DE2422479A1

DE2422479A1 - Pralldaempfer mit kraftbegrenzung

Info

Publication number: DE2422479A1
Application number: DE2422479A
Authority: DE
Inventors: Felix Dipl Ing Woessner
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1974-05-09
Filing date: 1974-05-09
Publication date: 1975-11-13
Also published as: US4003454A; DE2422479C2

Description

FICHTEL & SACHS AG - SCHWEINPURT

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILPSANMELDUNG Pralldämpfer mit Kraftbegrenzung

Die Erfindung betrifft einen Pralldämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der einerseits an der Stoßstange und andererseits am Fahrzeugaufbau befestigt ist und beim Auftreffen der Stoßstange auf ein Hindernis eine Relativbewegung der Stoßstange zum Fahrzeugaufbau ausführt und dabei durch eine geschwindigkeitsabhängig wirkende Dämpfeinrichtung Aufprallenergie aufnimmt, wobei der Pralldämpfer aus einem Zylinder besteht, in dem ein mit einer Kolbenstange oder einem Rohr verbundener, unter der Einwirkung einer Rückstellkraft stehender Kolben gleitet.

Die bekannten geschwindigkeitsabhängig wirkenden Pralldämpfer sind auf eine vorbestimmte Aufprallgeschwindigkeit ausgelegt. Die zwischen der Stoßstange und dem Aufbau des Kraftfahrzeuges angeordneten Pralldämpfer haben die Aufgabe, bei geringer Geschwindigkeit den Aufprall eines Fahrzeuges auf ein Hindernis derart zu verzögern, daß weder die Fahrzeuginsassen zu Schaden kommen noch die Karosserie beschädigt wird. Die Aufprallgeschwindigkeit, für die derartige Pralldämpfer ausgelegt sind, beträgt ca. 8 km/h.

Bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten verhält sich der geschwindigkeit sabhängige Pralldämpfer als nahezu starres Gebilde. Hierbei wird er in seiner unveränderten Ausgangslänge in die Karosserie verschoben und wirkt dort als Verdrängungsstempel. Bei diesen hohen Äufprallgeschwindigkeiten kann es vorkommen, daß Fahrzeuge mit Pralldämpfer eine größere Lenkradverschiebung im Fahrgastraum aufweisen als Fahrzeuge ohne Pralldämpfer.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und einen geschwindigkeitsabhängig wirkenden Pralldämpfer zu schaffen, dessen Kolbenstange auch bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten in den Zylinder einfährt.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Begrenzung der maximal zulässigen Dämpfkraft Sollbruchstellen an einem der Bauteile des Pralldämpfers angeordnet sind. Dadurch wird auf einfache Weise erzielt, daß bei Überschreitung der maximal zulässigen Dämpfkraft bei hoher Aufprallgeschwindigkeit wesentlich herabgesetzt wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Sollbruchateile zwischen Kolben und Kolbenstange angeordnet. Sobald bei hohen Aufprallgesohwindigkeiten die maximal zulässige Dämpfkraft überschritten wird, tritt zwischen Kolben und Kolbenstange ein Bruch auf und der Kolben verschiebt sich im Innern des Pralldämpfers wirkungslos.

Ein sehr einfacher Aufbau des erfindungsgemäßen Pralldämpfers ergibt sich, indem die Sollbruchstelle durch Zonen geringer Stärke am Kolben gebildet wird. Durch die Wahl der Stärke dieser Zonen am Kolben wird die maximal zulässige Dämpfkraft bestimmt.

Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, ist die Zone geringer Stärke im Bereich der Befestigungsstelle von Kolben und Kolbenstange am Kolben angeordnet. Die Verbindungsstelle zwischen Kolben und Kolbenstange geht somit bei überschreiten einer vorgegebenen Dämpfkraft zu Bruch, indem der Kolben zerstört wird. Diese Zone geringer Stärke wird, wie die Erfindung zeigt, auf einfache Weise dadurch gebildet, daß der Kolben eine im Durchmesser abgesetzte Zentralbohrung aufweist, wobei der dadurch entstehende Absatz die Anlage für die an der Kolbenstange vorhandene Stirnfläche bildet.

Eine ebenfalls vorteilhafte und mit geringem Bauaufwand behaftete Ausführungsform ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß die Kolbenstange einen in einer Nut angeordneten Sprengring aufweist, welcher an dem durch die abgesetzte Zentralbohrung im Kolben gebildeten Absatz zur Anlage kommt.

Ebenso einfach läßt eich die Sollbruchstelle zwischen Kolben und

die Dämpfkraft ^ 509846/0632

Kolbenstange bei den Ausführungen anwenden, die zur Aufnahme einer Druckgasfüllung eine Kolbenstangenbohrung besitzen, indem die Zone geringer Stärke durch einen am Außendurchrnesser des Kolbens angeordneten Ansatz gebildet wird.

Eine weitere Dämpfstufe des erfindungsgemäßen Pralldämpfers erhält man auf sehr einfache Weise dadurch, daß der Kolben außer der Zone geringer Stärke am Außendurchmesser im Bereich der Dämpfeinrichtung außerdem eine Zone geringerer Dicke aufweist. Wird die maximal zulässige Dämpfkraft überschritten_s so bricht zuerst die im Bereich der Dämpfeinrichtung angeordnete Zone und die Dämpfung wird verringert. Ist dann noch die auf den Kolben einwirkende Kraft zu hoch, dann bricht der Kolben am Außendurchmesser und es tritt eine nochmalige Verringerung der Dämpfkraft ein.

Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es aeigt:

Fig. 1 einen Pralldämpfer im Längsschnitt ·₃

Pig. 2 die Ausbildung von Kolben und Kolbenstange gemäß der Ausführungaforra nach Pig. Ij

Pig. 3 eine Ausführungsform, bei der der Kolben durch einen Sprengring auf der Kolbenstange befestigt wird;

3. 4 eine Ausführungsform des Pralldämpfers mit im Kolben angeordneter Drosselbohrung und

Fig. 5 einen Pralldämpferkolben mit zwei getrennt voneinander angeordneten SolIbruchsteilen.

^er in Fig. 1 gezeigte Pralldämpfer ist an seinem einen Ende mit

m Fahrzeugaufbau und mit dem anderen Ende mit der Stoßstange verbunden. Durch zwei Pralldämpfer steht die Stoßstange mit dem

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Fahrzeugaufbau in Verbindung. Bei Aufprallgeschwindigkeiten bis etwa 8 km/h wird die Aufpraller.ersie von den PralldSmpfern aufgenommen und ein Beschädigen des Fahrzeuges verhindert. Die bei hohen AufFallgeschwindigkeiten auftretende Aufprallenergie kann jedoch von dem Pralldämpfer nicht mehr aufgenommen werden ₃ so daß in solchen Fällen die Fahrseuge und damit auch die Pralldämpfer beschädigt werden.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte. Pralldämpfer besteht aus dem Zylinder 1, in welchem ein mit der Kolbenstange '4 verbundener Kolben 5 giftet. Die Dämpf einrichtung wird durch die in der Zylin derwand befindlichen Drosselbohrungen 6 gebildet > wobei diese Dros selbohrungen 6 den Hochdruckraum im Zylinder 1 mit dem Ringraum zwischen der Außenwand des Zylinders 1 und der Innenwand des Behälterrohres 2 verbindet. Das Schutzrohr 3 ist konzentrisch sum Behälterrohr 2 angeordnet und dient gleichseitig als Führungsrohr,

Zur Befestigung des Kolbens 5 weist die Kolbenstange 4 an ihrem Ende einen Ansäta geringeren Durchmessers auf, während der Kolben 5 die abgesetzte Zentralbohrung 13 besitzt. Nach dem Aufstecken des Kolbens 5 auf die Kolbenstange 4 erfolgt die Befestigung durch Stauchen des Kolbenstangenansatzes, wodurch sich eine Art Vernietung ergibt. Auf Grund der abgesetzten Sentralbohrung entsteht am Kolben 5 ein radial nach innen gerichteter, ringförmiger Absatz. Die axiale Erstreckung dieses Absatzes ist so gewählt, daß bei überschreiten der maximal zulässigen, auf den Kolben wirkenden Kraft dieser Absatz an der Sollbruchstelle 8 abreißt und so der Kolben sich wirkungslos auf der Kolbenstange 4 verschieben kann.

Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 3 ist der Kolben 5 auf der Kolbenstange 4 dadurch befestigt, daß in einer *7ut der Kolbenstange der Sprengring 12 angeordnet ist und der Kolben 5 mit der abgesetzten Zentralbohrung 13 über diesen Sprengring 12 geschoben wird. Mit dem durch die abgesetzte Zentralbohrung 13 gebildeten Absatz liegt dann der Kolben an diesem Sprengring 12 an, während durch Verformung des Kolbenstangenenies der Kolben 5 in dieser

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Lage fixiert wird. Auch in diesem Fall wird bei überschreiten der maximal zulässigen Dämpfkraft die auf den Kolben 5 wirkende Kraft so groß, daß der Absatz an der Sollbruchstelle 9 abreißt. Dieser Bruch tritt bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten auf, wobei durch die Lösung der Verbindung von Kolben 5 und Kolbenstange 4 die Dämpfkraft des Pralldämpfers im Verhältnis der Flächen von Kolben zu Kolbenstange reduziert wird. Derartige Pralldämpfer wirken dadurch bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten nicht als starre Gebilde, sondern besitzen die relative Bewegung von Kolbenstange zu Zylinder. Da gerade die Befestigung der Pralldämpfer an relativ steifen Karosserieteilen erfolgt, ist die Nachgiebigkeit der Pralldämpfer bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten besonders wichtig, denn sie wirken dann nicht als Verdrängungsstempel in ihrer unverändert en Ausgangslänge.

Die Fig. ¹I zeigt eine Ausführungsform eines Pralldämpfers, wobei die Kolbenstange 17 rohrförmig ausgebildet ist und im Innern der Kolbenstange eine Druckgasfüllung von einem Trennkolben 18 gegenüber der Flüssigkeitsfüllung abgetrennt ist. Die Flüssigkeitsfüllung im Zylinder 1 iet durch die Drosselbohrung 7 im Kolben 16 mit dem Raum in der hohlen Kolbenstange verbunden. Dieser Raum in der hohlen Kolbenstange ist begrenzt durch die Innenwand der Kolbenstange ±7» den Trennkolben 18 und den Kolben 16 und ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt. Zur Verbindung des Kolbens 16 mit der Kolbenstange 17 ist die Kolbenstange an ihrem Ende aufgeweitet. Im Bereich der Einspannstelle des Kolbens 16 in die Kolbenstange befindet sich der Ansatz 14, dessen Dicke gegenüber dem Kolben wesentlich kleiner ist. Diese Dicke des Ansatzes l¹» wird entsprechend der maximal zulässigen Dämpfkraft gewählt, so daß der Ansatz Jü bei Oberschreiten dieser Dämpfkraft an der Sollbruchstelle 10 bricht. Der Kolben kann sich nunmehr frei in der Kolbenstange 17 bewegen und die Drosselbohrung 7 vermag keine hydraulische Dämpfung hervorzurufen. Nur noch die Druckgasfüllung, die vom Trennkolben 18 begrenzt ist, vermag dem Einfahren der Kolbenstange 17 in den Zylinder 1.einen Widerstand entgegenzusetzen.

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Eine Variante des Pralldämpferkolbens 16 zeigt Fig. 5. Der (resarntaufbau des Pralldämpfers entspricht dem nach Fig. 4. Lediglich der Kolben 16 weist außer der Sollbruchstelle 10 für den ringförmigen Ansatz 14 eine weitere Sollbruchstelle 11 für die Zone geringer Dicke 15 auf. Diese Zone geringer Diake 15 ist im Bereich der Drosselbohrung 7 angeordnet und wird durch eine Eindrehung im Kolben 16 gebildet. Der Durchmesser dieser Eindrehung stellt bei Abbrechen dieser Zone geringer Dicke die Drosseleinrichtung dar. Die Dicke der Zone 15 ist dabei so gewählt, daß diese vor den ringförmigen Ansätzen 14 abbricht. Auf diese Yieise wird ein Pralldämpfer mit mehrstufiger Dämpfung geschaffen, denn beim Überschreiten der maximal zulässigen Dämpfkraft bricht zuerst die Zone geringer Dicke 15 an der Sollbruchstelle 11 aus dem Kolben und erst bei weiter ansteigender Kraft auf den Kolben bricht der Kolben 16 an der Sollbruchstelle 10 vom Ansatz 14 ab.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, sondern kann ohne weiteres hinsichtlich der Anordnung der Sollbruchstellen abgewandelt werden. Beispielsweise kann die Sollbruchstelle am Kolben 5 bzw. 16 auch dadurch gebildet werden, daß lediglich eine ringförmige Nut eingedreht wird. Ebenso ist es ohne weiteres möglich, die Einspannstelle der Kolbenstange am Boden des Schutzrohres 3 so auszubilden, daß die Kolbenstange beim überschreiten der maximal zulässigen Dämpfkraft diesen Schutzrohrboden durchbricht. Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist dies ohne weiteres möglich, da hierbei die Kolbenstange lediglich im Schutzrohrboden befestigt wird und diese Befestigung auf die maximal zulässige Dämpfkraft abgestimmt wird. Beim überschreiten dtr Dämpfkraft stößt die. Kolbenstange dann in den unten eingezeichneten Hohlraum.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

!.Pralldämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der einerseits an der Stoßstange und andererseits am Fahrzeugaufbau befestigt ist und beim Auftreffen der Stoßstange auf ein Hindernis eine Relativbewegung der Stoßstange zum Fahrzeugaufbau ausführt und dabei durch eine geschwindigkeitsabhängig wirkende Dämpfeinrichtung Aufprallenergie aufnimmt, wobei der Pralldämpfer aus einem Zylinder besteht, in dem ein mit einer Kolbenstange oder einem Rohr verbundener, unter der Einwirkung einer Rückstellkraft stehender Kolben gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der maximal zulässigen Dämpfkraft Sollbruchstellen (8, 9, 10, 11) an einem der Bauteile des Pralldämpfers angeordnet sind.
2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sollbruchstelle (8, 9, 10) zwischen Kolben (5, 16) und Kolbenstange (4, 17) angeordnet ist.
3. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstellen (8, 9» 10) durch Zonen geringer Stärke am Kolben (5* 16) gebildet werden und im Bereich der Befestigungsstelle von Kolben (5, 16) und Kolbenstange (4, 17) am Kolben angeordnet sind.
4. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zone geringer Stärke gebildet wird, indem der Kolben (5) eine im Durchmesser abgesetzte Zentralbohrung (13) aufweist, wobei der dadurch gebildete Absatz die Anlage für die an der Kolbenstange (4) vorhandene Stirnfläche bildet.
5. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (¹O einen in einer Nut angeordneten Sprengring (12) aufweist, welcher an dem durch die abgesetzte Zentralbohrung (13) im Kolben (5) gebildeten Absatz zur Anlage kommt.
6. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone geringer Stärke durch einen am Außendurch-

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messer des Kolbens (16) angeordneten Ansatz (IH) gebildet wird.
7. Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) außer dem Ansatz (14) eine Zone geringer Dicke (15) im Bereich der Dämpfeinrichtung (7) aufweist.

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