DE102004021819B3 - Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft - Google Patents

Abstract

Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft, umfassend einen dämpfmittelgefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei ein Kolben ortsfest zur Kolbenstange angeordnet ist, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Kolbenstange ein Gehäuse von einem oberen bis zu einem unteren Boden des Gehäuses durchdringt, in dem ein axial beweglicher Kolben angeordnet ist, der das Gehäuse in zwei Arbeitskammern unterteilt, wobei mindestens eine der Arbeitskammern mit einem Arbeitsraum des Zylinders verbunden ist, wobei sich die Kolbenstange über beide Böden des Gehäuses hinaus erstreckt und der Kolben mit der Kolbenstange verbunden ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
• Die US 6,561,326 B2 beschreibt einen Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft, bei dem ein Gehäuse zur Aufnahme eines axial beweglichen Trennkolbens oberhalb eines Dämpfkolbens stirnseitig befestigt ist. In der Ausführung nach 3 wird ein oberer Boden des Gehäuses mit der Stirnseite der Kolbenstange verschweißt. Ein unterer Boden ist mit einer Gehäusehülse verschweißt und verfügt über eine Aufnahme für eine Kolbenschraube. Je nach Werkstoffauswahl für die Kolbenstange und dem Gehäuse kann der Fall auftreten, dass für die verschiedenen Schweißverbindungen auch unterschiedliche Schweißverfahren zur Anwendung kommen. So muss z. B. für die Schweißverbindung des Gehäuses mit der Kolbenstange ein Schweißverfahren eingesetzt werden, dass einerseits sehr hohen Belastungen standhalten muss, aber keine Schweißspritzer verursachen darf, da ansonsten die Kolbenstangenoberfläche beschädigt wird.
• In der Ausführung nach 4 kommt ein Gehäuse zur Anwendung, bei dem der untere Gehäuseboden einen Kolbentragezapfen aufweist. Das gesamte Gehäuse wird über eine Gewindeverbindung mit der Mantelfläche der Kolbenstange fixiert.
• Die DE 39 26 704 C1 zeigt einen Schwingungsdämpfer, der oberhalb seines an der Kolbenstange befestigten Kolbens ein Gehäuse aufweist, das mit der Kolbenstange ebenfalls verschraubt ist. Die Kolbenstange erstreckt sich von dem oberen bis zum unteren Boden des Gehäuses, wobei ein ringförmiger Trennkolben auf der Mantelfläche innerhalb des Gehäuses axial verschiebbar angeordnet ist. Der untere Boden verfügt ebenfalls über einen Kolbenstangentragezapfen nach dem Prinzip der 4 der US 6,561,326 B2 .
• Aus der gattungsbildenden US 3,784,179 ist ein Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft, umfassend einen dämpfmittelgefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei ein Kolben ortsfest an der Kolbenstange angeordnet ist, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei sich die Kolbenstange durch ein Gehäuse erstreckt und einen oberen und einen unteren Boden des Gehäuses durchdringt, in dem ein axial beweglicher Trennkolben angeordnet ist, der das Gehäuse in zwei Arbeitskammern unterteilt, wobei mindestens eine der Arbeitskammern mit einem Arbeitsraum des Zylinders verbunden ist, bekannt. Das Gehäuse ist ortsfest zum Zylinder angeordnet und der bewegliche Trennkolben steuert eine Drossel zwischen einem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einem Arbeitsraum zwischen dem Gehäuse und einer Kolbenstangenführung. Je tiefer die Kolbenstange in den Zylinder eintaucht, um so stärker wird der Durchtrittsquerschnitt der Drossel von dem Trennkolben eingeschränkt.
• Die ältere DE 103 00 107 B3 betrifft eine Einrichtung für hydraulische Schwingungsdämpfer zur Erzeugung einer amplitudenselektiven Dämpfkraft. Eine Kolbenstange durchdringt ein mit endseitigen Böden bestücktes Gehäuse, in dem ein ringförmiger Trennkolben axial gleitend angeordnet ist. Ein wesentliches Problem bei dieser Konstruktion besteht darin, dass der Trennkolben zusammen mit einem der Böden keine Räume begrenzen soll, in dem sich Dämpfmedium sammeln kann, das eine weitere Trennkolbenbewegung verhindert.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den gattungsbildenden Schwingungsdämpfer im Hinblick auf eine möglichst einfache Befestigung des Gehäuses an der Kolbenstange weiterzuentwickeln.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.
• Aufgrund dieser Maßnahme ist es ausgeschlossen, dass sich zwischen dem Trennkolben und der Wandung des Gehäuses Drucknester bilden, die einer Trennkolbenbewegung im dämpfmediumgefüllten Gehäuse entgegenwirken.
• Eine weitere Lösung kann darin bestehen, dass mindestens einer der Böden des Gehäuses einen Radialkanal zwischen der Arbeitskammer und einem Verbindungskanal zwischen dem mindestens einen Arbeitsraum und einer Arbeitskammer des Gehäuses aufweist. Dieser Radialkanal lässt das Dämpfmedium an geeigneter Stelle in die Arbeitskammer einströmen, wobei dann ausgeschlossen ist, dass der Trennkolben mit seiner profilierten Oberfläche den Verbindungskanal blockiert.
• So ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Gehäuse zwischen einem Absatz der Kolbenstange und dem Kolben fixiert ist. Im Vergleich zu einem konventionellen Dämpfer wird das Gehäuse als einfaches "Beipackbauteil" hinzugefügt.
• Je nach konstruktiver Ausgestaltung eines Kolbenventils kann der Boden außenseitig bezogen auf das Gehäuse eine Stützfläche für mindestens eine Ventilscheibe eines im Kolben ausgeführten Kolbenventils bereitstellen, so dass insgesamt eine kompakte Bauform gewährleistet ist.
• Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch sind ein Boden und ein Hülsenteil des Gehäuses einteilig ausgeführt. Schweißnähte und damit verbundene Dichtheitsüberprüfungen können deshalb entfallen.
• Die Kolbenstange weist mindestens eine Anformung auf, die zusammen mit dem Kolben den Verbindungskanal zwischen dem mindestens einen Arbeitsraum und einer Arbeitskammer bildet. Die Anformung kann als Nut aber auch bevorzugt als eine einfache Abflachung ausgeführt sein. Im Vergleich zu einem Verbindungskanal durch die Kolbenstange ist eine Anformung wesentlich preiswerter herstellbar.
• Um die maximale Beanspruchungsgrenze für einen Kolbenstangenabsatz, auf dem der Kolben befestigt ist, nicht zu mindern, ist die Anformung außerhalb eines Befestigungsprofils für ein den Kolben fixierendes Befestigungsmittel ausgeführt.
• In weiterer konstruktiver Ausgestaltung der Erfindung weist das Befestigungsmittel mindestens einen Anschlusskanal zwischen dem Arbeitsraum und der Arbeitskammer aufweist. Deshalb kann z. B. eine Kolbenzapfengewinde mit den bisherigen Maßen erhalten bleiben.
• Man kann den Radialkanal in den Boden einprägen, so dass der Radialkanal als eine Nut ausgeführt ist, die in Richtung der Arbeitskammer von einer Scheibe abgedeckt wird.
• Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
• Die einzige Figur beschreibt einen Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer 1 beliebiger Bauform. Innerhalb eines dämpfmittelgefüllten Zylinders 3 ist eine Kolbenstange 5 axial beweglich gelagert. Die Kolbenstange 5 durchdringt ein Gehäuse 7 von einem oberen Boden 9 bis zu einem unteren Boden 11, wobei das Gehäuse ebenfalls vollständig mit Dämpfmedium gefüllt ist. Der Boden 11 und ein Hülsenteil 12 des Gehäuses sind einteilig, z. B. als ein Fließpressteil, ausgeführt. Ein kreisringförmiger Trennkolben 13 unterteilt das Gehäuse 7 in zwei Arbeitskammern 15; 17. Zwischen dem Boden 9 und der Kolbenstange 5 kann eine Dichtung angeordnet sein.
• Ein Kolben 19 ist auf ein Kolbenstangenzapfen 21 direkt mit der Kolbenstange 5 verbunden, wobei das Gehäuse 7 zwischen einem Absatz 23 der Kolbenstange und dem Kolben fixiert ist. Ausgehend von dem Absatz 23 bis zu einem unteren maximalen Ausfahrpunkt kann die Kolbenstange einen konstanten Nenndurchmesser aufweisen, so dass eine konventionelle Kolbenstange verwendbar ist, die als ein Fertigteil in den Fertigungsablauf eingeführt werden kann. Der Kolben verfügt über Dämpfventile 25; 27, über die ein kolbenstangenseitiger 26 und ein kolbenstangenfernen Arbeitsraum 28 strömungsrichtungsabhängig miteinander verbunden sind. Von den nur vereinfacht dargestellten Dämpfventilen ist eine Ventilscheibe 29 erkennbar, die sich an einer außenseitig bezogen auf das Gehäuse bereitgestellten Stützfläche 31 des Bodens 11 abstützt.
• Die Kolbenstange 5 bzw. der Kolbenstangenzapfen 21 weist mindestens eine Anformung 33 auf, die zusammen mit dem Kolben 19 einen Verbindungskanal 35 zwischen dem Arbeitsraum 28 und der Arbeitskammer 17 bildet. Auf dem unteren Teil des Kolbenstangenzapfen 21 ist ein Befestigungsmittel 37 für den Kolben, z. B. eine Kolbenmutter, angeordnet, wobei die Anformung 33 jedoch außerhalb eines Befestigungsprofils, z. B. einem Gewinde 39, ausgeführt ist. Das Befestigungsmittel 37 oder eine dem Befestigungsmittel beigefügte Scheibe 41 weist einen Anschlusskanal 43 zwischen dem Arbeitsraum 28 und der Arbeitskammer 17 auf.
• Bei einer Bewegung der Kolbenstange ist Richtung des Arbeitsraums 26 steht der Druck des Dämpfmediums am Dämpfventil 27 an. Gleichzeitig strömt Dämpfmedium durch eine Drossel 45 im Gehäuse in die Arbeitskammer 15. Die Drosselwirkung der Drossel 45 ist deutlich geringer als der Drosselwiderstand des Dämpfventils 27, so dass das in die Arbeitskammer 15 einströmende Dämpfmedium den Trennkolben in Richtung des unteren Bodens 11 verdrängt. Im gleichen Maß entweicht gleichzeitig Dämpfmedium aus der unteren Arbeitskammer 17 über den Verbindungskanal 35 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 28. Der Trennkolben kann an seiner Ober- und Unterseite mit einem Elastomer 47; 49 beschichtet sein, die ein Oberflächenprofil aufweisen, um eine bestimmte Federcharakteristik für eine Rückstellkraft auf den Kolben zu erreichen. Damit der Verbindungskanal 35 von dem Elastomer 49 nicht abgedeckt wird und einen Abfluss verhindert, ist der Verbindungskanal radial außerhalb eine Teilkreises mit einer maximalen Profilspitze des Oberflächenprofils angeschlossen. Der Boden 11 weist mindestens einen Radialkanal 51 zwischen der Arbeitskammer 17 und dem Verbindungskanal 35 auf. Der Radialkanal ist als eine offene Nut ausgeführt, die in Richtung der Arbeitskammer 17 von einer Scheibe 53 teilweise abgedeckt wird. Liegt der Trennkolben 13 am Boden 11 des Gehäuses 7 an, dann muss unabhängig von der Drosselwirkung der Drossel 45 das gesamte verdrängte Volumen das Dämpfventil 27 passieren, so dass in Abhängigkeit des Volumens von dem Gehäuse 7 eine amplitudenabhängige Dämpfkraft vorliegt.
• Bei einer Kolbenstangenbewegung in Richtung des Arbeitsraums 28 kann das Dämpfventil 25 öffnen. Parallel dazu fließt das Dämpfmedium über den Anschlusskanal 43, den Verbindungskanal 35 und den Radialkanal 51 in die untere Arbeitskammer 17, wodurch der Trennkolben 13 in Richtung des oberen. Bodens 9 verschoben wird. Das verdrängte Volumen aus der oberen Arbeitskammer 15 entweicht über die Drossel 45 in den oberen Arbeitsraum 26, bis der Trennkolben ggf. am Ende einer Federungsbewegung am Boden 9 anliegt.

Claims (9)

1. Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft, umfassend einen dämpfmittelgefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei ein Kolben ortsfest an der Kolbenstange angeordnet ist, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei sich die Kolbenstange durch ein Gehäuse erstreckt und einen oberen und einen unteren Boden des Gehäuses durchdringt, in dem ein axial beweglicher Trennkolben angeordnet ist, der das Gehäuse in zwei Arbeitskammern unterteilt, wobei mindestens eine der Arbeitskammern mit einem Arbeitsraum des Zylinders verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (13) ein Oberflächenprofil an seiner Unter- und/oder Oberseite aufweist, wobei der Verbindungskanal (35) radial außerhalb eines Teilkreises einer maximalen Profilspitze des Oberflächenprofils an der Arbeitskammer (17) angeschlossen ist.
2. Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Böden (9; 11) des Gehäuses (7) einen Radialkanal (51) zwischen der Arbeitskammer (17) und einem Verbindungskanal (35) zwischen dem mindestens einen Arbeitsraum (28) und einer Arbeitskammer (17) des Gehäuses (7) aufweist.
3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) zwischen einem Absatz (23) der Kolbenstange (5) und dem Kolben (19) fixiert ist.
4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (11) außenseitig bezogen auf das Gehäuse (7) eine Stützfläche (31) für mindestens eine Ventilscheibe (29) eines im Kolben (19) ausgeführten Kolbenventils (25) bereitstellt.
5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden (11) und ein Hülsenteil (12) des Gehäuses (7) einteilig ausgeführt sind.
6. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (5) mindestens eine Anformung (33) aufweist, die zusammen mit dem Kolben (19) den Verbindungskanal (35) bildet.
7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (33) außerhalb eines Befestigungsprofils (39) für ein den Kolben (19) fixierendes Befestigungsmittel (37) ausgeführt ist.
8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (37; 41) mindestens einen Anschlusskanal (43) zwischen dem Arbeitsraum (28) und der Arbeitskammer (17) aufweist.
9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialkanal (51) als eine Nut ausgeführt ist, die in Richtung der Arbeitskammer von einer Scheibe (53) abgedeckt wird.