DE102014209561A1

DE102014209561A1 - Aufpralldämpfer, insbesondere für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102014209561A1
Application number: DE102014209561.1A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Wiens; Henrik Weyand; Klaus Schmitz; Herbert Könenberg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2015-11-26
Also published as: CN105083314A

Abstract

Aufpralldämpfer, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, umfassend mindestens zwei Deformationsrohre, die an einer gemeinsamen Aufprallplatte angeschlossen sind und nach einem Aufprallereignis eine axiale Faltenbildung aufweisen, wobei mindestens eines der Deformationsrohre im Neuzustand ein axiales Faltenprofil aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufpralldämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Jedes Schienenfahrzeug verfügt über einen Aufpralldämpfer zur Energieabsorption im Aufprallereignis. Dabei wird bewusst eine irreversible Beschädigung des Aufpralldämpfers in Kauf genommen, indem ein Deformationsrohr durch eine fahrzeugseitige Deformationsmatrize gepresst und/oder das Deformationsrohr gefaltet wird.
Der von dem Aufpralldämpfer zu leistenden Energieabbau bedingt, dass das Deformationsrohr einerseits einen großen Durchmesser und/oder eine große Wandstärke aufweist. Dadurch ergibt sich eine große Masse des Aufpralldämpfers.
Aus der DE 197 45 656 A1 ist ein Aufpralldämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt. Dieser Aufpralldämpfer umfasst zwei konzentrisch angeordnete Deformationsrohre, die durch die Ansteuerung eines Sperrteils mindestens zwei Absorptionskennlinien erzeugen können.
Die DE 10 2009 047 073 A1 betrifft ebenfalls einen Aufpralldämpfer für ein Kraftfahrzeug. Auch dieser Aufpralldämpfer ist in seiner Wirkung einstellbar, indem die Anzahl der in den Deformiervorgang eingebundenen Deformationsrohre steuerbar ist. Beispielhaft kommen mindestens zwei nebeneinander angeordnete Deformationsrohre zur Anwendung, so dass auch bei diesem Konstruktionsprinzip eine mindestens zweistufige Absorptionskennlinie möglich ist.
Ein grundsätzliches Problem bei einem Aufpralldämpfer besteht darin, dass die Kraftwegkennlinie keinen linearen Verlauf aufweist, sondern tendenziell alternierend verläuft.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kraftwegkennlinie eines Aufpralldämpfers zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens eines der Deformationsrohre im Neuzustand ein axiales Faltenprofil aufweist.
Versuche haben gezeigt, dass bei einer axialen Deformation mit eines Faltenprofil stets wiederkehrenden Kraftspitzen auftreten. Immer, wenn eine neue Falte aufgestellt wird, dann tritt eine Kraftspitze auf. Die weitere Faltenbildung verläuft dann mit einer vergleichsweise kleineren Axialkraft. Durch die Kombination eines Deformationsrohres mit einem bereits vorgeformten Faltenprofil und einem undeformierten Rohr führt durch die Überlagerung der Deformationskräfte zu einer im Wesentlichen konstanten Deformationskraft. Immer dann, wenn an einem Deformationsrohr eine neue Faltenbildung ansetzt ist bei dem mindestens zweiten Deformationsrohr die Faltenbildung schon fortgeschritten.
Des Weiteren kann vorgesehen werden, dass das Faltenprofil an einem Ende des Deformationsrohres ausgeführt ist. Bei einer endseitigen Vorfaltung des Deformationsrohres ist der weitere Faltenverlauf vorgegeben und damit die Faltenbildung definiert.
Bevorzug weist das Faltenprofil im Neuzustand einen Maximaldurchmesser auf, der kleiner ist als eine Deformationsfalte. Damit hat man die Faltenbildung in Gang gesetzt, aber noch nicht vollendet. Die Fertigstellung der Deformationsfalte benötigt dann nur noch einen geringeren Kraftbedarf. Diese „Minderkraft“ wird von dem höheren Kraftbedarf für die Erstfaltenbildung des anderen Deformationsrohres ausgeglichen.
Alternativ oder in Kombination kann das Deformationsrohr im Neuzustand eine Faltenbreite aufweist, die größer ist als die Faltenbreite nach einem Aufprallereignis.
Das Deformationsrohr kann an mindestens dem Ende mit der Faltenprofil eine Durchmesservergrößerung aufweisen. Diese Durchmesservergrößerung fördert die Faltenbildung beim Deformationsrohr. Der zur Faltenbildung notwendig Kraftaufwand ist reduziert.
Versuche haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Durchmesservergrößerung einen Durchmesser aufweist, der mindestens so groß ist wie das Faltenprofil im Neuzustand. Das Material fließt dann leichter in die Faltenbildung.
Beispielhaft wird die Durchmesservergrößerung von einer umlaufenden Sicke gebildet. Eine umlaufende Sicke lässt sich leicht herstellen und verhindert scharfkantige Materialübergänge, die die Faltenbildung behindern würden.
Bevorzugt weist eine endseitige Stirnfläche des Deformationsrohres einen größeren Durchmesser auf als ein Nenndurchmesser des Deformationsrohres. Dadurch wird ebenso die Faltenbildung am Übergang zwischen dem vergrößerten Durchmesser und dem Nenndurchmesser gefördert.
Funktionssteigernd kann zwischen der Durchmesservergrößerung und einem Deformationsbereich des Deformationsrohres ein Übergangsprofil ausgeformt sein.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt vereinfacht einen Aufpralldämpfer 1, wie er insbesondere für Schienenfahrzeuge eingesetzt wird. Der Aufpralldämpfer 1 umfasst mindestens zwei Deformationsrohre 3; 5, die endseitig an einer gemeinsamen Aufprallplatte 7 angeschlossen sind. Die Aufprallplatte 7 bildet die vorderste Ebene des Fahrzeugs und stellt damit den Kontakt zwischen einem nicht dargestellten Hindernis und dem Aufpralldämpfer 1 her. Am anderen Ende verfügt der Aufpralldämpfer 1 über eine Halteplatte 9, an der in diesem Fall beide Deformationsrohre 3; 5 befestigt sind. Die Halteplatte 9 dient der Verbindung des Aufpralldämpfers 1 mit dem Fahrzeug.
Die beiden Deformationsrohre 3; 5 weisen üblicherweise einen identischen Nenndurchmesser 11 auf, jedoch ist diese Auslegung nicht zwingend. Ausgehend von der Aufprallplatte 7 verfügen beide Deformationsrohre 3; 5 über einen Deformationsbereich 13; 15 mit dem Nenndurchmesser. Der Deformationsbereich 13; 15 erstreckt sich von der Aufprallplatte 7 bis zu einer Durchmesservergrößerung 17; 19, die an mindestens einem Ende des Deformationsrohres 3; 5 ausgeführt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Durchmesservergrößerung 17; 19 von einer umlaufenden Sicke gebildet. Eine endseitige Stirnfläche 21; 23 des Deformationsrohres 3; 5 weist damit einen größeren Durchmesser aus als der Nenndurchmesser 11 des Deformationsrohres 3; 5.
An einem der Deformationsrohre 3; 5 ist bereits im Neuzustand ein axiales Faltenbildung eingeformt. Die Einformung ist bewusst eingebracht und stellt kein Schadensbild dar. Das Faltenprofil 25 ist nicht mittig im Deformationsbereich, sondern an einem Ende des Deformationsrohres 3; 5 ausgeführt und bildet somit einen Teil des Deformationsbereichs 13.
Das Faltenprofil 25 weist im Neuzustand des Aufpralldämpfers einen Maximaldurchmesser 27 auf, der kleiner als eine Deformationsfalte nach einem Aufprallereignis. Ergänzend oder alternativ kann das Faltenprofil 25 im Neuzustand eine Faltenbreite 29 aufweisen, die größer ist als die Faltenbreite nach einem Aufprallereignis. Diese Maßnahmen sollen die weitere Faltenbildung an diesem Deformationsrohr 3 erleichtern, d. h. die weitere Faltenbildung soll mit einer kleineren Axialkraft ablaufen können.
Wie die Figur weiter zeigt, weist die Durchmesservergrößerung 17; 19 einen Durchmesser auf, der mindestens so groß ist wie das Faltenprofil 25 im Neuzustand. Ein Übergangsprofil 31; 33 zwischen der Durchmesservergrößerung 17; 19 und dem Deformationsbereich 15 bzw. dem Faltenprofil 25 fördert die weitere Faltenbildung.
Durch die parallele Anordnung zweier Deformationsrohre 3; 5 muss für das andere Deformationsrohr 5 ohne Faltenprofil 25 eine vergleichsweise größere Kraft aufgewendet werden, da eine erste Falte aus dem glatten Deformationsbereich 15 zunächst aufgestellt werden muss. Diese „Aufstellen“ benötigt stets einen größeren Kraftaufwand als eine bereits angefangene Faltenbildung fortzusetzen. Durch die phasenverschobene Faltenbildung an den Deformationsrohren 3; 5 stellt sich eine nahezu konstante resultierende Aufpralldämpferkraft ein. Phasenverschoben ist derart zu verstehen, dass an einem Deformationsrohr 3 die neue Faltenbildung gerade eingeleitet wird und zeitgleich an dem anderen Deformationsrohr 5 die Faltenbildung einer Falte gerade abgeschlossen wird, um ggf. eine neue Falte aufzuwerfen.
Bezugszeichenliste

1: Aufpralldämpfer
3: Deformationsrohr
5: Deformationsrohr
7: Aufprallplatte
9: Halteplatte
11: Nenndurchmesser
13: Deformationsbereich
15: Deformationsbereich
17: Durchmesservergrößerung
19: Durchmesservergrößerung
21: Stirnfläche
23: Stirnfläche
25: Faltenprofil
27: Maximaldurchmesser
29: Faltenbreite
31: Übergangsprofil
33: Übergangsprofil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19745656 A1 [0004]
DE 102009047073 A1 [0005]

Claims

Aufpralldämpfer (1), insbesondere für ein Schienenfahrzeug, umfassend mindestens zwei Deformationsrohre (3; 5), die an einer gemeinsamen Aufprallplatte (7) angeschlossen sind und nach einem Aufprallereignis eine axiale Faltenbildung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Deformationsrohre (3; 5) im Neuzustand ein axiales Faltenprofil (25) aufweist.
Aufpralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faltenprofil (25) an einem Ende des Deformationsrohres (3; 5) ausgeführt ist.
Aufpralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faltenprofil (25) im Neuzustand einen Maximaldurchmesser (27) aufweist, der kleiner ist als eine Deformationsfalte nach einem Aufprallereignis.
Aufpralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faltenprofil (25) im Neuzustand eine Faltenbreite (29) aufweist, die größer ist als die Faltenbreite nach einem Aufprallereignis.
Aufpralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsrohr (3; 5) an mindestens dem Ende mit dem Faltenprofil (25) eine Durchmesservergrößerung (17; 19) aufweist.
Aufpralldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesservergrößerung (17; 19) einen Durchmesser aufweist, der mindestens so groß ist wie das Faltenprofil (25) im Neuzustand.
Aufpralldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesservergrößerung (17; 19) von einer umlaufenden Sicke gebildet wird.
Aufpralldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine endseitige Stirnfläche (21; 23) des Deformationsrohres (3; 5) einen größeren Durchmesser aufweist als ein Nenndurchmesser (11) des Deformationsrohres (3; 5).
Aufpralldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Durchmesservergrößerung (17; 19) und einem Deformationsbereich (13; 15) des Deformationsrohres (3; 5) ein Übergangsprofil (31; 33) ausgeformt ist.