselscheibe 25, die Hydraulikflüssigkeit, der Deformationskolben 22 und das Außenrohr 12 mit seinem im Durchmesser reduzierten Abschnitt 15 bilden somit eine plastisch verformbare Dämpfungseinheit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfungsmodul
- 2
- Halterung
- 3
- Träger
- 4
- Flansch
- 5
- durchgehendes Loch im Träger
- 6
- Absorptionselement
- 7
- Absorptionselement
- 8
- Absorptionselement
- 9
- Absorptionselement
- 10
- Schweißnaht
- 11
- Befestigungsloch im Flansch
- 12
- Außenrohr
- 13
- objektseitiges Ende des Außenrohrs
- 14
- konischer Abschnitt des Außenrohrs
- 15
- Abschnitt des Außenrohrs mit reduziertem Durchmesser
- 16
- anderes Ende des Außenrohrs
- 17
- Zylinderrohr
- 18
- Dämpfungsrichtung
- 19
- Längsrichtung/Längsachse
- 20
- Anschluss am Zylinderrohr
- 21
- Betätigungselement
- 22
- Deformationskolben/Innenteil
- 23
- Bereich des Deformationskolbens mit größerem Durchmesser
- 24
- objektseitiges Ende des Zylinderrohrs
- 25
- Drosselscheibe
- 26
- durchgehendes Loch in Drosselscheibe
- 27
- Trennkolben
- 28
- Hydraulikkammer
- 29
- Stirnseite des Zylinderrohrs
- 30
- Gasraum
- 31
- Schweißnaht
- 32
- durchgehendes Loch im Flansch
- 33
- Objekt, z. B. Fahrzeug
- 34
- Ende des Zylinderrohrs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2011713 A1 [0002, 0004, 0007]
