DE19729287A1

DE19729287A1 - Pralldämpfer

Info

Publication number: DE19729287A1
Application number: DE19729287A
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
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: US6109400A; DE19729287B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pralldämpfer zum Abbremsen eines auf ein Hindernis prallenden Fahrzeugs durch hydraulische Dämpfungskräfte und Gasfederkräfte, welcher zwei teleskopartig ineinander verschiebbare Rohre auf weist und ein durch einen Boden nach außen abgeschlossenes Innenrohr einen unter hohem Druck stehenden Gasraum besitzt, der durch einen abgedichtet im Innenrohr geführten Trennkolben mit einem ersten Flüssigkeitsraum zusam menwirkt, wobei dieser erste Flüssigkeitsraum über eine Drosselöffnung, die sich in einer im Innenrohr befestigten Zwischenwand befindet, mit einem zweiten Flüssigkeitsraum, welcher von einem Arbeitskolben begrenzt ist, in hydrauli scher Verbindung steht, während ein auf einer Kolbenstange befestigter Kolben abdichtend im Innenrohr geführt ist und mit einem dritten Arbeitsraum zusam menwirkt und zur Verlängerung des Aggregats bzw. zu dessen Rückführung in die Normallage eine mit zwei Kammern verbindbare Steuerung angeordnet ist.

Pralldämpfer dieser Art sind z. B. durch die DE 40 30 035 A1 bekannt, bei denen zwei ineinander verschiebbare Rohre verwendet werden. In einem Innenrohr befindet sich eine unter hohem Druck stehender Gasraum, welcher durch einen Trennkolben von einem ersten Flüssigkeitsraum abgetrennt ist. Der erste Flüs sigkeitsraum ist über eine Drosselstelle mit einem zweiten Flüssigkeitsraum ver bunden und dient zur Erzeugung von hydraulischen Dämpfungskräften in der Normalstellung, bei der ein so großer Hub vorgesehen ist, um einen Aufprall bis 8 km/h ohne Beschädigung von Teilen zu absorbieren. In dieser Stellung erfolgt der Volumenausgleich und das Rückfedern des Pralldämpfers in die Normal stellung über das Gaspolster, das sich im geschlossenen Gasraum befindet. Um höhere Aufprallgeschwindigkeiten als 8 km/h absorbieren zu können, ist ein dritter Flüssigkeitsraum vorgesehen, der über eine Steuerung mit Druck beauf schlagbar ist und ausgehend von einem Anfangsdruck und einer Grundposition bei Druckerhöhung das Außenrohr gegenüber dem Innenrohr um einen definier ten axialen Weg auseinanderschiebt. Hierbei entsteht zwischen einem zweiten, mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben und dem Arbeitskolben ein weiterer Flüssigkeitsraum. Solche Konstruktionen sind mit einem hohen Bau aufwand behaftet und beanspruchen einen großen Einbauraum.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Pralldämpfer zu schaffen, der eine Aufprallgeschwindigkeit eines Fahrzeugs von ca. 15 km/h reversibel übersteht, einen einfachen Aufbau mit leicht herstellbaren Teilen aufweist, wenig Bauraum beansprucht und einen bei einem Brand wirksamen Berstschutz besitzt.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kol benstange einerseits mit dem Arbeitskolben und andererseits mit einer Drossel scheibe verbunden ist, wobei die Drosselscheibe den dritten Flüssigkeitsraum unterteilt und ein ringförmiger Trennkolben zwischen dem dritten Flüssigkeits raum und der das Verlängern bewirkenden Kammer angeordnet ist. Die aus Arbeitskolben, Kolbenstange und Drosselscheibe bestehende Baueinheit ist axial bewegbar im Innenrohr und im Außenrohr angeordnet und besteht aus einfachen, leicht herstellbaren Bauteilen. Der Gesamtaufbau des Pralldämpfers ist durch die direkte Verbindung der ohne Überströmkanäle ausgebildeten Kol benstange mit dem Arbeitskolben vereinfacht, wird durch die Einsparung eines Kolbens und einer Kolbenstangenführung mit Abdichtung kostengünstig in der Herstellung und benötigt einen geringeren Einbauraum.

Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, wird zur Steuerung der Verlänge rung bzw. zur Rückführung in die Normallage flüssiges und/oder gasförmiges Druckmedium den hierfür vorgesehenen Kammern zugeführt. Dementsprechend ist Steuerung zur Verlängerung unabhängig von dem Druckmedium, wodurch das im Fahrzeug vorhandene Druckmittel, sei es gasförmig oder flüssig, zur Steuerung verwendet werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Arbeitskolben und der ringförmige Trennkolben aus einem Werkstoff, der im Brandfall schmilzt und eine Druckentlastung im Innenraum bewirkt. Es kann auch vorgesehen sein daß im Brandfall die zur Steuerung führenden und in die Kammern mündenden Anschlüsse derart ausgebildet sind und dadurch eine nach außen führende Verbindung herstellen.

Ein weiterer einfach herzustellender Berstschutz wird merkmalsgemäß dadurch erhalten, daß der Gasraum eine nach außen führende Öffnung aufweist, welche von einem im Gasraum angeordneten Sollschmelzelement verschlossen ist welches im Brandfall schmilzt und eine Druckentlastung des Gasraumes be wirkt. Das Sollschmelzelement kann gleichzeitig als Ventilteil zur Füllung des Gasraumes dienen. Diese Maßnahme ist problemlos mit dem im Brandfall schmelzenden Arbeitskolben und/oder ringförmigen Trennkolben kombinierbar. Eine preisgünstige Ausführung des Arbeitskolbens, des ringförmigen Trennkol bens und des Sollschmelzelements wird dadurch erhalten, daß diese Teile aus einem bei einer vorgegebenen Temperatur schmelzenden Kunststoff hergestellt sind.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Die Figur zeigt einen längenveränderbaren Prall dämpfer im Längsschnitt, wobei ein mit einem Boden 2 nach außen abgeschlos senes Innenrohr 1 einen Gasraum 3 aufnimmt, der mit einer unter hohem Druck stehenden Gasfüllung versehen ist. Ein ebenfalls im Innenrohr 1 befindlicher erster Flüssigkeitsraum 6 ist zum Gasraum 3 hin durch einen Trennkolben 4 abgetrennt, der mittels eines Dichtrings 5 auf der Innenwand des Innenrohres gleitend abgedichtet ist. Auf der anderen Stirnseite 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. Andererseits wirkt auf den zweiten Flüssigkeitsraum 9 ein im Innen zylinder 1 durch einen Dichtring 11 abgedichteter Arbeitskolben 10, dessen Ausfahrbewegung aus dem Innenzylinder 1 durch einen axialen Anschlag be grenzt ist, der von einem auf dem Innenzylinder 1 befestigten Führungsteil ge bildet wird. Mit diesem Führungsteil gleitet der Innenzylinder 1 auf der Innen wand eines Außenrohres 13 und bildet zusammen mit einem am Ende des Au ßenrohres 13 befestigten und mit einem Dichtring 17 versehenen Ring die axiale Begrenzung für eine mit einem Anschluß 25 versehene Kammer 16. Auf der anderen Seite des axialen Anschlags befindet sich eine Kammer 15, in die ein Anschluß 24 mündet.

Eine mit einem ringförmigen Trennkolben 21 versehene Kolbenstange 12 ist einerseits mit dem Arbeitskolben 10 und andererseits mit einer wenigstens eine Drosselöffnung aufweisenden Drosselscheibe 20 fest verbunden. Der ring förmige Trennkolben 21 ist auf der Kolbenstange 12 durch einen Dichtring 23 und auf der Innenwand des Außenrohres 13 durch einen Dichtring 22 ab dichtend geführt und bildet die bewegliche Trennwand zwischen der Kammer 15 und einem dritten Flüssigkeitsraum 14. Dieser dritte Flüssigkeitsraum 14 ist nach außen durch einen im Außenrohr 13 befestigten Boden begrenzt und nimmt die mit der Kolbenstange 12 verbundene Drosselscheibe 20 auf, die im Außenrohr 13 durch einen Dichtring 19 abgedichtet geführt ist. Das Außenrohr 13 ist im Durchmesser abgesetzt ausgeführt, wobei der mit dem kleineren Durchmesser versehene Abschnitt den dritten Flüssigkeitsraum 14, die Drossel scheibe 20 und den ringförmigen Trennkolben 21 aufnimmt. Vorzugsweise wird dieser Abschnitt durch einen gesonderten Rohrabschnitt gebildet, der mit einem Anschlußteil und einem darin angeordneten Dichtring 18 mit dem einen größe ren Durchmesser aufweisenden Abschnitt fest verbunden und nach außen ab gedichtet ist.

In der Figur ist der Pralldämpfer in ausgefahrener d. h. in verlängerter Stellung dargestellt. Diese Stellung des Pralldämpfers wird erreicht, wenn von der nicht eingezeichneten Steuerung über den Anschluß 24 der das Verlängern be wirkenden Kammer 15 gasförmiges oder flüssiges Druckmedium zugeführt wird. Durch den dabei in der Kammer 15 entstehenden Innendruck wird das Innenrohr 1 aus dem Außenrohr 13 gedrückt und dadurch die mit dem Arbeitskolben 10 verbundene Kolbenstange 12 und somit auch die Drosselscheibe 20 in Richtung auf den ringförmigen Trennkolben 21 bewegt, wobei das aus dem dritten Flüs sigkeitsraum 14 ausfahrende Volumen der Kolbenstange 12 ersetzt werden muß und sich deshalb der ringförmige Trennkolben 21 zum dritten Flüssigkeitsraum 14 hin bewegt. Diese Ausschubbewegung ist entsprechend der dargestellten Ausführungsform zu Ende, wenn die Drosselscheibe 20 auf dem ringförmigen Trennkolben 21 aufliegt, wie dies die Figur zeigt. Wenn beispielsweise gas förmiges Druckmedium der das Verlängern bewirkenden Kammer 15 zugeführt wird oder bei Zufuhr von flüssigem Druckmedium noch ein Gaspolster in der Kammer 15 ist, so wird bei einem Aufprall zuerst das Innenrohr 1 in das Außen rohr 13 gedrückt, wobei infolge des hohen Gasdrucks im Gasraum 3 zunächst der Arbeitskolben 10 in der eingezeichneten Stellung verharrt und nur die mit der Kolbenstange 12 verbundene Drosselscheibe 20 in den dritten Flüssigkeits raum 14 einfährt und die Drosselöffnung in der Drosselscheibe 20 in dieser Ar beitsphase wirksam ist. Dabei verschiebt sich infolge des dabei in den dritten Flüssigkeitsraum 14 eintauchenden Volumens der Kolbenstange 12 der ring förmige Trennkolben 21 in die Kammer 15, da diese mit der vorstehend ange führten Füllung als Gasfeder wirksam ist. In dieser ersten Phase wird die Auf prallenergie solange absorbiert, bis die Kolbenstange 12 mit der Drosselscheibe 20 auf dem Boden des Außenrohres 13 aufliegt. Anschließend wird in einer zweiten Phase weitere Aufprallenergie dadurch absorbiert, daß der mit der Kol benstange 12 verbundene Arbeitskolben 10 den zweiten Flüssigkeitsraum 9 be aufschlagt und dadurch Dämpfflüssigkeit entgegen der Kraft der Gasfeder des Gasraums 3 durch die Drosselöffnung 8 der Zwischenwand 7 in den ersten Flüssigkeitsraum 6 verdrängt. Wenn der Aufprall mit einer Geschwindigkeit gleich oder kleiner als 15 km/h erfolgt, so kann aufgrund der Auslegung des auf das Fahrzeug die Aufprallenergie ohne Verformung von Bauteilen aufgenom men werden. Anschließend erfolgt die Rückführung des Pralldämpfers in die ausgefahrene Position aufgrund der in den Räumen und Kammern herrschen den Drücke.

Die Normallage des Pralldämpfers, bei der eine Aufprallenergie des Fahrzeugs bei einer Aufprallgeschwindigkeit bis ca. 8 km/h absorbiert werden kann, wird erreicht, wenn von der Steuerung über den Anschluß 25 der Kammer 16 Druck medium zugeführt wird. Bei geöffnetem Anschluß 24 kann nun das Innenrohr 1 solange in das Außenrohr 13 eingeschoben werden, bis die mit der Kolbenstan ge 12 verbundene Drosselscheibe 20 auf dem Boden des Außenrohres 13 auf liegt. In dieser Stellung des Pralldämpfers kann dieser Aufprallenergie entspre chend der vorstehend beschriebenen zweiten Phase absorbieren.

Ein guter Berstschutz im Brandfall wird erreicht, wenn der Arbeitskolben 10, der ringförmige Trennkolben 21 und/oder das Sollschmelzelement 26 aus einem bei einem Brand schmelzenden Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist. Die Bemessung der einzelnen Räume und Kammern sowie deren Drücke erfolgt entsprechend den geforderten Energieabsorptionskennlinien.

Bezugszeichenliste

1

Innenrohr

2

Boden

3

Gasraum

4

Trennkolben

5

Dichtring

6

erster Flüssigkeitsraum

7

Zwischenwand

8

Drosselöffnung

9

zweiter Flüssigkeitsraum

10

Arbeitskolben

11

Dichtring

12

Kolbenstange

13

Außenrohr

14

dritter Flüssigkeitsraum

15

Kammer (ausfahren)

16

Kammer (einfahren)

17

Dichtring

18

Dichtring

19

Dichtring

20

Drosselscheibe

21

Trennkolben

22

Dichtring

23

Dichtring

24

Anschluß

25

Anschluß

26

Sollschmelzelement

Claims

1. Pralldämpfer zum Abbremsen eines auf ein Hindernis prallenden Fahrzeugs durch hydraulische Dämpfungskräfte und Gasfederkräfte, welcher zwei teleskopartig ineinander verschiebbare Rohre aufweist und ein durch einen Boden nach außen abgeschlossenes Innenrohr einen unter hohem Druck stehenden Gasraum besitzt, der durch einen abgedichtet im Innenrohr geführ ten Trennkolben mit einem ersten Flüssigkeitsraum zusammenwirkt, wobei dieser erste Flüssigkeitsraum über eine Drosselöffnung, die sich in einer im Innenrohr befestigten Zwischenwand befindet, mit einem zweiten Flüssig keitsraum, welcher von einem Arbeitskolben begrenzt ist, in hydraulischer Verbindung steht, während ein auf einer Kolbenstange befestigter Kolben abdichtend im Innenrohr geführt ist und mit einem dritten Arbeitsraum zu sammenwirkt und zur Verlängerung des Aggregats bzw. zu dessen Rückfüh rung in die Normallage eine mit zwei Kammern verbindbare Steuerung ange ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (12) einerseits mit dem Arbeitskolben (10) und ande rerseits mit einer Drosselscheibe (20) verbunden ist, wobei die Drosselschei be (20) den dritten Flüssigkeitsraum (14) unterteilt und ein ringförmiger Trennkolben (21) zwischen dem dritten Flüssigkeitsraum (14) und der das Verlängern bewirkenden Kammer (15) angeordnet ist.

2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Verlängerung bzw. zur Rückführung in die Normallage flüssiges und/oder gasförmiges Druckmedium der Kammer (15) bzw. der Kammer (16) zugeführt wird.

3. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (10) und der ringförmige Trennkolben (21) aus einem Werkstoff besteht, welcher im Brandfall schmilzt und eine Druckentlastung im Innenraum bewirkt.

4. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (3) eine nach außen führende Öffnung aufweist, welche von einem im Gasraum (3) angeordneten Sollschmelzelement (26) verschlos sen ist, welches im Brandfall schmilzt und zu einer Druckentlastung im Gas raum (3) führt.

5. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (10), der ringförmige Trennkolben (21) und das Soll schmelzelement (26) aus einem Kunststoff hergestellt ist, welcher bei einer vorgegebenen Temperatur schmilzt.