DE4236961A1 - Brandsicherung für einen Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einrohrschwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein unter einer Gasvorspannung stehendes Medium innerhalb eines Kolben-Zylinder-Aggregates stellt grundsätzlich ein wenn auch geringes Sicherheitsrisiko an einem Fahrzeug dar. Insbesondere bei Verkehrsunfällen, bei denen ein Fahrzeug in Brand gerät, besteht die Gefahr, daß die Gasvorspannung durch die Wärmeeinwirkung stark zunimmt und die Kolbenstangenfüh­ rung und die Kolbenstange mit Kolben aus dem Zylinderrohr mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird. Dieser Effekt spielt besonders dann eine Rolle, wenn die Kolbenstangenführung aus einem Werkstoff mit geringerer Warmfestigkeit besteht, bei­ spielsweise Aluminium, das man nicht so hochbelastbar mit dem Zylinderrohr verbinden kann. Abhilfe schafft man bei Pralldämpfern durch eine Sicherheitsentlüftung, wie sie z. B. aus der DE 39 19 945 bekannt ist. Diese Sicherheitsentlüf­ tung basiert darauf, daß eine Dichtung ab einer bestimmten Temperatur ihre Dichtfunktion verliert und eine Öffnung zur Atmosphäre freigibt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheits­ einrichtung für einen Schwingungsdämpfer zu realisieren, wobei die Sicherheitseinrichtung äußerst platzsparend ist, keinen groben Fertigungsaufwand benötigt und trotzdem zuver­ lässig funktioniert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.

Die bei umfangreichen Brandversuchen festgestellten Austrei­ bungen der Kolbenstangenführung und der Kolbenstange samt Kolben konnten durch den Einsatz der Haltemittel zuverlässig verhindert werden. Die durch den Schiefstand der Kolbenstange auf die Kolbenstangenführung übertragene Haltekraft minimiert vorteilhafterweise den Gesamtaufwand für die Brandsicherung.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens besteht das Haltemittel aus mindestens einer partiellen Durchmesserreduzierung, die in Verbindung mit der Druckkraft des Gaspolsters eine Radialkraft auf den Kolben ausübt. Bei beginnendem Austrieb der Kolbenstangenführung verkeilt sich der Kolben an der partiellen Durchmesserreduzierung und die Baueinheit Kolben-Kolbenstange sitzt fest. Eine Durchmesserreduzierung lädt sich leicht in das Zylinderrohr einarbeiten. Die Gesamtteilezahl des Schwingungsdämpfers verändert sich gegenüber dem Stand der Technik nicht.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist die Durchmesser­ reduzierung durch eine Anzahl von in Umfangsrichtung des Zylinderrohres verlaufender Sicken realisiert. Diese Sicken lassen sich sehr leicht durch ein Stempelwerkzeug einbringen, auch wenn der Schwingungsdämpfer bereits fertigmontiert ist. Die Anzahl, die Umfangslänge und die Tiefe der Sicken bestim­ men die Haltekraft der Sicherheitseinrichtung.

Vorteilhafterweise beschränken sich die Sicken auf eine Um­ fangslänge, die kleiner ist als der halbe Umfang des Zylinder­ rohres. Durch diese Maßnahme kann ein relativ grober Schief­ stand der Kolbenstange erreicht werden. Zusätzlich bleibt ein ausreichend grober Übertrittsquerschnitt für das Dämpf­ medium zwischen den beiden Arbeitsräumen erhalten.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung mit ihren Vorteilen beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Einrohrschwingungsdämpfer im Normalzustand,

Fig. 2 Kolbenstange und Kolbenstangenführung im Schiefstand,

Fig. 3 Druckentlasteter Schwingungsdämpfer,

Fig. 4a/b Detaildarstellung einer Haltesicke.

Die Fig. 1 zeigt einen Einrohrschwingungsdämpfer 1, der im wesentlichen aus einem Zylinderrohr 3 besteht, das von einem Boden 5 endseitig verschlossen wird. Das gegenüberliegende Ende, aus dem eine axial bewegliche Kolbenstange 7, an der ein Kolben 9 befestigt ist, ragt, wird von einer Kolbenstan­ genführung 11 begrenzt, die mit einer umlaufenden Befestigungs­ sicke 12 mit dem Zylinderrohr 3 verbunden ist. Als Material für die Kolbenstangenführung 11 wird vorwiegend Aluminium mit einer im Vergleich zu Stahl geringeren Warmfestigkeit verwendet. Die Kolbenstangenführung 11 wird durch eine Rund­ dichtung 13 gegenüber dem Zylinderrohr 3 abgedichtet. Die Dichtung 13 ist innerhalb einer Nut 15 gekammert und steht unter leichter Vorspannung zum Zylinderrohr 3.

Der Kolben 9 teilt den dämpfmediumgefüllten Innenraum des Zylinderrohres 3 in zwei Arbeitsräume auf. Zwischen dem Kol­ ben 9 und dem Zylinderrohr 3 bzw. der Kolbenstange 7 und der Kolbenstangenführung 11 besteht ein geringes Spiel, das von den jeweiligen Dichtungen 17/19 im Normalbetrieb ausgeglichen wird. Ein Gaspolster 21 zwischen dem Boden 5 und einem Trenn­ kolben 23 übt auf das Dämpfmedium eine Druckkraft aus.

Für den Brandfall sind unterhalb der Kolbenstangenführung 11 Haltemittel 25 in Form von kurzen Sicken in das Zylinderrohr 3 eingedrückt. Die Sicken 25 bewirken eine Reduzierung des Innendurchmessers des Zylinderrohres 3. Die Form der Sicken 25 ist weniger entscheidend als die Sickenanzahl, Sickenlänge und Sickentiefe für die Wirkung der Haltemittel 25.

Die Fig. 2 zeigt den Zustand des Schwingungsdämpfers 1 im Brandfall. Durch die Wärmeeinwirkung dehnen sich die Volumen des Gaspolsters 21 und des Dämpfmediums aus. Der Druck inner­ halb des Zylinderrohres 3 steigt rapide an. Es kommt zu einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 7, wobei sich kurzfristig ein Druckabbau einstellt, der jedoch durch die bestehende Wärmeeinwirkung mehr als kompensiert wird. Die Kolbenstangen­ ausfahrbewegung wird von den Haltemitteln 25 vollständig abgebremst. Ausschlaggebend dafür ist die Druckkraft, die den Kolben 9 auf die Sicken 25 drückt, die wiederum durch ihre körperliche Ausbildung, die im Einlaufbereich 27 einer schiefen Ebene entspricht, aus der Druckkraft eine Radial­ kraftkomponente auf den Kolben 9 ausübt. Die Radialkraftkompo­ nente bewirkt einen Schiefstand der Kolbenstange 7 mit der Folge, daß die Dichtfunktion der Kolbendichtung 17 ausgesetzt ist. Der Schiefstand der Kolbenstange 7 wird durch das Spiel zwischen der Kolbenstangenführung 11 und der Kolbenstange 7 bzw. Kolben/Zylinderrohrinnenwand ermöglicht. Zwangsläufig dürfen die Bauhöhen der Kolbenstangenführung 11 und des Kol­ bens 9 nicht zu grob ausgeführt sein, da ansonsten trotz ausreichenden Spiels kein Schiefstand der Kolbenstange 7 erreicht werden kann. Mit dem Schiefstand der Kolbenstange 7 ist ein leichter Schiefstand der Kolbenstangenführung 11 verbunden, der sich durch die Kontaktfläche 29 der Kolben­ stange 7 zur Führung 11 ergibt. Der leichte Schiefstand der Kolbenstangenführung 11 und die Reibung zwischen der Kolben­ stange 7 und der Kolbenstangenführung 11 bewirken, daß sich die Kolbenstangenführung 11 trotz der wegen der geringeren Warmfestigkeit der Aluminium-Kolbenstangenführung 11 sich lösenden Sickenverbindung 12 zwischen der Kolbenstangenfüh­ rung 11 und dem Zylinderrohr 3 nur sehr langsam aus dem Zylin­ derrohr 3 bewegen kann.

Die Fig. 3 beschreibt den Zustand, bei dem die Kolbenstangen­ führung 11 bereits ihre Endstellung erreicht hat. Kolbenstan­ ge 7 und Kolben 9 haben ihre Position nicht verändert. Die unter Vorspannung stehende Behälterdichtung 13 ist partiell von den Befestigungssicken 12 des Zylinderrohres 3 aus der Nut der Kolbenstangenführung 11 gedrängt worden. Die Dicht­ funktion der Behälterdichtung 13 ist durch den Bypass zwischen der Kolbenstangenführung 11 und dem Zylinderrohr 3 und der partiell ausgetretenen Dichtung 13 völlig ausgeschal­ tet. Das unter hohen Druck stehende Dämpfmedium kann kontrol­ liert entweichen, wodurch sich die bis dahin bestehende Druck­ kraft abbaut.

In der Fig. 4 wird eine Sicke 25 vergrößert gezeigt. Der Prägestempel ist so ausgeformt, daß sich zwischen der Zylin­ derrohrinnenwand und der Sicke keine Grate bilden können. Im Längsschnitt der Fig. 4b kann man die schiefe Ebene im Ein­ laufbereich 27 des Kolbens 9 im Brandfall erkennen, die auf den Kolben 9 mit Hilfe der Druckkraft innerhalb des Dämpfers 1 eine Radialkraftkomponente auf den Kolben 9 ausübt.

Claims (4)

1. Einrohrschwingungsdämpfer, umfassend ein Zylinderrohr mit einem Boden, eine Kolbenstangenführung mit geringerer Warm­ festigkeit, die an ihrem Außendurchmesser mittels einer Behälterdichtung gegenüber dem Zylinderrohr abgedichtet und durch eine oder mehrere Befestigungssicken mit diesem verbunden ist, eine axial bewegliche Kolbenstange mit einem Kolben, der das Zylinderrohr in zwei Arbeitsräume unterteilt, eine Dämpfmediumfüllung, die von einem durch einen Trenn­ kolben abgetrenntes Druckgaspolster vorgespannt wird, eine Sicherheitsvorrichtung für den Brandfall des Schwingungs­ dämpfers, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schwin­ gungsdämpfers (1) ein Haltemittel (25) für die Kolbenstan­ ge (7) vorgesehen ist, das die Kolbenstange (7) mit dem Kolben (9) ab einer definierten Hublage in einen Schief­ stand bezüglich der Dämpferlängsachse bewegt und hält, wobei aus dem Schiefstand resultierende Kontaktflächen (29) zwischen der Kolbenstangenführung (11) und der Kolbenstan­ ge (7) wiederum einen Schiefstand der Kolbenstangenfüh­ rung (11) hervorrufen, der eine Haltekraft auf die Kolben­ stangenführung (11) bewirkt.

2. Einrohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltemittel (25) aus mindestens einer partiellen Durchmesserreduzierung besteht, die in Verbindung mit der Druckkraft des Gaspolsters (21) eine Radialkraft auf den Kolben (9) ausübt.

3. Einrohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserreduzierung durch eine Anzahl von in Umfangsrichtung des Zylinderrohres (3) verlau­ fenden Sicken (25) realisiert ist.

4. Einrohrschwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sicken (25) auf eine Umfangslänge beschränken, die kleiner ist als der halbe Umfang des Zylinderrohres (3).