DE10136300C1

DE10136300C1 - Pralldämpfer

Info

Publication number: DE10136300C1
Application number: DE10136300A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dohrmann; Paul Eberhard Krug
Original assignee: ZF Boge GmbH
Current assignee: ZF BOGE ELASTMETALL GMBH, 49448 LEMFOERDE, DE
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: US6655509B2; US20030019698A1

Abstract

Pralldämpfer als Verbindungsglied zwischen einem Stoßfänger und einem Chassis eines Kraftfahrzeugs zur Dämpfung der Stoßbelastung bei einer Kollision dieses Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis durch hydraulische Dämpfungskräfte und Gasfederkräfte, wobei dieser Pralldämpfer im Wesentlichen aus einem Außenrohr und einem Innenrohr besteht, die teleskopartig ineinander verschiebbar sind, wodurch sich das Volumen von druckbeaufschlagten Gasräumen verändert, die durch einen Trennkolben mit einem ersten Flüssigkeitsraum zusammenwirken, der über eine Drosselöffnung mit einem zweiten Flüssigkeitsraum, welcher von einem Deformationselement begrenzt ist, in hydraulischer Verbindung steht, wobei der Trennkolben schwimmend im Innenrohr angeordnet ist und dadurch ein statisches Gleichgewicht durch Druckausgleich in den Flüssigkeitsräumen sowie im Gasraum bewirkt, wobei ferner das Außenrohr einen Einzug um das Deformationselement herum aufweist, der das Außenrohr auf einen reduzierten Durchmesser bringt, innerhalb dessen ein gasbefüllbarer Ausgleichsraum angeordnet ist, der durch einen Abschlussboden am Ende des Außenrohres gebildet wird, wobei das Deformationselement ein einstellbares Steuerventil aufweist, welches von außerhalb des Pralldämpfers durch eine Erkennungssensorik gesteuert werden kann. Außerdem steht der Ausgleichsraum mit einem Druckspeicher in Verbindung, der ebenfalls auf Veranlassung der Erkennungssensorik den Druck in den Gasräumen aktivieren kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pralldämpfer als Verbindungsglied zwi schen einem Stoßfänger und einem Chassis eines Kraftfahrzeugs zur Dämpfung der Stoßbelastung bei einer Kollision dieses Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis durch hydraulische Dämpfungskräfte und Gasfederkräfte, wobei dieser Prall dämpfer im Wesentlichen aus einem Außenrohr und einem Innenrohr besteht, die teleskopartig ineinander verschiebbar sind, wodurch sich das Volumen von druckbeaufschlagten Gasräumen verändert, die durch einen Trennkolben mit einem ersten Flüssigkeitsraum zusammenwirken, der über eine Drosselöffnung mit einem zweiten Flüssigkeitsraum, welcher von einem Deformationselement begrenzt ist, in hydraulischer Verbindung steht, wobei der Trennkolben schwimmend im Innenrohr angeordnet ist und dadurch ein statisches Gleich gewicht durch Druckausgleich in den Flüssigkeitsräumen sowie im Gasraum bewirkt, wobei ferner das Außenrohr einen Einzug um das Deformationselement herum aufweist, der das Außenrohr auf einen reduzierten Durchmesser bringt, innerhalb dessen ein gasbefüllbarer Ausgleichsraum angeordnet ist, der durch einen Abschlussboden am Ende des Außenrohres gebildet wird.

Pralldämpfer dieser Art sind z. B. aus der DE 197 29 287 A1 bekannt, bei denen zwei ineinander verschiebbare Rohre verwendet werden, innerhalb derer ein Tandem-Dämpfungssystem eingerichtet ist, dass je aus Gasräumen und Flüs sigkeitsräumen besteht. Durch die Anordnung mehrerer Kolben ist es möglich, ein erstes Gasraum-Flüssigkeitsraum-Dämpfungssystem mit einem zweiten Gasraum-Flüssigkeitsraum-Dämpfungssystem über eine Kolbenstange zu ver binden. Die Zielsetzung dieser Anordnung liegt darin, auf die Schwere der Kolli sion dadurch zu reagieren, dass zuerst das erste Gasraum-Flüssigkeits- Dämpfungssystem aktiviert wird, während das zweite Gasraum-Flüssigkeits- Dämpfungssystem noch in Ruhe verharrt. Der hochgespannte Gasdruck in dem Gasraum sorgt für das Zurückfedern des Pralldämpfers nach einer leichteren Kollision bei geringen Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten. Auch nach der Akti vierung des zweiten Gasraum-Flüssigkeits-Dämpfungssystems, das dem Prall dämpfer eine progressive Kennung verleiht, läuft der Pralldämpfer nach der Kol lision mit etwas höherer Geschwindigkeit in seine Ausgangslage zurück.

Abgesehen von Aufwand und Platzbedarf für einen derartigen Pralldämpfer wird dieser in erster Linie seiner Bestimmung gerecht, die Masse des Kraftfahr zeuges abzufedern, wenn es gegen ein Hindernis fährt, wobei es vorwiegend um den eigenen Schutz geht und nicht um den Schutz auch des Hindernisses, das neben einer Hauswand, einem parkenden Kraftfahrzeug auch ein Zweirad oder ein Fußgänger sein kann.

Diese Überlegung führt zu der Aufgabe, einen Pralldämpfer mit Gasräumen und Flüssigkeitsräumen zu schaffen, der auf die Hindernisse, mit denen das Kraft fahrzeug kollidiert, je nach der Masse dieses Hindernisses mit weicherer oder härterer Einstellung, das heißt niedrigerem oder höherem Druck in den Gas räumen reagiert.

Als Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, einen Pralldämpfer, bestehend ebenfalls aus einem Außenrohr und einem Innenrohr, zu schaffen, innerhalb derer ein erster und ein zweiter Gasraum angeordnet sind, die durch zwei Flüs sigkeitsräume getrennt sind, die über eine Zwischenwand mit einer Drosselöff nung miteinander in Verbindung stehen. Der erste Gasraum ist im Innenrohr stoßfängerseitig angeordnet und durch einen im Innenrohr schwimmend ange ordneten Trennkolben von dem ersten Flüssigkeitsraum getrennt, wobei der ers te Flüssigkeitsraum wiederum durch eine Zwischenwand mit einer Drosselstelle am chassisseitigen Ende des Innenrohrs vom zweiten Flüssigkeitsraum getrennt ist, der im Außenrohr angeordnet ist und an ein Deformationselement an schließt, welches sich an einem Einzug im Außenrohr anlegt, der dieses zu sei nem chassisseitigen Ende hin auf einen reduzierten Durchmesser bringt. Das Deformationselement weist ein einstellbares Steuerventil auf, welches über eine elektrische Steuerleitung geöffnet und geschlossen werden kann. Am chassis seitigen Ende des Außenrohres nimmt dieses einen Ausgleichsraum auf, der gasbefüllt ist und wahlweise auf hohen oder niedrigen Druck gebracht werden kann. Zu diesem Zweck ist der Ausgleichsraum mit einem Druckspeicher über eine pneumatische Zuleitung verbunden, wobei in dieser ein Regelventil ange ordnet ist, dass elektrisch steuerbar ist.

Die Armaturen des Pralldämpfers sind so ausgelegt, dass sie in Bruchteilen von Sekunden aktiviert werden können und die Pralldämpfereinstellung derart vari ieren können, dass der zu erwartende Stoß gegen den Stoßfänger bei der Kolli sion des Kraftfahrzeuges optimal abgefangen werden kann.

Eine Erkennungssensorik im Kraftfahrzeug ist heute in der Lage, Größe und Masse eines Hindernisses unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges zu erkennen und in elektrische Befehle umzusetzen. Diese werden dem Regelventil - sofern erforderlich - und/oder dem einstellbaren Steuerventil über die elektrische Steuerleitung zugeführt und umgesetzt, wie nachfolgend beschrieben wird.

Bei Kollisionen mit niedrigerer Stoßbelastung schiebt sich das Innenrohr in das Außenrohr hinein, wobei lediglich der erste Gasraum verkleinert und die Gas füllung komprimiert wird. Hierbei erfüllt das Zusammenwirken des ersten Flüs sigkeitsraums mit dem zweiten Flüssigkeitsraum Dämpfungsaufgaben dadurch, dass Flüssigkeit vom zweiten Flüssigkeitsraum in den ersten Flüssigkeitsraum durch die Drosselöffnung in der Zwischenwand gedrückt wird. Hierdurch ver größert sich der erste Flüssigkeitsraum dadurch, dass der Trennkolben im In nenrohr in Richtung Stoßfänger gleitet und den ersten Gasraum verkleinert und dort so den Druck erhöht. Nach erfolgtem Eintauchen sorgt die durch den ersten Gasraum gebildete Gasfeder für das Zurückfahren des Innenrohrs in seine Aus gangsstellung.

Es ist möglich, den ersten Gasraum über eine pneumatische Zuleitung ebenfalls mit einem Regelventil und anschließend mit dem Druckspeicher zu verbinden, wodurch es möglich wäre, die Gasfeder für die Kollisionen mit geringerer Stoß belastung zu variieren. Eine solche Maßnahme verteuert die Einrichtung jedoch und ist daher nur für höherwertige Kraftfahrzeuge einsetzbar. Die Vorspannung im ersten Gasraum wird daher so gewählt, dass Kollisionen mit Zweirädern oder Fußgängern in erster Linie Berücksichtigung finden.

Stoßbelastungen mit höherer Wucht können bis zu einem bestimmten Grad ohne Zerstörung des Pralldämpfers dadurch abgefangen werden, dass das ein stellbare Steuerventil geöffnet wird, wodurch Flüssigkeit vom zweiten Flüssig keitsraum in den Ausgleichsraum bei Verrichtung von Dämpfungsarbeit gepresst wird. Hierbei ist neben dem Durchtrittsquerschnitt des Steuerventils der Druck im Ausgleichsraum maßgebend für die Menge an Flüssigkeit, die in den Aus gleichsraum strömt. Die Dämpfungsarbeit ist vom Pralldämpfer auf diese vor beschriebene Weise jedoch nur einmal erbringbar, da die Rückführung der Flüssigkeit aus dem Ausgleichsraum nur unter bestimmten Werkstattbe dingungen - oder gar nicht - erfolgen kann. Außerdem wird das Innenrohr wegen der Verkleinerung der Flüssigkeitsräume nicht mehr in die Ausgangsposition zurückgeführt.

Von Vorteil bei Kollisionen mit höchsten Stoßbelastungen erweist sich die An wesenheit des Deformationselementes, welches sich mit einem Durchmesser, der dem Durchmesser des Außenrohres entspricht, in das Rohrende mit re duziertem Durchmesser schiebt, dieses aufweitet und Verformungsarbeit auf nimmt, wodurch möglicherweise der Rahmen des Kraftfahrzeuges ohne Defor mation bleibt und sich die Reparatur des Kraftfahrzeuges auf den Austausch der Pralldämpfer und möglicherweise des Stoßfängers beschränkt. Hierbei ist das Steuerventil voll geöffnet und der Druck im Ausgleichsraum auf den höchstmög lichen Wert gebracht, um auch die Möglichkeiten der Federkräfte in den Gas räumen voll auszuschöpfen.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Die Figur zeigt einen längenveränderbaren Prall dämpfer für ein Chassis eines Kraftfahrzeuges im Längsschnitt, wobei ein mit einem Boden 2 nach außen abgeschlossenes Innenrohr 1 einen ersten Gas raum 3 aufnimmt, der mit einer unter hohem Druck stehenden Gasfüllung ver sehen ist. Mit dem Boden 2 und/oder dem Innenrohr 1 ist ein Befestigungs element 22 verbunden, dass den Pralldämpfer mit einem Stoßfänger verbindet. Ein ebenfalls im Innenrohr 1 befindlicher erster Flüssigkeitsraum 6 ist zum ers ten Gasraum 3 hin durch einen Trennkolben 4 abgetrennt, der mittels eines Dichtringes 5 auf der Innenwand des Innenrohres 1 gleitend abgedichtet ist. Auf der dem Trennkolben 4 gegenüberliegenden Seite wird der erste Flüssigkeits raum 6 von einer im Innenrohr 1 befestigten Zwischenwand 7 begrenzt, die mit einer Drosselöffnung 8 versehen ist und damit eine hydraulische Verbindung mit einem zweiten Flüssigkeitsraum 9 herstellt, der ebenfalls im Innenrohr 1 ange ordnet ist. Das Innenrohr 1 ist mittels mindestens eines Dichtringes 13 auf der Innenwand eines Außenrohres 11 gleitend abgedichtet. Das Außenrohr 11 ist über einen Montageflansch 10 mit dem Chassis des Kraftfahrzeuges verbunden und stellt so die Verbindung eines Stoßfängers mit dem Chassis des Kraftfahr zeugs dar.

Der zweite Flüssigkeitsraum 9 wird auf der der Zwischenwand 7 gegenüber liegenden Seite durch ein Deformationselement 15 begrenzt, das den zweiten Flüssigkeitsraum 9 durch einen Dichtring 16 abdichtet, wobei das Außenrohr 11 nach dieser Stelle chassisseitig einen Einzug 12 aufweist, der das Außenrohr 11 auf einen reduzierten Durchmesser 14 verkleinert. Dieser Einzug 12 legt das Deformationselement 15 in Richtung Chassis fest, wobei diese Festlegung nur durch hohe Kräfte verändert werden kann, die den reduzierten Durchmesser aufweiten. Das Deformationselement 15 weist ein regelbares Steuerventil 17 auf, das über eine elektrische Steuerleitung 26 mit einer Erkennungssensorik 19 über einen Anschluss 18 in Verbindung steht. Da das regelbare Steuerventil 17 im Normalfall geschlossen ist, teilt das Deformationselement 15 den zweiten Flüssigkeitsraum 9 von einem Ausgleichsraum 20 ab, der über eine pneumati sche Zuleitung 25 mit einem Druckspeicher 23 verbunden ist. Ein Abschlussbo den 21 stellt die dem Deformationselement 15 gegenüberliegende Begrenzung des Ausgleichsraums 20 dar.

In der pneumatischen Zuleitung 25 ist ein Regelventil 24 angeordnet, das über die elektrische Steuerleitung 26 ebenfalls mit der Erkennungssensorik 19 ver bunden ist.

Bezugszeichenliste

1

Innenrohr

2

Boden

3

Gasraum

4

Trennkolben

5

Dichtring

6

erster Flüssigkeitsraum

7

Zwischenwand

8

Drosselöffnung

9

zweiter Flüssigkeitsraum

10

Montageflansch

11

Außenrohr

12

Einzug

13

Dichtring

14

reduzierter Durchmesser

15

Deformationselement

16

Dichtring

17

Steuerventil (einstellbar)

18

Anschluss

19

Erkennungssensorik

20

Ausgleichsraum

21

Abschlussboden

22

Befestigungselement

23

Druckspeicher

24

Regelventil

25

pneumatische Zuleitung

26

elektrische Steuerleitung

Claims

1. Pralldämpfer als Verbindungsglied zwischen einem Stoßfänger und einem Chassis eines Kraftfahrzeugs zur Dämpfung der Stoßbelastung bei einer Kollision dieses Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis durch hydraulische Dämpfungskräfte und Gasfederkräfte, wobei dieser Pralldämpfer im We sentlichen aus einem Außenrohr und einem Innenrohr besteht, die teles kopartig ineinander verschiebbar sind, wodurch sich das Volumen von druckbeaufschlagten Gasräumen verändert, die durch einen Trennkolben mit einem ersten Flüssigkeitsraum zusammenwirken, der über eine Dros selöffnung mit einem zweiten Flüssigkeitsraum, welcher von einem Defor mationselement begrenzt ist, in hydraulischer Verbindung steht, wobei der Trennkolben schwimmend im Innenrohr angeordnet ist und dadurch ein statisches Gleichgewicht durch Druckausgleich in den Flüssigkeitsräumen sowie im Gasraum bewirkt, wobei ferner das Außenrohr einen Einzug um das Deformationselement herum aufweist, der das Außenrohr auf einen reduzierten Durchmesser bringt, innerhalb dessen ein gasbefüllbarer Aus gleichsraum angeordnet ist, der durch einen Abschlussboden am Ende des Außenrohres gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (15) ein einstellbares Steuerventil (17) aufweist, welches von außerhalb des Pralldämpfers gesteuert werden kann.

2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (17) mit einer Erkennungssensorik (19) über eine elektrische Steuerleitung (26) verbunden ist, die das Steuerventil (17) je nach der Größe der bei der Kollision des Fahrzeuges mit dem Hindernis zu erwartenden Kräfte geschlossen hält oder öffnet.

3. Pralldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungssensorik (19) das Steuerventil (17) im Falle größerer zu erwartender Kräfte soweit öffnet, dass eine hydraulische Arbeit zwi schen dem zweiten Flüssigkeitsraum (9) und dem Ausgleichsraum (20) stattfindet.

4. Pralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei hoher Stoßbelastung mit einer hohen Stoßgeschwindigkeit zum Schutze des Chassis des Fahrzeuges das Deformationselement (15) in den Ausgleichsraum (20) unter Deformation des Außenrohres (11) bei voll geöffnetem Steuerventil (17) hineingeschoben wird.