DE102004036449B3

DE102004036449B3 - Schwingungsdämpfer mit amplitudenabhängiger Dämpfkraft

Info

Publication number: DE102004036449B3
Application number: DE200410036449
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Breun; Günther Handke; Hans Dipl.-Ing.(FH) Gonschorrek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-28

Abstract

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 durch einen begrenzt axial beweglichen Trennkolben zum Arbeitsraum abgetrennt ist, wobei die Arbeitskammer mit einem Umlenkelement bestückt ist, das mit einem in Richtung der Strömungsverbindung ausgerichteten Umlenkprofil versehen ist.

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 40 02 882 C1 , 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 verdrängt wird, 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.

Die EP 1 152 166 A1 zeigt in einem Ausführungsbeispiel einen Trennkolben innerhalb der Arbeitskammer, der mit Elastomerringen auf der Ober- und Unterseite bestückt ist. Wenn der Trennkolben seine Endlage erreicht, dann kann der Fall eintreten, dass sich in der unteren Arbeitskammer, d. h. die Arbeitskammer die über eine zentrale Strömungsverbindung mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum angeschlossen ist, randseitig ein druckvorgespanntes Restvolumen sammelt.

Eine Möglichkeit, diesem Problem zu begegnen, besteht darin, dass man am Ende der Strömungsverbindung schräg zur Längsachse der Strömungsverbindung verlaufende Endkanäle ausführt, so dass die Strömungsverbindung in einer Schnittdarstellung eine y-Form bildet. Die Herstellung derartiger Endkanäle ist schwierig. Einerseits ist der Arbeitsraum für Bohrwerkzeuge sehr eng und andererseits wäre eine Gratbildung zu befürchten, die u. U. im Dauerbetrieb zu einem Gratabriss und einer Verstopfung der Ventileinrichtungen im Schwingungsdämpfer führen könnten.

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 durch einen begrenzt axial beweglichen Trennkolben zum Arbeitsraum abgetrennt ist, wobei die Arbeitskammer mit einem Umlenkelement bestückt ist. Das Umlenkelement ist zwischen einer Stirnfläche der hohlen Kolbenstange und einer Stirnfläche eines endseitigen separaten Bodens formschlüssig fixiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannte Problematik des druckvorgespannten Restvolumens zu lösen.

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

Der große Vorteil besteht darin, dass man die Austrittsseite der Strömungsverbindung in Richtung der Arbeitskammer mit einem einfacheren Profil versieht oder gar nicht bearbeitet.

Wenn man die Strömungsverbindung in Richtung der Arbeitskammer mit einer trichterförmigen Austrittsöffnung ausführt, dann minimiert man den Bauraum für das Umlenkelement, da das Umlenkprofil des Umlenkelements in die Austrittsöffnung eingeführt werden kann und die Wandung der Austrittsöffnung und das Umlenkprofil der Umlenkelements eine Verlängerung der Strömungsverbindung bilden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Umlenkelement randseitige Anschlussöffnungen auf, die das Dämpfmedium von der Strömungsverbindung in die Arbeitskammer strömen lassen. Damit wird wirksam verhindert, dass sich zwischen dem Trennkolben innerhalb des Gehäuses und dem Umlenkelement druckvorgespannte Dämpfmediumvolumen sammeln.

Zur Geräuschverhinderung aufgrund der Strömung des Dämpfmediums in das Gehäuse sind die Anschlussöffnungen des Umlenkelements mit Einlaufschrägen versehen.

Das Umlenkelement ist während des Schwingungsdämpferbetriebs einer Druckbelastung ausgesetzt, die von der Dämpfkraftkennlinie eines Kolben- und ggf. eines Bodenventils innerhalb des Schwingungsdämpfers bestimmt wird. Damit das Umlenkelement in dem Gehäuse sicher positioniert ist, ist es gemäß einer weiteren Lösung nach dem Nebenanspruch 5 formschlüssig axial innerhalb des Gehäuses fixiert.

So kann das Umlenkelement an seiner Mantelfläche mindestens eine Nut für die formschlüssige Verbindung mit dem Gehäuse aufweisen. Alternativ kann das Umlenkelement an seiner Mantelfläche einen Absatz aufweisen, der mit dem Gehäuse eine formschlüssige Verbindung bildet.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Schnittdarstellung durch einen Schwingungsdämpfer
2 Umlenkelement als Einzelteil
3 Schnittdarstellung durch das Umlenkelement
4 Alternatives Umlenkelement
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 hohlen Kolbenstange 5 ist ein Gehäuse 19 ausgeführt, in dem ein Trennkolben 21 axial beweglich angeordnet ist. Die Kolbenstange ist zweigeteilt ausgeführt, wobei die beiden Teile 5a; 5b über ein Befestigungsgewinde 5c oberhalb des Gehäuses 19 miteinander verbunden sind. 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 einer 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 mindestens eine Austrittsöffnung 38, die in dem Umlenkelement angeordnet ist, in die Strömungsverbindung bzw. aus der Strömungsverbindung in die Arbeitskammer übertreten.
Das Umlenkelement verfügt, wie die 1 und 2 zeigen, über ein Umlenkprofil 39, das in Richtung der Strömungsverbindung ausgerichtet ist. Der vom Umlenkelement gebildete Boden 33 weist eine Planfläche auf, so dass bei der Montage des Umlenkelements mit wenig Aufwand dafür gesorgt werden kann, dass die korrekte Ausrichtung des Umlenkprofils auf die Strömungsverbindung erfolgen kann. Das Umlenkprofil 39 wird von einem Kegel gebildet, der das Dämpfmedium aus der Strömungsverbindung nach radial außen ablenkt. Die mindestens eine Anschlussöffnung 38 ist randseitig ausgeführt und lässt das Dämpfmedium in die Arbeitskammer 25 strömen.
Eine Austrittsseite 41 der Strömungsverbindung 27 in Richtung der Arbeitskammer 25 ist trichterförmig ausgeführt und nimmt den Kegel des Umlenkprofils 39 auf, wobei die Austrittsseite 41 und das Umlenkprofil 39 einen Ringkanal als Verlängerung der Strömungsverbindung in die Arbeitskammer bilden. Zur Vermeidung von Strömungsgeräuschen sind die Anschlussöffnungen des Umlenkelements 37 mit Einlaufschrägen 43 versehen. Des weiteren verfügt das Umlenkelement über mindestens eine Nut 45, die eine formschlüssige Verbindung 47 mit dem Gehäuse 19 bildet, indem an dem Gehäuse 19 bzw. dem Kolbenstangenteil 5b radiale Eindrückungen 49 vorgenommen werden, deren Volumenteile in die mindestens eine Nut 45 fließen. Damit die Eindrückungen 49 auch in die Nut 45 und nicht in eine randseitige Anschlussöffnung vorgenommen werden, wird das Umlenkelement 37 über eine Vorrichtung in Umfangsrichtung winkelgenau positioniert.
Die 4 zeigt eine Abwandlung des Umlenkelements 37, das an seiner Mantelfläche einen Absatz 51 aufweist, der mit dem Kolbenstangenteil 5b die Formschiussverbindung 47 bildet. Das Umlenkelement stützt sich somit axial zwischen einer Schulter 53 und den Eindrückungen 49 des Kolbenstangenteils ab. Diese Variante lässt sich besonders einfach spritztechnisch z. B. in Kunststoff oder Sinterwerkstoff ausführen, da das Entformen der Nut 45 entfällt.

Claims

Schwingungsdämpfer, 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 (21; 27) mit einer ersten Arbeitskammer (23; 25) in einem Gehäuse (19) verbunden ist, dessen mindestens eine Arbeitskammer (23; 25) durch einen begrenzt axial beweglichen Trennkolben (21) zum Arbeitsraum (7; 9) abgetrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer (25) mit einem Umlenkelement (37) bestückt ist, das mit einem in Richtung der Strämungsverbindung (27) ausgericheteten Umlenkprofil (39) versehen ist, das von einem Kegel gebildet wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsverbindung (27) in Richtung der Arbeitskammer (25) mit einer trichterförmigen Austrittsöffnung (41) versehen ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (37) randseitige Anschlussöffnungen (38) aufweist, die das Dämpfmedium von der Strömungsverbindung (27) in die Arbeitskammer (25) strömen lassen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnungen (38) des Umlenkelements (37) mit Einlaufschrägen (43) versehen sind.
Schwingungsdämpfer nach dem Obergegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (37) formschlüssig durch mindestens eine radiale Eindrückung 49 innerhalb des Gehäuses (19) axial fixiert ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (37) an seiner Mantelfläche mindestens eine Nut (45) für die formschlüssige Verbindung (47) mit dem Gehäuse (19) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (37) an seiner Mantelfläche einen Absatz (51) aufweist, der mit dem Gehäuse (19) eine formschlüssige Verbindung (47) bildet.