DE19633110B4

DE19633110B4 - Pralldämpfer mit Deformationselementen unterschiedlicher Steifigkeit

Info

Publication number: DE19633110B4
Application number: DE19633110A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Schwant
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2016-08-17
Also published as: DE19633110A1

Abstract

Pralldämpfer mit Deformationselementen (1, 2) unterschiedlicher Steifigkeit, insbesondere für eine Stoßfängeranordnung eines Kraftfahrzeugs, deren plastische Verformung bei unterschiedlichen Aufprallgeschwindigkeiten eingeleitet wird und die in verschiedenen Aufprallgeschwindigkeitsbereichen aufprallenergieverzehrend deformierbar sind, wobei das weniger steife Deformationselement (1) in der eine Aufprallenergie aufnehmenden Fahrzeugzone fest angeordnet ist und das steifere Deformationselement (2) versetzbar angeordnet ist, derart, dass dieses Deformationselement (2) unterhalb einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit in einer Parkposition außerhalb der Fahrzeugzone gehalten und oberhalb der vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit dem Deformationselement (1) zugeordnet ist, wobei die vorbestimmte Fahrgeschwindigkeit kleiner als die eine Verformung des Deformationselementes (2) einleitende Aufprallgeschwindigkeit ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Baulänge des Pralldämpfers fahrgeschwindigkeitsunabhängig ist und nur dem weniger steifen Deformationselement (1) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pralldämpfer mit Deformationselementen unterschiedlicher Steifigkeit, insbesondere für eine Stoßfängeranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Pralldämpfer, insbesondere für Stoßfängeranordnungen sind bekannt. Diese verfügen über Mittel zur Aufnahme niedrigerer Aufprallenergien, z.B. hydraulische oder pneumatische Mittel oder auch energieverzehrende Reibungs-, Verformungs- und Schermechanismen, die energieverzehrend in einer Aufprallenergien aufnehmenden Zone angeordnet sind.
In der DE 23 51 829 A1 ist ein hydraulischer Pralldämpfer beschrieben, der im wesentlichen aus einem an einem seiner Enden geschlossenen Außenrohr und einem in diesem axial beweglich geführten und eine Druckkammer bildenden Kolben, die mit einem Druckmittel gefüllt ist, und einer Auffangkammer für herausgedrücktes Druckmittel gebildet ist. Das Außenrohr ist so angelegt, daß es sich bei einem aufprallbedingten Druckanstieg in der Druckkammer bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten energieverzehrend elastisch aufweitet, so daß sich zwischen diesem und dem Kolben ein Spalt bildet, der die Auffangkammer mit der Druckkammer verbindet und durch den das Druckmittel in die Auffangkammer gedrückt wird, die aus einem elastischen Material besteht und das in diese gedrängte Druckmittel nach dem Aufprall in die Druckkammer zurückdrückt. Bei höheren Aufprallgeschwindigkeiten wird das Außenrohr über einen großen Hub plastisch verformt. Damit wird eine geschwindigkeitsabhängige Energieumwandlung bei einem Aufprall vollzogen.
Die DE 40 37 101 A1 hat einen Pralldämpfer zum Gegenstand, der aus einem verformbaren Außenrohr mit einer in diesem angeordneten und mit diesem in Wirkverbindung stehenden mechanischen Spreizvorrichtung oder Flüssigkeitssäule zur Veränderung seiner Querschnittsform und mit zumindest einer trägen Masse, die bei einem Aufprall trägheitsbedingt verlagert wird und die Veränderung der Querschnittsform des Außenrohres über das genannte Mittel hervorruft, gebildet ist. Das Außenrohr wird bei einem Aufprall in seiner Längsrichtung in Abhängigkeit von der Aufprallgeschwindigkeit verformt, was durch die träge Masse und die Mittel, über die diese auf das Außenrohr wirkt, sichergestellt ist. Der Pralldämpfer kann so ausgelegt sein, plat er niedrigere Aufprallenergien durch eine relativ große Nachgiebigkeit des Außenrohres und höhere Aufprallenergien durch die mit der gesteuerten Veränderung der Querschnittsform einhergehende Versteifung desselben aufnehmen kann.
In der US 4 929 008 ist ein Pralldämpfer beschrieben, der aus unterschiedlich steifen Deformationselementen gebildet ist, die hintereinander und so angeordnet sind, plat sie nacheinander in Abhängigkeit von der Aufprallgeschwindigkeit aufprallenergieverzehrend beaufschlagt werden und plat zusätzliche energieverzehrende Mechanismen, die in der Überwindung von Reibungskräften und Scherkräften bestehen, angeordnet sind. Eine derartige Hintereinanderschaltung von unterschiedlich steifen Deformationselementen bedingt jedoch eine große Baulänge, die insbesondere bei Kompaktfahrzeugen unerwünscht ist.
Eine vergleichbare Lösung ist ferner durch die US 5 460 421 A offenbart, welche ebenfalls einen Pralldämpfer beschreibt, der aus unterschiedlich steifen Deformationselementen gebildet ist, die hintereinander und so angeordnet sind, plat sie nacheinander in Abhängigkeit von der Aufprallgeschwindigkeit aufprallenergieverzehrend beaufschlagt werden.
Schließlich ist aus der NL 1005359 C ein aufwendiger und kostenintensiver Pralldämpfer mit Deformationselementen unterschiedlicher Steifigkeit bekannt, deren plastische Verformung bei unterschiedlichen Aufprallgeschwindigkeiten eingeleitet wird und die in verschiedenen Aufprallgeschwindigkeitsbereichen Aufprallenergie verzehrend deformierbar sind. Das weniger steife Deformationselement ist in der eine Aufprallenergie aufnehmenden Fahrzeugzone fest und das steifere Deformationselement ist versetzbar angeordnet, indem das steifere Deformationselement unterhalb einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit in einer Parkposition außerhalb der Fahrzeugzone gehalten und oberhalb der vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit dem weniger steifen Deformationselement zugeordnet ist, wobei die vorbestimmte Fahrgeschwindigkeit kleiner als die eine Verformung des steiferen Deformationselementes einleitende Aufprallenergie ist. Im Besonderen wird oberhalb der vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit das steifere Deformationselement zwischen einem in Fahrzeuglängsrichtung ausfahrbaren Stoßfänger und einem Fahrzeuglängsträger platziert.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pralldämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der bei kurzer Baulänge einen ausreichenden Verformungshub des jeweils aufprallenergieverzehrend wirkenden Deformationselementes zuläßt.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Pralldämpfer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß das steifere Deformationselement, das zur Aufnahme höherer Aufprallenergien ausgelegt ist, bis zu einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit, die kleiner als die eine Verformung dieses Deformationselementes einleitende Aufprallgeschwindigkeit ist, in einer Parkposition außerhalb der zur Aufnahme einer Aufprallenergie vorgesehenen Fahrzeugzone gehalten und erst ab einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit zugeschaltet ist, kann unterhalb dieser Fahrgeschwindigkeit allein das weniger steife Deformationselement aufprallenergieverzehrend verformt werden und ab der vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit zusätzlich das zugeschaltete steifere Deformationselement. Dem Stoßfänger wird durch den Pralldämpfer eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Steifigkeit verliehen. Die Baulänge ist erfindungsgemäß fahrgeschwindigkeitsunabhängig und entspricht im wesentlichen nur einem, und zwar dem weniger steifen Deformationselement und ist somit relativ gering.
Die Maßnahme nach Anspruch 2 hat den Vorteil, daß bei einem Aufprall im niedrigeren Geschwindigkeitsbereich das steifere Deformationselement die Verformung des weniger steifen Deformationselementes nicht behindern kann, so daß eine sogenannte weiche Verformung mit relativ großem Hub, wie sie zur Schonung anderer Fahrzeugteile angestrebt wird, stattfinden kann.
Das steifere Deformationselement kann bei entsprechend aufeinander abgestimmter Gestaltung beider Deformationselemente oberhalb der vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit platzsparend in dem weniger steifen Deformationselement angeordnet sein.
Eine Anordnung, bei der das steifere Deformationselement durch eine translatorische Bewegung dem weniger steifen Deformationselement zugeordnet werden kann, ist vorteilhaft im ohnehin vorhandenen Raum im Bereich des Stoßfängers unterbringbar und überdies durch verschiedene Antriebssysteme, wie einem Elektromotor mit Spindel, einem Schubtransformator mit stangenförmigen Kern oder einer hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylindereinheit ausführbar.
Alternativ kann jedoch das steifere Deformationselement nach Anspruch 9 schwenkbar angeordnet sein, so daß es in das weniger steife Deformationselement eingeschwenkt werden kann. Dabei ist eine Anordnung des steiferen Deformationselementes in einem weniger gefährdeten Fahrzeugbereich möglich und kann beispielsweise an einem mit der Abtriebswelle eines Elektromotors fest verbundenen Schwenkarm gemäß Anspruch 10 erfolgen. Der Elektromotor kann dabei am Fahrzeuglängsträger gehaltert sein.
Die Maßnahme nach Anspruch 11 stellt eine vorteilhaft einfache Ausführung eines weniger steifen Deformationselementes dar, das überdies an dem für die Anordnung eines Pralldämpfers bevorzugten stabilen Längsträger abgestützt ist. Ebenso stellt die Maßnahme nach Anspruch 12 eine vorteilhaft einfache Ausführung eines steiferen Deformationselementes dar.
Das Verformungsverhalten des steiferen Deformationselementes kann mit einfachen und zuverlässigen Mitteln, wie sie im Anspruch 13 beschrieben sind, beeinflußt und in einer vorbestimmten Weise sichergestellt werden.
Eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Zuschaltung des steiferen Deformationselementes zu dem weniger steifen Deformationselement ist auf einfache Weise mit Hilfe eines Fahrgeschwindigkeitssignalgebers steuerbar, der bei einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit ein Signal an den Antrieb für das steifere Deformationselement bzw. eine mit diesem Antrieb verbundene Steuereinheit gibt. Vorteilhafterweise kann gemäß dem Anspruch 15 und 16 ein bereits im Fahrzeug vorhandener und zur Steuerung anderer Antriebe eingesetzter Fahrgeschwindigkeitssignalgeber genutzt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
1: eine Draufsicht auf einen PKW mit angeordneten Pralldämpfern, schematisch,
2: einen am linken vorderen Fahrzeuglängsträger im Bereich A angeordneten Pralldämpfer mit einem translatorisch bewegbaren steiferen Deformationselement in Parkposition in Draufsicht, schematisch,
3: diesen Pralldämpfer in Seitenansicht,
4: den Pralldämpfer mit den beiden einander zugeordneten Deformationselementen in Draufsicht,
5: einen am linken vorderen Fahrzeuglängsträger im Bereich A angeordneten Pralldämpfer mit einem schwenkbar angeordneten steiferen Deformationselement in Parkposition in Draufsicht, schematisch, und
6: eine weitere Ausführungsform eines steiferen Deformationselementes.
In der in 1 dargestellten Draufsicht auf einen PKW sind jeweils zwei erfindungsgemäße Pralldämpfer im Bereich der vorderen und hinteren Stoßfängeranordnung dargestellt. Jeder dieser Pralldämpfer ist aus einem weniger steifen Deformationselement 1 und einem steiferen Deformationselement 2 gebildet, von denen das Deformationselement 1 in der eine Aufprallenergie aufnehmenden Fahrzeugzone am freien Ende eines Fahrzeuglängsträgers 3 fest an einer an diesem stirnseitig angeordneten Prallplatte 4 angeordnet ist. Das Deformationselement 1 ist ein mit seiner Längsachse quer zur Fahrzeugachse angeordneter und in den Stoßfänger 5 hineinragender Hohlträger, der in einem niederen Aufprallgeschwindigkeitsbereich bis etwa 15 km/h Aufprallenergien durch eine plastische Verformung mit einem großen Verformungshub welch aufzehren kann. Das Deformationselement 2 ist ebenfalls ein Hohlträger, jedoch steifer als das Deformationselement 1 und würde sich in dem niederen Aufprallgeschwindigkeitsbereich plastisch nicht verformen lassen. Es ist in einer Parkposition außerhalb der genannten Fahrzeugzone neben dem jeweiligen Fahrzeuglängsträger 3 an einer durch einen Elektromotor als Antrieb 6 angetriebenen und quer zur Fahrzeuglängsachse angeordneten Spindel 7 (2) translatorisch versetzbar gehaltert und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit in dem Deformationselement 1 mit seiner Längsachse parallel zur Achse des Längsträgers 3 anordbar. Bei Über- bzw. Unterschreitung einer Fahrgeschwindigkeit von beispielsweise 25 km/h wird das Deformationselement 2 aus der Parkposition heraus um die Streckenlänge B in das Deformationselement 1 hinein bzw. aus dem Deformationselement 1 heraus in die Parkposition hinein verschoben (2, 3 und 4). Der als Antrieb 6 fungierende Elektromotor ist mit einem Fahrgeschwindigkeitssignalgeber gekoppelt und erhält bei der genannten Fahrgeschwindigkeit jeweils einen entsprechenden Steuerimpuls (Steuereinheit nicht dargestellt). Die plastische Verformbarkeit des Deformationselementes 2 ist erst bei Aufprallgeschwindigkeiten beispielsweise über 30 km/h gegeben, so daß bei der vollzogenen Ineinanderanordnung der beiden Deformationselemente 1 und 2 ein Verzehr von Aufprallenergie mit einem durch die Länge des Deformationselemtes 2 bestimmten Verformungshub ebenfalls erst über dieser Aufprallgeschwindigkeit erfolgen kann. 4 zeigt das aus seiner Parkposition heraus in das Deformationselement 1 verschobene und in diesem angeordnete Deformationselement 2.
Anstelle des Elektromotors kann als Antrieb 6 auch ein Schubtransformator mit einem stangenförmigen Kern angeordnet sein, der das Deformationselement 2 trägt und bei einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Steuerimpuls translatorisch verschiebt.
Ebenso kann das Deformationselement 2 an der Kolbenstange eines anstelle des Elektromotors als Antrieb 6 eingesetzten Hydraulik- oder Pneumatikzylinders angeordnet sein, der fahrgeschwindigkeitsabhängig gesteuert wird.
Das Deformationselement 2 kann auch, wie 6 zeigt und wie prinzipiell bereits in der DE 40 37 101 A1 beschrieben, mit einer trägen Masse 8 versehen sein, die durch eine Flüssigkeitssäule 9 im Hohlträger mit diesem in Wirkverbindung steht. Die Flüssigkeitssäule ist zweckmäßigerweise in einem Behälter, beispielsweise einem Schlauch untergebracht. Bei einem Aufprall wirkt die Masse 8 in Verbindung mit der Flüssigkeitssäule 9 querschnittsverändernd auf den Hohlträger und stellt eine vorgegebene Abhängigkeit des Verformungsverhaltens von der Aufprallgeschwindigkeit sicher.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, wie es in 5 schematisch dargestellt ist, ist das Deformationselement 2 über einen Schwenkarm 10 fest mit der Abtriebswelle 11 eines an einem Fahrzeuglängsträger 3 angeordneten Elektromotors 12 fest verbunden und bei einer fahrgeschwindigkeitsabhängigen Betätigung des Elektromotors 12 aus einer Parkposition heraus in das Deformationselement 1 hinein bzw. aus diesem heraus in die Parkposition hinein schwenkbar angeordnet. Die Anordnungsposition des Deformationselementes 2 im Deformationselement 1 ist in 5 gebrochen dargestellt. Auch bei dieser Ausführung ist die Parkposition des Deformationselementes 2 außerhalb der die Aufprallenergie aufnehmenden Fahrzeugzone gegeben, so daß das Deformationselement 2 eine Verformung des Deformationselementes 1 bei einem Aufprall im niederen Geschwindigkeitsbereich nicht behindern kann.

Claims

Pralldämpfer mit Deformationselementen (1, 2) unterschiedlicher Steifigkeit, insbesondere für eine Stoßfängeranordnung eines Kraftfahrzeugs, deren plastische Verformung bei unterschiedlichen Aufprallgeschwindigkeiten eingeleitet wird und die in verschiedenen Aufprallgeschwindigkeitsbereichen aufprallenergieverzehrend deformierbar sind, wobei das weniger steife Deformationselement (1) in der eine Aufprallenergie aufnehmenden Fahrzeugzone fest angeordnet ist und das steifere Deformationselement (2) versetzbar angeordnet ist, derart, dass dieses Deformationselement (2) unterhalb einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit in einer Parkposition außerhalb der Fahrzeugzone gehalten und oberhalb der vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit dem Deformationselement (1) zugeordnet ist, wobei die vorbestimmte Fahrgeschwindigkeit kleiner als die eine Verformung des Deformationselementes (2) einleitende Aufprallgeschwindigkeit ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Baulänge des Pralldämpfers fahrgeschwindigkeitsunabhängig ist und nur dem weniger steifen Deformationselement (1) entspricht.
Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (1) an der Stirnseite eines Fahrzeuglängsträgers (3) angeordnet ist und dass die Parkposition des Deformationselementes (2) in einem Bereich neben dem Fahrzeuglängsträger (3) gegeben ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) in dem Deformationselement (1) anordbar ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) durch eine translatorische Bewegung versetzbar ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) an einer quer zur Fahrzeuglängsachse angeordneten und mit einem Antrieb (6) in Wirkverbindung stehenden Stange (7) angeordnet ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) an dem als Stange (7) ausgebildeten Kern eines quer zur Fahrzeuglängsachse angeordneten Schubtransformators angeordnet ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) an der als Stange (7) dienenden Kolbenstange eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders angeordnet ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) an einer durch einen Elektromotor angetriebenen Spindelstange angeordnet ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) aus seiner Parkposition heraus durch eine Schwenkbewegung in dem Deformationselement (1) anordbar ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) vorzugsweise an einem mit der Abtriebswelle (11) eines Elektromotors (12) fest verbundenen Schwenkarm (10) angeordnet ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 1 oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (1) ein mit seiner Längsachse quer zur Fahrzeuglängsachse angeordneter Hohlträger ist, der an einer an der Stirnseite des Längsträgers (3) befestigten Prallplatte (4) angeordnet ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 1 oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (2) ein Hohlträger ist, dessen Längsachse in der Anordnungspostion in der die Aufprallenergie aufnehmenden Zone vor dem Längsträger (3) parallel zu dessen Achse angeordnet ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohltäger Mittel (9) mit zumindest einer trägen Masse (8) enthält, deren trägheitsbedingte Verlagerung beim Aufprall eine Veränderung der Querschnittsform des Hohlträgers hervorruft.
Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (6; 12) für das Deformationselement (2) mit einem Fahrgeschwindigkeitssignalgeber gekoppelt und durch diesen steuerbar ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (6; 12) für das Deformationselement (2) mit dem Fahrgeschwindigkeitssignalgeber für eine Klima-Kompressorabschaltung gekoppelt ist.
Pralldämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb mit dem Fahrgeschwindigkeitssignalgeber für eine Spoiler-Betätigung gekoppelt ist.