DE102006005621B4

DE102006005621B4 - Stop spring for a piston-cylinder unit

Info

Publication number: DE102006005621B4
Application number: DE200610005621
Authority: DE
Inventors: Ing. Handke Günther; Dipl.-Ing. Pradel Robert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: DE102006005621A1

Abstract

Anschlagfeder für ein Kolben-Zylinderaggregat, umfassend eine hydraulische wirksame Baugruppe, bei der durch eine axiale Kompression Dämpfmedium durch mindestens eine Drosselöffnung verdrängt wird, wo aufweist, die funktional in Reihe zur hydraulisch wirksamen Baugruppe angeordnet ist, die von einem axial elastischen Elastomerkörper gebildet wird.Stop spring for a piston-cylinder unit, comprising a hydraulically active assembly, in which damping medium is displaced by an axial compression through at least one throttle opening, which is functionally arranged in series with the hydraulically active assembly, which is formed by an axially elastic elastomer body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlagfeder für ein Kolben-Zylinderaggregat gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a stop spring for a piston-cylinder unit according to the preamble of patent claim 1.

Aus der WO 00/42 335 A1 ist für ein Kalben-Zylinderaggregat eine Anschlagfeder bekannt, die aus einer Mehrzahl von kegelförmigen Grundelementen besteht. In der Anschlagfeder sind Drosselöffnungen ausgeführt, über die das Dämpfmedium im Kolben-Zylinderaggregat bei Kompression der Anschlagfeder entweichen kann. Prinzipiell verfügt diese Anschlagfeder über eine vorteilhafte Federkennlinie. In der Anwendung insbesondere langer Anschlagfedern haben sich jedoch zwei negative Effekte bemerkbar gemacht.From the WO 00/42 335 A1 For a calf-cylinder unit a stop spring is known which consists of a plurality of conical basic elements. In the stop spring throttle openings are performed, through which the damping medium in the piston-cylinder unit can escape during compression of the stop spring. In principle, this stop spring has an advantageous spring characteristic. In the application, in particular long stop springs, however, two negative effects have become noticeable.

Zum einen wurde festgestellt, dass bei einer langen Anschlagfeder, die auf einer Kolbenstange geführt ist, das zwischen der Kolbenstange und der Anschlagfeder befindliche Dämpfmediumvolumen nicht ausreichend sicher abströmen kann. In der Anschlagfeder sind zwar radiale Drosselöffnungen vorhanden, doch werden diese bei einer Kompressionsbewegung zunehmend verschlossen, so dass das Dämpfmedium über die Stirnflächen entweichen muss. In den Stirnflächen sind radial verlaufende Kanäle vorhanden, doch werden diese bei der Kompression zumindest teilweise in ihrem Wirkquerschnitt reduziert, so dass der Abfluss nur sehr stark gedrosselt erfolgen kann. Damit verändert sich die Kennlinie der Anschlagfeder tendenziell in Richtung zu einem progressiven Kraftverlauf.Firstly, it was found that with a long stop spring, which is guided on a piston rod, the damping medium volume located between the piston rod and the stop spring can not flow off sufficiently safely. Although radial throttle openings are present in the stop spring, they are increasingly closed during a compression movement, so that the damping medium must escape via the end faces. In the faces radially extending channels are present, but these are at least partially reduced in the compression cross section in the effective cross-section, so that the drain can be done only very much throttled. Thus, the characteristic curve of the stop spring tends to change in the direction of a progressive force curve.

Des Weiteren wurde festgestellt, dass der Elastomerkörper ab einer bestimmten Baulänge sehr starke Setzerscheinungen aufweist, die den Einsatzpunkt der Anschlagfeder deutlich verändern.Furthermore, it was found that the elastomeric body from a certain length has very strong settling phenomena that change the starting point of the stop spring significantly.

Die DE 10 2004 007 960 A1 beschreibt ein Kolben-Zylinderaggregat mit einer Anschlagfeder entsprechend der WO 00/42 335 A1 mit einem weiteren Elastomerkörper. Diese Lösung bewirkt jedoch eine sehr progressive Kennlinie.The DE 10 2004 007 960 A1 describes a piston-cylinder unit with a stop spring according to the WO 00/42 335 A1 with another elastomeric body. However, this solution causes a very progressive characteristic.

Aus der EP 1 593 874 A1 ist ein Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag bekannt, der eine Schraubendruckfeder mit endseitigen Federtellern umfasst. Ab einer definierten Hublage stützt sich ein in Richtung der Kolbenstangenführung weisender Federteller an einem Kolben des hydraulischen Druckanschlags ab. Der Kolben wird von einer Feder in seine Ausgangsstellung vorgespannt. Der konstruktive Aufbau des hydraulischen Druckanschlags erscheint aufwändig und benötigt einen vergleichsweise großen axialen Bauraum.From the EP 1 593 874 A1 a vibration damper with a cable stop is known which comprises a helical compression spring with end-side spring plates. From a defined stroke position, a spring plate pointing in the direction of the piston rod guide is supported on a piston of the hydraulic pressure stop. The piston is biased by a spring to its initial position. The structural design of the hydraulic pressure stop appears complex and requires a relatively large axial space.

Die nachveröffentlichte DE 10 2006 022 490 A1 offenbart mit der 1 der prioritätsbegründenden DE 10 2005 028 302 einen Schwingungsdämpfer mit einer Zuganschlagfeder und einem weiteren Federelement in der Bauform einer Elastomerfeder. Die Elastomerfeder umfasst einen Federteller und eine balgartig ausgebildeten Federbereich. Der Federbereich übernimmt offensichtlich keine hydraulische Dämpffunktion, da in dem Federbereich keine Drosselöffnung vorhanden ist. Bei einem Anschlag des Federbereichs bleibt das im Federbereich gekammerte Dämpfmediumvolumen konstant. Der Federbereich kann sich radial ausdehnen und damit genügend Raum für das gekammerte Dämpfmediumvolumen bieten.The post-published DE 10 2006 022 490 A1 revealed with the 1 the priority DE 10 2005 028 302 a vibration damper with a Zuganschlagfeder and another spring element in the design of an elastomeric spring. The elastomer spring comprises a spring plate and a bellows-shaped spring region. The spring area obviously does not take over a hydraulic damping function, as there is no throttle opening in the spring area. When the spring area stops, the damping medium volume chambered in the spring area remains constant. The spring region can expand radially and thus provide sufficient space for the chambered chamber volume.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anschlagfeder mit einer hydraulischen Dämpfwirkung zu realisieren, bei der ein über die Lebensdauer konstantes Betriebsverhalten gewährleistet werden kann.Object of the present invention is to realize a stop spring with a hydraulic damping effect, in which a constant over the life performance can be guaranteed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, the object is solved by the features of patent claim 1.

Der große Vorteil besteht darin, dass man einerseits einen dauerfesten hydraulischen Anschlag und andererseits einen einfachen mechanischen Anschlag vorliegen hat, die in Kombination die gewünschte Feder-Dämpfkraftkennlinie bewirken. Setzerscheinungen und kritische Abströmungseffekte am hydraulischen Bauteil treten auch bei einem sehr langen Federweg nicht auf. Des Weiteren reduziert sich der Montageaufwand sich beträchtlich.The great advantage is that on the one hand there is a durable hydraulic stop and on the other hand a simple mechanical stop, which in combination cause the desired spring damping force curve. Settling and critical outflow effects on the hydraulic component do not occur even with a very long travel. Furthermore, the assembly effort is reduced considerably.

Im Sinn einer Gleichteilkonstruktion ist an beiden Enden der Schraubenfeder jeweils ein einteilig mit dem Elastomerkörper ausgeführter Federteller angeordnet.In the sense of a common part construction, a spring plate, which is formed integrally with the elastomeric body, is arranged at each end of the helical spring.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Elastomerkörper eine Führungshülse für die Schraubenfeder auf.According to an advantageous embodiment, the elastomeric body has a guide sleeve for the helical spring.

Damit eine zuverlässig haltende Klemmverbindung zwischen dem Federteller und der Schraubenfeder vorliegt, ist die Führungshülse auf einem Längenabschnitt axial geschlitzt ausgeführt.So that a reliably holding clamping connection between the spring plate and the coil spring is present, the guide sleeve is designed to be axially slotted on a longitudinal section.

Zusätzlich kann dass die Führungshülse mit mindestens einem axialen Mitnahmesteg für die Schraubenfeder ausgeführt sein, so dass der Federteller axial beidseitig zur Schraubenfeder fixiert ist.In addition, that the guide sleeve be designed with at least one axial carrier web for the coil spring, so that the spring plate is fixed axially on both sides of the coil spring.

Zum Schutz der hydraulischen Baueinheit vor einer Überlastung bestimmt ein Anschlag die minimale komprimierte Länge der hydraulischen Baueinheit.To protect the hydraulic assembly against overload, a stop determines the minimum compressed length of the hydraulic assembly.

Dabei ist auch der Anschlag einteilig mit dem Federteller ausgeführt.In this case, the stop is made in one piece with the spring plate.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Anschlag radial außerhalb der komprimierbaren hydraulischen Baueinheit angeordnet ist und auch die radiale Aufweitung begrenzt wird.In addition, it can be provided that the stop is arranged radially outside the compressible hydraulic unit and also the radial expansion is limited.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the following description of the figures.

Es zeigt;It shows;

1 Längsschnitt durch ein Kolben-Zylinderaggregat mit einem Anschlag 1 Longitudinal section through a piston-cylinder unit with a stop

2 Alternativlösung zur 1 2 Alternative solution to 1

3–5 Detaildarstellungen zum Anschlag gemäß 2 3 - 5 Details of the stop according to 2

Die 1 zeigt ein Kalben-Zylinderaggregat 1 in der Bauform eines inrohrschwingungsdämpfers, wobei die konkrete Bauform für die Erfindung nicht relevant ist. Das Kolben-Zylinderaggregat 1 umfasst einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder 3, der endseitig von einer Kolbenstangenführung 5 verschlossen wird. Durch eine zentrale Öffnung 7 der Kolbenstangenführung erstreckt sich eine Kolbenstange 9, an der ein mit Dämpfventilen bestückter Kolben 11 befestigt ist. Auf der Kolbenstange zentriert sich eine Anschlagfeder 13, die mindestens eine hydraulische Baueinheit 15; 17 und als mechanische Baueinheit eine Schraubenfeder 19 umfasst. Die Anschlagfeder 13 verfügt für die radiale Zentrierung über jeweils endseitig angeordnete Federteller 21; 23, die über ihre Führungshülsen 25; 27 mit dem Innendurchmesser der Schraubenfeder eine Klemmverbindung eingehen. Einteilig mit dem Federteller ist die hydraulische Baueinheit 15; 17 ausgeführt, die von einem axial kompressiblen Elastomerkörper 29; 31 mit mindestens einer radialen Drosselöffnung 33; 35 gebildet wird.The 1 shows a calf-cylinder unit 1 in the design of an inrohrschwingungsdämpfers, the concrete design is not relevant to the invention. The piston-cylinder unit 1 comprises a cylinder filled with damping medium 3 , the end of a piston rod guide 5 is closed. Through a central opening 7 the piston rod guide extends a piston rod 9 , on which a piston equipped with damping valves 11 is attached. A stop spring is centered on the piston rod 13 containing at least one hydraulic unit 15 ; 17 and as a mechanical assembly, a coil spring 19 includes. The stop spring 13 has for the radial centering on each end arranged spring plate 21 ; 23 that over their guide sleeves 25 ; 27 make a clamping connection with the inner diameter of the coil spring. The hydraulic unit is integral with the spring plate 15 ; 17 executed by an axially compressible elastomer body 29 ; 31 with at least one radial throttle opening 33 ; 35 is formed.

Bei einer Kolbenstangenausfahrbewegung wird die Anschlagfeder 13 zwischen einer axialen Stirnfläche 37 der Kolbenstangenführung 5 und einer kolbenstangenseitigen Anschlagscheibe 39 axial komprimiert. Je nach Federrate der Schraubenfeder 19, dem wirksamen Drosselquerschnitt der mindestens einen Drosselöffnung 33; 35 und der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange werden die Baueinheiten der Anschlagfeder axial gestaucht, wodurch eine resultierende Kraft wirksam wird, die der Kolbenstangenausfahrbewegung entgegen gerichtet ist. Der maximale Federweg der Schraubenfeder ist dann erreicht, wenn die einander zugewandten Stirnflächen 41; 43 der Führungshülsen 25; 27 in Kontakt kommen.In a piston rod extension movement, the stopper spring 13 between an axial end face 37 the piston rod guide 5 and a piston rod side stop disc 39 axially compressed. Depending on the spring rate of the coil spring 19 , the effective throttle cross section of the at least one throttle opening 33 ; 35 and the extension speed of the piston rod, the assemblies of the stopper spring are axially compressed, whereby a resultant force is effective, which is directed against the Kolbenstangenausfahrbewegung. The maximum spring travel of the coil spring is then achieved when the mutually facing end faces 41 ; 43 the guide sleeves 25 ; 27 get in touch.

Aufgrund des deutlich größeren Federwegs der Schraubenfeder 19 im Vergleich zu den hydraulischen Baueinheiten 15; 17 wirkt sich ein Setzverlust an den beiden Elastomerkörper 29; 31 nur wenig aus. Des Weiteren wird in den Ringräumen 45; 47 zwischen der Kolbenstange 9 und den beiden Elastomerkörpern 29; 31 nur eine vergleichsweise kleine Dämpfmediummenge gekammert, die bei Kompression der Elastomerkörper 29; 31 unter allen Umständen über die Drosselöffnungen 33; 35 verdrängt werden muss.Due to the much larger spring travel of the coil spring 19 in comparison to the hydraulic units 15 ; 17 a set loss affects the two elastomer body 29 ; 31 only a little. Furthermore, in the annuli 45 ; 47 between the piston rod 9 and the two elastomeric bodies 29 ; 31 only a relatively small Dämpfmediummenge chambered, the compression of the elastomeric body 29 ; 31 in all circumstances via the throttle openings 33 ; 35 must be displaced.

Die 2 zeigt ein im Prinzip gleichartiges Kolben-Zylinderaggregat 1. Unterschiede zeigen sich in der konstruktiven Ausgestaltung der hydraulischen Baueinheit 15. Der kreisringförmige Elastomerkörper 31 wird außenseitig von einem umlaufenden Ringsteg 49 eingefasst, der einen axialen Anschlag für die hydraulische Baueinheit 15 darstellt und damit deren minimale komprimierte Länge bestimmt. Der axiale Anschlag 49 ist ebenfalls einteilig mit dem Federteller ausgeführt.The 2 shows a similar in principle piston-cylinder unit 1 , Differences are evident in the structural design of the hydraulic unit 15 , The annular elastomeric body 31 is on the outside of a circumferential ring land 49 edged, the axial stop for the hydraulic unit 15 represents and determines their minimum compressed length. The axial stop 49 is also made in one piece with the spring plate.

Aus den 3 bis 5 ist erkennbar, wie die Schraubenfeder 19 mit einem Federteller z. B. 23 verbunden ist. Die Führungshülse 25 des Federtellers 23 ist auf einem Längenabschnitt axial geschlitzt und damit radial elastisch. Bei einer Einfädelungsbewegung des Federtellers in die Schraubenfeder 19 wird das geschlitzte Ende über eine Montageschräge 51 radial gestaucht. Die Schraubenfeder 19 wird über einen Mitnahmesteg 53 geschoben bis sie an dem Federteller 23 anliegt, wobei mindestens eine Windung zwischen dem Mitnahmesteg 53 und dem Federteller 23 verläuft, so dass eine axiale Sicherung des Federtellers zur Schraubenfeder besteht. Im montierten Zustand des Anschlags gemäß der 2 kann die Führungshülse aufgrund der durchgehenden Kolbenstange nicht radial gestaucht werden, so dass eine zuverlässige Verriegelung zwischen der Führungshülse 25 mit dem Mitnahmesteg 53 und der Schraubenfeder 19 vorliegt.From the 3 to 5 is recognizable as the coil spring 19 with a spring plate z. B. 23 connected is. The guide sleeve 25 of the spring plate 23 is axially slotted on a longitudinal section and thus radially elastic. In a Einfädelungsbewegung of the spring plate in the coil spring 19 The slotted end is over a mounting slope 51 radially compressed. The coil spring 19 is via a driving jetty 53 pushed her up to the spring plate 23 is applied, wherein at least one turn between the driving web 53 and the spring plate 23 runs, so that there is an axial securing of the spring plate to the coil spring. In the assembled state of the stop according to 2 the guide sleeve can not be radially compressed due to the continuous piston rod, so that a reliable locking between the guide sleeve 25 with the driving bar 53 and the coil spring 19 is present.

Claims

Stop spring ( 13 ) for a piston-cylinder unit ( 1 ) comprising a hydraulic active assembly ( 15 ), in which by an axial compression damping medium through at least one throttle opening ( 33 ; 35 ) is displaced, wherein a mechanical assembly a coil spring ( 19 ) functionally in series with the hydraulically active assembly ( 33 ; 35 ), characterized in that the hydraulic assembly ( 15 ) of an axially elastic Elastomer body ( 29 ; 31 ) is formed, wherein the elastomeric body ( 29 ; 31 ) and a coil spring ( 19 ) supporting spring plate ( 21 ; 23 ) are made in one piece.

Stop spring according to claim 1, characterized in that at both ends of the helical spring ( 19 ) each one-piece with the elastomeric body ( 29 ; 31 ) executed spring plate ( 21 ; 23 ) is arranged.

Stop spring according to claim 1, characterized in that the elastomeric body ( 29 ; 31 ) a guide sleeve ( 25 ; 27 ) for the coil spring ( 19 ) having.

Stop spring according to claim 3, characterized in that the guide sleeve ( 25 ; 27 ) Is executed axially slotted on a length section.

Stop spring according to claim 1, characterized in that a stop ( 49 ) the minimum compressed length of the hydraulic unit ( 15 ; 17 ) certainly.

Stop spring according to claim 5, characterized in that the stop ( 49 ) in one piece with the spring plate ( 21 ; 23 ) is executed.

Stop spring according to claim 5, characterized in that the stop ( 49 ) radially outside the compressible hydraulic unit ( 15 ; 17 ) is arranged.

Stop spring according to claim 3, characterized in that the guide sleeve ( 29 ; 31 ) with at least one axial carrier bar ( 53 ) for the coil spring ( 19 ) is executed.