DE10136302B4

DE10136302B4 - Pralldämpfer

Info

Publication number: DE10136302B4
Application number: DE10136302A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dohrmann
Original assignee: ZF Boge Elastmetall GmbH
Current assignee: ZF BOGE ELASTMETALL GMBH, 49448 LEMFOERDE, DE
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: DE10136302A1; US20030019699A1; US6669179B2

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 Gasfederkräfte und Deformationsarbeit, 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 und wobei schließlich ein Deformationselement zur Aufnahme einer hohen Verformarbeit mit verschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gasraum (5) und/oder der erste Gasraum (3) über eine pneumatische Zuleitung (21) mit einem Druckspeicher (12) verbunden sind, wobei in der pneumatischen Zuleitung (21) ein elektrisch steuerbares Regelventil (10) angeordnet ist, über das der Luftdruck in den Gasräumen (3,5) verändert werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pralldämpfer als Verbindungsglied zwischen einem Stoßfänger und einem Chassis eines Kraftfahrzeugs zur Dämpfung der Stoßbelastung bei einer Kollision dieses Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis vorwiegend durch Gasfederkräfte und Deformationsarbeit, wobei dieser Pralldärnpfer im Wesentlichen aus einem Außenrohr und einem Innenrohr besteht, die teleskopartig ineinander verschiebbar sind, wodurch sich das Volumen von druckbeaufschlagten Gasräumen verändert und wobei schließlich ein Deformationselement zur Aufnahme einer hohen Verformarbeit mit verschoben werden kann.

Pralldämpfer dieser Art sind als kostengünstige Ausführungen bekannt, da sie auf eine hydraulische Komponente verzichten, die hinsichtlich der Dämpfungswirkung einer Stoßbelastung einen höheren Widerstand mit einer steileren Progression entgegenstellen könnte. Pralldämpfer dieser Bauart sind derart ausgelegt, dass sie vor allem die Masse des eigenen Kraftfahrzeugs abfedern, wenn dieses gegen ein Hindernis prallt. Hierbei ist vorwiegend an den Schutz der Fahrzeugkomponenten und nicht an den Schutz des Hindernisses gedacht, welches nicht nur aus parkenden Autos, Mauern oder Bäumen besteht, sondern auch Zweiräder oder Fußgänger betreffen kann. Die Gasräume der herkömmlichen Pralldämpfer sind daher mit sehr hohen Drücken vorgespannt, um bei Auffahrgeschwindigkeiten bis ca. 8km/h keine bleibenden Schäden am Stoßfänger und am Chassis des Kraftfahrzeuges entstehen zu lassen. Das Innenrohr wird also mit dem Stoßfänger durch den Gasdruck wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschoben. Sobald diese Grenzgeschwindigkeit aber überschritten wird, stellen sich bleibende Verformungen am Pralldämpfer dadurch ein, dass ein Deformationselement in eine Rohrverengung des Außenrohres geschoben wird. Hierbei wird ein hohes Maß an Aufprallenergie durch Verformungsarbeit absorbiert, wodurch das Chassis immer noch geschützt ist, wenn die Auffahrgeschwindigkeit eine zweite höher liegende Grenzgeschwindigkeit von beispielsweise 15 km/h nicht überschreitet. Die Pralldämpfer und möglicherweise auch der Stoßfänger allerdings müssen dann ausgetauscht werden.

Der Pralldämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt die Vorgaben gemäß dem obengenannten Stand der Technik ebenfalls, jedoch mit dem Unterschied, dass in den Gasräumen des Pralldämpfers unterschiedlich hohe Drücke darstellbar sind, wodurch auf Hindernisse verschiedenster Art Rücksicht genommen werden kann.

Diese Überlegung führt zu der Aufgabe, einen kostengünstigen Pralldämpfer mit mindestens zwei Gasräumen zu schaffen, der auf Hindernisse, mit denen das Kraftfahrzeug kollidiert, je nach Masse dieses Hindernisses mit weicherer oder härterer Einstellung, das heißt niedrigerem oder höherem Druck in den Gasräumen reagiert.

Als Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, einen Pralldämpfer bestehend aus einem Außenrohr und einem Innenrohr zu schaffen, innerhalb derer ein erster und ein zweiter Gasraum angeordnet sind, die durch einen Trennkolben mit einer Drosselöffnung voneinander getrennt sind. Das Innenrohr ist über eine Hülse gleitend abgedichtet und im Außenrohr verschieblich gelagert und steht mit dem Trennkolben in Verbindung. Der Trennkolben bildet also den Abschluss des Innenrohres, wobei im Anschluss daran der zweite Gasraum im Außenrohr gebildet wird, der gegenüber dem Trennkolben durch ein Deformationselement begrenzt wird, welches ebenfalls gegen das Außenrohr durch einen Dichtring abgedichtet ist und sich an einem Einzug am Außenrohr anlegt, welcher das Außenrohr auf einen geringeren Durchmesser bringt. Durch den hohen Innendruck in den Gasräumen wird das Deformationselement dauerhaft gegen den vorgenannten Einzug gepresst und bleibt in dieser Position gegenüber dem Außenrohr liegen.

Der zweite Gasraum ist über eine pneumatische Zuleitung mit einem außenliegenden Druckspeicher über ein Regelventil verbunden, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, den zweiten Gasraum und mit diesem über das die Drosselöffnung den ersten Gasraum mit verschiedenen Drücken zu beaufschlagen. Das Regelventil wiederum ist über eine elektrische Steuerleitung mit einer Erkennungssensorik verbunden, von der es elektrisch steuerbar ist. Diese Armaturen des Pralldämpfers sind so ausgelegt, dass sie in Bruchteilen von Sekunden aktiviert werden können und die Pralldämpfereinstellungen derart variieren können, dass der zu erwartende Stoß gegen den Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 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 über die elektrische Steuerleitung zugeführt und umgesetzt, wie nachfolgend beschrieben wird.

Bei Kollisionen mit niedriger Stoßbelastung schiebt sich das Innenrohr in das Außenrohr hinein, wobei der Trennkolben sich zum Deformationselement hin bewegt und den zweiten Gasraum dadurch verkleinert. Die Gasfüllung des zwei ten Gasraumes wiederum wird hierdurch auf erhöhten Druck gebracht, wodurch die Gasfüllung durch die Drosselöffnung in die erste Gaskammer zum Zwecke des Druckausgleichs überströmt. Die Erkennungssensorik hat – wenn überhaupt – den Druck in den Gasräumen nur soweit erhöht, dass der Stoß abgefedert werden kann auf dem Weg, der dem Trennkolben in Richtung Deformationselement zur Verfügung steht.

Nach erfolgtem Eintauchen sorgt die durch den Überdruck in den Gasräumen gebildete Gasfeder für das Zurückfahren des Innenrohres in seine Ausgangsposition vor der Kollision.

Stoßbelastungen mit höherer Wucht können bis zu einem bestimmten Grad ohne Zerstörung des Pralldämpfers dadurch abgefangen werden, dass das Regelventil vor der Kollision durch die Erkennungssensorik geöffnet wird und die Gasräume auf den maximalen Druck gebracht werden, der den Pralldämpfer zu einer Gasfeder mit einer erhöhten Federrate macht. Auch hier kann der Pralldämpfer die Wucht des Stoßes abfedern, wenn das Innenrohr in das Außenrohr nicht weiter eintaucht als der verfügbare Weg des Trennkolbens zum Deformationselement ausmacht.

Bei Kollisionen mit höchsten Stoßbelastungen wird das Innenrohr und mit diesem der Trennkolben gegen das Deformationselement im Außenrohr geschoben, wodurch sich der Druck in den Gasräumen wie oben beschrieben maximiert. Nach Ausschöpfung dieser Dämpfungsarbeit wird der Trennkolben gegen das Deformationselement gedrückt, welches in das Rohrende mit geringerem Durchmesser hineingeschoben wird und Verformungsarbeit aufnimmt, wodurch möglicherweise das Chassis des Kraftfahrzeugs ohne Deformationen bleibt und sich die Reparatur des Kraftfahrzeugs auf den Austausch der Pralldämpfer und möglicherweise des Stoßfängers beschränkt.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Die Figur zeigt einen längenveränderbaren Pralldärnpfer für ein Chassis eines Kraftfahrzeugs im Längsschnitt, wobei ein mit einem Boden 2 nach außen abgeschlossenes Innenrohr 1 einen ersten Gasraum 3 aufnimmt, der mit einer unter hohem Druck stehenden Gasfüllung versehen ist. Mit dem Boden 2 und/oder dem Innenrohr 1 ist ein Befestigungselement 19 verbunden, dass den Pralldämpfer mit einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs verbindet. Der erste Gasraum 3 wird an seinem dem Boden 2 gegenüberliegenden Ende durch einen Trennkolben 4 begrenzt, der mit der Stirnseite des Innenrohrs 1 verbunden ist und eine Drosselöffnung 7 aufweist. Das Innenrohr 1 ist über eine Hülse 9 in einem Außenrohr 11 verschiebbar gelagert, wobei ein Dichtring 17 den Druckausgleich zur Atmosphäre verhindert. An den Trennkolben 4 schließt sich ein zweiter Gasraum 5 an, der im Außenrohr 11 angeordnet ist und auf der dem Trennkolben 4 gegenüberliegenden Seite von einem Deformationselement 6 begrenzt wird, welches ebenfalls mit einem Dichtring 16 gegen das Außenrohr 11 abgedichtet ist. Das Außenrohr 11 weist in der Höhe des Deformationselementes 6 einen Einzug 15 auf, der das Außenrohr 11 auf einen geringeren Durchmesser 20 bringt. Am chassisseitigen Ende des Außenrohres 11 kann ein Abschlussboden 14 angeordnet sein, der als Abdichtung gegen Eindringen von Schmutz verstanden werden soll.
Der Pralldämpfer ist mit seinem Außenrohr 11 über einen Montageflansch 18 mit dem Chassis des Kraftfahrzeugs verbunden, wodurch die Verbindung zum Stoßfänger über den Pralldämpfer hergestellt ist.
Der zweite Gasraum 5 ist über eine pneumatische Zuleitung 21 mit einem Druckspeicher 12, der außerhalb des Pralldämpfers angeordnet ist, verbunden, wobei in dieser pneumatischen Zuleitung 21 ein Regelventil 10 angeordnet ist, welches von einer Erkennungssensorik 13 über eine elektrische Steuerleitung 8 gesteuert werden kann.

1: Innenrohr
2: Boden
3: erster Gasraum
4: Trennkolben
5: zweiter Gasraum
6: Deformationselement
7: Drosselöffnung
8: elektrische Steuerleitung
9: Hülse
10: Regelventil
11: Außenrohr
12: Druckspeicher
13: Erkennungssensorik
14: Abschlussboden
15: Einzug
16: Dichtring
17: Dichtring
18: Montageflansch
19: Befestigungselement
20: geringerer Durchmesser
21: pneumatische Zuleitung

Claims

Pralldämpfer als Verbindungsglied zwischen einem Stoßfänger und einem Chassis eines Kraftfahrzeugs zur Dämpfung der Stoßbelastung bei einer Kollision dieses Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis durch Gasfederkräfte und Deformationsarbeit, 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 und wobei schließlich ein Deformationselement zur Aufnahme einer hohen Verformarbeit mit verschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gasraum (5) und/oder der erste Gasraum (3) über eine pneumatische Zuleitung (21) mit einem Druckspeicher (12) verbunden sind, wobei in der pneumatischen Zuleitung (21) ein elektrisch steuerbares Regelventil (10) angeordnet ist, über das der Luftdruck in den Gasräumen (3,5) verändert werden kann.
Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (10) über eine elektrische Steuerleitung (8) mit einer Erkennungssensorik (13) verbunden ist, die das Regelventil (10) je nach Größe der bei der Kollision des Kraftfahrzeugs mit dem Hindernis zu erwartenden Kräfte geschlossen hält oder öffnet, um die Dämpfungswirkung über den Druckaufbau zu steuern.
Pralldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungswirkung des Pralldämpfers auf Kollisionen mit Fußgängern abgestellt ist.
Pralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (6) bei hoher Stoßbelastung zum Schutze des Chassis des Kraftfahrzeuges in das Außenrohr (11) an einer Stelle mit einem geringeren Durchmesser (20) hineingeschoben wird und dieses dabei verformt.
Pralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in den Gasräumen (3,5) ausreicht, um das Innenrohr (1) nach dessen Eintauchen in das Außenrohr (11) in seine Ausgangslage zurück zu schieben, vorausgesetzt, das Deformationselement (6) war nicht aktiviert.