DE19522911A1

DE19522911A1 - Aufpralldämpfer mit einem reversiblen Pralldämpfer und einem irreversiblen Deformations-Dämpfer

Info

Publication number: DE19522911A1
Application number: DE1995122911
Authority: DE
Inventors: Edgar Prottengeier; Wolfgang Nagl
Original assignee: Suspa Compart AG
Current assignee: Suspa Holding GmbH
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2015-06-24
Also published as: DE19522911B4

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufpralldämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei derartigen aus der DE 40 28 448 A1 (entsprechend US-Patent 5 181 589) bekannten Aufpralldämpfern besteht der Deformations-Dämpfer aus einem relativ zum Gehäuse in Richtung der Achse verschiebbaren Gleitrohr mit nach innen gerichteten, rück-verformbaren Vorsprüngen und einem Deformations-Kolben, der einerseits gegen die Kolbenstange und andererseits gegen die Vorsprünge abgestützt ist. Wenn bei einem Aufprall die Kolbenstange reversibel in das Gehäuse eingefahren ist, und der De formations-Kolben gegen das Gehäuse anliegt, wird er relativ zum Gleit rohr verschoben, wodurch die Sicken rückverformt werden. Hierbei wird irreversible Deformationsarbeit geleistet, d. h. Aufprallenergie wird irre versibel in plastische Rück-Verformung der Sicken umgesetzt. Dieser be kannte Aufpralldämpfer hat sich in der Praxis bewährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufpralldämpfer der gat tungsgemäßen Art zu schaffen, der in seinem konstruktiven Aufbau beson ders einfach ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeich nungsteil des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnah men wird erreicht, daß der ohnehin vorhandene reversible Pralldämpfer im wesentlichen nur durch ein Deformationselement ergänzt wird, das in dem ohnehin vorhandenen Tragrohr angeordnet wird und das nach einer vorangegangenen reversiblen Dämpfung zusammengepreßt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ins besondere ist es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, daß das Deformationselement aus Metallschaum, und zwar insbesondere Aluminiumschaum besteht, der bei einer Stauchung unter Zerstörung seiner Porenstruktur in erheblichem Maße Energie absorbiert und in Wärme um setzt. Das Material kann zusätzlich noch durch Dämpfungskanäle aus dem Tragrohr ausgepreßt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Deformationselement aus ausgehärtetem Silikon besteht.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Aufpralldämpfer,

Fig. 2 ein Weg-Kraft-Diagramm des Aufpralldämpfers nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Auf pralldämpfers,

Fig. 4 ein Weg-Kraft-Diagramm des Aufpralldämpfers nach Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Aufpralldämpfers und

Fig. 6 ein Weg-Kraft-Diagramm des Aufpralldämpfers nach Fig. 5.

Der in Fig. 1 dargestellte Aufpralldämpfer besteht aus einem reversiblen Pralldämpfer A und einem irreversiblen Deformations-Dämpfer B. Der Pralldämpfer A weist in üblicher Weise ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, an dessen einem geschlossenen Ende ein rohrförmiges Befestigungselement 2 angebracht ist, mittels dessen der Dämpfer beispielsweise mit der Stoß stange eines Kraftfahrzeugs verbunden werden kann.

Im Gehäuse 1, und zwar fluchtend mit dessen MittelLängs-Achse 3, ist ein Dämpfungs-Kolben 4 angeordnet und in Richtung der Achse 3 verschiebbar. Am Kolben 4 ist eine Kolbenstange 5 befestigt, die durch eine gleichzeitig als Verschlußdeckel für das Gehäuse 1 dienende Führung 6 koaxial aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist. Die Führung 6 ist mittels einer in eine umlaufende Nut 7 eingedrückten Sicke 8 des Gehäuses 1 mit letzterem axial unverschiebbar verbunden. Der Innenraum 9 des Gehäuses 1 ist mit einem kompressiblen Feststoff 10 gefüllt. Derartige kompressible Feststoffe sind beispielsweise aus der US 3 053 526 bekannt. Sie sind marktgängig, beispielsweise unter der Handelsmarke "Silastic" der Dow-Corning Corpora tion, USA. Sie werden beispielsweise in Aufprallstoßdämpfern für Automo bile eingesetzt, wie sie aus der DE 21 49 759 C3 bekannt sind. Derartige kompressible Feststoffe sind reversibel kompressibel, d. h. ihr Volumen verringert sich unter Druck, und zwar zunehmend mit entsprechender Er höhung des Druckes. Bei Druckentlastung nehmen sie wieder ihr ursprüng liches Volumen ein. Insgesamt haben sie also auch entsprechende elasti sche Eigenschaften.

Der Dämpfungs-Kolben 4 weist Dämpfungskanäle 11 auf, durch die der Feststoff 1o bei einem Eindrücken der Kolbenstange 5 mit dem Kolben 4 in das Gehäuse 1 hinein unter Erzeugung entsprechend hoher Dämpfungskräfte hindurchgepreßt wird. Diese Dämpfungskanäle 11 sind in Form von Boh rungen ausgeführt. Im Innenraum 9 ist weiterhin vor der Führung 6 eine Doppel-Dichtung 12 angeordnet, die einerseits gegen die Kolbenstange 5 und andererseits gegen die Innenwand 13 des Gehäuses 1 abdichtet. Pralldämpfer A bzw. Feststoffdämpfer, wie sie bisher beschrieben sind, sind aus der DE 21 49 759 C3 bekannt.

Im Bereich der Führung 6 ist auf dem Außenumfang des Gehäuses 1 eine Führungsbüchse 14 in Richtung der Achse 3 verschiebbar angeordnet und geführt, auf der ein Tragrohr 15 verschiebbar angeordnet ist. Am Trag rohr 15 ist ein als Flansch ausgebildetes Befestigungselement 16 ange bracht, mittels dessen das Tragrohr 15 des Aufpralldämpfers beispiels weise am Rahmen eines Kraftfahrzeuges befestigt wird.

An dem dem Dämpfungs-Kolben 4 entgegengesetzten, außerhalb des Gehäu ses 1 liegenden Ende der Kolbenstange 5 ist diese in einer als De formations-Kolben 17 ausgebildeten Widerlagerplatte abgestützt. Der De formations-Kolben 17 liegt gegen ein Deformationselement 18 an, das als Zylinderkörper ausgebildet ist und sich gegen eine Bodenplatte 19 ab stützt, mittels derer das Tragrohr 15 an dem dem Befestigungselement 2 entgegengesetzten Ende verschlossen ist.

Das Deformationselement 18 besteht aus Metallschaum, und zwar bevorzugt Aluminiumschaum mit einer Dichte von 0,3 bis 1,2 g/cm³. Das entspre chend dem Innenquerschnitt des Tragrohres 15 zylindrisch ausgebildete Deformationselement 18 füllt den durch den Deformations-Kolben 17, die Bodenplatte 19 und das Tragrohr 15 begrenzten Raum vollständig aus. Die Herstellung und die Energieabsorption in Abhängigkeit von der Stauchung solcher Aluminiumschäume sind aus der Zeitschrift "ALUMINIUM" 70. Jahr gang 3/4 März/April 1994, Seiten 209 bis 212 bekannt. In der Bodenplatte 19 können noch ein oder mehrere Dämpfungskanäle 20 enthalten sein, durch die durch eine Kompression zerstörter Aluminiumschaum abfließen kann.

Wenn über die Befestigungselemente 2 und 16 Kräfte F aufgebracht wer den, die die Kolbenstange 5 mit Kolben 4 in das Gehäuse 1 hinein zu schieben trachten, dann wird das Tragrohr 15 auf dem Gehäuse 1 in Richtung der Achse 3 zum Befestigungselement 2 hin verschoben, wobei gleichzeitig die Kolbenstange 5 den Dämpfungs-Kolben 4 in den kompres siblen Feststoff 10 hineindrückt, wodurch in üblicher Weise reversible Dämpfungskräfte erzeugt werden. Der Deformations-Kolben 17 ändert hier bei seine relative Lage zum Tragrohr 15 nicht. Im Grenzfall erfolgt diese Einschubbewegung der Kolbenstange 5 mit Kolben 4 in das Gehäuse 1, bis der Deformations-Kolben 17 zur Anlage am Gehäuse 1 kommt. Wenn die auf den Aufpralldämpfer aufgebrachte Aufprallenergie in diesem Stadium noch nicht vom reversiblen Pralldämpfer A aufgezehrt ist, dann wird der De formations-Kolben relativ zum Tragrohr 15 in Richtung zur Bodenplatte 19 verschoben, wobei das Deformationselement 18 unter Zerstörung seiner Porenstruktur zusammengedrückt, also gestaucht wird. Je nach Dichte des Aluminiumschaums kann das Deformationselement 18 in erheblichem Umfang gestaucht werden. In Fig. 1 ist der Verlauf der Dämpfungskraft F über dem Weg S aufgetragen, wobei der reversible Hub des Pralldämpfers A mit a bezeichnet ist, während der irreversible Hub des Deformations-Dämpfers B mit b bezeichnet ist. Darüber hinaus wird über einen Hub c der zer störte Metallschaum durch den oder die Dämpfungskanäle 20 ausgepreßt. In Fig. 2 sind in einem Diagramm die über diesen Hüben a und b und c auftretenden Dämpfungskräfte F aufgetragen. Es ist erkennbar, daß die vom Deformations-Dämpfer B aufgebrachten Dämpfungskräfte größer sind als die vom reversiblen Pralldämpfer A aufgebrachten Dämpfungskräfte F.

In Fig. 3 ist wiederum ein Aufpralldämpfer dargestellt, der sich in vie len Bereichen nur in konstruktiven Details von dem Aufpralldämpfer nach Fig. 1 unterscheidet. Für funktionell gleiche, konstruktiv andere Teile werden daher dieselben Bezugsziffern wie in Fig. 1, jedoch mit einem hochgesetzten Strich verwendet, ohne daß es in jedem Fall einer erneuten Beschreibung bedarf.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Kolbenstange 5′ des rever siblen Pralldämpfers A′ in einer das Tragrohr 15′ verschließenden Boden platte 19′ mittels einer Schraubverbindung 21 festgelegt. Im Tragrohr 15′ ist ein Deformationselement 18′ angeordnet, das eine mittlere Öffnung 22 aufweist, das also ringzylindrisch ausgebildet ist. Diese Öffnung 22 wird von der Kolbenstange 5′ durchsetzt. Im übrigen liegt auch dieses Defor mationselement 18′ gegen die Bodenplatte 19′ an. Bei ausgefahrenem Auf pralldämpfer ist entsprechend der Darstellung in Fig. 3 ein Hub a′ des reversiblen Pralldämpfers A′ vorgesehen. Wenn dieser Hub a′ vom Gehäuse 1′ überfahren ist, kommt dieses zur Anlage an dem Deformationselement 18′. Dieses kann über einen Hub b′ gestaucht werden, wobei die geschil derten Effekte eintreten. Auch hier können ein oder mehrere Dämpfungska näle 20′ in der Bodenplatte 19′ ausgebildet sein. Der Wirkungsmechanis mus unterscheidet sich insoweit von dem der Ausführung nach Fig. 1, als über dem Hub b′ nicht nur das Deformationselement 18′ gestaucht wird, sondern auch die Kolbenstange 5′ weiter unter Kompression des kompres siblen Feststoffes in das Gehäuse 1′ eingeschoben wird. In diesem Bereich findet also eine Überlagerung von reversibler Dämpfung und irreversibler Dämpfung statt. In Fig. 4 sind auch hier die Dämpfungskräfte F darge stellt, wobei über dem Hub c′ die Dämpfungskraft aufgetragen ist, die beim Auspressen des zerstörten Metallschaumes durch das oder die Dämpfungskanäle 20′ auftritt, wobei auch hier noch eine reversible Dämpfung im Pralldämpfer A′ auftritt.

Der Aufpralldämpfer nach Fig. 5 ist sehr ähnlich dem nach Fig. 3. Es werden daher für funktionell gleiche, konstruktiv andere Teile die glei chen Bezugszeichen mit einem hochgesetzten Doppelstrich verwendet, ohne daß es im Einzelfall einer erneuten Beschreibung bedarf.

Das Deformationselement 18′′ besteht in diesem Fall aus ausgehärtetem aber noch kompressiblem 2-Komponenten-Silikon mit einer Härte von 10-25° Shore A. Wenn der reversible Hub a′′ erfolgt ist, kommt das Gehäuse 1′′ zur Anlage an dem Silikon-Deformationselement 18′′, wodurch dieses unter Druck gesetzt und unter starkem Druckanstieg über einen kurzen Hub b′′ komprimiert wird. Anschließend wird es durch die Dämpfungskanäle 20′′ geschert und hierbei zerkrümelt. Die hierbei zusätzlich auftretende irre versible Dämpfung ist abhängig von der Geschwindigkeit, mit der das De formationselement 18′′ durch die Dämpfungskanäle 20′′ ausgepreßt wird. Je höher die Geschwindigkeit ist, um so höher sind die Dämpfungskräfte. In diesem Fall geht - wie Fig. 5 entnehmbar ist - der Hub c′′ der Dämpfung bis zur Bodenplatte 19′′. In Fig. 6 ist für die hierbei auftre tende Dämpfungskraft F ein mittlerer Geschwindigkeitswert der Deformation gewählt worden.

Claims

1. Aufpralldämpfer,
mit einem reversiblen Pralldämpfer (A, A′, A′′), der ein mit einem Dämpfungsmedium, insbesondere kompressiblem Feststoff (10) gefülltes Ge häuse (1, 1′, 1′′) aufweist, in dem eine Kolbenstange (5, 5′, 5′′) in Richtung einer Mittel-Längs-Achse (4) des Gehäuses (1, 1′, 1′′) ver schiebbar angeordnet ist,
mit einem dem reversiblen Pralldämpfer (A, A′, A′′) nachgeordneten irre versiblen Deformations-Dämpfer (B, B′, B′′), der ein auf dem Gehäuse (1, 1′, 1′′) verschiebbares Tragrohr (15, 15′, 15′′) aufweist, in dem mit dem Pralldämpfer (A, A′, A′′) in Kontakt bringbare irreversible Dämpfungseinrichtungen angeordnet sind,
und mit dem Pralldämpfer (A, A′, A′′) einerseits und dem Deformations- Dämpfer (B, B′, B′′) andererseits zugeordneten Befestigungselementen (2, 2′, 2′′; 16, 16′, 16′′) zur Einleitung von zu dämpfenden Kräften, dadurch gekennzeichnet, daß als irreversible Dämpfungseinrichtung im Tragrohr (15, 15′, 15′′) ein dieses im Querschnitt im wesentlichen ausfüllendes Deformationselement (18, 18′, 18′′) angeordnet ist, das mit dem Gehäuse (1, 1′, 1′′) oder der Kolbenstange (5, 5′, 5′′) in Deformationsanlage bringbar ist.

2. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragrohr (15, 15′, 15′′) mit einem Boden (19, 19′, 19′′) abgeschlossen ist, gegen den das Deformationselement (18, 18′, 18′′) anliegt.

3. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) über einen Deformations-Kolben (17) gegen das De formationselement (18) anliegt.

4. Aufpralldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5′, 5′′) eine mittige Öffnung (22, 22′) des Deforma tionselementes (18′, 18′′) durchsetzt und am Tragrohr (15′, 15′′) be festigt ist und daß das Gehäuse (1′, 1′′) mit dem Deformationselement (18′, 18′′) in Deformationsanlage bringbar ist.

5. Aufpralldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5′, 5′′) am Boden (19′, 19′′) befestigt ist.

6. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Deformationselement (18, 18′) aus Metallschaum besteht.

7. Aufpralldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationselement (18, 18′) aus Aluminiumschaum besteht.

8. Aufpralldämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumschaum eine Dichte von 0,3-1,2 g/cm³ hat.

9. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Deformationselement (18′′) aus ausgehärtetem Silikon besteht.

10. Aufpralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß im Tragrohr (15, 15′, 15′′) mindestens ein Dämpfungskanal (20, 20′, 20′′) ausgebildet ist.