DE102005009213B4

DE102005009213B4 - Hydraulischer Schwingungsdämpfer mit ausknicksicherer Zuganschlagfeder

Info

Publication number: DE102005009213B4
Application number: DE102005009213A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Fritz; Uwe Dipl.-Ing. Klein
Original assignee: ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2025-02-26
Also published as: US20060191755A1; DE102005009213A1

Abstract

Hydraulischer Schwingungsdämpfer mit einem durch eine Dichtungs- und Führungseinheit (6) verschlossenen Zylinderrohr (1), in welchem durch die Dichtungs- und Führungseinheit (6) eine einen Arbeitskolben (2) tragende Kolbenstange (3) oszillierend eintauchbar geführt ist, wobei der Arbeitskolben (2) den Zylinderrohrinnenraum in einen kolbenstangenseitigen Ringraum (4) und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (5) aufteilt, wobei in dem Ringraum (4) zwischen dem Arbeitskolben (2) und der Dichtungs- und Führungseinheit (6) eine als Schraubenfeder ausgebildete Zuganschlagfeder (7) angeordnet ist, welche einen dem Arbeitskolben (2) zugewandten ersten Endbereich (7a) und einen der Dichtungs- und Führungseinheit (6) zugewandten zweiten Endbereich (7b) sowie einen diese Endbereiche (7a, 7b) miteinander verbindenden Übergangsbereich (7c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganschlagfeder (7) einen sich in axialer Richtung über mindestens eine Schraubenfederwindung erstreckenden Abschnitt (7d) aufweist, in welchem die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen kleiner sind als die Innendurchmesser aller anderen Schraubenfederwindungen im Übergangsbereich (7c), wobei die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen im Abschnitt (7d) so dimensioniert...

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einem durch eine Dichtungs- und Führungseinheit verschlossenen Zylinderrohr, in welchem durch die Dichtungs- und Führungseinheit eine einen Arbeitskolben tragende Kolbenstange oszillierend eintauchbar geführt ist, wobei der Arbeitskolben den Zylinderrohrinnenraum in einen kolbenstangenseitigen Ringraum und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum aufteilt, und wobei in dem Ringraum zwischen dem Arbeitskolben und der Dichtungs- und Führungseinheit eine als Schraubenfeder ausgebildete Zuganschlagfeder angeordnet ist, welche einen dem Arbeitskolben zugewandten ersten Endbereich und einen der Dichtungs- und Führungseinheit zugewandten zweiten Endbereich sowie einen diese Endbereiche miteinander verbindenden Übergangsbereich aufweist.
Ein derartiger Schwingungsdämpfer ist beispielsweise aus der DE 44 20 134 C1 bekannt. Nachteilig bei diesem bekannten Schwingungsdämpfer ist, dass bei Erreichen einer bestimmten Belastung die Zuganschlagfeder nach außen, d. h. zur Innenwand des Zylinderrohres hin, ausknickt, insbesondere wenn aus konstruktiven Gründen große Federwege vorgesehen werden müssen. Überschreitet der Federweg, der zur Verfügung gestellt werden muss, eine bestimmte kritische Länge, so kann die Zuganschlagfeder unter Umständen nicht mehr knicksicher ausgelegt werden. Die Konsequenz ist, dass die Zuganschlagfeder bei einer die Knicklast überschreitenden Belastung in Richtung Innenwand des Zylinderrohres ausknickt und mit dieser in Berührung tritt. Dabei kann es zu einer Spanabhebung und zu einer Beschädigung der Zylinderinnenwand und/oder der Zuganschlagfeder kommen. Das in Folge des Ausknickens der Zuganschlagfeder erfolgende Schleifen der Zuganschlagfeder an der Rohrinnenwand führt also dazu, dass sich Späne vom Rohr ablösen, welche die Funktion des Dämpfers negativ beeinträchtigen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Ausknicken der Zuganschlagfeder in Richtung auf die Zylinderrohrinnenwand sicher vermieden wird.
Bei einem hydraulischen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zuganschlagfeder innerhalb des Übergangsbereichs einen sich in axialer Richtung über mindestens eine Schraubenfederwindung erstreckenden Abschnitt aufweist, in welchem die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen kleiner sind als die Innendurchmesser aller anderen Schraubenfederwindungen im Übergangsbereich.
Dadurch, dass bei der Erfindung innerhalb des Übergangsbereiches ein Abschnitt vorhanden ist, in welchem die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen kleiner sind als die Innendurchmesser aller anderen Schraubenfederwindungen im Übergangsbereich, wird sichergestellt, dass die Zuganschlagfeder bei Einfederung und Überschreitung einer bestimmten Belastung nicht nach außen in Richtung Zylinderrohrinnenwand ausknickt. Vielmehr erfolgt hier das Ausknicken der Zuganschlagfeder zur Kolbenstange hin, sodass sich die Zuganschlagfeder beim Ausknicken an die Kolbenstange anlegt. Die Kolbenstange wirkt dabei sozusagen als radiale Führung für die Zuganschlagfeder. Aufgrund der harten Oberfläche der Kolbenstange wird durch die Berührung zwischen der Zuganschlagfeder und der Kolbenstangenoberfläche kein Material abgetragen (keine Spanbildung). Der Dämpfer bleibt somit von den negativen Einflüssen abgelöster Späne verschont.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Schwingungsdämpfer mit einem Zylinderrohr 1, welches durch eine Dichtungs- und Führungseinheit 6 verschlossen ist. Durch eine zentrale Öffnung in der Dichtungs- und Führungseinheit 6 ist die Kolbenstange 3 hindurchgeführt, sodass die Kolbenstange 3 durch die Dichtungs- und Führungseinheit 6 oszillierend bewegbar geführt ist.
An dem der Dichtungs- und Führungseinheit 6 gegenüber liegenden Ende der Kolbenstange 3 ist ein Arbeitskolben 2 angeordnet, welcher den Zylinderrohrinnenraum in einen kolbenstangenseitigen Ringraum 4 und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 5 unterteilt. Im Ringraum 4 ist eine Zuganschlagfeder 7 vorgesehen, welche als Schraubenfeder ausgebildet ist. Die Zuganschlagfeder 7 weist einen ersten Endbereich 7a auf, welcher der Dichtungs- und Führungseinheit 6 zugeordnet ist. Ebenso weist die Zuganschlagfeder 7 einen zweiten Endbereich 7b auf, welcher dem Arbeitskolben 2 zugeordnet ist. Zwischen den beiden Endbereichen 7a, 7b erstreckt sich der Übergangsbereich 7c.
In der Figur ist die Stellung des Arbeitskolbens dargestellt, in der dieser mit der Zuganschlagfeder in Kontakt getreten ist, d. h. in der die Zuganschlagfeder ihre Wirkung als Zuganschlag erfüllt.
Innerhalb des Übergangsbereichs 7c ist ein Abschnitt 7d vorhanden, in welchem genau zwei Schraubenfederwindungen einen deutlich kleineren Innendurchmesser aufweisen als alle übrigen Schraubenfederwindungen im Übergangsbereich 7c. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen nämlich alle Schraubenfederwindungen, welche innerhalb des Übergangsbereichs 7c, aber außerhalb des Abschnitts 7d liegen, einen konstanten gleich bleibenden Innendurchmesser auf, der deutlich größer ist als der Außendurchmesser der Kolbenstange 3. Lediglich im Abschnitt 7d ist der Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen reduziert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen im Abschnitt 7d so bemessen, dass der Abstand zwischen der Kolbenstange 3 und der Zuganschlagfeder 7 im Abschnitt 7d kleiner ist als der Abstand zwischen der Zylinderrohrinnenwand und den übrigen Federbereichen außerhalb des Abschnitts 7d..
Auf diese Weise wird erreicht, dass ein Ausknicken der Zuganschlagfeder 7 in radialer Richtung nach außen, d. h. in Richtung auf die Zylinderrohrinnenwand hin, sicher vermieden wird. Vielmehr gleiten im Ausführungsbeispiel die Schraubenfederwindungen mit dem reduzierten Innendurchmesser im Bereich des Abschnitts 7d auf der Oberfläche der Kolbenstange 3, sodass die Bewegung der Zuganschlagfeder 7 relativ zur Kolbenstange 3 im Bereich des Abschnitts 7d durch die Kolbenstange 3 selbst geführt wird.
Da die Kolbenstange 3 aus einem Material hoher Härte besteht, kommt es nicht zu einer spanabhebenden Beschädigung der Oberfläche der Kolbenstange 3. Eine Spanbildung und somit auch die negativen Folgen einer Spanbildung werden auf diese Weise sicher vermieden. Auch Beschädigungen der Zuganschlagfeder 7 treten nicht auf.
Es versteht sich, dass der Abschnitt 7d mit dem reduzierten Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen in dem Bereich anzuordnen ist, in welchem eine Zuganschlagfeder, die ohne den Abschnitt 7d ausgebildet ist, im Falle des Erreichens ihrer Knicklast nach außen ausknicken würde. Dies wird im Regelfall der Bereich sein, der mittig oder nahe der Mitte zwischen den Endbereichen 7a, 7b der Zuganschlagfeder 7 liegt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Endbereiche 7a, 7b über Schraubenfederwindungen mit gleich bleibendem Innendurchmesser mit dem Abschnitt 7d verbunden. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel können sich die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen ausgehend von den Endbereichen 7a, 7b zum Abschnitt 7d hin kontinuierlich verringern. Auch in diesem Fall muss jedoch sichergestellt werden, dass im Abschnitt 7d die Schrauben federwindungen vorgesehen sind, welche den kleinsten Innendurchmesser im gesamten Übergangsbereich 7c aufweisen. Weiterhin ist es möglich, dass sich die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen ausgehend von den Endbereichen 7a, 7b zum Abschnitt 7d hin verringern, wobei die Verringerung durch einen oder mehrere Abschnitte von Windungen gleich bleibenden Innendurchmessers unterbrochen sein kann.
Diese Maßnahme ist ohne Einfluss auf das Knickverhalten der Zuganschlagfeder 7 im Übergangsbereich 7c. Um das unerwünschte Ausknicken der Zuganschlagfeder 7 radial nach außen sicher zu verhindern, kommt es lediglich darauf an, dass die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen im Abschnitt 7d, welcher ein Teilabschnitt des Übergangsbereiches 7c ist, kleiner ausgebildet sind als alle übrigen Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen im restlichen Übergangsbereich 7c.

1: Zylinderrohr
2: Arbeitskolben
3: Kolbenstange
4: Ringraum
5: Arbeitsraum
6: Dichtungs- und Führungseinheit
7: Zuganschlagfeder
7a: erster Endbereich
7b: zweiter Endbereich
7c: Übergangsbereich
7d: Abschnitt

Claims

Hydraulischer Schwingungsdämpfer mit einem durch eine Dichtungs- und Führungseinheit (6) verschlossenen Zylinderrohr (1), in welchem durch die Dichtungs- und Führungseinheit (6) eine einen Arbeitskolben (2) tragende Kolbenstange (3) oszillierend eintauchbar geführt ist, wobei der Arbeitskolben (2) den Zylinderrohrinnenraum in einen kolbenstangenseitigen Ringraum (4) und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (5) aufteilt, wobei in dem Ringraum (4) zwischen dem Arbeitskolben (2) und der Dichtungs- und Führungseinheit (6) eine als Schraubenfeder ausgebildete Zuganschlagfeder (7) angeordnet ist, welche einen dem Arbeitskolben (2) zugewandten ersten Endbereich (7a) und einen der Dichtungs- und Führungseinheit (6) zugewandten zweiten Endbereich (7b) sowie einen diese Endbereiche (7a, 7b) miteinander verbindenden Übergangsbereich (7c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganschlagfeder (7) einen sich in axialer Richtung über mindestens eine Schraubenfederwindung erstreckenden Abschnitt (7d) aufweist, in welchem die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen kleiner sind als die Innendurchmesser aller anderen Schraubenfederwindungen im Übergangsbereich (7c), wobei die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen im Abschnitt (7d) so dimensioniert sind, dass die Bewegung der Zuganschlagfeder (7) relativ zur Kolbenstange (3) im Bereich des Abschnitts (7d) durch die Kolbenstange (3) selbst geführt wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (7d) mittig oder nahe der Mitte zwischen den Endbereichen (7a, 7b) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Innendurchmesser der Schraubenfederwindungen ausgehend von den Endbereichen (7a, 7b) zum Abschnitt (7d) hin kontinuierlich verringern.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Kolbenstange (3) und Zuganschlagfeder (7) im Abschnitt (7d) kleiner ist als der Abstand zwischen der Innenwand des Zylinderrohrs (1) und den außerhalb des Abschnitts (7d) liegenden Bereichen der Zuganschlagfeder (7).