DE2422479C2

DE2422479C2 - Pralldämpfer mit Kraftbegrenzung

Info

Publication number: DE2422479C2
Application number: DE2422479A
Authority: DE
Inventors: Felix Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt Wößner
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1974-05-09
Filing date: 1974-05-09
Publication date: 1982-09-09
Also published as: US4003454A; DE2422479A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf 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, wobei sie eine maximale Dämpfkraft von etwa 2500 kp aufweisen.

Crashtests bei 60 km/h bzw. 80 km/h haben ergeben, daß es bei Fahrzeugen vorkommen kann, daß diese mit eingebauten Pralldämpfern eine größere Lenkradverschiebung aufweisen als Fahrzeuge ohne Pralldämpfer. Dies rührt daher, daß die Länge eines Pralldämpfers vom Befestigungspunkt an der Stoßstange bis zum Befestigungspunkt am Rahmen ca. 250 ... 350mm beträgt und diese Pralldämpfer bei der hohen Aufprallgeschwindigkeit als nahezu starre Gebilde aufzufassen sind, da diese Pralldämpfer, wie bereits erwähnt eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfkraft besitzen. Dementsprechend beträgt die Dämpfkraft bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 80 km/h ein Vielfaches der für eine Autprallgeschwindigkeit von 8 km/h ausgelegten maximalen Dämpfkraft von etwa 2500 kp.

Aus diesem Grunde wird bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten der Pralldämpfer in seiner nahezu unveränderten Ausgangslage in die Karosserie verschoben und wirkt dort als Verdräsgungsstempel. Einsprechend wird vom Pralldämpfer ein Großteil der Aufprallenergie auf den Fahrzeugrahmen bzw. auf steife Fahrzeugträgerteile übertragen und verursacht dort eine Verformung. Hierbei nehmen die als Knautschzonen ausgebildeten Fahrzeugteile weniger Aufprallenergie auf. Da nun üblicherweise auch das Lenkgetriebe an den steiferen Fahrzeugträgerteilen befestigt ist erfährt dieses ebenfalls eine stärkere Verlagerung, was bedeutet daß größere Lenkradverschiebungen im Fahrgastraum eintreten.
Bei Fahrzeugen ohne Pralldämpfer sind die zur Befestigung der Stoßstange verwendeten Bauteile bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten nicht als starr zu betrachten. Die Aufprallenergie wird daher zu einem sehr großen Anteil von der Knautschzone aufgenommen und die steifen Fahrzeugträgerteile werden im

Verhältnis weniger verformt

Andererseits ist die Festigkeit der steifen Fahrzeugträgerteile nicht unbegrenzt, sondern liegt in der Größenordnung zwischen 6000 und 8000 kp. Dementsprechend ist bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten die

so Steifigkeit der Fahrzeugträgerteile mindestens um ein Drittel geringer als die des Pralldämpfers.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten die dann als starre Bauteile wirkenden Pralldämpfer so zu verändem, daß diese die Kraft nicht auf die steifen Fahrzeugträgerteile übertragen, sondern keine nennenswerte Dämpfkraft aufweisen und die Aufprallenergie im wesentlichen von der Knautschzone des Fahrzeuges aufgenommen wird.

ω Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Begrenzung der maximal zulässigen Dämpfkraft mindestens eine Soll-Bruchstelle an einem der Bauteile des Pralldämpfers angeordnet ist Diese maximal zulässige Dämpfkraft kann beispielsweise bei 4000 kp liegen, so daß bei hoher Aufprallgeschwindigkeit und Überschreiten dieser Dämpfkraft die Soll-Bruchstellen wirksam werden und dadurch ein dämpferkraftloses Verschieben des Pralldämpfers zu den steifen

Fahrzeugträgerteiien ermöglicht wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die So|l-Bruehste!|e zwischen Kolben und Kolbenstange angeordnet, so daß nach Oberschreiten der maximal zulässigen Dämpfkraft zwischen Kolben und Kolbenstange ein Bruch entsteht und der Kolben sich im Innern des Pralldämpfers wirkungslos verschiebt

Ein sehr einfacher Aufbau des erfindungsgemäßen Pralldämpfers ergibt sich, indem die Soll-Bruchstelle durch Zonen geringer Stärke am Kolben gebildet ist und im Bereich der Befestigungsstelle von Kolben und Kolbenstange angeordnet ist Durch die Wahl der Stärke dieser Zonen am Kolben wird die maximal zulässige Dämpfkraft begrenzt Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ist die Zone geringer Stärke gebildet, indem der Kolben eine im Durchmesser abgesetzte Zentralbohrung aufweist/wobei der dadurch gebildete Absatz die Anlage far die Kolbenstange 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 Koiben gebildeten Absatz zur Anlage kommt

Ebenso einfach ist die Anordnung der SoII-Ei uchstel-Ie am Kolben selbst, wobei erfindungsgemäß im Außenbereich des Kolbens ein Ansatz mit gegenüber dem Innenbereich des Kolbens verringerter Dicke angeordnet ist Diese einfache und kostensparende Ausführungsform ist besonders für die Pralldämpfer geeignet, die mit einer hohlen Kolbenstange zur Aufnahme einer Druckgasfüllung versehen sind. Eine weitere Dämpfstufe des erfindungsgemäßen Pralldämpfers erhält man auf sehr einfache Weise dadurch, daß der Kolben außer dem Ansatz eine Zone geringerer Dicke im Bereich der Dämpfeinrichtung aufweist Wird die maximal zulässige Dämpfkraft überschritten, so bricht hier 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, so daß keine Dämpfung mehr vorhanden ist

Anhand der Zeichnung wird nachfolgend die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Pralldämpfer im Längsschnitt;

F i g. 2 die Ausbildung von Kolben und Kolbenstange gemäß der Ausführungsform nach F i jj. 1;

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

F i g. 4 eine Ausführungsform des Pralldämpfers mit im Kolben angeordneter Drosselbohrung und

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

Der in F i g. 1 gezeigte Pralldämpfer ist an seinem einen Ende mit dom Fahrzeugaufbau und mit dem anderen Ende mit der Stoßstange verbunden. Durch zwei Pralldämpfer steht die Stoßstange mit dem Fahrzeugaufbau in Verbindung. Bei Aufprallgeschwindigkeiten bis etwa 8 km/h wird die Aufprallenergie von den Pralidämpfern aufgenommen und ein Beschädigen des Fahrzeuges verhindert Die bei hohen Aufprallgesch windigkeil en auftretende Aufprallenergie kann jedoch von dem Pralldämpfer nicht mehr aufgenommen werden, so daß in solchen Fällen die Fahrzeuge und damit auch die Pralldampfer beschädigt werden.

Der in den Fig.] und 2 dargestellte Pralldämpfer bestellt aus dem Zylinder 1, in welchem ein mit der Kolbenstange 4 verbundener Kolben 5 gleitet. Die Dämpfeinrichtung wird durch die in, der Zylinderwand befindlichen Drosselbohrungen 6 gebildet, wobei diese Drosselbohrungen 6 den Hochdruckraum im Zylinder t

mit dem Ringraum zwischen der Außenwand des Zylinders 1 und der Innenwand des Behälterrohres 2 verbindet Das Schutzrohr 3 ist konzentrisch zum Behälterrohr 2 angeordnet und dient gleichzeitig als Führungsrohr.

ίο Zur Befestigung des Koibens 5 weist die Kolbenstange 4 an ihrem Ende einen Ansatz geringeren Durchmessers auf, während der Kolben 5 die abgesetzte Zentraibohrung 13 besitzt Nach dem Aufstecken des Koibens 5 auf die Kolbenstange 4 erfolgt die Befestigung durch Stauchen des Kolbenstangenansatzes, wodurch sich eine Art Vernietung ergibt Auf Grund •'der abgesetzten Zentralbohrung 13 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 *jer Kolben sich

wirkungslos auf der Kolbenstange 4 ver ichieben kann.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist der Kolben 5

auf der Kolbenstange 4 dadurch befestigt daß in einer Nut der Kolbenstange 4 der Sprengring 12 angeordnet ist und 4er Kolben 5 mit der abgesetzten Zentralbohrung 13 über diesen Sprengring 12 geschoben wird. Mit dem durch die abgesetzte Zentraibohrung 13 gebildeten Absatz liegt dann der Kolben an diesem Sprengring 12 an, während durch Verformung des Kdlbanstangenendes der Kolben 5 in dieser 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 unveränderten Ausgangslänge.

so Die Fig.4 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 ist durch die Drosselbohrung 7 im Kolben 16 mit dem Raum in der hohlen Kolbenstange verbunden. Dieser<i\aum in der hohlen Kolbenstange ist begrenzt durch die Innenwand der Kolbenstange 17, den Trennkolben 18 und den Kolben 16 und ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt Zur Verbindung des Kolbens 16 mit der Kolbenstange 17 ist die Kotbenstange an ihrem Ende aufgeweitet Im Bereich der Einspannstelle des Kolbens 16 in die Kolbenstange 17 befindet -.ich der Ansatz 14, dessen Dicke gegenüber dem Kolben wesentlich kleiner ist Diese Dicke des Ansatzes 14 wird entsprechend der maximal zulässigen Dämpfkraft gewählt so daß der Ansatz J4 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.

Eine Variante des Pralldämpferkolbens 16 zeigt F i g. 5. Der Gesamtaufbau des Pralldämpfers entspricht dem nach F i g. 4. Lediglich der Kolben 16 weist außer der Sollbruchstelle 10 für den ringförmigen Ansatz 14 «ine weitere Sollbruchstelle U für die Zone geringer Dicke 15 auf. Diese Zone geringer Dicke 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 13 ist dabei so gewählt daß diese vor den ringförmigen Ansätzen 14 abbricht. Auf diese Weise 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pralldämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der einerseits an der Stoßstange und andererseits am Fahrzeugaufbau befestigt ist und beim Auftreffen der Stoßstange auf ein Hindernis e?ne Relativbewegung der Stoßstange zum Fahrzeugaufbau ausführt und dabei durch eine geschwindigkeitsabhängig wirkende Pimpfeinrichtung 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 mindestens eine Soll-Bruchstelle (8,9,10,11) an einem der Bauteile des Pralldämpfer angeordnet ist »

2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Bruchstelle (8, 9, 10) zwischen Kolben (5, 16) und Kolbenstange (4, 17) angeordnefist

3. Pralldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Bruchstelle (8, 9, 10) durch Zonen geringer Stärke am Kolben (S, 16) gebildet ist und im Bereich der Befestigungsstelle von Kolben (S, 16) und Kolbenstange (4, 17) angeordnet ist

4. Pralldämpfer nach Ansprfuch3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone geringerer Stärke gebildet ist, indem der Kolben (5) eine im Durchmesser abgesetzte Zentralbohrung (13) aufweist wobei der dadurch gebildete Absatz die Anlage für die Kolbenstange (4) bildet

5. Pralldämpfer nach Ans_rvuch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die «Kolbenstange (4) einen in einer Nut angeordneten S'prert ring (12) aufweist, welcher an dem durch die abgesetzte Zentralbohrung (13) im Kolben (5) gebildeten Absatz zur Anlage kommt.

6. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Soll-Bruchstelle (10) gebildet ist indem im Außenbereich des Kolbens (16) ein Ansatz (14) mit gegenüber dem Innenbereich des Kolbens verringerter Dicke gebildet ist

7. Pralldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß eine weitere Soll-Bruchstelle (11) im Kolben (16) gebildet ist, indem der Innenbereich des Kolbens im Bereich der Dämpfungseinrichtung (7) eine Zone geringerer Dicke (IS) aufweist.