DE4401805A1

DE4401805A1 - Impact damper, in particular for a shock absorber of a motor vehicle

Info

Publication number: DE4401805A1
Application number: DE4401805A
Authority: DE
Inventors: Holger Michael Dipl Ing Thum
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1994-01-22
Publication date: 1994-08-11

Abstract

An impact damper contains a plastically deformable tube (1) for accommodating a pressure chamber (2) which is axially defined by a transverse wall (3). The margin (5) of the transverse wall (3) is not secured to the tube (1). Pressure increases in the pressure chamber (2) which are caused by shocks result in a radial expansion of the tube (1). A critical pressure rise for the tube in the pressure chamber (2) is avoided by the tube expansion resulting in the formation of a discharge cross-section (15) between the margin (5) of the transverse wall (3) on the one hand and the inner surface of the tube (1) (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Pralldämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Für den Sonderfall der stoßbedingten Ver kürzung der Druckkammer mittels eines in dem Rohr axial gleiten den Kolbens sind derartige Pralldämpfer aus der DE-OS 21 46 222, B60R 19/00, bekannt. Bekannt ist auch - siehe die DE-OS 21 64 120, F16F 9/48 -, daß man mit derartigen hydraulischen Prall dämpfern von der jeweiligen Geschwindigkeit des zu dämpfenden Stoßes nach bestimmten Verläufen abhängige Dämpfkräfte erzeugen kann.The invention relates to an impact damper according to the preamble of claim 1. For the special case of shock-related Ver shortening the pressure chamber by means of an axially sliding in the tube the pistons are such impact absorbers from DE-OS 21 46 222, B60R 19/00, known. It is also known - see DE-OS 21 64 120, F16F 9/48 - that you can with such hydraulic impact dampers on the respective speed of the to be damped Generate dependent damping forces after a certain course can.

Bei diesen rein hydraulisch arbeitenden Pralldämpfern erfolgt die Umsetzung von kinetischer Energie in für den Fahrzeuginsas sen unschädliche Energieformen (Wärme) allein durch Drosselung der abströmenden Druckmittelmenge. Der Erfindung liegt die Auf gabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Pralldämpfer so auszubil den, daß praktisch ohne zusätzlichen Aufwand eine Energieum setzung zusätzlich in plastische Verformungsarbeit auftritt, ohne daß eine die gezielte Umsetzung von kinetischer Energie in andere Energieformen beeinträchtigende Beschädigung von Wänden der Druckkammer inkauf genommen werden muß.With these purely hydraulic impact absorbers the conversion of kinetic energy into for the vehicle insas harmless forms of energy (heat) only by throttling the amount of pressure medium flowing out. The invention is based on based on training a generic impact damper that practically no additional energy setting occurs additionally in plastic deformation work, without the targeted conversion of kinetic energy into damage to walls affecting other forms of energy the pressure chamber must be accepted.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche. The inventive solution to this problem consists in the drawing features of the main claim, advantageous training and Developments of the invention describe the subclaims.

Bei der Erfindung ist also das Rohr in Abweichung von dem Stand der Technik so ausgelegt, daß es durch stoßbedingte Drucker höhungen in der Druckkammer durch plastische Verformung aufge weitet wird. Das bedeutet verständlicherweise die Wahl eines plastisch verformbaren Materials und die Wahl einer endlichen (begrenzten) Wandstärke des Rohres. Erfindungsgemäß wird nun in sehr einfacher Weise ein ein Bersten oder Undichtwerden des Rohres durch zu hohe Druckwerte in der Druckkammer ausschließen des "Sicherheitsventil" geschaffen, indem der mit der Aufwei tung des Rohres verbundene Durchmesserzuwachs desselben selber zur Gewinnung eines Abströmquerschnitts für Druckmittel aus der Druckkammer herangezogen wird. Da die Größe dieses Abströmquer schnitts durch die Verformung des Rohres selbst bestimmt ist, besteht ein guter Zusammenhang zwischen der jeweiligen Bean spruchung des Rohres und diesem Entlastungsquerschnitt.In the invention, therefore, the tube is in deviation from the state the technology designed so that it is due to shock-related printers Elevations in the pressure chamber due to plastic deformation is expanded. Understandably, that means choosing one plastically deformable material and the choice of a finite (limited) wall thickness of the pipe. According to the invention is now in very simple way of bursting or leaking Exclude the pipe due to excessive pressure values in the pressure chamber of the "safety valve" created by the with the certificate increase in the diameter of the tube itself to obtain an outflow cross section for pressure medium from the Pressure chamber is used. Because the size of this outflow cross section is determined by the deformation of the tube itself, there is a good relationship between the respective bean stress on the pipe and this relief cross-section.

Wie Anspruch 5 zum Ausdruck bringt, besteht die Möglichkeit einer weiteren Erhöhung der Energieumsetzung durch plastische Verformung dann, wenn man einem Rohrende ein Stülpwerkzeug zuordnet, das ein Rückstülpen dieses Endbereichs des Rohres bei achsparallelen Stoßkräften bewirkt. Nach dem Stülpprinzip arbeitende Energieabsorber sind beispielsweise aus der US-PS 3 599 757, FI6F 7/12, oder der DE-AS 12 82 363, 47A 3-7/12, in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Die Anwendung dieses Stülpprinzips bei einem mit Energieumsetzung durch plastische Aufweitung des Rohres arbeitenden Pralldämpfer erfordert jedoch insofern eine Anpassung des Stülpwerkzeugs, als dieses mit einem die radiale Aufweitung des Rohres auch in dem benachbarten End bereich desselben berücksichtigenden Anlaufkegel versehen sein muß.As claim 5 expresses, there is the possibility a further increase in energy conversion through plastic Deformation if you put a pipe tool on one end of the pipe assigns that a turning back of this end portion of the tube axially parallel impact forces. According to the inverted principle working energy absorbers are known, for example, from US Pat. No. 3,599,757, FI6F 7/12, or DE-AS 12 82 363, 47A 3-7 / 12, in different versions known. The application of this Stülpprinzips in one with energy conversion through plastic However, expanding the pipe requires an impact absorber insofar as an adjustment of the slip tool, as this with a the radial expansion of the tube also in the neighboring end area of the same starting cone taking into account got to.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 in einem Längsschnitt den kompletten Pralldämpfer zeigt, während die Fig. 3 und 4 Ver hältnisse beim Auftreten einer zu dämpfenden Stoßkraft zeigen. Fig. 2 schließlich ist ein Kraft-Geschwindigkeits-Diagramm des Pralldämpfers nach Fig. 1.An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing, Fig. 1 shows in a longitudinal section the complete impact damper, while Figs. 3 and 4 show Ver conditions when a shock force to be damped. Finally, FIG. 2 is a force-speed diagram of the impact damper according to FIG. 1.

Das aus einem plastisch verformbaren Material, also in der Regel einem Metall, bestehende Rohr 1 umschließt die mit einem Druck mittel, beispielsweise Öl, gefüllte Druckkammer 2, die im Bereich ihres in Fig. 1 rechten Endes durch die Querwand 3 und im Bereich ihres in Fig. 1 linken Endes durch das Stülpwerkzeug 4 axial begrenzt ist. Betrachtet man zunächst die Verhältnisse im Bereich des rechten Endes der Druckkammer 3, so ist die Querwand 3 mit ihrem Rand 5 nicht mit der Innenfläche des Rohres 1 verbunden, sondern liegt im Ausgangszustand des Pralldämpfers lediglich dichtend an der Innenfläche des Rohres 1 an. Die Halterung der Querwand 3 erfolgt mittels des - beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden - Drosselrohres 6, das seinerseits an dem Querflansch 7 gehalten ist. Dieses Drosselrohr 6 besitzt einen kleineren Durchmesser als das Rohr 1 und umschließt die Drossel 8 in der Querwand 3, während in dem Drosselrohr 6 die Bypassdrossel 9 untergebracht ist. Der Flansch 7 besitzt eine große zentrale Bohrung oder Drossel 10.The existing from a plastically deformable material, usually a metal tube 1 encloses the pressure chamber 2 filled with a pressure medium, for example oil, which in the area of its right end in FIG. 1 through the transverse wall 3 and in the area of its Fig. 1 left end is axially limited by the slip tool 4 . If one first considers the conditions in the area of the right end of the pressure chamber 3 , the transverse wall 3 is not connected with its edge 5 to the inner surface of the tube 1 , but is only sealing against the inner surface of the tube 1 in the initial state of the impact damper. The transverse wall 3 is held by means of the throttle tube 6 , which is made, for example, of fiber-reinforced plastic and is in turn held on the transverse flange 7 . This throttle tube 6 has a smaller diameter than the tube 1 and encloses the throttle 8 in the transverse wall 3 , while the bypass throttle 9 is accommodated in the throttle tube 6 . The flange 7 has a large central bore or throttle 10 .

Während des normalen, stoßfreien Betriebs ist die große Bohrung oder Drossel 10 mittels eines Stopfens 11 verschlossen. Sobald eine durch die Pfeile angedeutete, axial gerichtete Stoßkraft auftritt, die durch den Pralldämpfer durch Längenveränderung zu dämpfen ist, erfolgt eine Erhöhung des Drucks im Druckraum 2, die zunächst ein Herausdrücken des Stopfens 11 aus der Bohrung oder Drossel 10 zur Folge hat. Anschließend kann Druckmittel aus der Druckkammer 2 durch die Drossel 8 austreten.During normal, bumpless operation, the large bore or throttle 10 is closed by means of a plug 11 . As soon as an axially directed impact force indicated by the arrows occurs, which is to be dampened by the impact damper by changing the length, there is an increase in the pressure in the pressure chamber 2 , which initially pushes the plug 11 out of the bore or throttle 10 . Then pressure medium can emerge from the pressure chamber 2 through the throttle 8 .

Die hierbei erfolgende Verkürzung der Druckkammer 2 in axialer Richtung wird verursacht durch eine axiale Verkürzung des ent sprechenden axialen Bereichs des Rohres 1 durch Rückstülpen seines Endbereichs 12 an der umlaufenden Hohlkehle 13 des Stülpwerkzeugs 4.The resulting shortening of the pressure chamber 2 in the axial direction is caused by an axial shortening of the corresponding axial region of the tube 1 by pulling back its end region 12 on the circumferential groove 13 of the slip tool 4th

Bei einem Stoß mit großer Geschwindigkeit baut sich in der Druckkammer 2 trotz der Abflußmöglichkeit durch die Drosseln 8 und 10 ein derart hoher Druck auf, daß eine plastische Verfor mung des Rohres 1 durch radiale Aufweitung auftritt. Damit die wirksame Kontur des Stülpwerkzeugs 4 sich selbsttätig dieser Durchmesservergrößerung des Rohres 1 und auch des Rohrendbe reichs 12 anpaßt, ist der umlaufenden Hohlkehle 13 der Anlauf kegel 14 vorgeschaltet. Wie Fig. 3 erkennen läßt, wandert die Kontaktstelle zwischen Rohr 1 und Stülpwerkzeug 4 durch die beschriebene Rohraufweitung in Fig. 3 nach links in Richtung auf die Hohlkehle 13. Zur Abdichtung in diesem Bereich dient die Ringdichtung 16.In the event of an impact at high speed, such a high pressure builds up in the pressure chamber 2 despite the possibility of drainage through the throttles 8 and 10 that a plastic deformation of the tube 1 occurs due to radial expansion. So that the effective contour of the everting tool 4 automatically adjusts this increase in diameter of the tube 1 and also the Rohrendbe range 12 , the circumferential fillet 13 of the cone 14 is connected upstream. As can be seen in FIG. 3, the contact point between tube 1 and slip tool 4 moves through the described tube widening in FIG. 3 to the left in the direction of the groove 13 . The ring seal 16 is used for sealing in this area.

Durch die im Hinblick auf die plastische Verformbarkeit gewählte Auslegung des Rohres 1 besteht die Gefahr, daß bei einem zu hohen Druck in der Druckkammer 2 dieses beschädigt oder zum Bersten gebracht wird, wodurch eine gezielte Umsetzung von kinetischer Energie unmöglich gemacht wird. Bei der Erfindung ist dies dadurch vermieden, daß sich - siehe Fig. 4 - durch die Aufweitung des Rohres 1 selbsttätig ein Abströmquerschnitt 15 bildet, dessen Größe in Relation zur jeweiligen Beanspruchung des Rohres 1 steht. Die öffnungskonstante Bypassdrossel 9 sorgt für eine Begrenzung der Abströmung.Due to the design of the tube 1 chosen with regard to the plastic deformability, there is a risk that if the pressure in the pressure chamber 2 is too high, it will be damaged or burst, making a targeted implementation of kinetic energy impossible. In the invention, this is avoided in that - see FIG. 4 - the widening of the tube 1 automatically forms an outflow cross section 15 , the size of which is in relation to the respective stress on the tube 1 . The opening constant bypass throttle 9 ensures that the outflow is limited.

Betrachtet man demgemäß den Zusammenhang zwischen Kraft F und Stoßgeschwindigkeit v gemäß Fig. 2, so ergibt sich ein Verlauf der Stülpkraft F_s, der nach einem steilen Anstieg relativ konstant, also geschwindigkeitsunabhängig, ist. Demgegenüber ist die insbesondere durch die Drossel 8 hervorgerufene Drossel kraft F_d nicht geschwindigkeitsunabhängig, sondern steigt in erwünschter Weise mit der Stoßgeschwindigkeit v an. An einer Stelle in dem Kurvenbereich a liegt nun der zum Bersten des Rohres 1 führende Druck im Druckraum 2, der aber infolge der Kraftbegrenzung entsprechend Linie b, hervorgerufen durch den Abströmquerschnitt 15, nicht erreicht wird.If one accordingly considers the relationship between force F and impact speed v according to FIG. 2, there is a profile of the slip force F _s which is relatively constant after a steep increase, that is to say independent of speed. In contrast, the throttle force F _d , in particular caused by the throttle 8 , _is not speed-independent, but rather increases in a desired manner with the impact speed v. At a point in the curve area a, the pressure leading to the bursting of the pipe 1 is now in the pressure chamber 2 , but this is not reached due to the force limitation according to line b, caused by the outflow cross section 15 .

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer Pralldämpfer geschaffen, der einen hohen Energieumsetzungswirkungsgrad besitzt und praktisch ohne zusätzliche Mittel gegen kritische Druckwerte in seinem Druckraum geschützt ist.With the invention is accordingly a generic impact damper created a high energy conversion efficiency possesses and practically without additional means against critical Pressure values in its pressure chamber is protected.

Claims

1. Impact absorber, in particular for a bumper of a motor vehicle, with impact speed-dependent Energieum implementation, containing a fluid-filled pressure chamber on the tube and means for shock-related shortening of the pressure chamber, characterized in that the tube ( 1 ) is plastically deformable and with increasing pressure in the pressure chamber ( 2 ) expands radially, and that the radial expansion forms a bursting cross-section ( 15 ) for the pressure medium from the pressure chamber ( 2 ) preventing the tube ( 1 ) from bursting.

2. Impact damper according to claim 1, characterized in that in the tube ( 1 ) for limiting the pressure chamber ( 2 ) a transverse wall ( 3 ) is arranged, between the edge ( 5 ) and the tube ( 1 ) the same only after radial expansion Outflow cross section forming gap ( 15 ) is present.

3. Impact absorber according to claim 1 or 2, characterized in that at least one opening constant bypass throttle ( 9 ) lies in series with the outflow cross section ( 15 ).

4. Impact damper according to claim 3, characterized in that the transverse wall ( 3 ) has a smaller radius than it, a throttle ( 8 ) in the transverse wall ( 3 ) to close throttle tube ( 6 ), in which the bypass throttle ( 9 ) is provided.

5. Impact damper according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure chamber ( 2 ) is limited by an everting tool ( 4 ) for impact-related turning back ( 12 ) of an edge region ( 12 ) of the tube ( 1 ) and this tool ( 4 ) the starting cone ( 14 ) is provided with a take into account the radial expansion of the tube ( 1 ).