DE19727931A1

DE19727931A1 - Pralldämpfer

Info

Publication number: DE19727931A1
Application number: DE19727931A
Authority: DE
Inventors: Metin Ayyildiz; Wolfgang Dohrmann
Original assignee: Mannesmann Boge GmbH
Current assignee: ZF BOGE ELASTMETALL GMBH, 49448 LEMFOERDE, DE
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: DE19727931C2; US6027105A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pralldämpfer mit zwei ineinander schieb lichen Rohren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zum Abbremsen eines auf ein Hindernis prallenden Fahrzeuges durch hydraulische Dämpfungskräfte und Gasfederkräfte, umfassend ein durch einen Boden abgeschlossenes Innenrohr, einen sich dem Boden anschließenden, ein Gaspolster von hohem Druck auf nehmenden Gasraum, einen in dem Innenrohr dicht und verschieblich geführten Trennkolben, einen ersten Flüssigkeitsraum, eine in dem Innenrohr festgelegte und mit Drosselöffnungen versehene Zwischenwand, einen durch ein Außenrohr gebildeten zweiten Flüssigkeitsraum, der über die Zwischenwand mit dem ersten Flüssigkeitsraum verbunden ist.

Aus der DE 24 04 706 ist ein hydropneumatischer Pralldämpfer bekannt, bei dem ein Innenrohr bei einer Kollision in ein Außenrohr eingeschoben werden kann. Das Innenrohr besitzt einen ein Gaspolster aufnehmenden Gasraum, der von einem Trennkolben gegenüber einem ersten Flüssigkeitsraum dicht ge trennt wird. Der erste Flüssigkeitsraum wird wiederum am Ende des Innenrohres von einer Zwischenwand begrenzt, die eine Drosselbohrung aufweist, so daß eine Verbindung zwischen dem ersten Flüssigkeitsraum im Innenrohr und einem zweiten Flüssigkeitsraum, der vom Außenrohr gebildet wird überströmen kann.

Der Pralldämpfer besitzt am Innen- und am Außenrohr Anschlußelemente für die Fahrzeugkarosserie und einen Stoßfänger.

Bei einer Kollision bewegt sich das Innenrohr in das Außenrohr und verdrängt dabei Dämpfflüssigkeit aus dem zweiten Flüssigkeitsraum durch die Drosselöff nung der Zwischenwand in den ersten Flüssigkeitsraum des Innenrohres, wobei eine Dämpfkraft entsteht. Das sich vergrößernde Volumen des ersten Flüssig keitsraumes wird durch den sich verschiebenden Trennkolben ausgeglichen. Es liegt eine rein hydraulische Dämpfung vor, die jedoch nur bis zu einem Aufprall bereich von 4-8 km/h geeignet ist. Oberhalb dieser Energieabsorptions schwelle wird der Stoßfänger bzw. die sich dem Pralldämpfer anschließenden Karosserieteile bleibend deformiert.

Aus der DE 34 19 165 ist ein Pralldämpfer bekannt, der neben einer hydrauli schen Dämpfung einen Deformationsdämpfer in Form eines sich faltenden Rohres aufweist. Sobald die Energieabsorptionsschwelle für die hydraulische Dämpfung überschritten ist, erfolgt eine Deformation des Deformationsrohres bis zu einer Energieabsorptionsschwelle von ca. 15 km/h. Damit ist ein gravie render Nachteil verbunden, da nach einer Kollision eine bleibende Längen änderung des Pralldämpfers hingenommen werden muß. Desweiteren weist ein Pralldämpfer dieser Bauart den Nachteil auf, daß sämtliche Bauräume, das heißt, erster Flüssigkeitsraum, zweiter Flüssigkeitsraum und der Gasraum in einer Reihe angeordnet sind, dem sich wiederum der Bauraum für das Deforma tionsrohr anschließt.

Exakt dieselben Nachteile weist ein Pralldämpfer auf, der aus der EP-A 0.473.955 bekannt ist. Bei diesem Pralldämpfer wird ein Deformationskolben innerhalb eines Deformationsrohres verschoben, wobei der Deformationskolben über eine Kolbenstange mit der hydraulischen Dämpfeinrichtung verbunden ist. Zusätzlich zu den genannten Nachteilen ist mit der Kolbenstange zwischen der hydraulischen Dämpfeinrichtung und dem Deformationskolben der Nachteil ver bunden, daß die Kolbenstange Elastizitäten aufweist, so daß die Dämpfkraft als eine Funktion des Weges ein nur schwer bestimmbares Maximum besitzt, so daß die Gefahr nicht ausgeschlossen ist, daß sich die Fahrzeugkarosserie ver formt, bevor der Deformationskörper am Pralldämpfer einsetzt.

Desweiteren ist aus der DE 44 03 127 A1 ein Pralldämpfer mit Deformationskör per bekannt, bei dem eine am Innenrohr festgelegte Zwischenwand vorgesehen ist. Die Zwischenwand wird oberhalb einer definierten Energieabsorptions schwelle unter Formänderung des Innenrohres von ihrer ursprünglichen Einbaulage in Richtung des Gasraumes verschoben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem genannten Stand der Technik bekannten Nachteile mit einfachsten Mitteln und dem Ziel des gering sten Bauraumes zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Außenrohr einen, von der Zwischenwand weggerichteten, sich verjüngenden Bereich aufweist und daß ein Deformationselement den zweiten Flüssigkeitsraum in zwei Teilräume unterteilt.

Vorteilhaft ist hierbei, daß bei entsprechender Belastung das Deformationsele ment in den sich verjüngenden Bereich des zweiten Flüssigkeitsraumes hinein gedrängt wird. Die Funktionsweise des Pralldämpfers erfolgt dabei in der Form, daß bei einem normalen Aufprall eines Fahrzeuges bis maximal 8 km/h ein Flüssigkeitsaustausch zwischen der ersten und zweiten Flüssigkeitskammer über die Drosselöffnung erfolgt, so daß über den Trennkolben der Gasraum komprimiert wird. In dieser Stufe ist der Pralldämpfer reversibel, das heißt nach einem Aufprall entspannt sich der Gasraum und die ursprüngliche Lage wird wiederum eingenommen.

Erfolgt ein Aufprall des Fahrzeuges bis ca. 15 km/h blockiert die Drossel auf grund des schnellen Eintauchens des Innenrohres in das Außenrohr, so daß keine Flüssigkeit vom zweiten in den ersten Flüssigkeitsraum strömen kann. In dieser Situation wird das Deformationselement in den verjüngten Bereich zu mindest teilweise hineingedrängt. Die Flüssigkeit des zweiten Flüssigkeitsrau mes, die nicht durch die Drosselöffnung entweichen kann, übt einen ent sprechenden Druck auf das Deformationselement aus. Im Anschluß daran ent spannt sich der Gasraum entsprechend mehr als beim Aufprall bis 8 km/h, so daß auch nach diesem Aufprall der Pralldämpfer in seine ursprüngliche Lage zurückkehrt. Eine Demontage des Pralldämpfers ist erst dann notwendig, wenn das Deformationselement am Ende des verjüngten Bereiches angekommen ist, so daß keine weitere Absorption möglich ist.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist vorgesehen, daß als verjün gender Bereich ein im Innendurchmesser kleiner Bereich vorgesehen ist und/oder daß der im Innendurchmesser kleinere Bereich zylindrisch ausgebildet ist.

Weitere günstige Ausführungsformen sehen vor, daß der sich verjüngende Be reich konisch verläuft und/oder daß der sich verjüngende Bereich sich im Quer schnitt stetig verkleinert.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß als Deformations element ein im Außenrohr abgedichtetes Kolbenelement vorgesehen ist. Mit Vorteil weist dabei das Kolbenelement einen, dem verjüngten Bereich ent sprechenden Zentrieransatz auf.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß das Kolbenelement auf seiner Au ßenfläche mit Ausnehmungen versehen ist, die axial nur über einen Teil der ge samten Außenfläche verlaufen.

Nach weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Kolbenelement mit sei nem größeren Außendurchmesser unter Einwirkung von Deformationskräften auf den Querschnitt des verjüngten Bereiches reduzierbar ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch darge stellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Pralldämpfer im Schnitt;

Fig. 2 ein Deformationselement in Ansicht;

Fig. 3 eine Kennlinie eines Deformationselementes nach dem Stand der Technik;

Fig. 4 eine Kennlinie des in Fig. 1 dargestellten Deformationselementes.

Der in Fig. 1 dargestellte Pralldämpfer ist mit dem zylinderfesten Bauteil direkt mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, während das am Ende der Kolbenstange angebrachte Anschlußteil an der Stoßstange befestigt ist. Auf diese Weise steht jede Stoßstange über zwei dieser Pralldämpfer mit dem Aufbau in Verbindung. Bei leichtem Auffahren gegen ein Hindernis, das heißt bei relativ niederen Auf treffgeschwindigkeiten des Fahrzeuges, wird die Aufprallenergie von den Prall dämpfern aufgenommen und eine Beschädigung des Fahrzeuges verhindert.

Der Pralldämpfer selbst besteht aus dem Außenrohr 10, welches die Mittel zur Befestigung dieses Pralldämpfers am Fahrzeugaufbau besitzt. In dieses Außen rohr 10 taucht das Innenrohr 1 ein, wobei Außenrohr 10 und Innenrohr 1 über den Dichtring 11 gegeneinander abgedichtet sind. Im Hohlraum des Innenrohres 1 unterteilt ein Trennkolben 4 den mit einer Druckgasfüllung versehenen Gas raum 3 vom ersten Flüssigkeitsraum 6. Dieser Flüssigkeitsraum 6 steht über die in der Zwischenwand 7 befindliche, als Dämpfeinrichtung wirkende Drosselöffnung 8 mit dem zweiten Flüssigkeitsraum 9 in Verbindung. Die Zwischenwand 7 liegt im Bereich des Innenrohres 1 an und ist durch Umbördeln des Endes befestigt. Der Flüssigkeitsraum 6 und der Flüssigkeitsraum 9 sind mit Flüssigkeit gefüllt und stehen unter dem vom druckgasgefüllten Gasraum 3 durch den Trennkolben 4 ausgeübten Druck.

Kollidiert ein Fahrzeug, welches mit einem derartigen hydropneumatischen Pralldämpfer ausgerüstet ist, mit einem Hindernis und einer Geschwindigkeit bis ca. 8 km/h so fährt das Innenrohr 1 in den Zylinder 10 ein. Dabei wird Flüssig keit aus dem zweiten Flüssigkeitsraum 9 im Außenrohr 10 durch die als Dämpf einrichtung wirkende Drosselöffnung 8 der Zwischenwand 7 in den ersten Flüs sigkeitsraum 6 des Innenrohres 1 gedrückt. Anstelle dieser nur aus der Kolben bohrung bestehenden Dämpfeinrichtung können noch zusätzliche Dämpfventile oder nur Dämpfventile angeordnet sein. Diese durch die Dämpfeinrichtung in der Zwischenwand 7 gedrückte Flüssigkeit bewirkt eine Volumenvergrößerung des ersten Flüssigkeitsraumes 6 und damit eine axiale Verschiebung des Trennkolbens 4, wodurch der mit Druckgas gefüllte Gasraum 3 eine Volumen verkleinerung und damit eine Druckerhöhung erfährt. Die Reaktionskraft des hydropneumatischen Pralldämpfers setzt sich somit zusammen aus der sich bei der Drosselung der Flüssigkeitsströmung durch die Dämpfeinrichtung ergeben den Dämpfkraft und der sich in Folge der Druckerhöhung im Gasraum 3 erge benden Gasfederkraft. Diese Beschreibung bezieht sich auf eine Kollisionsge schwindigkeit bzw. Absorptionsschwelle von 4 bis 8 km/h.

Oberhalb dieser definierten Absorptionsschwelle, z. B. bei einer Auffahrge schwindigkeit bis 15 km/h wird wiederum das Innenrohr 1 in das Außenrohr 10 ruckartig eingefahren, die Flüssigkeit im zweiten Flüssigkeitsraum 9 bewegt sich jedoch jetzt nicht durch die Drosselöffnung 8 der Zwischenwand 7, durch das schnelle Einfahren des Innenrohres 1 blockiert die Drosselöffnung 8. Der erhöh te Druck in der Flüssigkeit im zweiten Flüssigkeitsraum 9 bewegt nun das De formationselement 13 in den verjüngten Bereich 12 hinein, so daß aufgrund des kleineren Innendurchmessers 14 des Außenrohres 10 das Deformationselement 13 in diesen Bereich hinein gepreßt wird. Es vergrößert sich somit das Volumen des zweiten Flüssigkeitsraumes 9.

Nachdem ein entsprechender Druck im zweiten Flüssigkeitsraum 9 abgebaut worden ist, wird anschließend die Drosselöffnung 8 wiederum aktiv und es er folgt der weitere Druckabbau in der vorher beschriebenen Art und Weise. Auch wenn das Deformationselement 13 in den verjüngten Bereich 12 hineingepreßt wird, erreicht der Pralldämpfer wieder seine Ausgangsposition nach dem ent spannen des Druckgases im Gasraum 3, das bedeutet, daß auch bei einem derartigen Aufprall der Pralldämpfer weiterhin funktionsfähig bleibt. Erst wenn nach mehreren Kollisionen das Deformationselement 13 am Endbereich des Außenrohres 10 angekommen ist, wird die Wartung bzw. Überholung des Prall dämpfers notwendig.

In der Fig. 2 ist ein Deformationselement 13 als Einzelteil dargestellt, wobei die Form eines Kolbenelementes 13a gewählt wurde. Über den Zentrieransatz 15 des Kolbenelementes 13a ist eine einwandfreie Führung im verjüngten Bereich 12 möglich, wobei darüber hinaus über die Ausnehmungen 16, die nur teilweise über die axiale Länge des Kolbenelementes 13a verlaufen, eine entsprechende Druckfläche erzielt werden kann. Mit einer derartigen Kontur läßt sich ein gleichmäßiger Kraftanstieg während der Druckausübung aus dem zweiten Flüs sigkeitsraum 9 in Richtung des Kolbenelementes 13a erzielen.

Aus der Fig. 3 ist eine Kennlinie eines Pralldämpfers nach dem Stand der Technik gezeigt, bei dem ein Deformationsrohr mit einer Sollknickstelle verwen det wird. Hierbei wird über den Weg gesehen, eine ungleichmäßige Kraft abge baut.

Die Fig. 4 zeigt dagegen ein Kraft-Weg-Diagramm, des in Fig. 1 dargestellten Pralldämpfers, wobei nach einem entsprechenden Kraftanstieg ein weiterer gleichmäßiger Kraftverlauf beim Abbau der Energie erzielt wird.

Bezugszeichenliste

1

Innenrohr

2

Boden

3

Gasraum

4

Trennkolben

5

Dichtring

6

erster Flüssigkeitsraum

7

Zwischenwand

8

Drosselöffnung

9

zweiter Flüssigkeitsraum

10

Außenrohr

11

Dichtring

12

verjüngter Bereich

13

Deformationselement

13

a Kolbenelement

14

Innendurchmesser

15

Zentrieransatz

16

Ausnehmungen

Claims

1. Pralldämpfer mit zwei ineinander schieblichen Rohren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zum Abbremsen eines auf ein Hindernis prallenden Fahr zeuges durch hydraulische Dämpfungskräfte und Gasfederkräfte, umfassend ein durch einen Boden abgeschlossenes Innenrohr, einen sich dem Boden anschließenden, ein Gaspolster von hohem Druck aufnehmenden Gasraum, einen in dem Innenrohr dicht und verschieblich geführten Trennkolben, einen ersten Flüssigkeitsraum, eine in dem Innenrohr festgelegte und mit Dros selöffnungen versehene Zwischenwand, einen durch ein Außenrohr gebilde ten zweiten Flüssigkeitsraum, der über die Zwischenwand mit dem ersten Flüssigkeitsraum verbunden ist dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (10) einen, von der Zwischenwand (7) weggerichteten, sich verjüngenden Bereich (12) aufweist und daß ein Deformationselement (13) den zweiten Flüssigkeitsraum (9) in zwei Teilräume (9a, 9b) unterteilt.

2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als verjüngender Bereich (12) ein im Innendurchmesser (14) kleiner Be reich vorgesehen ist.

3. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Innendurchmesser (14) kleinere Bereich zylindrisch ausgebildet ist.

4. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Bereich (12) konisch verläuft.

5. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Bereich (12) sich im Querschnitt stetig verkleinert.

6. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Deformationselement (13) ein im Außenrohr (10) abgedichtetes Kol benelement (13a) vorgesehen ist.

7. Pralldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenelement (13a) einen, dem verjüngten Bereich entsprechenden Zentrieransatz (15) aufweist.

8. Pralldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenelement (13a) auf seiner Außenfläche mit Ausnehmungen (16) versehen ist, die axial nur über einen Teil der gesamten Außenfläche verlaufen.

9. Pralldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenelement (13a) mit seinem größeren Außendurchmesser unter Einwirkung von Deformationskräften auf den Querschnitt des verjüngten Be reiches (12) reduzierbar ist.