DE4403127C2

DE4403127C2 - Pralldämpfer mit Deformationskörper

Info

Publication number: DE4403127C2
Application number: DE4403127A
Authority: DE
Inventors: Metin Ayyildiz; Holger Kirchner
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: Zf Boge Elastmetall 49448 Lemfoerde De GmbH
Priority date: 1993-08-04
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: DE4403127A1; ITMI941270A1; US5443146A; IT1270247B; ITMI941270A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pralldämpfer mit zwei ineinander schieblichen Rohren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zum Abbremsen eines auf ein Hindernis prallenden Fahrzeuges durch hydraulische Dämpfungs kräfte 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 ver schieblich geführten Trennkolben, einen ersten Flüssig keitsraum, eine in dem Innenrohr festgelegte und mit Drosselöffnungen versehene Zwischenwand, einen zweiten Flüssigkeitsraum, der über die Zwischenwand mit dem ersten Flüssigkeitsraum verbunden ist.

Aus der DE 24 04 706 ist ein hydropneumatischer Prall dämpfer bekannt, bei dem ein Innenrohr bei einer Kollision in ein Außenrohr eingeschoben werden kann. Das Innenrohr besitzt einen ein Gaspolster aufnehmenden Gas raum, der von einem Trennkolben gegenüber einem ersten Flüssigkeitsraum dicht getrennt wird. Der erste Flüssig keitsraum 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 Flüssig keitsraum, der vom Außenrohr gebildet wird überströmen kann. Der Pralldämpfer besitzt am Innen- und am Außen rohr 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 Drosselöffnung der Zwischenwand in den ersten Flüssigkeitsraum des Innen rohres, wobei eine Dämpfkraft entsteht. Das sich ver größernde Volumen des ersten Flüssigkeitsraumes wird durch den sich verschiebenden Trennkolben ausgeglichen. Es liegt eine rein hydraulische Dämpfung vor, die jedoch nur bis zu einem Aufprallbereich von 4-8 km/h geeignet ist. Oberhalb dieser Engergieabsorptionsschwelle wird der Stoßfänger bzw. die sich dem Pralldämpfer an schließenden Karosserieteile bleibend deformiert.

Aus der DE 34 19 165 ist ein Pralldämpfer bekannt, der neben einer hydraulischen Dämpfung einen Deformations dämpfer in Form eines sich faltenden Rohres aufweist. Sobald die Energieabsorptionsschwelle für die hydrau lische Dämpfung überschritten ist, erfolgt eine Deformation des Deformationsrohres bis zu einer Energie absorptionsschwelle von ca. 15 km/h. Damit ist ein gravierender Nachteil verbunden, da nach einer Kollision eine bleibende Längenänderung des Pralldämpfers hinge nommen werden muß. Desweiteren weist ein Pralldämpfer dieser Bauart den Nachteil auf, daß sämtliche Bauräume, das heißt, erster Flüssigkeitsraum, zweiter Flüssig keitsraum und der Gasraum in einer Reihe angeordnet ist dem sich wiederum der Bauraum für das Deformationsrohr 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 Deformations kolben über eine Kolbenstange mit der hydraulischen Dämpfeinrichtung verbunden ist. Zusätzlich zu den genannten Nachteilen ist mit der Kolbenstange zwischen der hydraulischen Dämpfeinrichtung und dem Deformations kolben der Nachteil verbunden, 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 verformt, bevor der Deformationskörper am Pralldämpfer einsetzt.

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

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patent anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafterweise übernimmt das Innenrohr eine weitere Funktion, indem es gleichzeitig das Deformationsrohr für den Pralldämpfer darstellt. Dadurch wird ein Bau raumvorteil erzielt, der der Länge eines Deformations rohres entspricht und gleichzeitig eine Massen reduzierung aufgrund des eingesparten Verformations rohres erzielt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Aufprallenergie unmittelbar, das heißt unter Umgehung einer Kolbenstange oder ähnliches auf das Innenrohr übertragen wird, so daß die Dämpfenergie exakt der Deformationsenergie entspricht.

Gemäß einem weiteren Vorteil besitzt die Zwischenwand zwei Führungsabschnitte, die durch einen Deformations abschnitt getrennt werden. Dadurch kann die Zwischenwand keine Schieflage einnehmen und damit eine unkon trollierte Verformung des Innenrohres herbeiführen. Vorteilhafterweise weist der Deformationsabschnitt der Zwischenwand eine konische Kontur auf. Von der Ruhelage ausgehend steigt die Deformationsenergie kontinuierlich an und behält diese über den gesamten Deformations längenbereich des Innenrohres bei. Es treten keine überschwingenden Deformationsspitzen auf, die es zu vermeiden gilt.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch kann die Energieabsorptionsschwelle wahlweise über den Konuswinkel des Deformationsabschnittes, der Durch messerdifferenz der beiden Führungsabschnitte und über die Wandstärke des Innenrohres bestimmt werden. Für die Auslegung eines Pralldämpfers sind somit sehr große konstruktive Freiheiten gegeben, die ein individuelles Anpassen des Pralldämpfers an einen vorhandenen Bauraum bzw. Fahrzeugtyp zulassen.

Zusätzlich weist das Innenrohr einen Sollverformungs bereich auf, der zumindest teilweise aus Aluminium besteht. Die Verwendung von Aluminium bietet neben dem Gewichtsvorteil die Sicherheit, daß keine Deformations spitzen auftreten, die sich aus dem Deformationsbeginn des Innenrohres begründen. Der Übergang zwischen dem hydraulischen Energieabbau und dem sich anschließenden Energieabbau durch die plastische Verformung erfolgt "weicher".

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß der maximale Deformationsweg durch den Abstand zwischen dem Ende des Innenrohres und dem Abschluß des Außenrohres oder dem Weg zwischen der Ausgangsstellung der Zwischenwand und dem Dichtring bestimmt wird.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist die Zwischenwand nach überstandener Kollision aufgrund des hohen Druckes im Gasraum in ihre Ausgangsstellung verschieblich. Dadurch bleibt die Gesamtbaulänge des Pralldämpfers nach einer Kollision erhalten, so daß keine optischen Mängel am Fahrzeug entstehen.

Vorteilhaft ist hierbei, daß die Zwischenwand nach überstandener Kollision aufgrund des hohen Druckes im Gasraum in ihre Ausgangsstellung verschieblich ist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung mit ihren Vorteilen näher beschrieben werden.

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 Auftreffgeschwindigkeiten des Fahr zeuges, wird die Aufprallenergie von den Pralldämpfern aufgenommen und eine Beschädigung des Fahrzeuges ver hindert.

Der Pralldämpfer selbst besteht aus dem Außenrohr 10, welches die Mittel zur Befestigung dieses Pralldämpfers am Fahrzeugaufbau besitzt. In dieses Außenrohr 10 taucht das Innenrohr 1, welches mit dem mit größerem Durch messer versehenen Abschnitt 13 und der aus Führungsring 14, Anlagering 15 und Dichtring 11 gebildeten Dichtungs anordnung auf der Außenrohrinnenfläche gleitet. Mittels einer in einer Nut des Innenrohres ausgeführten Sicke 16 wird der einteilig ausgebildete Führungsring 14 in axialer Richtung auf dem Innenrohr festgelegt. Im Hohl raum des Innenrohres unterteilt ein Trennkolben 4 den mit einer Druckgasfüllung versehenen Gasraum 3 vom ersten Flüssigkeitsraum 6. Dieser Arbeitsraum 6 steht über die in der Zwischenwand 7 befindliche, als Dämpf einrichtung wirkende Drosselöffnung 8 mit dem zweiten Flüssigkeitsraum 9 in Verbindung. Die Zwischenwand 7 liegt im Bereich des Ansatzes 13 an der Innenfläche des Innenrohres 1 und ist durch Umbördeln des Endes 17 befestigt. Die Räume 6 und 9 sind mit Flüssigkeit ge füllt und stehen unter dem vom druckgasgefüllten Raum 3 durch den Trennkolben 4 ausgeübten Druck.

Kollidiert ein Fahrzeug, welches mit derartigen hydro pneumatischen Pralldämpfern ausgerüstet ist, mit einem Hindernis, so fährt das Innenrohr 1 in den Zylinder 10 ein. Dabei wird Flüssigkeit aus dem zweiten Flüssig keitsraum 9 im Außenrohr 10 durch die als Dämpf einrichtung wirkende Drosselöffnung 8 der Zwischenwand 7 in den ersten Flüssigkeitsraum 6 des Innenrohres 1 gedrückt. Anstelle dieser nur aus der Kolbenbohrung 5 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 Raumes 6 und damit eine axiale Verschiebung des Trennkolbens 4, wodurch der mit Druckgas gefüllte Raum 3 eine Volumenverkleinerung 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 ergebenden Dämpfkraft und der sich infolge der Druckerhöhung im Raum 3 ergebenden Gasfeder kraft. Diese Beschreibung bezieht sich auf eine Kollisionsgeschwindigkeit bzw. Absorptionsschwelle von 4-8 km/h.

Oberhalb dieser definierten Absorptionsschwelle bewegt sich die Zwischenwand 7 aufgrund des Staudrucks an der Zwischenwand 7 ausgehend von der ursprünglichen Einbau lage aus ihrer Versickung 18 in das Innenrohr 1. Dabei verformt die Zwischenwand 7 durch den hydraulischen Druck im zweiten Flüssigkeitsraum 9 unter Verwendung eines konischen Deformationsabschnittes 19 das Innenrohr 1, indem eine Durchmessererweiterung des Innenrohres vorgenommen wird. Zur Vermeidung von Energiespitzen, die dazu führen könnten, daß Karosserieteile beschädigt werden, ist das Innenrohr im Verformungsbereich aus Aluminium gefertigt. Dabei bietet es sich aus Gewichts gründen an, den gesamten Pralldämpfer aus Aluminium her zustellen. Damit sich bei diesem Vorgang die Zwischen wand 7 nicht schiefstellt, besitzt diese zwei Führungs abschnitte 20. Es muß nicht unbedingt ein konischer Deformationsabschnitt 19 eingesetzt werden. Anwendbar ist jede Kontur, die eine kontinuierliche Deformations energie erzeugt, die ab einem bestimmten Energieniveau über einen größeren Absorptionsweg im wesentlichen konstant bleibt.

Hat der Pralldämpfer die Kollision überstanden, so bewegt sich die Zwischenwand 7 aufgrund des Gaspolsters wieder in ihre Ausgangsstellung. Folglich bleibt die Gesamtbaulänge des Pralldämpfers erhalten.

Die Einstellung der Dämpfenergie, die durch die Deformation des Innenrohres 1 abgebaut werden soll, kann durch die Durchmesserdifferenz des Außenrohres 10 zum Innenrohr 1 durch den Konuswinkel des Deformations abschnittes 19 aber auch durch die Wandstärke des Innenrohres 1, beispielsweise eines Sollverformungs bereichs 12 festlegen.

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 Sollverformungsbereich
13 Abschnitt
14 Führungsring
15 Anlagering
16 Sicke
17 Ende
18 Versickung
19 Deformationsabschnitt
20 Führungsabschnitt

Claims

1. Pralldämpfer mit zwei ineinander schieblichen Rohren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zum Abbremsen eines auf ein Hindernis prallenden Fahrzeuges durch hydrau lische 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 Trenn kolben, einen ersten Flüssigkeitsraum, eine in dem Innenrohr festgelegte und mit Drosselöffnungen ver sehene Zwischenwand, einen zweiten Flüssigkeitsraum, der über die Zwischenwand mit dem ersten Flüssig keitsraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zwischenwand (7) während des Einfahrens des Innenrohres (1) oberhalb einer definierten Energieabsorptionsschwelle aufgrund des an der Zwischenwand (7) anliegenden Staudruckes unter Form änderung des Innenrohres (1) von ihrer ursprüng lichen Einbaulage in Richtung des Gasraumes (3) verschiebt.

2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (7) zwei Führungsabschnitte (20) besitzt, die durch einen Deformationsabschnitt (19) getrennt werden.

3. Pralldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Deformationsabschnitt (19) die Zwischenwand (7) eine konische Kontur aufweist.

4. Pralldämpfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieabsorptionsschwelle wahlweise über den Konuswinkel des Deformationsabschnittes, der Durch messerdifferenz der beiden Führungsabschnitte (20) und über die Wandstärke des Innenrohres (1) bestimmt werden kann.

5. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (1) einen Sollverformungsbereich (12) aufweist, der zumindest teilweise aus Aluminium besteht.

6. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Deformationsweg durch den Abstand zwischen dem Ende (17) des Innenrohres (1) und dem Abschluß des Außenrohres (10) oder dem Weg zwischen der Ausgangsstellung der Zwischenwand (7) und dem Dichtring (11) bestimmt wird.

7. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenwand (7) nach überstandener Kollision aufgrund des hohen Druckes im Gasraum (3) in seine Ausgangsstellung verschieblich ist.