DE102004034057B4

DE102004034057B4 - Schwingungsdämpfer mit amplitudenabhängiger Dämpfkraft

Info

Publication number: DE102004034057B4
Application number: DE200410034057
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Breun; Helmut Baalmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: DE102004034057A1; FR2873176A1; FR2873176B1

Abstract

Schwingungsdämpfer (1), umfassend einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder (3), in dem eine Kolbenstange (5) mit einem Kolben (6) axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben (6) den Zylinder (3) in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (7; 9) unterteilt und mindestens einer der beiden Arbeitsräume (7; 9) für eine amplitudenselektive Dämpfkraft über eine Strömungsverbindung (27; 29) mit einer ersten Arbeitskammer (25) in einem Gehäuse (19) verbunden ist, dessen mindestens eine Arbeitskammer (23; 25) durch einen axial beweglichen Trennkolben (21) zum Arbeitsraum (7; 9) abgetrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (21) unabhängig von der Wandung des Gehäuses (19) frei beweglich und als ein Elastomerkörper (43) mit einer Gleitringmanschette (45) ausgeführt ist, wobei der Elastomerkörper (43) von einem starren Armierungskörper (47) radial eingefasst ist, der in Richtung der Wandung des Gehäuses (19) mindestens eine radial elastische Dichtlippe (49) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei amplitudenselektiv arbeitenden Schwingungsdämpfern, wie sie beispielsweise aus der DE 100 22 029 A1 oder der DE 100 47 878 A1 , der DE 199 48 328 A1 sowie der EP 1 152 166 A1 bekannt sind, ist mindestens ein Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers mit einem Gehäuse verbunden, in dem ein Trennkolben in Grenzen zwischen zwei Arbeitskammern innerhalb des Gehäuses axial verschiebbar ist. Der Verschiebeweg des Trennkolbens dient dazu, dass bei einer Kolbenstangenbewegung, bei der das verdrängte Volumen einer der Arbeitskammern durch eine Drossel zwischen der Arbeitskammer und einem Arbeitsraum ausströmt, nur eine sehr geringe Dämpfkraft erzeugt. Der Sinn dieser Maßnahme besteht darin, dass gerade hochfrequente Anregungen mit kleiner Amplitude ausgefiltert werden und insgesamt ein hoher Fahrkomfort erreicht wird.

In der DE 40 02 882 C1 kommt als Trennkolben eine Membran zur Anwendung. Alternativ dazu ist aus der EP 1 152 166 A1 ein scheibenförmiger starrer Trennkolben bekannt, der ggf. auf seiner Ober- und Unterseite mit einem Elastomerkörper bestückt ist, um eine Anschlagbewegung an den Endflächen der Arbeitskammern zu dämpfen.

Die ältere DE 103 51 353 A1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer, umfassend einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange mit einem Kolben axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum unterteilt und mindestens einer der beiden Arbeitsräume für eine amplitudenselektive Dämpfkraft über eine Strömungsverbindung mit einer ersten Arbeitskammer in einem Gehäuse verbunden ist, dessen mindestens eine Arbeitskammer zum Arbeitsraum durch einen axial beweglichen Trennkolben abgetrennt ist, der unabhängig von der Wandung des Gehäuses frei beweglich und als ein Elastomerkörper mit einer Gleitringmanschette ausgeführt ist, wobei der Elastomerkörper von einem starren Armierungskörper radial eingefasst ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Trennkolben zu realisieren, der einfach herstellbar ist und möglichst geräuscharm in seine Endpositionen bewegbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der große Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Trennkolben selbst als ein Dämpfelement wirken kann. Zur Vermeidung von Schiefstand und einer damit u. U. verbundenen Verkantung des Trennkolbens innerhalb des Gehäuses dient die Gleitringmanschette.

Der Trennkolben ist auch für höchste Belastungen, insbesondere bei größeren Durchmessern dauerhaltbar, auszugestalten.

Die radial elastische Dichtlippe am Armierungskörper in Richtung der Wandung des Gehäuses sorgt für eine möglichst geringe Leckage zwischen dem Gehäuse und dem Trennkolben.

Bei einer ersten Ausführungsvariante weist der Armierungskörper eine Ringnut für die Gleitringmanschette auf, wobei der Armierungskörper von einem metallischen Ring gebildet wird. Der Armierungskörper ist mit dem Elastomerkörper beispielsweise durch Vulkanisation oder einer Klebeschicht verbunden. Ggf. kann man auch eine einfache Pressverbindung zwischen dem Außendurchmesser des Elastomerkörpers und dem Armierungskörper vorsehen.

Bei einer Alternativvariante sind der Armierungskörper und die Gleitringmanschette einteilig ausgeführt. Dabei kann der Armierungskörper aus einem Kunststoff bestehen, so dass man den gesamten Trennkolben in einem Zwei-Komponenten-Spritzverfahren herstellen kann.

Zur Steigerung der Belastbarkeit des Trennkolbens weist der Elastomerkörper eine Ringnut auf, über die der Armierungskörper eine formschlüssige Halteverbindung eingeht.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer
2 Trennkolben aus 1 als Einzelteil
3 Alternativvariante für einen Trennkolben
Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer 1, in dessen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder 3 eine Kolbenstange 5 axial beweglich geführt ist. Ein Kolben 6 unterteilt den Zylinder in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 7; 9, wobei für jeweils eine Bewegungsrichtung der Kolbenstange ein Dämpfventil, in diesem Fall Durchtrittsquerschnitte 11; 13, die endseitig zumindest teilweise von mindestens einer Ventilscheibe 15; 17 abgedeckt werden.
Innerhalb der Kolbenstange 5 ist ein Gehäuse 19 ausgeführt, in dem ein Trennkolben 21 axial beweglich angeordnet ist. Der Trennkolben unterteilt das Gehäuse 19 in zwei ebenfalls mit dem Dämpfmedium gefüllte Arbeitskammern 23; 25. Die untere Arbeitskammer 25 ist über eine Strömungsverbindung 27 in der Bauform eines Axialkanals innerhalb eines Kolbenstangenzapfens 29 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 verbunden. Zwischen dem kolbenstangenseitigen Arbeitsaum 7 und der oberen Arbeitskammer 23 besteht ebenfalls eine Anschlussöffnung 31. Über die Strömungsverbindung und die Anschlussöffnung werden Volumenänderungen der beiden Arbeitskammern 23; 25 ausgeglichen, so dass beide Arbeitskammern permanent mit Dämpfmedium gefüllt sind.
Bei einer Kolbenstangenbewegung und einem in seiner Ausgangslage mittigen Position des Trennkolbens wird das verdrängte Dämpfmedium von einer der Arbeitskammern aufgenommen, wobei der Trennkolben einen Verschiebeweg ausführt. Sobald der Trennkolben einen Boden 33 oder einen Deckel 35 des Gehäuses 19 erreicht hat, öffnen sich bei fortgesetzter Kolbenstangenbewegung die Dämpfventile 11; 15 oder 13; 17.
Der Trennkolben 21 weist an seinem äußeren Rand eine kleinere Bauhöhe auf als im zentralen Bereich und die Strömungsverbindung 27 mündet exzentrisch in die Arbeitskammer 25. Die Strömungsverbindung 27 wird von einem Umlenkelement 37 nach radial außen bezogen auf den Trennkolben geführt. Zumindest der zentrale Bereich des Trennkolbens besteht aus einem elastomeren Werkstoff, um Anschlaggeräusche zu vermeiden. Am Ende des Verschiebewegs des Trennkolbens wälzt sich der zentrale Bereich bedingt durch seine Verformung auf dem Boden, der von dem Umlenkelement 37 gebildet wird ab. Es entsteht ein Ringraum, in dem sich noch Dämpfmedium befindet. Dieses Dämpfmedium kann über eine Austrittsöffnung 38, die z. B. in der Prallscheibe angeordnet ist, in die Strömungsverbindung bzw. aus der Strömungsverbindung in die Arbeitskammer übertreten
Das Umlenkelement wird von einer Prallscheibe gebildet, die an die Strömungsverbindung 27 angeschlossen wird. Zusätzlich bestimmt die Prallscheibe zusammen dem Gehäuses einen Querkanal 41, so dass die Austrittsöffnung 38 von dem Trennkolben 21 nicht verschlossen werden kann.
In der 2 ist der Trennkolben aus der 1 als Einzelteil dargestellt. Wie besonders in der 2 erkennbar, ist der Trennkolben 21 unabhängig von der Wandung des Gehäuses 19 frei beweglich und als ein Elastomerkörper 43 mit einer Gleitringmanschette 45 ausgeführt ist. Der Elastomerkörper wird von einem Armierungskörper 47 radial eingefasst ist, der wiederum einteilig mit einer Gleitringmanschette ausgeführt ist, die auf der Innenwandung des Gehäuses 19 gleitet. Der Armierungskörper besteht aus einem Kunststoff und weist in Richtung der Wandung des Gehäuses mindestens eine radial elastische Dichtlippe 49 auf. Der Elastomerkörper 43 weist eine Ringnut 51 auf, über die der Armierungskörper 47 eine formschlüssige Halteverbindung eingeht. Bei dieser Variante ist vorteilhaft ein Zwei-Komponenten-Spritzverfahren zur Herstellung des Kolbens einsetzbar.
Die 3 zeigt eine Abwandlung der 2, bei der der Armierungskörper 47 und die Gleitringmanschette 45 als separate Bauteile ausgeführt sind. Der Armierungskörper 47 ist beispielsweise mit dem koaxialen Elastomerkörper 43 verklebt oder durch eine Presspassung verbunden. Nach radial außen weist der Armierungskörper eine Ringnut 53 für die Gleitringmanschette 45 auf. Bevorzugt wird der Armierungskörper von einem metallischen Ring gebildet. Für die Gleitringmanschette kann besonders vorteilhaft PTFE verwendet werden.

Claims

Schwingungsdämpfer (1), umfassend einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder (3), in dem eine Kolbenstange (5) mit einem Kolben (6) axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben (6) den Zylinder (3) in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (7; 9) unterteilt und mindestens einer der beiden Arbeitsräume (7; 9) für eine amplitudenselektive Dämpfkraft über eine Strömungsverbindung (27; 29) mit einer ersten Arbeitskammer (25) in einem Gehäuse (19) verbunden ist, dessen mindestens eine Arbeitskammer (23; 25) durch einen axial beweglichen Trennkolben (21) zum Arbeitsraum (7; 9) abgetrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (21) unabhängig von der Wandung des Gehäuses (19) frei beweglich und als ein Elastomerkörper (43) mit einer Gleitringmanschette (45) ausgeführt ist, wobei der Elastomerkörper (43) von einem starren Armierungskörper (47) radial eingefasst ist, der in Richtung der Wandung des Gehäuses (19) mindestens eine radial elastische Dichtlippe (49) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungskörper (47) eine Ringnut (53) für die Gleitringmanschette (45) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungskörper (47) von einem metallischen Ring gebildet wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungskörper (47) und die Gleitringmanschette (45) einteilig ausgeführt sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungskörper (47) aus einem Kunststoff besteht.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (43) eine Ringnut (51) aufweist, über die der Armierungskörper (47) eine formschlüssige Halteverbindung eingeht.