DE102007013888A1

DE102007013888A1 - Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft

Info

Publication number: DE102007013888A1
Application number: DE102007013888A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Breun; Marcus Kirchner; Hans Gonschorrek; Valentin Harwardt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02
Also published as: JP5314302B2; CN101294610A; JP2008232436A; US8393447B2; CN101294610B; US20080230334A1

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 mindesten 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 axial beweglichen Trennkolben zum Arbeitsraum abgetrennt ist, wobei zumindest Teilbereiche des Trennkolbens elastisch ausgeführt sind und der Trennkolben mit der Innenwandung des Gehäuses einen Ringspalt bildet, dessen Größe derart bemessen ist, dass bei einer Kolbenstangenbewegung im Ringspalt ein Druckgefälle auftritt, wobei der Trennkolben mit Erreichen eines definierten Verschiebewegs im Gehäuse von wirksamen Druck innerhalb der Arbeitskammer radial elastisch aufgeweitet wird, wodurch die verformten Volumenanteile des Trennkolbens den Ringspalt verschließen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die DE 10 2004 034 057 B4 oder die DE 10 2004 015 065 A1 beschreiben einen Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft. Innerhalb eines Gehäuses ist ein Trennkolben gleitend gelagert, der zwei Arbeitskammer trennt. Jede Arbeitskammer verfügt über eine Strömungsverbindung an einen einzigen Arbeitsraum, wobei beide Arbeitsräume durch einen Dämpfkraft voneinander getrennt sind. Der Kolben ist mit Dämpfventilen bestückt, wobei die amplitudenselektive Dämpfeinrichtung mit dem Gehäuse und dem Trennkolben hydraulisch parallel zu den jeweiligen Dämpfventilen wirkt.
Der Trennkolben verfügt über einen Elastomerkörper, der im Endanschlag eine Geräuschbildung unterdrücken soll. Zwischen dem Trennkolben und der Innenwandung ist eine Dichtung wirksam, damit keine Leckströme auftreten können. Ein radial au ßenliegender Armierungsring verhilft dem Trennkolben zu einer Gestaltfestigkeit im Bereich der Dichtung, so dass diese permanent wirksam ist.
Die Dichtung am Trennkolben und die damit verbundene Reibung an der Innenwandung des Gehäuses kann jedoch den Effekt hervorrufen, dass die Ansprechempfindlichkeit der amplitudenselektiven Dämpfung nicht das gewünschte Maß erreicht.
Aus der DE 10 2004 018 990 B3 ist ein im prinzipiellen Aufbau gleichartiger Schwingungsdämpfer bekannt, der in dem Gehäuse für die amplitudenselektive Dämpfung einen geschäumten Körper aufweist, der das gesamte Gehäusevolumen ausfüllt. Bei einer Kolbenstangenbewegung findet keine Strömung zwischen den Arbeitsräumen des Schwingungsdämpfers statt, sondern nur eine einseitige Kompression des geschäumten Körpers.
Bei großen Kolbenstangengeschwindigkeiten wirkt der auf den geschäumten Körper einwirkenden Dämpfmediumstrahl aus der Strömungsverbindung sehr abrasiv, so dass abgetrennte Teilchen in die Dämpfventile eindringen und diese in ihrer Funktion beeinträchtigen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine feinfühlig ansprechende amplitudenselektive Dämpfkrafteinrichtung zu erreichen, die eine Geräuschbildung vermeidet und dauerhaltbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Trennkolben mit der Innenwandung des Gehäuses einen Ringspalt bildet, dessen Größe derart bemessen ist, dass bei einer Kolbenstangenbewegung im Ringspalt ein Druckgefälle auftritt, wobei der Trennkolben mit Erreichen eines definierten Verschiebewegs im Gehäuse von wirksamen Druck innerhalb der Arbeitskammer radial elastisch aufgeweitet wird, wodurch die verformten Volumenanteile des Trennkolbens den Ringspalt verschließen.
Der große Vorteil besteht darin, dass aufgrund des Ringspalts keine die Axialbewegung des Trennkolbens behindernden Reibkräfte auftreten können. Durch die Axialbeweglichkeit des Trennkolbens muss die Verformbarkeit nur für die Abdichtung des Ringspaltes ausreichen, jedoch keinen nennenswerten Volumenzuwachs im Arbeitsraum bewirken.
Die einfachste Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Trennkolben vollständig aus einem verformbaren Werkstoff besteht.
Man kann jedoch auch vorsehen, dass der Trennkolben eine innere Armierung aufweist. Durch die Formgestaltung der Armierung kann die Verformbarkeit und die Verformungsrichtung der elastische Bereich des Trennkolbens beeinflussen.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Trennkolben als Hohlkörper ausgeführt ist. Die Wandstärke des Trennkolbens bestimmt die Verformbarkeit.
Zusätzlich kann der Hohlkörper mit einem Fluid gefüllt sein. Bei einer Teilfüllung des Hohlkörpers kann der Massenträgheit des Trennkolbens entgegengewirkt werden.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass der Trennkolben in Richtung einer den Verschiebeweg begrenzenden Anschlagfläche mit einem Hohlprofil ausgeführt ist, das zusammen mit der Anschlagfläche eine dämpfmediumgesteuerte Endlagendämpfung erzeugt. Die Endlagendämpfung wirkt einer Geräuschbildung entgegen.
Man kann zum Beispiel vorsehen, dass der Trennkolben in Richtung mindestens einer Anschlagfläche ein ringförmiges Anschlagprofil aufweist. Innerhalb des ringförmigen Anschlagprofils befindet sich Dämpfmedium, dass bei einer Anschlagbewegung in Richtung des noch offenen Ringspalts herausgedrückt wird.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Teilausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft
2–4 Weitere Ausführungsformung für den 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, vorliegen.
Innerhalb der Kolbenstange 5 ist ein Gehäuse 19 ausgeführt, in dem ein Trennkolben 21 axial beweglich angeordnet ist. Der Trennkolben, der vollständig aus einer Elastomermasse oder einer geschäumten Masse besteht, 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.
Zwischen dem Trennkolben 21 und der Innenwandung des Gehäuses 19 liegt ein Ringspalt 32 vor, dessen Größe derart bemessen ist, dass bei einer Kolbenstangenbewegung ein Druckgefälle zwischen den beiden Arbeitskammern 23; 25 auftritt.
Bei einer Kolbenstangenaufwärtsbewegung und einem in seiner Ausgangslage mittigen Position des Trennkolbens 21 wird das verdrängte Dämpfmedium von der Arbeitskammer 25 aufgenommen, wobei der Trennkolben 21 einen Verschiebeweg ausführt. Sobald der Trennkolben einen Boden 33 oder bei einer Kolbenstangeneinfahrbewegung einen Deckel 35 des Gehäuses 19 erreicht hat, wird der Trennkolben 21 vom wirksamen Druck innerhalb der Arbeitskammer 23 radial elastisch aufgeweitet, wodurch die dabei verformten Volumenanteile des Trennkolbens 21 den Ringspalt 32 verschließen, wie durch die gestrichelte Darstellung des Trennkolbens verdeutlicht werden soll.
In dem Boden 33, der von dem Umlenkelement 37 gebildet wird, liegt eine Austrittsöffnung 38 vor, über die zwar noch restliches Dämpfmedium aus der Arbeitskammer 25 in die Strömungsverbindung 27 zum kolbenstangenfernen Arbeitsaum 9 abfließen kann, ein Nachströmen aus der Arbeitskammer 23 ist jedoch nicht möglich. Bei fortgesetzter Kolbenstangenbewegung öffnen sich deshalb die Dämpfventile 11; 15 oder 13; 17.
Die 2 zeigt einen Trennkolben 21 mit einer scheibenförmigen Armierung 39 im Bereich des größten Durchmessers des Trennkolbens 21. Es liegt im Bereich des Außendurchmessers der Armierung nur eine kleine Wandstärke des Elastomers oder der geschäumten Masse vor. Folglich fällt ein herstellungsbedingtes Schwundmaß am Trennkolben 21 sehr klein aus, so dass insgesamt ein sehr präzises Durchmessermaß erreichbar ist.
Die Variante nach 3 zeigt einen Trennkolben 21, der in Richtung einer den Verschiebeweg begrenzenden Anschlagfläche, also dem Boden 33 oder dem Deckel 35, auf seiner Ober- und/oder Unterseite mit einem Hohlprofil 41 in der Ausgestaltung eines ringförmigen Anschlagprofils 434 ausgeführt ist. In dieser konkreten Ausführungsform weist der Trennkolben 21 einen H-förmigen Querschnitt auf. Wenn das Anschlagprofil 43 z. B. auf dem Boden 33 (1) zur Anlage kommt, dann wird das in dem Anschlagprofil gekammerte Dämpfmedium radial in Richtung der Austrittsöffnung 38 verdrängt, wodurch eine hydraulische Endlagendämpfung erreicht wird.
Die 4 zeigt einen Trennkolben 21, der als Hohlkörper ausgeführt ist und z. B. eine Kugelform aufweisen kann. Innerhalb der Hohlkörpers kann ein Fluid 45 oder ein Gel angeordnet sein. Bei einer Teilfüllung des Hohlkörpers kann man damit das Massenträgheitsverhalten des Trennkörpers beeinflussen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004034057 B4 [0002]
- DE 102004015065 A1 [0002]
- DE 102004018990 B3 [0005]

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, wobei zumindest Teilbereiche des Trennkolbens elastisch ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (21) mit der Innenwandung des Gehäuses einen Ringspalt (32) bildet, dessen Größe derart bemessen ist, dass bei einer Kolbenstangenbe wegung im Ringspalt (32) ein Druckgefälle auftritt, wobei der Trennkolben (21) mit Erreichen eines definierten Verschiebewegs im Gehäuse (19) von wirksamen Druck innerhalb der Arbeitskammer (23; 25) radial elastisch aufgeweitet wird, wodurch die verformten Volumenanteile des Trennkolbens (21) den Ringspalt (32) verschließen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (21) vollständig aus einem verformbaren Werkstoff besteht
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (21) eine innere Armierung (39) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (21) als Hohlkörper ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper mit einem Fluid gefüllt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (19) in Richtung einer den Verschiebeweg begrenzenden Anschlagfläche (33; 35) mit einem Hohlprofil (41) ausgeführt ist, das zusammen mit der Anschlagfläche (33; 35) eine dämpfmediumgesteuerte Endlagendämpfung erzeugt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (21) in Richtung mindestens einer Anschlagfläche (33; 35) ein ringförmiges Anschlagprofil (43) aufweist.