DE102005005789A1

DE102005005789A1 - Druckbehälter in einem Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102005005789A1
Application number: DE200510005789
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. Ackermann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-10
Also published as: US20060175168A1; US7487863B2; DE102005005789B4

Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, mit einem Druckbehälter, der über ein Anschlussstück mit dem Schwingungsdämpfer verbunden ist, wobei das Anschlussstück ein Verbindungsteil, das mit dem Druckbehälter und ein Anschlussstück-Oberteil, das ortsfest mit dem Schwingungsdämpfer verbunden ist, umfasst, und ein Füllkanal inerhalb des Anschlussstücks im gefüllten Zustand des Druckbehälters beidseitig offen ist und ein mit dem Füllkanal des Anschlussstücks verbundener schwingungsdämpferseitiger Füllkanal einen Verschluss aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem Druckbehälter gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die DE 100 27 244 C1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer mit einem Druckbehälter innerhalb des Ausgleichsraums. Der Druckbehälter besteht aus einer randseitig verschweißten Hülle, die über einen Füllkanal innerhalb eines Anschlussstücks mit einem Gas gefüllt werden kann. Dazu ist ein Anschlussstück-Oberteil vollständig randseitig innerhalb der Kolbenstangenführung angeordnet. Das Anschlussstück verfügt über einen Absatz, der in eine radiale Nut innerhalb der Kolbenstange eingeführt wird und für das Anschlussstück als Zugsicherung fungiert. Diese randseitige Anordnung des Anschlussstücks führt dazu, dass sich die Hülle nicht gleichmäßig radial ausdehnen kann. Lediglich die radial innere Wandung kann sich ausdehnen, hingegen liegt die radial äußere Wandung an dem Zylinder an. Damit ist eine Biegebelastung des Anschlussstücks verbunden, die die Lebensdauer negativ beeinflusst. Des weiteren kann die Ringdichtung zwischen dem Anschlussstück und der Kolbenstangenführung ungleichmäßig vorgespannt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Verbindung zwischen dem Druckbehälter und dem Schwingungsdämpfer so weit zu verbessern, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme behoben sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Füllkanal innerhalb des Anschlussstück im gefüllten Zustand des Druckbehälters offen ist und ein mit dem Füllkanal des Anschlussstücks verbundener schwingungsdämpferseitiger Füllkanal einen Verschluss aufweist.

Der große Vorteil besteht darin, dass das Anschlussstück axial an beiden Enden vom Betriebsdruck beaufschlagt wird. Je nach Größe der jeweils dem Betriebsdruck ausgesetzten Enden können die auf das Anschlussstück wirksamen Kräfte erheblich reduziert werden, so dass auch einfachere Werkstoffqualitäten einsetzbar sind. Des weiteren kann der Druckbehälter auch mit einem Abstand zu den Rändern einer Kolbenstangenführung ausgeführt sein, so dass keine Biegebelastungen am Anschlussstück auftreten.

Dazu ist das Anschlussstück auf einer zylindrischen Mantelfläche zum Schwingungsdämpfer abgedichtet. Es wird vermieden, dass sich Dämpfmedium und ein Gaspolster im Druckbehälter vermischen und sich damit die Schwingungsdämpferfunktion langfristig verschlechtert. Des weiteren muss das Anschlussstück nur radial im Bereich der Dichtung vorgespannt sein, jedoch nicht in Axialrichtung.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Anschlussstück einen axialen, sich schwingungsdämpferseitig abstützenden Positionieranschlag auf. Mit dem Positionieranschlag wird mit sehr einfachen Mitteln eine definierte Einbauposition erreicht.

Die definierte Einbauposition ist z. B. dann sinnvoll, wenn das Anschlussstück-Oberteil mindestens einen Absatz für ein schwingungsdämpferseitiges Befestigungsmittel aufweist. Aufgrund der druckausgeglichenen Enden muss das Befestigungsmittel, z. B. eine Befestigungsklammer, nur eine sehr geringe Belastung aufnehmen.

Gemäß einem Unteranspruch, liegt schwingungsdämpferseitig mindestens eine Aufnahme vor, durch die das Befestigungsmittel in Axialrichtung des Anschlussstücks gesichert ist. Die Aufnahme kann z. B. von zwei parallelen Bohrungen gebildet werden, in die eine Befestigungsklammer eingreift.

Des weiteren kann das Anschlussstück-Oberteil mindestens eine Werkzeugfläche zur Orientierung des Anschlussstücks in Umfangsrichtung bezogen auf die Hülle des Druckbehälters aufweisen. Wenn z. B. eine Befestigungsklammer für die Sicherung des Anschlussstücks eingesetzt wird, dann kann das Anschlussstück einen Haltebereich aufweisen, der z. B. von Abflachungen gebildet wird. Diese Abflachungen sollten sinnvollerweise zu der Befestigungsklammer ausgerichtet sein.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Anschlussstück mehrteilig ausgeführt, wobei ein separates mit dem Schwingungsdämpfer verbindbares Halteteil mit dem Verbindungsteil koppelbar ist. Ganz wesentlich ist, dass eine einfache Geometrie für den schwingungsdämpferseitigen Füllkanal vorliegt, der z. B. durch einfache Bohrarbeitsschritte erzeugt werden kann.

So ist das Halteteil als ein Rohrkörper ausgeführt ist, der in das Verbindungsteil eingepresst ist. Der Rohrkörper wird in den Schwingungsdämpfer eingepresst und das Verbindungsteil wiederum auf den Rohrkörper, so dass ganz einfache Bauteile verwendet werden können.

Bei einer weiteren Variante ist das Anschlussstück-Oberteil mit einer Rastverbindung am Schwingungsdämpfer befestigt. Der Vorteil besteht darin, dass keine zusätzlichen Befestigungsmittel notwendig sind.

Im Hinblick auf eine möglichst einfache Geometrie des schwingungsdämpferseitigen Füllkanals weist der Schwingungsdämpfer eine Stufenöffnung auf, in der ein Halterohr angeordnet ist, an dem sich Rastmittel des Anschlussstück-Oberteil abstützen.

Bei einer weiteren Variante weist der Füllkanal einen Absatz auf, an dem sich der Verschluss dichtend abstützt. Der in dem Druckbehälter wirksame Druck spannt den Verschluss auf den Absatz vor.

Insbesondere im Hinblick auf eine einfache Füllapparatur wird der Verschluss von einer Vorspannfeder auf den Absatz gedrückt wird. Mit einem einfachen nadelförmigen Werkzeug kann der Verschluss unabhängig vom Druck innerhalb des Druckbehälters von der Schließposition am Absatz in die Durchlassposition mit geöffnetem Füllkanal bewegt werden.

Im Hinblick auf eine kompakte Bauteilgestaltung stützt sich die Vorspannfeder auf einer Stirnfläche des Anschlussstücks ab.

Ggf. kann der Verschluss von einem Thermoelement gebildet wird, das oberhalb einer Grenztemperatur den Füllkanal öffnet. Im Brandfall kann sich der Druck im Schwingungsdämpfer über das Thermoelement sehr schnell abbauen.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Darstellung der Einbausituation
2 1. Lösung für ein erfindungsgemäßes Anschlussstück
3–4 Anschlussstück der 2 als Einzelteil
5 Zweiteiliges Anschlussstück
6 Einrastbares Anschlussstück
7 Feder vorgespannter Verschluss
Die 1 zeigt vereinfacht einen Schwingungsdämpfer 1 in der Bauform eines Zweirohrdämpfers, wobei die Bauform für die Anwendung der Erfindung keine Rolle spielt.
Der Schwingungsdämpfer 1 verfügt über einen dämpfmediumgefüllten Zylinder 3, in dem eine Kolbenstange 5 zusammen mit einem Kolben 7 axial beweglich geführt ist. Das verdrängte Volumen der ein- und ausfahrenden Kolbenstange 5 wird in einen Ausgleichsraum 9 verdrängt, der zwischen der Außenwandung 11 des Zylinders 3 und einer Innenwandung 13 eines den Zylinder 3 einhüllenden Behälters 15 angeordnet ist. Innerhalb des Ausgleichsraums 9 ist ein Druckbehälter 17 angeordnet, der einen Hüllkörper 19 aufweist, in dessen Rand 21 ein Anschlussstück 23 befestigt ist, dessen Anschlussstück-Oberteil 25 wiederum mit einem schwingungsdämpferseitigen Füllkanal 27 verbunden ist. Ein vom Anschlussstück 23 separater Verschluss 29 dichtet den Füllkanal 27 ab. Das Anschlussstück 23 verfügt über keinen Verschluss.
In der 2 ist der obere Bereich des Schwingungsdämpfers 1 detaillierter dargestellt. Der Schwingungsdämpfer 1 wird endseitig von einer Kolbenstangenführung 31 verschlossen, die den Füllkanal 27 aufweist, der ggf. mit einem radialen Versatz versehen ist, um einerseits einfache Herstellwerkzeuge und anderseits eine günstige Position des Hüllkörpers 19 innerhalb des Ausgleichsraums 9 zu schaffen. In dieser Fig. ist erkennbar, dass der mit Gas gefüllte Hüllkörper 19 keinen Kontakt zum Zylinder 3 und zum Behälter 15 aufweist, so dass keine Biegekräfte auf das Anschlussstück 23 wirken können.
Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, verfügt das Anschlussstück 23 über ein Verbindungsteil 33, dass in den Rand 21 des Druckbehälters 17 eingeschweißt ist. Das Anschlussstück-Oberteil 25 verfügt über mehrere axial in Reihe ausgeführte Funktionsabschnitte. Axial oberhalb des Verbindungsteils ist eine Werkzeugfläche 37 ausgeführt, die von zwei parallelen Abflachungen gebildet werden. Daran schließt sch ein schwingungsdämpferseitiger Positionieranschlag 39 an, der in diesem Fall an der Unterseite der Kolbenstangenführung 31 anliegt. Aus der Zusammenschau der 2 bis 4 ist ersichtlich, dass oberhalb des Positionieranschlags 39 ein Absatz 41 für ein Befestigungsmittel, z. B. eine Befestigungsklammer 43 vorliegt. Oberhalb der Absatzes 41 ist eine Ringnut 45 für einen Dichtring 47 eingeformt. Dieser Dichtring dichtet die zylindrische Mantelfläche des Anschlussstücks zum Schwingungsdämpfer ab und verhindert eine Leckage zwischen dem schwingungsdämpferseitigen Füllkanal 27 und dem Anschlussstück 23. Wie man insbesondere aus der 4 erkennen kann, erstreckt sich durch das gesamte Anschlussstück 23 ein endseitig offener Füllkanal 49, der mit dem schwingungsdämpferseitigen Füllkanal 27 verbunden ist. Der Verschluss 29, z. B. eine Kugel verschließt den schwingungsdämpferseitigen Füllkanal 27. Der Füllkanal 49 innerhalb des Anschlussstücks 23 bleibt unter allen Betriebsbedingungen offen.
Bei der Montage wird der noch drucklose Druckbehälter 17 über das Anschlussstück 23 mit der Kolbenstangenführung 31 verbunden, indem das Anschlussstück-Oberteil 25 in den schwingungsdämpferseitigen Füllkanal 27 eingeführt wird. Zur axialen Sicherung kommt die Befestigungsklammer 43 zur Anwendung, die radial in eine Aufnahme 51 innerhalb der Kolbenstangenführung eingeschoben wird. Die Dichtung 47 wird von der Kolbenstangenführung 31 radial vorgespannt und kann deshalb unabhängig von ihrer axialen Position innerhalb der Kolbenstangenführung ihre Dichtfunktion übernehmen. Danach wird der Druckbehälter in einer nicht dargestellte Vorrichtung mit einem Gas gefüllt. Der Verschluss 29 wird in den schwingungsdämpferseitigen Füllkanal 27 eingepresst, wobei der Füllkanal 49 innerhalb des Anschlussstücks 23 beidseitig offen bleibt. Der Druck innerhalb des Druckbehälters 17 wirkt folglich auf eine untere und eine obere Stirnfläche 53; 55 des Anschlussstücks 23, das damit überhaupt keinen oder nur sehr kleinen Druckbelastungen ausgesetzt ist, da ein Druckausgleich vorliegt.
Die 5 zeigt ein zweiteiliges Anschlussstück 23. Ein separates Halteteil 57 und das Verbindungsteil 33 bilden das Anschlussstück 23 und sind miteinander koppelbar. Bei der Montage wird das Halteteil 57 in den schwingungsdämpferseitigen Füllkanal 27 eingepresst. Die Presspassung ist derart ausgelegt, dass keine Leckage auftreten kann. Ggf. werden zusätzlich Dichtmittel in die Presspassung eingeführt. Das Halteteil 57 ist als ein einfacher Rohrkörper mit einem Füllkanal 49 ausgeführt. Das Verbindungsteil 33 kann mit einer durchgehenden Öffnung auf das Halteteil aufgepresst werden. Eine obere Stirnfläche 59 des Verbindungsteils 33 liegt zwar an der Unterseite der Kolbenstangenführung 31 an, jedoch ist diese Anlage nicht druckdicht, so dass an der oberen Stirnfläche derselbe Druck herrscht, wie an der unteren Stirnfläche 53 des Verbindungsteils. Nahezu dieselbe Situation liegt auch beim Halteteil 57 vor, das sich ggf. an einem Absatz des schwingungsdämpferseitigen Füllkanals 27 abstützt. Auch in dieser Variante wird ein vom Anschlussstück 23 separater Verschluss 29 für den schwingungsdämpferseitigen Füllkanal 27 eingesetzt.
In der 6 wird eine weitere Lösung dargestellt, bei der wiederum ein schwingungsdämpferseitiger Füllkanal 27 mit einer sehr einfachen Geometrie ausgeführt ist. Auch hier kann das Anschlussstück derart radial positioniert werden, dass ein Kontakt des Hüllkörpers 19 mit dem Zylinder 3 oder dem Behälterrohr 15 ausgeschlossen ist.
Der schwingungsdämpferseitige Füllkanal 27 verfügt über eine Stufenöffnung mit einem in Richtung des Ausgleichsraums 9 größeren Durchmesser. In den unteren Abschnitt des Füllkanal ist ein Halterohr 61 angeordnet, bevorzugt druckdicht eingepresst. Das Anschlussstück-Oberteil 25 verfügt über Rastmittel 63, die sich in der Endmontageposition, wie in der 6 gezeigt, auf der oberen Stirnfläche 65 des Halterohres 61 axial abstützen. Das Anschlussstück-Oberteil 25 ist wiederum in das Halterrohr 61 eingepresst, wobei man anstelle der Presspassung auch eine Dichtung 67 verwenden kann, um eine Vermischung von Dämpfmedium und Gas zu vermeiden.
Die Variante nach der 7 enthält Merkmale der 2 und 6. So sind der Füllkanal 27 im Schwingungsdämpfer und der Füllkanal 49 im Anschlussstück 23 auf einer gemeinsamen Achse ausgeführt, wobei der Füllkanal 27 von einer Stufenöffnung gebildet wird, deren größerer Durchmesser in Richtung des Anschlussstücks 23 weist. An einem Absatz 69 der Stufenöffnung stützt sich der Verschluss 29 axial ab, der von einer Vorspannfeder 71, die sich mit ihrem einen Ende an der Stirnfläche 55 des Anschlussstücks abstützt, in Richtung des Absatzes gedrückt wird. Damit die Vorspannfeder den Füllkanal 49 unter keinen Umständen verschließen kann, verfügt der Füllkanal über einen Querkanal 49a. Der Verschluss kann als ein Thermoelement ausgeführt sein, dass oberhalb einer Grenztemperatur schmilzt und damit den Füllkanal 27 freigibt, so dass das in dem Hüllkörper 19 enthaltene Gas entweichen kann. Diese Variante kann insbesondere im Hinblick auf den apparativen Aufwand sehr leicht befüllt werden, da der Druck innerhalb des Druckbehälters 17 und die Vorspannfeder 71 den Verschluss stets in die Schließposition bewegen.

Claims

Schwingungsdämpfer, umfassend einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, mit einem Druckbehälter, der über ein Anschlussstück mit dem Schwingungsdämpfer verbunden ist, wobei das Anschlussstück ein Verbindungsteil, das mit dem Druckbehälter und ein Anschlussstück-Oberteil, das ortsfest mit dem Schwingungsdämpfer verbunden ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllkanal (49) innerhalb des Anschlussstück (23) im gefüllten Zustand des Druckbehälters (17) beidseitig offen ist und ein mit dem Füllkanal (49) des Anschlussstücks (23) verbundener schwingungsdämpferseitiger Füllkanal (27) einen Verschluss (29) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (23) auf einer zylindrischen Mantelfläche zum Schwingungsdämpfer (1) abgedichtet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (23) einen axialen, sich schwingungsdämpferseitig abstützenden Positionieranschlag (39) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück-Oberteil (25) mindestens einen Absatz (41) für ein schwingungsdämpferseitiges Befestigungsmittel (43) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass schwingungsdämpferseitig mindestens eine Aufnahme (51) vorliegt, durch die das Befestigungsmittel (43) in Axialrichtung des Anschlussstücks (23) gesichert ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück-Oberteil (25) mindestens eine Werkzeugfläche (37) zur Orientierung des Anschlussstücks (23) in Umfangsrichtung bezogen auf eine Hülle (19) des Druckbehälters (17) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (23) ausgeführt ist, wobei ein separates mit dem Schwingungsdämpfer (1) verbindbares Halteteil (57) mit dem Verbindungsteil (33) koppelbar ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (57) als ein Rohrkörper ausgeführt ist, der in das Verbindungsteil (33) eingepresst ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück-Oberteil (25) mit einer Rastverbindung am Schwingungsdämpfer (1) befestigt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer eine Stufenöffnung aufweist, in der ein Halterohr (61) angeordnet ist, an dem sich Rastmittel (63) des Anschlussstück-Oberteils (25) abstützen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllkanal 27 einen Absatz (69) aufweist, an dem sich der Verschluss (25) dichtend abstützt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (25) von einer Vorspannfeder (71) auf den Absatz (69) gedrückt wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorspannfeder (71) auf einer Stirnfläche (55) des Anschlussstücks (23) abstützt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (25) von einem Thermoelement gebildet wird, das oberhalb einer Grenztemperatur den Füllkanal (27) öffnet.