DE19729286A1

DE19729286A1 - Pralldämpfer

Info

Publication number: DE19729286A1
Application number: DE1997129286
Authority: DE
Inventors: Metin Ayyildiz; Holger Kirchner
Original assignee: Mannesmann Boge GmbH
Current assignee: ZF BOGE ELASTMETALL GMBH, 49448 LEMFOERDE, DE
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-01-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pralldämpfer zum Abbremsen eines auf ein Hindernis prallenden Fahrzeugs, welcher aus zwei teleskopartig ineinander ver schiebbaren Rohren besteht, wobei das Innenrohr durch einen Boden nach außen abgeschlossen ist und einen unter hohem Druck stehenden Gasraum und einen ersten Flüssigkeitsraum aufweist, während ein zweiter Flüssigkeits raum im Außenrohr angeordnet ist und über eine Drosselstelle, die von einer einen Drosselquerschnitt bildenden Drosselöffnung in einer im Innenrohr be festigten Zwischenwand gebildet ist, mit dem ersten Flüssigkeitsraum hydrau lisch in Verbindung steht.

Pralldämpfer dieser Art sind z. B. durch die DE 34 19 165 C2 oder die DE 38 22 322 C2 bekannt, bei denen zwei ineinander verschiebbare Rohre verwen det werden, wobei ein nach außen abgeschlossenes Innenrohr einen Gasraum aufweist, der mit einer unter hohem Druck stehenden Gasfüllung versehen ist. Ein erster Flüssigkeitsraum befindet sich ebenfalls in dem Innenrohr und ist durch einen Trennkolben vom Gasraum getrennt, während eine im Innenrohr befestigte Drosselscheibe mit einer Drosselöffnung versehen ist und damit den ersten Flüssigkeitsraum mit einem zweiten Flüssigkeitsraum hydraulisch verbin det. Beim Auffahren eines Fahrzeugs auf ein Hindernis mit einer Geschwindig keit bis zu 8 km/h wird vom Pralldämpfer die Aufprallenergie aufgenommen, wo bei das Innenrohr in das Außenrohr eintaucht. Hierbei wird die im zweiten Flüs sigkeitsraum befindliche Dämpfflüssigkeit durch die Drosselstelle in den ersten Flüssigkeitsraum verdrängt, so daß über den Trennkolben das im Gasraum be findliche Gaspolster zusammengedrückt wird. Die Volumenzunahme im ersten Flüssigkeitsraum erfolgt entgegen der Kraft des eine Gasfeder bildenden Gas raums, während diese Gasfeder auch das Rückführen des Pralldämpfers in die Grundposition bewirkt. Bei hoher Aufprallgeschwindigkeit wirkt ein solcher Prall dämpfer, der üblicherweise an steifen Fahrzeugträgerteilen befestigt ist, auf grund der geschwindigkeitsabhängig wirkenden Dämpfkraft nahezu als starres Gebilde. Damit die Knautschzone eines Fahrzeugs in diesem Falle wirksam wird, ist eine Sollbruchstelle am Pralldämpfer vorgesehen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pralldämpfer so weiterzubilden, daß dieser einen hohen Energie-Absorptions-Wirkungsgrad bei möglichst kurzer Bauweise aufweist, dieser bei Überlastung, d. h. bei Aufprallgeschwindigkeiten größer als 8 km/h zum Schutz der Fahrzeugträger kollabiert und einen bei ei nem Brand wirksamen Berstschutz besitzt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Außenrohr mit einer Drosselhülse verbunden ist, welche den Drosselquerschnitt aufweist und in die Drosselöffnung der Zwischenwand eingreift. Dieser Drosselquerschnitt wird somit von dem von der Drosselhülse und der Drosselöffnung freigegebenen Querschnitt bestimmt, der entsprechend der geforderten hydraulischen Dämp fung gewählt wird, so daß eine hohe Prallenergie bei relativ kurzem Einschub weg absorbiert werden kann.

Entsprechend einer Ausführungsform ist der Drosselquerschnitt durch in Achs richtung hintereinanderliegende und in der Drosselhülse angeordnete Bohrun gen oder Öffnungen gebildet. Bezüglich der Anordnung der Bohrungen bzw. Öffnungen besteht eine sehr große Freizügigkeit, wodurch es ohne Schwierig keit möglich ist eine gewünschte wegabhängig wirkende hydraulische Dämpf kraft festzulegen. Hierzu können nach einem Merkmal der Erfindung die Ab stände der Bohrungen zueinander gewählt werden, wobei diese gleich oder un terschiedlich ausgeführt sein können. Auch ist es nach der Erfindung möglich, daß die Bohrungen bzw. die Öffnungen unterschiedlich groß gewählt werden. Ferner können die Bohrungen oder Öffnungen über den Umfang der Drossel hülse verteilt angeordnet werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn in einer Ringnut der Zwischenwand ein mit der Drosselhülse zusammenwirkender Dichtring angeordnet ist, da hierdurch ein sehr genau definierbarer Drossel querschnitt, bzw. eine genaue wegabhängige Querschnittsänderung, geschaffen wird.

Durch Kombination der vorstehend aufgezeigten Merkmale können die Werte für die Energie-Absorption in einem großen Bereich verwirklicht werden. Die Grenze ist üblicherweise von der vorgegebenen Aufprallgeschwindigkeit von 8 km/h gesetzt, bei der die Energie-Absorption ohne Beschädigung von Bau teilen des Pralldämpfers und des Fahrzeugs erfolgen muß. Der sehr genau de finierbare Drosselquerschnitt ermöglicht, daß der Wirkungsgrad des Prall absorptionssystems wesentlich verbessert ist, der Pralldämpfer sehr kompakt ausgeführt werden kann und einen kleinen Einbauraum benötigt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Drosselöff nung und der Drosselhülse ein Spalt angeordnet, welcher den Drosselquer schnitt bildet. Dieser Drosselquerschnitt ist vorzugsweise in Abhängigkeit des Einschubwegs der Drosselhülse in die Drosselöffnung im Querschnitt veränder lich ausgeführt. Eine solche Querschnittsveränderung kann erfindungsgemäß auf die unterschiedlichste Art erreicht werden. Beispielsweise erfolgt dies da durch, daß der querschnittsveränderbare Drosselquerschnitt durch in Achsrich tung der Drosselhülse sich ändernde Durchmesser gebildet ist, wobei die Durchmesseränderung stufenlos oder in Stufen erfolgen kann.

Weitere Möglichkeiten für die einschubabhängige Drosselquerschnittsverände rung werden, wie die Erfindung zeigt, dadurch erhalten, daß der Drosselquer schnitt durch mindestens einen im wesentlichen keilförmig in Achsrichtung ver laufenden Schlitz in der Drosselhülse gebildet ist oder, daß der Drosselquer schnitt durch mindestens eine Sicke in der Drosselhülse gebildet ist, wobei die Sicke einen in Achsrichtung hubabhängig veränderlichen Querschnitt aufweist. Der Drosselquerschnitt kann dementsprechend durch die verschiedensten Ausbildungen der Drosselhülse gebildet werden, beispielsweise können auch in Umfangsrichtung verlaufende gewindeförmige Nuten auf der Drosselhülse an geordnet sein.

Um bei einem Brand ein Explodieren des Pralldämpfers durch die entstehende Druckerhöhung zu vermeiden, ist der die Drosselhülse tragende und mit dem Außenrohr verbundene Boden auf einer im Außenrohr befestigten und wenig stens eine Auslaßöffnung aufweisenden Scheibe abgestützt und der Boden be steht aus einem Kunststoff, welcher bei einer vorgegebenen Temperatur schmilzt. Vorteilhaft ist, wenn auch der Dichtring des Trennkolbens aus einem derartigen Kunststoff besteht, wodurch sich im Brandfall auch der Gasraum entleeren kann. Eine sehr kostengünstige Ausführung des Bodens und der Drosselhülse wird erhalten, wenn diese ein- oder mehrteilig aus Kunststoff her gestellt sind.

Damit bei Überlastung infolge von zu hoher Aufprallgeschwindigkeit - größer als 8 km/h - die Träger des Fahrzeugs vor Beschädigung geschützt werden, muß vor erreichen der Verformungskraft für die Fahrzeugträger der Pralldämpfer nachgiebig ausgebildet sein. Dies erfolgt nach einem Merkmal der Erfindung dadurch, daß die Drosselhülse derart bemessen ist, damit sie bei einer solchen Überlastung kollabiert.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfol gend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Pralldämpfer im Längsschnitt, bei welchem die Drosselhülse in der Drosselbohrung abgedichtet geführt ist;

Fig. 2 eine Ausführungsform des Pralldämpfer mit einem zwischen der Drossel hülse und der Drosselbohrung angeordnetem Drosselquerschnitt im Längs schnitt.

Der Pralldämpfer nach Fig. 1 weist ein Innenrohr 1 auf, welches nach außen durch einen Boden 2 verschlossen ist. Im Innenrohr 1 ist ein mit einer unter ho hem Druck stehenden Gasfüllung versehener Gasraum 3 angeordnet, welcher von einem axial beweglichen Trennkolben 4 zu einem ersten Flüssigkeitsraum 6 abgetrennt ist, während der Trennkolben 4 mittels eines Dichtrings 5 abdichtend auf der Innenwand des Innenrohres 1 geführt ist. Der erste mit Dämpfflüssigkeit gefüllte Flüssigkeitsraum 6 wird in axialer Richtung einerseits von dem Trenn kolben 4 und andererseits von einer mit dem Innenrohr 1 verbundenen Zwi schenwand 7 begrenzt, wobei die Zwischenwand 7 eine Drosselöffnung 21 auf weist.

Das Innenrohr 1 ist in einem Außenrohr 10 axial beweglich geführt und wird durch einen Dichtring 11 nach außen abgedichtet. Am stirnseitigen Ende des Außenrohres 10 ist eine Scheibe 17 befestigt, die mit einer Öffnung 22 versehen ist, während ein durch einen Dichtring 16 gegen die Innenwand des Außenroh res 10 abgedichteter Boden 15 einen zweiten Flüssigkeitsraum 9 nach außen abdichtet. Fest mit dem Boden 15 ist eine Drosselhülse 13 verbunden, welche in der Drosselöffnung 21 geführt und durch einen in einer Ringnut 24 der Zwi schenwand 7 angeordneten Dichtring 8 abgedichtet ist. Ein in der Drosselhülse 13 befindlicher Flüssigkeitsraum 12 mündet durch das offene Ende der Drossel hülse in den ersten Flüssigkeitsraum 6. In der Drosselhülse 13 sind in der Wand radial verlaufende Bohrungen 23 vorgesehen, welche den Drosselquerschnitt 14 zwischen dem ersten Flüssigkeitsraum 6 und dem zweiten Flüssigkeitsraum 9 bilden, wobei in der gezeigten Ausführung die Bohrungen 23 mit gleichem Querschnitt, aber mit unterschiedlichem axialen Abstand zueinander angeordnet sind. Der zwischen dem zweiten Flüssigkeitsraum 9 und dem mit dem ersten Flüssigkeitsraum 6 gemeinsamen Flüssigkeitsraum 12 vorhandene Drossel querschnitt 14 nimmt mit zunehmender Einschublänge des Innenrohres 1 in das Außenrohr 10 ab, da immer mehr Bohrungen 23 den Dichtring 8 in der Zwi schenwand 7 überfahren und dann als Drosselorgan unwirksam sind.

Beim Auffahren des Fahrzeugs auf ein Hindernis wird durch Einschieben des Innenrohrs 1 in das Außenrohr 10 Dämpfflüssigkeit aus dem zweiten Flüssig keitsraum 9 durch die in der Drosselhülse 13 vorhandenen Bohrungen 23 über den Flüssigkeitsraum 12 in den ersten Flüssigkeitsraum 6 gedrückt. Durch die Volumenvergrößerung im ersten Flüssigkeitsraum 6 wird der Trennkolben 4 entgegen der Federkraft des Gasraums 3 verschoben, wodurch sich der Gas raum verkleinert und diese Gasfeder weiter vorgespannt wird. Mit zunehmender Eindringtiefe der Drosselhülse 13 in den ersten Flüssigkeitsraum 6 erhöht sich der Drosselwiderstand, da immer weniger Bohrungen 23 wirksam sind. Nach dem Stillstand wird der Pralldämpfer durch die Federkraft der Gasfeder wieder in die Ausgangsstellung gedrückt.

Um im Falle eines Brandes ein Explodieren des Pralldämpfers, im wesentlichen durch Druckerhöhung im Innenraum, zu vermeiden, ist der Boden 15 aus einem Kunststoff hergestellt, der bei einer vorgegebenen Temperatur schmilzt. Bei Er reichen der Schmelztemperatur des Bodens 15 wird von diesem nicht nur die Auslaßöffnung 22 freigegeben, wodurch die Flüssigkeitsräume 6, 9 und 12 nach außen geöffnet sind. Vorzugsweise ist der Boden 15 einstückig mit der mit der Drosselhülse 13 aus Kunststoff ausgeführt und ebenso der Dichtring 5 im Trennkolben 4, so daß auch ein Entleeren des Gasraumes in einem Brandfall erfolgt und ein Explodieren des Pralldämpfers mit Sicherheit vermieden ist.

Falls das Fahrzeug mit höherer Geschwindigkeit als 8 km/h auf ein Hindernis auffährt, so wird durch eine entsprechende Bemessung der Drosselhülse 13 deren Verformung oder Bruch bewirkt und der Pralldämpfer wirkt nur noch als Gasfeder ohne Dämpfung, so daß, wenn die Aufprallgeschwindigkeit nicht allzu hoch ist, die Fahrzeugträger vor Beschädigung geschützt bleiben.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen durch die Ausbildung der Drosselquerschnitte 14. So ist bei einer Ausführung zwischen der Drosselhülse 13 und der in der Zwischenwand 7 an geordneten Drosselöffnung 21 ein Spalt 19 als Drosselquerschnitt 14 vorge sehen, wobei die Drosselhülse 13 in Achsrichtung mit stufenförmig oder stufen los veränderlichem Durchmesser versehen ist und dadurch der Spalt 19 über den Einschubweg des Innenrohres 1 in das Außenrohr 10 querschnittsver änderlich ist. Als Alternative ist ebenfalls in der Fig. 2 auf der rechten Seite der Drosselhülse 13 eine Sicke 18 vorgesehen, die einen in Achsrichtung veränder lichen Querschnitt aufweist. Noch eine weitere Ausführungsform ist in der Mitte der Drosselhülse 13 dargestellt. Hierbei wird der Drosselquerschnitt durch einen in Achsrichtung keilförmig verlaufenden Schlitz 20 in der Drosselhülse 13 gebil det. Diese verschiedenen Ausführungen der Drosselhülse 13 und deren Zu sammenwirken mit der Drosselöffnung 21 können problemlos kombiniert wer den, wenn dies durch die geforderte Wirkungsweise des Pralldämpfers erforder lich ist. Die übrigen Bezugszeichen in dieser Figur entsprechen denen nach Fig. 1, dasselbe gilt auch für die Wirkungsweise.

Bezugszeichenliste

1

Innenrohr

2

Boden

3

Gasraum

4

Trennkolben

5

Dichtring

6

erster Flüssigkeitsraum

7

Zwischenwand

8

Dichtring

9

zweiter Flüssigkeitsraum

10

Außenrohr

11

Dichtring

12

Flüssigkeitsraum

13

Drosselhülse

14

Drosselquerschnitt

15

Boden

16

Dichtring

17

Scheibe

18

Sicke

19

Spalt

20

Schlitz

21

Drosselöffnung

22

Auslaßöffnung

23

Bohrung

24

Ringnut

Claims

1. Pralldämpfer zum Abbremsen eines auf ein Hindernis prallenden Fahrzeugs, welcher aus zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Rohren besteht, wobei das Innenrohr durch einen Boden nach außen abgeschlossen ist und einen unter hohem Druck stehenden Gasraum und einen ersten Flüssigkeits raum aufweist, während ein zweiter Flüssigkeitsraum im Außenrohr angeord net ist und über eine Drosselstelle, die von einer einen Drosselquerschnitt bildenden Drosselöffnung in einer im Innenrohr befestigten Zwischenwand gebildet ist, mit dem ersten Flüssigkeitsraum hydraulisch in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (10) mit einer Drosselhülse (13) verbunden ist, welche den Drosselquerschnitt (14) aufweist und in die Drosselöffnung (21) der Zwi schenwand (7) eingreift.

2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt (14) durch in der Drosselhülse (13) angeordnete und in Achsrichtung hintereinanderliegende Bohrungen (23) oder Öffnungen gebildet ist.

3. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Abstände der Bohrungen (23) oder Öffnungen gleich groß oder unterschiedlich groß zueinander angeordnet sind und einen vom Ein tauchweg der Drosselhülse (13) in den ersten Flüssigkeitsraum (6) abhängi gen Drosselquerschnitt (14) zum zweiten Flüssigkeitsraum (9) freigeben.

4. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (23) oder Öffnungen mit gleich großem oder unterschied lich großem Querschnitt versehen sind.

5. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (23) oder Öffnungen über den Umfang der Drosselhülse (13) verteilt angeordnet sind.

6. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ringnut (24) der Zwischenwand (7) ein mit der Drosselhülse (13) zusammenwirkender Dichtring (8) angeordnet ist.

7. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Drosselöffnung (21) und der Drosselhülse (13) ein den Drosselquerschnitt (14) bildender Spalt (19) angeordnet ist.

8. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Drosselöffnung (21) und der Drosselhülse (13) ein Dros selquerschnitt (14) angeordnet ist, welcher einen vom Einschubweg der Drosselhülse (13) in die Drosselöffnung (21) abhängigen und veränderlichen Querschnitt aufweist.

9. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt (14) durch in Achsrichtung der Drosselhülse (13) sich ändernde Durchmesser gebildet wird, wodurch der Spalt (19) über den Einfahrweg der Drosselhülse (13) querschnittsveränderbar ausgebildet ist.

10. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt (14) durch mindestens einen im wesentlichen keilförmig in Achsrichtung verlaufenden Schlitz (20) in der Drosselhülse (13) gebildet ist.

11. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt (14) durch mindestens eine Sicke (18) in der Drosselhülse (13) gebildet ist, wobei die Sicke (18) einen in Achsrichtung hubabhängig veränderlichen Querschnitt aufweist.

12. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselhülse (13) mit einem Boden (15) verbunden ist und dieser Boden (15) im Bereich des stirnseitigen Endes mit dem Außenrohr (10) ver bunden ist.

13. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (15) mittels eines Dichtrings (16) gegenüber der Innenwand des Außenrohres (10) abgedichtet ist, der Boden (15) sich axial auf einer im Außenrohr (10) befestigten und mit wenigstens einer Auslaßöffnung (22) ver sehenen Scheibe (17) abstützt und aus einem Kunststoff hergestellt ist, wel cher bei einer vorgegebenen Temperatur schmilzt.

14. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (15) und die Drosselhülse (13) ein- oder mehrteilig aus Kunststoff hergestellt sind.

15. Pralldämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselhülse (13) derart bemessen ist, damit sie bei Überschreitung einer vorgegebenen Dämpfkraft kollabiert.