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Die
Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit amplitudenabhängiger Dämpfkraft
entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus
der
EP 1 152 166 A1 ist
ein Schwingungsdämpfer
mit amplitudenabhängiger
Dämpfkraft bekannt,
der ein an der Kolbenstange oberhalb des Kolbens befestigtes Gehäuse aufweist,
in dem ein federnd gelagerter Trennkolben angeordnet ist. Das Gehäuse verfügt über radiale
Anschlussöffnungen
zu einem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und über einen axialen Anschlusskanal
durch einen Kolbenstangenzapfen bis zum kolbenstangenfernen Arbeitsraum.
Der Vorteil der Anordnung des Gehäuses im kolbenstangenseitigen
Arbeitsraum im Vergleich zu einer Befestigung im kolbenstangenfernen
Arbeitsraum soll eine kürzere
Bauweise erlauben. Insbesondere wenn man die Ausgestaltung nach
der
3 unter dem Gesichtspunkt
des axialen Bauraumbedarfs betrachtet, dann stellt sich die angegebene
kürzere
Baulänge
nicht ein, da die Gewindeverbindung einen größeren Außendurchmesser aufweist als
die restliche Kolbenstange, so dass die Gehäuselänge weiterhin als Vorlastlänge für den Kolbenstangenweg
anzusehen ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer mit
amplitudenabhängiger
Dämpfkraft
zu realisieren, der einen möglichst großen Kolbenstangenhub
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass zumindest ein Teil des Gehäuses über eine
Schweißverbindung
mit der Kolbenstange verbunden ist.
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Der
große
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem Gehäuse und
der Kobenstange keine axiale Überdeckung,
z. B. für
eine Gewindeverbindung vorliegen muss, so dass eine insgesamt sehr
gute Hublänge
der Kolbenstange erhalten bleibt.
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Die
Schweißverbindung
lässt sich
besonders vorteilhaft mit einem Reibschweißverfahren herstellen. Einerseits
ist dieses Schweißverfahren
kostengünstig
einzusetzen und andererseits entsteht nur auf einem sehr kleinen
Bereich eine Erwärmung
der Kolbenstange. Des Weiteren entstehen keine Schweißspritzer
sondern maximal eine kleine Materialaufwerfung, die sich aber sehr
leicht entfernen lässt.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse zumindest
auf einem Längenabschnitt
den selben Außendurchmesser
auf, wie die angrenzende Kolbenstange. Theoretisch könnte die
Kolbenstange bis zum Anschlag des Kolbens an die Kolbenstangenführung des
Schwingungsdämpfers
ausfahren, so dass im Vergleich zu einem konventionellen Schwingungsdämpfer überhaupt
kein Bauraumnachteil zu verzeichnen wäre.
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Des
Weiteren ist vorgesehen, dass die Kolbenstange hohl ausgeführt ist.
Es besteht damit die Möglichkeit,
dass die Kolbenstange selbst einen Volumenanteil der Arbeitskammern
des Gehäuses
bereitstellt.
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Gemäß einem
vorteilhaften Unteranspruch ist das Gehäuse von einer axial fixierten
Scheibe zu der hohlen Kolbenstange abgetrennt. Wenn dann noch die
axial fixierte Scheibe innerhalb des Gehäuses befestigt ist besteht
die Möglichkeit,
dass das Gehäuse
mit den die amplitudenabhängig
Dämpfkraft
erzeugenden Bauteilen unabhängig
von den restlichen Bauteilen des Schwingungsdämpfers auf seine Funktionstüchtigkeit überprüft werden
kann.
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Zusätzlich besteht
die Möglichkeit,
dass die Kolbenstange ein rohrförmiges
Mittelstück
aufweist, dem sich an dem einen Ende das Gehäuse und an dem anderen Ende
ein Verschlussstück
anschließt. Man
kann dann die Funktion hinsichtlich der amplitudenabhängigen Dämpfkraft
durch das offene Ende der Kolbenstange überprüfen und die Scheibe des Gehäuses nach
bestandener Prüfung
fixieren.
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Alternativ
ist vorgesehen, dass ein rohrförmiges
Teil des Gehäuses
von der hohlen Kolbenstange gebildet wird und der Boden des Gehäuses angeschweißt ist.
Die Kol benstange muss nicht vollständig hohl ausgeführt sein,
sondern kann auch eine Sacklochöffnung
für die
Arbeitskammern aufweisen.
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Der
Trennkörper
innerhalb des Gehäuses besteht
bevorzugt aus Kunststoff und ist mit Versteifungsscheiben versehen.
Diese Bauform bietet die Möglichkeit,
dass die Arbeitskammern des Gehäuses direkt
ohne Verwendung einer separaten Ringdichtung voneinander getrennt
werden.
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Für eine möglichst
einfache Montage des Trennkörpers
und einer großen
zulässigen
Druckbelastung weist der Trennkörper
Rastmittel aufweist, die mit der Versteifungsscheibe eine Rastverbindung eingeht.
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In
Abhängigkeit
der Druck- und Temperaturverhältnisse
innerhalb des Schwingungsdämpfers kann
das Dämpfmedium
Luft aufnehmen und wieder abscheiden. Die beim Abscheiden freiwerdenden Gasblasen
könnten
sich innerhalb des Gehäuses sammeln.
Damit dieser Zustand nicht eintritt, weist der Trennkörper eine
Entlüftungsöffnung auf.
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Aus
fertigungstechnischen Gründen
weist die Entlüftungsöffnung aus
einen axialen Kanal auf, der an Querkanäle anschlossen ist, deren Querschnitte
wesentlich kleiner sind als der des axialen Kanals:
So sind
die Querkanäle
auf der Ober- und Unterseite des Trennkörpers ausgeführt und
werden von den Versteifungsscheiben abgedeckt. Die Querkanäle lassen
sich bei ei nem Trennkörper
aus Kunststoff sehr leicht maßhaltig
anspritzen und werden durch die Versteifungsscheiben abgedeckt.
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Anhand
der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es
zeigt:
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1 Schwingungsdämpfer im
Vollschnitt
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2 Ausschnittdarstellung
im Bereich des Gehäuses
an der Kolbenstange
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3 u.
4 Baueinheiten der Kolbenstange mit Gehäuse
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Die 1 zeigt
einen Schwingungsdämpfer 1 in
der Bauform eines Federbeins, wobei die Erfindung unabhängig von
der Bauform verwendet werden kann. Innerhalb eines Zylinders 3 ist
eine Kolbenstange 5 axial beweglich geführt. Eine Kolbenstangenführung 7 an
dem einen Ende und ein Bodenventil 9 an dem anderen Ende
des Zylinders 3 begrenzen einen vollständig mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitsraum,
der von einem an der Kolbenstange befestigten Kolben 11 in
einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13; 15 unterteilt
wird. Konzentrisch zum Zylinder ist ein Behälterrohr 17 angeordnet,
dass mit der Außenwandung
des Zylinders einen nur teilweise mit Dämpfmedium gefüllten ringförmigen Ausgleichsraum 19 für das von
der Kolbenstange bei einer Einfahrbewegung verdrängte Volumen im kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 bildet.
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Wie
aus der 2 ersichtlich ist, umfasst der Kolben 11 Durchtrittskanäle 21 für ein erstes
Dämpfventil 23 bei
einer Einfahrbewegung und Durchtrittskanäle für ein zwei tes Dämpfventil 27 bei
einer Ausfahrbewegung des Kolbens 11 bzw. der Kolbenstange 5.
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Die
Kolbenstange 5 ist hohl ausgeführt und umfasst mehrere Abschnitte.
Einem rohrförmigen Mittelstück 29 schließt sich
an einem Ende außerhalb des
Zylinders ein Verschlussstück 31 an.
Das Ende in Richtung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums wird von
einem Gehäuse 33 gebildet,
das über
eine Schweißverbindung 35 mit
dem offenen Ende der Kolbenstange 5 verbunden ist. Die
Schweißverbindung
wird bevorzugt nach einem Reibschweißverfahren hergestellt, so
dass das abgesehen von der Schweißzone keine nennenswerte Wärmeeinwirkung
vorliegt, die die Kolbenstange z. B. verziehen könnte. Das Verschlussstück 31 und
das rohrförmige Mittelstück 29 können vor
der Herstellung der Schweißverbindung
vollständig
bearbeitet und auch verchromt sein. Die Stirnfläche 37 für die Schweißverbindung
wird beim Verchromen durch geeignete Maßnahmen isoliert, damit keine
Einschlüsse
die Qualität
der Schweißverbindung
beeinträchtigen können. Das
angeschweißte
Gehäuse
muss nicht verchromt werden, da dieser Bereich der Kolbenstange
nach der Montage ständig
im Schwingungsdämpfer
verbleibt und im Dämpfmedium
gegen Korrosion geschützt
ist.
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Axial
wird das Gehäuse 33 in
Richtung der hohlen Kolbenstange 5 von einer axial fixierten Scheibe 39 in
Verbindung mit einer Ringdichtung 41 abgetrennt. Am andere
Ende bildet ein Boden 43 den Abschluss, der auch einen
Zapfen 45 für
den Kolben 11 aufweist, so dass das Gehäuse 33 zwischen dem Kolben 11 und
dem rohrförmigen
Zwischenstück 29 der
Kolbenstange 5 angeordnet ist. Das Gehäuse kann zumindest auf einem
Längenabschnitt
den selben Außendurchmesser
aufweisen wie die angren zende Kolbenstange, so dass im Extremfall
der Kolben bis an die Kolbenstangenführung ausfahren könnte.
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Innerhalb
des Gehäuses 33 ist
ein Trennkörper 47 verschiebbar
gelagert, der von einer ersten und einer zweiten Federanordnung 49; 51 in
einer vorbestimmten Lage gehalten wird und dadurch das Gehäuse 33 in
eine erste und eine zweite Arbeitskammer 53; 55 unterteilt.
Die beiden Federanordnungen können
sich an der axial fixierten Scheibe 39 und am Boden 43 des
Gehäuses 33 axial
abstützen.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird die Federanordnung von Kegelfedern gebildet, wobei auch andere Ausführungsformen
verwendbar sind.
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Der
Trennkörper 47 besteht
bevorzugt aus einem Kunststoff, der auf seiner Ober- und Unterseite mit
einer Versteifungsscheibe 57; 59 versehen ist,
die für
eine gleichmäßige Krafteinleitung
der ersten und zweiten Federanordnung 49; 51 sorgen.
Am Trennkörper
sind Rastmittel 61; 63 in der Bauform von Spreizkörpern ausgeführt, die
zusammen mit einer Durchgangsöffnung 65; 67 innerhalb
der Versteifungsscheiben für
eine Rastverbindung sorgen. (3). Des
Weiteren weist der Trennkörper
mindestens eine Entlüftungsöffnung für das Gehäuse auf, die
einen axialen Kanal 69 umfasst und an Querkanäle 71; 73 auf
der Ober- und Unterseite des Trennkörper angeschlossen ist, die
wiederum von den Versteifungsscheiben abgedeckt werden. Die Querschnitte
der Querkanäle 71; 73 sind
deutlich kleiner ausgeführt
als der axiale Kanal 69, so dass zwar Gas vergleichsweise
leicht zwischen den beiden Arbeitskammern 53; 55 strömen kann,
jedoch kein nennenswerter Dämpfmediumaustausch
stattfindet.
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Die
erste Arbeitskammer 53 ist über mindestens eine radiale
Anschlussöffnung 75 mit
dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 13 und die zweite Arbeitskammer 55 über einen
axialen Anschlusskanal 77 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 verbunden.
(2)
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Bei
einer kleinen Hubbewegung der Kolbenstange, z. B. in Ausfahrrichtung,
strömt
Dämpfmedium
in den Durchtrittskanal 25 für das zweite Dämpfventil 27 ein,
dessen Ventilkörper
den Durchtrittskanal 25 zumindest bis auf einen sehr kleinen
Voröffnungsquerschnitt
verschließt.
Gleichzeitig wird das in der ersten Arbeitskammer 13 des
Gehäuses
befindliche Dämpfmedium über die
radiale Anschlussöffnung
komprimiert und drückt
den Trennkolben 47 gegen die Kraft der zweiten Federanordnung 51 in
Richtung des Bodens 43 des Gehäuses 33. Dabei wird Dämpfmedium
aus der zweiten Arbeitskammer 55 des Gehäuses 33 über den
axialen Anschlusskanal 77 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 verdrängt. Ist
der Federweg der zweiten Federanordnung 51 ausgenutzt,
dann öffnet
sich das zweite Dämpfventil 27,
so dass die beiden Arbeitsräume 13; 15 miteinander
verbunden sind.
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Bei
einer Einfahrbewegung des Kolbens 11 baut sich innerhalb
der zweiten Arbeitskammer 55 über den axialen Anschlusskanal 77 ein
Staudruck auf den Trennkörper 47 auf,
der eine axiale Verschiebebewegung des Trennkörpers 47 gegen die
erste Federanordnung 49 innerhalb der ersten Arbeitskammer 53 bewirkt,
wodurch Dämpfmedium
aus der ersten Arbeitskammer 53 über die mindestens eine radiale
Anschlussöffnung 75 in
den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 13 entweichen kann.
In Abhängigkeit
der Größe der Arbeitskammern 53; 55 und
der Federkräfte
der Federan ordnungen 48; 51 wird eine amplitudenabhängige Dämpfkraft
des Schwingungsdämpfers
erreicht.
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In
der 3 ist erkennbar, dass das Gehäuse 33 eine von der
Kolbenstange 5 unabhängige Baueinheit
bildet, da die axial fixierte Scheibe 39 innerhalb des
Gehäuses 33 befestigt
ist. Damit ist die Möglichkeit
verbunden, dass man diese Baueinheit mit einem nicht dargestellten
Stützstößel für die Scheibe 33 in
eine Vorrichtung einspannt und über den
axialen Anschlusskanal 77 und die radiale Anschlussöffnung 75 auf
seine Funktion überprüft. Befinden
sich die gemessenen Drücke
oder Kräfte
innerhalb der gewünschten
Toleranz, dann kann die Scheibe 39 durch axiale Sicken
in das Gehäuse
fixiert werden. Dazu verfügt
die Scheibe über
eine umlaufende Nut 79, in der der Dichtring 41 am
Nutgrund eingespannt ist. Dieselbe Überprüfung kann auch im Zusammenhang
mit einem auf dem Kolbenstangenzapfen montierten Kolben 11 vorgenommen
werden, um z. B. Toleranzfehler des Voröffnungsquerschnitts durch eine
geänderte
Vorspannung der ersten und zweiten Federanordnung 49; 51 kompensieren
zu können.
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Die 4 zeigt
eine konstruktive Abwandlung des Gehäuses 33 im Vergleich
zu der Ausführung
nach 3, wobei die Funktion identisch ist. Der rohrförmige Teil 33a des
Gehäuses 33 wird
von der hohlen Kolbenstange 5 am Mittelteil 29 gebildet und
der Boden 43 des Gehäuses 33 ist
angeschweißt.
Im linken Halbschnitt der 4 ist eine Kolbenstange 5 aus
einem Vollmaterial dargestellt, wobei endseitig eine Sacklochöffnung für die beiden Arbeitskammern 53; 55 ausgeführt ist.
Der rechte Halbschnitt zeigt eine Kolbenstange mit einem rohrförmigen Mittelstück 29 und
einem angeschweißten Boden.
Auch die Variante nach dem rechten Halbschnitt lässt sich für das Prüfverfahren gemäß 3 verwenden,
da man über
das noch offene andere Ende, an dem das Verschlussstück noch
nicht befestigt ist, den Stützstößel für die noch
zu fixierende Scheibe einführen
kann. In Abhängigkeit
der Oberflächenqualität der rohrförmigen Kolbenstange 5 kann
eine spanende Bearbeitung des Innendurchmessers im Bereich der Arbeitskammern 53; 55 notwendig
sein. Soll die Kolbenstange mit der Schweißverbindung bis in den Bereich
der Kolbenstangenführung
ausfahren, kann eine abschließende
Oberflächenbehandlung notwendig
sein, damit keine Absätze
auf der Kolbenstange vorliegen, die die Kolbenstangenführung beschädigen könnten.