DE2404706B2

DE2404706B2 - Hydropneumatischer Pralldämpfer

Info

Publication number: DE2404706B2
Application number: DE2404706A
Authority: DE
Inventors: German Schmitt; Felix Dipl.-Ing. Woessner
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1974-02-01
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2404706C3; JPS5743775B2; US3993294A; JPS50108473A; GB1473427A; DE2404706A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Pralldämpfer, insbesondere für Stoßstangen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Zylinder, der mit Flüssigkeit gefüllt ist und den Hochdruck-Arbeitsraum bildet und in diesem Zylinder ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben gleitet, wobei die Kolbenstange zur Aufnahme einer Druckgasfüllung und einer Flüssigkeitsfüllung einen Hohlraum aufweist, in wel- -, chem zur Trennung des druckgasgefüllten Federraumes vom fiüssigkeitsgefüllten Arbeitsraum ein Trennelement angeordnet ist, während der flüssigkeitsgefüllte Arbeitsraum mit dem Hochdruck-Arbeiisraum über eine Dämpfeinrichtung verbunden ist und eine- auf der

ii, Kolbenstange axial festgelegte elastische, aus Führungsring und Dichtring bestehende Einheit vorhanden ist.

Durch die DE-OS 22 51 309 ist ein derartiger Pralldämpfer bekannt, wobei zur Bildung der Dichtungsanordnung ein Ring durch Schweißen an der

r. Außenfläche der Kolbenstange befestigt wird. Ober diesen Ring, der einen Bund aufweist, wird ein zusätzlicher Kunststoffring als Führungsring geschoben. Gegen die dem Innenraum des Pralldämpfers zugewandte Stirnfläche dieses Ringes legt sich der Dichtring.

>o Ein weiterer Führungsring ist am Kolben angeordnet. Dadurch wird eine Führung für die Kolbenstange geschaffen, die einen großen Bauaufwand besitzt, wobei die Gefahr, daß beim Festschweißen des Ringes auf der Kolbenstange ein Verzug entsteht, groß ist Außerdem

j-, sind enge Toleranzen der Bauteile erforderlich, damit der Spalt zwischen der Innenfläche des Zylinders und der Außenfläche des Führungsringes möglichst klein gehalten werden kann, so daß kein Einklemmen bzw. Einquetschen des mit hohem Druck beaufschlagten

to Dichtringes verursacht wird.

Als Folge der geforderten Präzision dieser Bauteile wird ein solcher Pralldämpfer sehr teuer in der Herstellung. Weiter zeigt diese bekannte Konstruktion, daß die Druckgasfüllung in den Hohlraum der

■,-, Kolbenstange über einen gesonderten Füllkanal einzubringen ist. Dieser Füllkanai, der von außen zugänglich

. sein muß, wird nach dem Füllen dicht verschlossen, was üblicherweise durch einen eingeschweißten Verschlußkörper geschieht. Derartige Verschlüsse der Einfüllka-

ii: näle sind oftmals Anlaß zu Funktionsstörungen, da solche Verschlüsse absolut dicht ausgeführt sein müssen und geringfügige Einschlüsse von Schlacken beim Schweißen sowie der hohe Innendruck leicht zu Schwierigkeiten führen. Der Arbeitsgang für das

ι. Verschließen des Füllkanals muß daher sehr sorgfältig ausgeführt werden und verteuert dadurch das Produkt.

Die DE-OS 2124 275 zeigt einen Pralldämpfer, dessen Kolbenstange im Bereich des Kolbens einen Abschnitt größerer* Durchmessers aufweist und dieser

■hi Abschnitt dem Innendurchmesser des Zylinders angepaßt ist. Die im Zylinder fixierte Führung und Dichtung für die Kolbenstange ist bei dieser Konstruktion nachteilig, denn Pralldämpfer treten nur beim Anfahren an ein Hindernis in Aktion. Somit kann es leicht

v, vorkommen, daß beim Einfahren der verschmutzten und/oder korrodierten Kolbenstange die Dichtung beschädigt wird und dadurch der Pralldämpfer nicht mehr betriebssicher ist. Diesem Nachteil kann nur durch teuere Abdeckeinrichtungen für die Kolbenstange und

Mi Herstellung der Kolbenstange aus korrosionsfestem Werkstoff begegnet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen leicht herstellbaren Pralldämpfer zu schaffen, der betriebssicher arbeitet.

... Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kolbenstange im Bereich des Kolbens in an sich bekannter Weise einen Abschnitt größeren Durchmessers aufweist, der dem Innendurchmesser des

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Zylinders angepaßt ist, während zur Befestigung des Führungsringes die Kolbenstange eine sich über den Umfang erstreckende Nut aufweist und zwischen dem Dichtring und dem Führungsring ein Anlagering mit rechteckigem oder annähernd quadratischem Querschnitt angeordnet ist und die den Federraum begrenzende Wand der Kolbenstange füllöffnungslos ausgebildet ist, wobei der Kolben als Abschlußplatte des Kolbenstangen Hohlraumes in dem Abschnitt mit größerem Durchmesser befestigt ist. Durch den dem Innendurchmesser des Zylinders angepaßten Abschnitt wird eine einfache Abstützfläche der Kolbenstange im Zylinder geschaffen. Die Durchmesser-Vergrößerung für diesen Kolbenstangenabschnitt kann leicht durch Kaltverformen des Rohrendes hergestellt werden, wodurch ein exakter Außendurchmesser des Abschnittes erzielbar ist, so daß allein durch diesen Arbeitsgang ein sehr enges Führungsspiel zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder an dieser Absatzstelle ohne zusätzliche Führungsteile geschaffen wird. Die zweite Abstürzung der Kolbenstange im Zylinder wird vom Führungsring, dem Dichtring und dem .«nlagering gebildet. Diese zweite Abstützfläche wird zwar vorwiegend vom Führungsring übernommen, jedoch ist bei größeren Durchmesser-Toleranzen zwischen Kolbenstange und Zylinder in diesem Bereich der Anlagering maßgebend für den Spalt zwischen der Zylinder-Innenfläche und dem Abstützteil, so daß bei größeren Durchmesser-Toleranzen der Anlagering die Führungsaufgabe übernimmt Somit können billigere Rohre mit geringerer Maßgenauigkeit als Zylinder und als Kolbenstange verwendet werden. Außerdem verhindert der Anlagering das Einquetschen der Dichtung zwischen Zylinder und Führungsring, wodurch eine hohe Betriebssicherheit erzielt wird. Eine leichte und kostensparende Montage des Pralldämpfers bietet außerdem die füllöffnungslose Wand der Kolbenstange. Hierdurch wird es möglich, die Kolbenstange mit der Gasfüllung, dem Trennelement und dem als Abschlußplatte ausgebildeten Kolben als Baueinheit zu montieren, was nicht nur eine Vereinfachung hinsichtlich der Montage bedeutet, sondern auch Funktionsstörungen durch entweichendes Gas vermieden werden, da die den Gasraum begrenzende Wand der Kolbenstange ohne Füllöffnung ausgebildet ist.

Eine sehr einfache Anordnung des Kolbens auf der Kolbenstange im Bereich des Abschnittes mit größerem Durchmesser wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß die Befestigung des Kolbens durch Umbördeln des freien Endes des Abschnittes erfolgt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Nut der Kolbenstange ein Drahtring angeordnet, wobei der Führungsring mit einem im Durchmesser größeren Endstück über diesen Drahtring ragt und dieses Endstück durch Verformung zur Kolbenstange hin ein umgebördeltes Ende bildet. Diese einfache Befestigung des Führungsringes vermeidet ein Verziehen der Kolbenstange und bewirkt somit eine hohe Funktionssicherheit.

Um das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in den Spalt zwischen dem Führungsring und dem Zylinder zu verhindern, ist erfindungsgemäß zwischen dem umgcbördellen Ende des Führungsringes und des Zylinders eine Dichtung angeordnet. Damit auch während der Betätigung des Pralldämpfers die Dichtung auf der Kolbenstange festgehalten wird, ist, wie ein Merkmal der Erfindung ι .'igt, die Dichtung in einer Nut der Kolbenstange angeordnet.

Zur Überbrückung größerer Durchmesser-Toleranzen zwischen dem Innendurchmesser des Zylinders und dem Außendurchmesser der Kolbenstange sind erfindungsgemäß zwei Dichtringe angeordnet, wobei sich ein Dichtring zwischen zwei Anlageringen befindet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den erfindungsgemäßen Pralldämpfer im Längsschnitt;

Fig.2 einen Ausschnitt im Bereich der Abdichtung zwischen Zylinder und Kolbenstange gemäß F i g. 1 in vergrößerter Darstellung und

F i g. 3 eine Ausführungsform gem. F i g. 2. wobei die Dichtung 14 in einer Nut 15 angeordnet ist.

Der in Fig. 1 gezeigte Pralldämpfer ist mit dem zylinderfesten Bauteil direkt mit dtm Fahrzeugaufbau verbunden, während das am Ende der Kolbenstange angebrachte Anschlußteil an der Stoßstange befestigt ist. Auf diese Weise steht jede Str>stange über zwei dieser Pralldämpfer mit dem Aufbau in ''erbindung. Bei leichtem Auffahren gegen ein Hindernis, d. K, bei relativ niederen Auftreffgeschwindigkeiten des Fahrzeuges, wird die Aufprallenergie von den Pralldämpfern aufgenommen und eine Beschädigung des Fahrzeuges verhindert

Der Pralldämpfer selbst besteht aus dem Zylinder 1, welcher die Mittel zur Befestigung dieses Pralldämpfe; s am Fahrzeugaufbau besitzt In diesen Zylinder 1 taucht die Kolbenstange 2, welche mit dem mit größerem Durchmesser versehenen Abschnitt 7 und der aus Führungsring 10, Anlageringen 12 und Dichtringen 13 gebildeten Dichtungsanordnung auf der Zylinderinnenfläche gleitet. Mittels des in einer Nut der Kolbenstange angeordneten Drahtringes 11 wird der einteilig ausgebildete Führungsring 10 in axialer Richtung auf der Kolbenstange festgelegt. Im Hohlraum der Kolbenstange unterteilt der Trennkolben 8 den mk einer Druckgasfüllung versehenen Raum 9 vom Niederdruck-Arbeitsraum 6. Dieser Arbeitsraum 6 steht über die im Ko^:ben 4 befindliche, als Dämpfeinrichtung wirkende Kolbenbohrung S mit dem Hochdruck-Arbeitsraum 3 in Verbindung. Dieser Kolben 4 liegt im Bereich des Ansatzes 7 an der Innenfläche der Knibenstange 2 und ist durch Umbördeln der Enden 16 befestigt. Die Arbeitsräume 3 und 6 sind mit Flüssigkeit gefüllt und stehen unter dem vom druckgasgefüllten Raum 9 durch den Trennkolben 8 ausgeübten Druck.

Wie insbesondere die Fig.2 und 3 zeigt, ist die Dichtung 14 zwischen dem umgebördelten Ende 17 des Zylinders 1 und dem umgebördelten Ende 18 des Führungsringes 10 angeordnet. Dabei ist in Fig.3 die Kolbenstange 2 mit einer Nut 15 versehen, in welche die Dichtung 14 eingreift

Kollidiert ein Fahrzeug, welches mit derartigen hydropneumatischen Pralldämpfern ausgerüstet ist, mit einem Hindernis, so fährt die Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 ein. Dabei wird Flüssigkeit aus dem Hochdruck-Arbeit^raum 3 im Zylinder 1 durch die als Dämpfeinrichtung wirkende Kolbenbohrung S des Kolbens 4 in den Niederdruck-Arbeitsraum 6 der hohlen Kolbenstange 2 gedrückt Anstelle dieser nur aus der Kolbenbohrung 5 bestehenden Dämpfeinrichtung können noch zusätzliche Dämpfventile oder nur Dämpfventile angeordnet sein. Diese durch die Dämpfeinrichtung im Kolben 4 gedrückte Flüssigkeit bewirkt eine Volumenvergrößerung des Raumes 6 und damit eine axiale Verschiebung des Trennknibens Ü wnHnrch H»r

mit Druckgas gefüllte Raum 9 eine Volumenverkleinerung und damit eine Druckerhöhung erfährt. Die Reaktionskraft des hydropneumatischen Pralldämpfers setzt sich somit zusammen aus der sich bei der Drosselung der Flüssigkeitsströmung durch die Dämpfeinrichtung ergebenden Dämpfkraft und der sich infolge der Druckerhöhung im Raum 9 ergebenden Gasfederkraft. Beim Einfahren der Kolbenstange gleitet außerdem die aus den Dichtringen 13, den Anlageringen 12 und dem mittels Drahtring 11 auf der Kolbenstange 2 festgelegten Führungsring 10 bestehende Dichtungsanordnung an der Innenfläche des Zylinders 1. Die ebenfalls auf der Kolbenstange 2 befindliche Dichtung 14. welche die Aufgabe hat, im Ruhezustand des Pralldämpfer das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in den Spalt zwischen dem Führungsring 10 und dem Zylinder 1 zu verhindern, gleitet ebenfalls beim Einfahren der Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 an der Zyiinderinnenwand. Dies ist insbesondere bei der Ausführung nach Fig. 3 gewährleistet, da hier die Dichtung 14 in die Nut 15 der Kolbenstange 2 eingreift.

Nach dem Stoß bewirkt der im Raum 9 vorhandene Gasdruck über den Trennkolben 8, daß die Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 6 über die KolbcnbohrungS in den Arbeitsraum 3 gedrückt wird. Dabei kehrt die mit dem Kolben 4 verbundene Kolbenstange 2 in die in Fig. 1 gezeichnete Ausgangslage zurück. Infolge der Ausschubkraft wird die Dichtung 14 in der in Fig. I gezeichneten Stellung des Pralldämpfers zwischen das umgebördelte Ende 18 des Führungsringes und das umgebördelte Ende 17 des Zylinders gedrückt, d. h., die Dichtung ist im Ruhezustand immer axial vorgespannt.

Durch die Kombination der Dichtringe 13 mit den Anlageringen 12, wobei ein Dichtring 13 zwischen zwei Anlageringen 12 angeordnet ist, wird eine einwandfreie Abdichtung auch bei relativ großen Durchmessertoleranzen beim Außendurchmesser der Kolbenstange 2 und Innendurchmesser des Zylinders 1 erzielt. Da der Druck in dem Ringraum zwischen der Kolbenstange 2 und dem Zylinder 1 dem des Hochdruckraumes 3 entspricht, übt der diesen Ringraum begrenzende Dichtring 13 eine Axialkraft auf den zwischen diesen Dichtringen 13 liegenden Anlagering 12 aus. Der zwischen den Anlageringen 12 liegende Dichtring 13 erfährt somit eine Vorspannung durch diese Axialkraft. Diese Axialkraft wird von dem Führungsring 10 aufgenommen, der in Zug- und Druckrichtung fest mit der Kolbenstange 2 verbunden ist. Diese Verbindung des Führungsringes 10 mit der Kolbenstange 2 erfolgt, indem der Drahtring 11 in eine Nut der Kolbenstange 2 eingelegt wird. AnscUießend wird der Führungsring 10 so mit dem einen größeren Innendurchmesser aufweisenden Endstück über den Drahtring 11 geschoben, daß dieses Endstück nach außen weist Die anschließende Verformung des Endstückes zur Kolbenstange hin ergibt das umgebördelte Ende und damit die axiale Festlegung des Ringes.

Obwohl durch die Dichtung 14 im Ruhezustand des Pralldämpfers das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in den Spalt zwischen Führungsring 10 und Innenfläche des Zylinders 1 vermieden wird, erfolgt ein

Korrosionsschulz dieses Führungsringes 10 ?.. B. durch Verzinken oder Verchromen. Damit wird erreicht, daß bei einer Betätigung des Pralldämpfers eventuell eintretende Feuchtigkeit nicht zu einem Festrosten des Führungsringes 10 an der Innenfläche des Zylinders 1 führt.

Die Kolbenstange 2 mit dem Kolben 4 und dem Trennkolben 8 sowie mit der Gasfüllung im Raum 9 wird als Baueinheit hergestellt. Dies geschieht dadurch, daß vor dem Einbringen des Trennkolbens 8 der Raum 9 die Gasfüllung über die vom Abschnitt 7 gebildete Kolbenstangenöffnung erhält. Anschließend wird der Trennkolbcn 8 in den Hohlraum der Kolbenstangc 2 eingebracht und sodann der Kolben 4 im Ansät/ 7 befestigt, wodurch das iimgebördcltc Ende 16 der Kolbenstange entsteht. Der Trennkolben 8 kommt dabei am Kolben 4 zur Anlage. Eine gesonderte Einfüllöffnung im Kolbcnstangendcckcl entfällt und ebenso der Arbeitsgang zum Verschließen einer solchen Einfüllöffnung.

Die anschließende Endmontage gestaltet sich sehr einfach, denn die vorstehend beschriebene Baueinheit, welche außerdem mit der aus den Dichtringen 13, den Anlagcringen 12. dem Führungsring 10, dem Drahtring 11 sowie der Dichtung 14 versehen ist, wird in den Zylinder 1 eingebracht. Dabei wird der Zylinder 1 senkrecht angeordnet, so daß die Zylinderöffnung oben ist. Nach tfem Einfüllen der Dämpfflüssigkeil in den Zylinder 1 wird die Baueinheit eingeschoben, wobei überschüssige Dämpfflüssigkeit so lange aus der Zylinderöffnung austritt, bis der zuerst an der Innenwand des Zylinders 1 angreifende Dichtring 13 zum Eingriff kommt. Ein weiteres Einschieben der Kolbcnstangenbaueinhcit bewirkt, daß Dämpfflüssigkeil aus dem Arbeitsraum 3 über die Bohrung 5 im Kolben 4 in den Hohlraum der Kolbenstange 2 verdrängt wird. Der Trennkolben 8 hebt sich dadurch vom Kolben 4 ab und es wird der Arbeitsraum 6 gebildet. Ist die Kolben-Kolbenstangenbaueinheit geniigend weit in den Zylinder eingeschoben, so wird das obere Ende des Zylinders 1 umgebördelt, wodurch das umgebördelte Ende 17 entsteht. Die unter Druck stehende Gasfüllung im Raum 9 übt über den Trennkoiben 8 auf die Flüssigkeitsfüllung in den Arbeitsräumen 6 und 3 einen Druck aus, so daß die Kolbenstange ausgeschoben wird. Dadurch wird die zwischen dem umgebördelten Ende 17 des Zylinders 1 und dem umgebördelten Ende 18 des Führungsringes 10 angeordnete Dichtung 14 zusammengedrückt und verhindert ein Eindringen von Feuchtigkeit url Schmutz in den Spalt zwischen dem Führungsring 10 und der Innenfläche des Zylinders 1. Für die Lage des Trennkolbens 8 im Hohlraum der Kolbenstange 2 ist beim Zusammenbau die Länge des Einfahrweges für den inneren Dichtring 13 maßgebend. Je länger die axiale Ausdehnung der aus den Dichtringen 13. den Anlageringen 12 und dem Führungsring 10 bestehende Dichtungs- und Führungseinheit ausgebildet ist, um so größer wird der Niederdruck-Arbeitsraum 6 im Ruhezustand des Pralldämpfers.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydropneumatischer Pralldämpfer, insbesondere für Stoßstangen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Zylinder, der mit Flüssigkeit gefüllt ist und den Hochdruck-Arbeitsraum bildet und in diesem Zylinder ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben gleitet, wobei die Kolbenstange zur Aufnahme einer Druckgasfüllung und einer Flüssigkeitsfüllung einen Hohlraum aufweist, in welchem zur Trennung des druckgasgefüllten Federraumes vom flüssigkeitsgefüllten Arbeitsraum ein Trennelement angeordnet ist, während der flüssigkeitsgefüllte Arbeitsraum mit dem Hochdruck-Arbeitsraum über eine Dämpfeinrichtung verbunden ist und eine auf der Kolbenstange axial festgelegte elastische, aus Führungsring und Dichtring bestehende Einheit vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (2) im Bereich des Kolbens (4) in an sich bekannter Weise einen Abschnitt (7) größeren Qurchmessers aufweist, der dem Innendurchmesser des Zylinders (1) angepaßt ist, während zur Befestigung des Führungsringes (10) die Kolbenstange (2) eine sich über den Umfang erstreckende Nut aufweist und zwischen dem Dichtring (13) und dem Führungsring (10) ein Anlagering (12) mit rechteckigem oder annähernd quadratischem Querschnitt angeordnet ist und die den Federraum (9) begrenzende Wand der Kolbenstange (2) füllöffnungslos ausgebildet ist, wobei der Kolben (4) als Abschlußplatte des Kolbenstangenhohlraumes iii dem Abschnitt (7) mit größerem Durchmesser befestigt ist.

2. Hydropneumatisch^ Pralldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichr H, daß die Befestigung des Kolbens (4) durch Umbördeln des freien Endes (16) des Abschnittes (7) erfolgt.

3. Hydropneumatischer Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut der Kolbenstange (2) ein Drahtring (11) angeordnet ist und der Führungsring (10) mit einem im Innendurchmesser größeren Endstück über diesen Drahtring (11) ragt und dieses Endstück durcir Verformung zur Kolbenstange (2) hin ein umgebördeltes Ende (18) bildet.

4. Hydropneumatischer Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem umgebördelten Ende (18) des Führungsringes (10) und dem umgebördelten Ende (17) des Zylinders (1) eine Dichtung (14) angeordnet ist.

5. Hydropneumatischer Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (14) in einer Nut (15) der Kolbenstange (2) angeordnet ist.

6. Hydropneumatischer Pralldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dichtringe (13) angeordnet sind, wobei sich ein Dichtring (13) zwischen zwei Anlageringen (12) befindet.