DE4026479A1 - Pralldaempfer, insbesondere fuer eine stossfaengeranordnung eines kraftahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Pralldämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten hydraulischen Pralldämpfer dieser Art (DE-OS 23 51 829) bildet das Außenrohr einen Bestandteil einer ferner einen Kolben enthaltenden Teleskopanordnung, bei der vom Außen­ rohr vor dem Kolben eine mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllte Kammer gebildet wird. Das Außenrohr, das einen kreisför­ migen Querschnitt besitzt, wird bei einem Aufprall durch die Druckerhöhung im Druckmittel unter Wahrung seiner kreisförmigen Querschnittsform elastisch, d. h. noch vor plastischer Verformung, aufgeweitet. Durch diese Aufweitung entsteht zwischen der Innen­ wand des Außenrohrs und dem Kolben ein Spalt, durch den Druck­ mittel entweichen kann. Damit wird bei der bekannten Konstruktion eine geschwindigkeitsabhängige Energieumsetzung beim Aufprall hervorgerufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pralldämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß er bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten, die einen Hinweis auf einen "starren" Aufprallgegner geben, ebenfalls relativ steif, dagegen bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten ("weicher" Aufprallgegner) ebenfalls relativ weich ist. Dadurch soll insbe­ sondere eine automatische Einstellung der Kennlinie des Prall­ dämpfers in Abhängigkeit davon sichergestellt werden, ob bei einem Fahrzeug der Aufprallgegner von der Seite her (Seitencrash) oder in Längsrichtung getroffen wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbil­ dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Während bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik das Außenrohr von Anfang an einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und Spreizmittel vorgesehen sind, die eine Vergrößerung des Radius des Außenrohres vornehmen, sieht die Erfindung eine Änderung der Querschnittsform in Richtung Form mit größerem Formfaktor und damit höherer zur Einleitung der Verformung durch Faltenbildung erforderlicher Faltenbeulkraft vor. Zur Veranschaulichung sei das Ausführungsbeispiel nach Anspruch 2 betrachtet, bei dem im Ausgangszustand des Außenrohres eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform, insbesondere eine Vieleckform, vorliegt. Bei einem Aufprall mit einer vorgege­ benen Mindestgeschwindigkeit erfolgt eine Erhöhung des Wider­ stands des Außenrohres gegen die Faltenbildung dadurch, daß sein bisher von der Kreisform abweichender Querschnitt nunmehr in Richtung Kreisform verformt wird. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Kreisquerschnitt das Maximum des Formfaktors liefert, der die Faltenbeulkraft mit bestimmt. Beispielsweise für ein Außenrohr mit quadratischem Querschnitt ergibt sich ein Formfaktor von 43, während das entsprechende Rohr mit Kreis­ querschnitt einen Formfaktor von 73 besitzt. Die zur Faltenbil­ dung erforderliche Kraft ist demgemäß bei einem Rohr mit kreis­ förmigem Querschnitt erheblich höher als die entsprechende Kraft bei einem Rohr mit quadratischem Querschnitt.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den weiteren Ansprüchen erfolgt dagegen primär eine Verformung, die schlag­ wortartig als scheinbare Vergrößerung der Wandstärke des Außen­ rohres bezeichnet werden kann.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß diese Geschwin­ digkeitsabhängigkeit (Zweistufigkeit) der Kennlinie des Prall­ dämpfers mit einfachen Spreizmitteln erzielt werden kann. So können die Spreizmittel eine pyrotechnische Vorrichtung enthal­ ten, die über einen elektrischen Kontakt nur dann gezündet wird, wenn der Aufprall mit einer Mindestgeschwindigkeit erfolgt. Durch die Detonationskraft erfolgt dann die beschriebene Änderung der Ausgangs-Querschnittsform des Außenrohres in einen Kreisquer­ schnitt.

Die Spreizmittel können auch rein mechanischer Art sein, bei­ spielsweise ähnlich der entsprechenden Lösung nach der DE-OS 21 23 944, d. h. mit einem ring- oder zylinderförmigen Spreiz­ teil, das in dem Außenrohr beim Auftreten eines Aufpralls mit vorgegebener Mindestgeschwindigkeit axial verschoben wird und dabei die mehrfach erwähnte Änderung der Querschnittsform des Außenrohres durch Radialkräfte bewirkt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen dagegen eine Spreizung auf hydraulischem Wege mit einem Druckmittel vor, das zumindest fließfähig sein muß (Flüssigkeit, Paste, Pulver). Drei entsprechende Ausführungsbeispiele werden nunmehr anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren jeweils Längs- und Quer­ schnitte im Ausgangszustand und nach Querschnittsverformung wiedergeben.

Betrachtet man zunächst den Längsschnitt des Außenrohres 1 der ferner den Kolben 2 enthaltenden Teleskopanordnung in den Fig. 1 bis 4, so ist er quadratisch, besitzt also, wie oben gesagt, einen Formfaktor von 43, der die in axialer Richtung wirkende, zur Faltenerzeugung erforderliche Faltenbeulkraft bestimmt.

Das Außenrohr 1 bildet mit seinem Hauptbereich 3 die mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllte Kammer 4, der auf der in Fig. 1 linken Stirnseite die derart bemessene Drossel 5 zugeord­ net ist, daß sie nur bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten in nennenswertem Maße Druckmittel aus der Kammer 4 austreten läßt.

Im Bereich des rechten Endes der Kammer 4 erkennt man den Außen­ rohrbereich 6, der von vornherein einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und zur dichten Führung des Kolbens 2 dient.

Bei einem Aufprall mit relativ niedriger Aufprallgeschwindigkeit erfolgt eine Verschiebung des Außenrohres 1 in Fig. 1 nach rechts mit relativ geringer Axialkraft, da, wie gesagt, die Drossel 5 eine Abströmung des Dämpfungsmittels ermöglicht. Der Bereich 6 des Außenrohres 1 legt sich dann auf die Wand 7 auf, und die Faltenbeulung tritt, da der Widerstand des Druckmit­ tels in der Kammer 4 infolge Wirksamkeit der Drossel 5 abnehmen kann, bei geringer Kraftwirkung in axialer Richtung ein. Der beschriebene Pralldämpfer ist demgemäß bei niedrigen Aufprall­ geschwindigkeiten relativ weich.

Erfolgt dagegen ein Aufprall mit hoher Geschwindigkeit, wie er in Fig. 3 durch die Pfeile angedeutet ist, so sperrt die Drossel 5 praktisch vollständig, so daß die Verschiebung des Außenrohres 1 in Fig. 3 nach rechts (dort ist die Verschie­ bung bereits erfolgt) zu einer starken Erhöhung des Drucks in der Kammer 4 führt. Dieser Druck, der auch in radialen Rich­ tungen wirkt, hat die Verformung des ursprünglich (Fig. 2) quadratischen Querschnitts in der Ebene II-II in einen kreisför­ migen Querschnitt (Fig. 4) in der entsprechenden Ebene IV-IV zur Folge. Dieser Kreisquerschnitt besitzt einen Formfaktor von 73, so daß nunmehr eine erheblich höhere Aufprallkraft erforderlich ist, um die erforderliche Faltenbeulkraft zu erzie­ len, bei der der Bereich 3 des Außenrohres 1 Aufprallenergie in Verformungsarbeit umsetzt.

Bei 8 ist eine elastische Aufnahme für verdrängtes Druckmittel angedeutet, die für eine Rückstellung der Teleskopanordnung sorgt.

Im Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den Fig. 5 bis 8, von denen die Fig. 5 und 6 im Längsschnitt und in dem Querschnitt VI-VI den Ausgangszustand, dagegen die Fig. 7 und 8, letztere im Querschnitt VIII-VIII, den Endzustand nach Verformung wieder­ geben, besteht das Außenrohr aus einander umgebenden Innenteilen 20 und Außenteilen 21. Hier liegt ein geschlossener quadratischer Träger vor, und die Innen- und Außenteile schließen zwischen sich längsverlaufende, insbesondere aus den Fig. 6 und 8 ersicht­ liche Druckmittelkanäle 22 ein. Im Ausgangszustand (Fig. 5 und 6) sind die Kanäle 22 flach, d. h. die Innen- und Außenteile 20 und 21 liegen praktisch flach aufeinander.

Wie Fig. 5 zeigt, laufen die Kanäle 21 an ihren in der Figur rechten Enden in Profilkappen 23 und 24 aus, die sich unter Bildung eines die Druckmittelkammer 25 darstellenden Abstands umgeben. In der inneren Profilkappe 23 ist ferner die Drossel 26 angeordnet, die derart dimensioniert ist, daß sie nur bei niedri­ gen Aufprallgeschwindigkeiten und damit langsamer Verringerung des Abstands zwischen den beiden Profilkappen 23 und 24 in nennenswertem Maße Druckmittel durch das Innere der Profilkappe und der innenliegenden Teile 20 austreten läßt, dagegen bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten praktisch sperrt.

Die Folge davon ist - siehe die Fig. 7 und 8 -, daß infolge starker Erhöhung des Drucks im Druckmittel und damit auch in den Druckmittelkanälen 22 diese im Querschnitt gleichsam linsen­ förmig aufgeweitet werden. Wie ein Vergleich der Querschnitts­ bilder der Fig. 6 und 8 zeigt, ergibt sich damit schlagwortartig eine Vergrößerung der Wandstärke des Außenrohres und damit eine erhebliche Erhöhung der zur Faltenbildung erforderlichen Faltenbeulkraft.

Während in dem anhand der Fig. 5 bis 8 beschriebenen Ausführungs­ beispiel das Außenrohr eine Vielzahl von Druckmittelkanälen 22 beinhaltet, zeigen die Fig. 9 bis 12 eine Ausführungsform, bei der zwar das Außenrohr 30 im Ausgangszustand wiederum einen rechteckförmigen Außenquerschnitt besitzt (siehe Fig. 10, Quer­ schnitt gemäß X-X in Fig. 9), der durch das zumindest eine außenliegende Teil 31 gebildet ist, jedoch ist durch kreisförmi­ gen Querschnitt des zumindest einen zylinderförmigen innenliegen­ den Teils 32, das nur längs achsparalleler Bahnen 33 dicht mit dem außenliegenden Teil 31 verbunden ist, gleichsam durch Zwickelbildung dafür gesorgt, daß nur vier längsverlaufende Druckmittelkanäle 34 vorhanden sind. Die Verbindungen 33 können beispielsweise in bekannter Weise durch Verschweißungen erzeugt sein. In diesem Ausführungsbeispiel besitzen die außen- und die innenliegenden Teile an ihren in den Fig. 9 und 11 rechten Enden einander umgebende Profilkappen 35 und 36, von denen nur die Profilkappe 35 kegelstumpfförmig ist, während die innen­ liegende Profilkappe 36 ballig, und zwar im Ausgangszustand halbkugelförmig, ausgebildet ist. Demgegenüber waren in Fig. 5 beide Profilkappen 23 und 24 kegelstumpfförmig ausgebildet. Auch in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 bis 12 liegt zwischen den beiden Profilkappen 35 und 36 zur Bildung einer Druckmittelkammer 37 ein Abstand vor, der bei einem Aufprall - siehe die Pfeile in Fig. 11 - verringert wird. Mit dieser Verringerung geht eine Verkleinerung des Volumens der Druckmit­ telkammer 37 und damit eine starke Druckerhöhung einher, da die Drossel 38 bei großen Aufprallgeschwindigkeiten praktisch sperrt. Statt der Drossel 38 im innenliegenden Profil 36 oder ggf. zusätzlich zu dieser können auch durch Spalte gebildete Drosseln 39 im Bereich des anderen Endes der Druckmittelkanäle 34 vorgesehen sein.

Die Folge dieser Druckerhöhung in den Druckmittelkanälen 34 hat die aus den Fig. 11 und 12 ersichtliche Aufweitung derselben zur Folge, so daß das Außenrohr 30 zwar nach wie vor einen entfernt quadratischen Querschnitt besitzt (siehe Fig. 12), aber wiederum eine scheinbare Vergrößerung der Wandstärke des Außenrohres 30 und damit eine Erhöhung der zur Einleitung der Faltenbildung erforderlichen Kraft auftritt.

Demgemäß ist mit einfachen Mitteln ein Pralldämpfer geschaffen, der in Abhängigkeit von der Aufprallgeschwindigkeit seiner Verformung einen relativ kleinen oder einen relativ großen Widerstand entgegensetzt.

Claims (16)

1. Pralldämpfer, insbesondere für eine Stoßfängeranordnung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Außenrohr, dem Mittel zur Beeinflussung seines Querschnitts bei einem Aufprall mit einer Aufprallmindestgeschwindigkeit zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel die Querschnittsform des Außenrohres (1) in Richtung Querschnittsform mit größerem Formfaktor verändernd ausgebildet sind.

2. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) eine von der Kreisform abweichende Aus­ gangs-Querschnittsform besitzt und die Mittel als Spreizmit­ tel derart ausgebildet sind, daß sie die Ausgangs-Quer­ schnittsform in eine Kreisform ändern.

3. Pralldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) eine polygonförmige, insbesondere vier­ eckige, Ausgangs-Querschnittsform besitzt.

4. Pralldämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) eine druckmittelgefüllte Kammer (4) umschließt, die durch einen Kolben (7) einer Teleskopanord­ nung begrenzt und der zumindest eine nur in einem unteren Bereich der Aufprallgeschwindigkeit eine Abströmung von Druckmittel zulassende Drossel (5) zugeordnet ist, so daß die Änderung der Querschnittsform durch Druckerhöhung im Druckmittel erfolgt.

5. Pralldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (1) im Anschluß an die Kammer (4) einen dauernd kreisförmigen Bereich (6) kleinerer Querabmessung zur Führung des Kolbens (7) besitzt.

6. Pralldämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizmittel ein ring- oder zylinderförmiges Spreiz­ teil in dem Außenrohr enthalten.

7. Pralldämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizmittel eine bei einem Aufprall vorgegebener Mindestgeschwindigkeit gezündete pyrotechnische Vorrichtung enthalten.

8. Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Außenrohres (30) mehrere im wesentlichen achs­ parallel verlaufende Druckmittelkanäle (34) enthält, die mit einer bei einem Aufprall ihr Volumen verkleinernden Druckmittelkammer (37) in Verbindung stehen, und daß diesem Druckmittelsystem (34, 37) zumindest eine nur in einem unteren Bereich der Aufprallgeschwindigkeit eine Abströmung von Druckmittel zulassende und damit ein Aufspreizen der Druckmittelkanäle verhindernde Drossel (38) zugeordnet ist.

9. Pralldämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Außenrohres (30) aus innen- und außenliegenden Teilen (31, 32) aus Flachmaterial besteht, die nur längs etwa achsparalleler Zonen (33) zwecks Bildung der Druckmit­ telkanäle (34) verbunden sind.

10. Pralldämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innen- und die außenliegenden Teile (31, 32) an einem Ende des Pralldämpfers einander mit Abstand zur Bildung der Druckmittelkammer (37) umgebende Profilkappen (35, 36) bilden.

11. Pralldämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Profilkappe (35) kegelstumpfförmig ist.

12. Pralldämpfer nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net daß die innere Profilkappe (23) kegelstumpfförmig ist.

13. Pralldämpfer nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die innere Profilkappe (36) ballig, insbesondere halbkugelförmig, ist.

14. Pralldämpfer nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (38) in der inneren Profil­ kappe (36) angeordnet ist.

15. Pralldämpfer nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosssel (39) zwischen den innen- und den außenliegenden Teilen (31, 32) an den den Profilkap­ pen (35, 36) abgekehrten Enden der Druckmittelkanäle (34) liegt.

16. Pralldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Pralldämpfer einen Bestandteil eines Längsträgers eines Kraftfahrzeugs bildet.