DE102004007960B4

DE102004007960B4 - Kolben-Zylinder-Aggregat

Info

Publication number: DE102004007960B4
Application number: DE200410007960
Authority: DE
Inventors: Jörg Brandhofer; Michael Müller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: DE102004007960A1

Abstract

Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener und Dämpfeinrichtungen aufweisender Kolben axial beweglich angeordnet ist und den Zylinderinnenraum in zwei fluidgefüllte Arbeitsräume trennt und sich an einem Zylinderende eine Kolbenstangenführung und eine Dichtung für die Kolbenstange befinden, während der hydraulisch-mechanische Zuganschlag im ringförmigen Arbeitsraum zwischen Zylinder und Kolbenstange angeordnet ist, einen mit der Kolbenstange verbundenen Anschlagring besitzt, welcher mit einem Dämpfring zusammenwirkt, und eine Feder vorgesehen ist, die sich einerseits im Bereich der Kolbenstangenführung und andererseits auf einem Dämpfringträger abstützt, wobei in einer Nut des Dämpfringträgers ein axial bewegbar angeordneter Dämpfring als geschlitzter Spannring angeordnet ist, der in Zugrichtung als Dämpfungsquerschnitt nur einen Stoßspalt des Spannringes freigibt, wobei die Feder und/oder der Dämpfringträger aus einem Elastomer hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) auf ihrer axialen Länge mit im Abstand zueinander angeordneten, radial verlaufenden Stegen (23) versehen ist und dass...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener und Dämpfeinrichtungen aufweisender Kolben axial beweglich angeordnet ist und den Zylinderinnenraum in zwei fluidgefüllte Arbeitsräume trennt und sich an einem Zylinderende eine Kolbenstangenführung und eine Dichtung für die Kolbenstange befinden, während der hydraulisch-mechanische Zuganschlag im ringförmigen Arbeitsraum zwischen Zylinder und Kolbenstange angeordnet ist, einen mit der Kolbenstange verbundenen Anschlagring besitzt, welcher mit einem Dämpfring zusammenwirkt, und eine Feder vorgesehen ist, die sich einerseits im Bereich der Kolbenstangenführung und andererseits auf einem Dämpfringträger abstützt, wobei in einer Nut des Dämpfringträgers ein axial bewegbar angeordneter Dämpfring als geschlitzter Spannring angeordnet ist, der in Zugrichtung als Dämpfungsquerschnitt nur einen Stoßspalt des Spannringes freigibt, wobei die Feder und/oder der Dämpfringträger aus einem Elastomer hergestellt sind.

Es sind bereits Kolben-Zylinder-Aggregate bekannt, wie z.b. Schwingungsdämpfer oder Federbeine ( DE 28 53 914 C2 ), bei denen ein hydraulisch- mechanischer Zuganschlag im ringförmigen Arbeitsraum zwischen dem Zylinder und der Kolbenstange angeordnet ist. Dieser Zuganschlag besteht im wesentlichen aus einer Feder, einem Dämpfringträger sowie einem Dämpfring, die sich auf einer Anschlagscheibe, welche an der Kolbenstange fixiert ist, abstützen. Der Dämpfring ist dabei axial beweglich, wobei in der Druckstufe ein größerer Dämpfungsquerschnitt als in der Zugstufe freigegeben wird. Problematisch ist bei einem derartigen mechanisch-hydraulischen Zuganschlag, dass der Dämpfungsringträger sich direkt an der Anschlagscheibe abstützt, so dass einerseits gleitgünstige Materialien verwendet werden müssen, andererseits bilden sich jedoch Geräusche durch die entsprechenden Kontakte der einzelnen Bauteile untereinander und schließlich ist ein erhöhter Montageaufwand für die einzelnen Bauteile notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag zu schaffen, welcher nicht nur eine ausreichende Dämpfung aufweist, sondern der auch noch einfach zu montieren und darüber hinaus geräuscharm und kostengünstig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Feder auf ihrer axialen Länge mit im Abstand zueinander angeordneten, radial verlaufenden Stegen versehen ist und dass die Feder zur Kolbenstange hin Räume bildet, in die über Öffnungen Dämpfungsmittel aus- und einströmen kann.

Vorteilhaft ist hierbei, dass die Feder und/oder der Dämpfringträger kostengünstig und aus einem gewichtsmäßig leichtem Material hergestellt werden können, wobei auch gute Geräuscheigenschaften realisierbar sind.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass die Feder und der Dämpfringträger einteilig ausgebildet sind. Hierdurch sind günstige Montageeigenschaften gewährleistet, da die Anzahl der Bauteile reduziert wird.

Zur Reibungs- und Geräuschoptimierung ist vorgesehen, dass der Dämpfringträger nicht mit der Kolbenstange in Kontakt ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Dämpfringträger keine Berührung, und damit keine Reibung gegenüber der Kolbenstange verzeichnet, da über den Dämpfring der Dämpfringträger an der Innenwandung des Zylinders geführt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in Druckrichtung zwischen dem Dämpfring und dem Dämpfringträger ein zusätzlicher, im Dämpfringträger angeordneter Dämpfungsquerschnitt freigegeben wird. Hierbei ist mit Vorteil vorgesehen, dass der zusätzliche Dämpfungsquerschnitt in Form von Kanälen auf dem Umfang des Dämpfringträgers angeordnet ist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist darüber hinaus vorgesehen, dass über dem Umfang verteilt mindestens zwei Kanäle angeordnet sind.

Als besonders günstig hat sich herausgestellt, in dem zwischen der Kolbenstange und der Feder Dämpfungsmittel durch Öffnungen in den oberen Arbeitsraum strömen kann.

Zur Erzielung eines geräuscharmen Anschlagens am Anschlagring ist vorgesehen, dass der Dämpfringträger auf der dem Anschlagring zugewandten Seite eine Ausnehmung aufweist, in die ein elastisches Anschlagelement eintaucht.

Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass das Anschlagelement auf dem Anschlagring aufliegt.

Die Bestimmung der Anschlagsgeometrie bzw. der Federrate wird dadurch bestimmt, dass das Anschlagelement eine axial größere Erstreckung als die Ausnehmung aufweist und/oder dass das Anschlagelement einen geringeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Ausnehmung aufweist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass der Dämpfringträger mindestens einen Steg zur Verdrehsicherung des Dämpfrings aufweist.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass die Feder Öffnungen aufweist, die in Abhängigkeit des eingefederten Zustand ihren ursprünglichen Querschnitt ändern und somit das ausströmende Dämpfungsmittel drosseln.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Feder sich wahlweise frei im Zylinder und/oder auf der Kolbenstange bewegen kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt:
1 einen Schwingungsdämpfer in Zweirohr-Bauart mit einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag im Schnitt
2a als Einzelheit eine Kolbenstange mit Kolben und einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag, teils geschnitten
2b, die in 2a dargestellten Bauteile in Ansicht
3a und 3b den hydraulisch-mechanischen Zuganschlag bei Druckbelastung
4a–7b weitere Ausführungsformen.
Das in 1 dargestellte Kolben-Zylinder-Aggregat 1 ist als Zweirohr-Teleskop-Stoßdämpfer ausgebildet. Es besteht im wesentlichen aus dem Zylinder 2, dem Kolben 3, welcher an der Kolbenstange 12 befestigt ist, und dem Zylinder 2, in einen oberen 4 und unteren Arbeitsraum 5 unterteilt. An der Kolbenstange 12 ist ein hydraulisch-mechanischer-Zuganschlag 6 angeordnet, bestehend aus einem Dämpfring 7, einem Anschlagelement 9, einem Dämpfringträger 8, der mit einer Feder 10 einteilig ausgebildet ist sowie einem Anschlagring 11.
Die nähere Funktionsweise des hydraulisch-mechanischen Zuganschlags 6 ist in den 2 und 3 näher erläutert.
Das Kolben-Zylinder-Aggregat 1 ist des weiteren mit einer unteren Befestigung 13 zur Befestigung an einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges versehen, während das obere Ende der Kolbenstange 12 über ein Federbeinstützlager (nicht dargestellt) mit der Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges verbunden ist.
Die 2a und 2b zeigt den hydraulisch-mechanischen Zuganschlag 6 in der Zugstufe, das heißt die Kolbenstange 12 bewegt sich aus der Kolbenstangenführung 14 hinaus nach außen, so dass der Dämpfring 7 an der unteren Steuerkante 15 des Dämpfringträgers 8 anliegt. Da der Dämpfring 7 in der Innenwandung des Zylinders 2 geführt ist, ist als einziger Dämpfungsquerschnitt der Stoßspalt 18 gemäß 2b im Dämpfring 7 freigegeben. Der in der Nut 16 angeordnete Dämpfring 7 verschließt gegenüber der unteren Steuerkante 15 eine Durchflussmöglichkeit für das Dämpfungsmittel innerhalb des oberen Arbeitsraumes 4.
Das Anschlagselement 9 ist als elastischer Ring ausgebildet und ist zwischen dem Dämpfringträger 8 und dem Anschlagring 11 angeordnet.
In der Druckstufe gemäß 3a und 3b fährt die Kolbenstange 12 zusammen mit dem Kolben 3 in den Zylinder 2 hinein, dabei bewegt sich der Anschlagring 11 zusammen mit dem Anschlagelement 9 vom Dämpfringträger 8 weg. Der Dämpfring 7 ist dabei an der oberen Steuerkante 17 angeordnet, so dass als Dämpfungsquerschnitt nicht nur der Stoßspalt 18, sondern auch der Kanal 20 bzw. 21 als Dämpfungsquerschnitt herangezogen wird. Je nach Anzahl der Kanäle 21 wird ein entsprechend großer Dämpfungsquerschnitt freigegeben, der größer ist als lediglich der Stoßspalt 18, wie er in der Zugstufe wirksam ist.
Das Anschlagselement 9 hat sich in der Druckstufe aus der Ausnehmung 19 herausbewegt und wird erst wieder in der Zugstufe, das heißt bei herausfahrender Kolbenstange 12 wirksam.
Über die Öffnungen 22 kann Dämpfungsmittel aus den von der Feder 10 eingeschlossenen Raum aus- und einströmen. Gleichzeitig dienen die Stege 23 bei axialer Bewegung zur Dämpfung und/oder als Anschlag.
In den 4a–7b sind Ausführungen dargestellt, bei denen die Feder 10 und Dämpfringträger 8 einteilig ausgebildet sind und direkt mit dem Anschlagring 11 zusammen wirken.

1: Kolben-Zylinder-Aggregat
2: Zylinder
3: Kolben
4: oberer Arbeitsraum
5: unterer Arbeitsraum
6: hydraulisch-mechanischer Zuganschlag
7: Dämpfring
8: Dämpfringträger
9: Anschlagelement
10: Feder
11: Anschlagring
12: Kolbenstange
13: untere Befestigung
14: Kolbenstangenführung
15: untere Steuerkante
16: Nut
17: obere Steuerkante
18: Stoßspalt
19: Ausnehmung
20: Kanal
21: Kanal
22: Öffnung
23: Stege

Claims

Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener und Dämpfeinrichtungen aufweisender Kolben axial beweglich angeordnet ist und den Zylinderinnenraum in zwei fluidgefüllte Arbeitsräume trennt und sich an einem Zylinderende eine Kolbenstangenführung und eine Dichtung für die Kolbenstange befinden, während der hydraulisch-mechanische Zuganschlag im ringförmigen Arbeitsraum zwischen Zylinder und Kolbenstange angeordnet ist, einen mit der Kolbenstange verbundenen Anschlagring besitzt, welcher mit einem Dämpfring zusammenwirkt, und eine Feder vorgesehen ist, die sich einerseits im Bereich der Kolbenstangenführung und andererseits auf einem Dämpfringträger abstützt, wobei in einer Nut des Dämpfringträgers ein axial bewegbar angeordneter Dämpfring als geschlitzter Spannring angeordnet ist, der in Zugrichtung als Dämpfungsquerschnitt nur einen Stoßspalt des Spannringes freigibt, wobei die Feder und/oder der Dämpfringträger aus einem Elastomer hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) auf ihrer axialen Länge mit im Abstand zueinander angeordneten, radial verlaufenden Stegen (23) versehen ist und dass die Feder (10) zur Kolbenstange (12) hin Räume bildet, in die über Öffnungen (22) Dämpfungsmittel aus- und einströmen kann.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) und der Dämpfungsträger (8) einteilig ausgebildet sind.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfringträger (8) nicht mit der Kolbenstange (12) in Kontakt ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Druckrichtung zwischen dem Dämpfring (7) und dem Dämpfringträger (8) ein zusätzlicher, im Dämpfringträger (8) angeordneter Dämpfungsquerschnitt freigegeben wird.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Dämpfungsquerschnitt in Form von Kanälen (20, 21) auf dem Umfang des Dämpfringträgers (8) angeordnet ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Umfang verteilt mindestens zwei Kanäle (20, 21) angeordnet sind.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kolbenstange (12) und der Feder (10) Dämpfungsmittel durch Öffnungen (22) in den oberen Arbeitsraum (4) strömen kann.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfringträger (8) auf der dem Anschlagring (11) zugewandten Seite eine Ausnehmung (19) aufweist, in die ein elastisches Anschlagelement (9) eintaucht.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (9) auf dem Anschlagring (1) aufliegt.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (9) eine axial größere Erstreckung als die Ausnehmung (19) aufweist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (9) einen geringeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Ausnehmung (19) aufweist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) Öffnungen (20) aufweist, die in Abhängigkeit des eingefederten Zustand ihren ursprünglichen Querschnitt ändern und somit das ausströmende Dämpfungsmittel drosseln.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) sich wahlweise frei im Zylinder (2) und/oder auf der Kolbenstange (12) bewegen kann.