DE102007014247B4 - Schwingungsdämpfer mit einer hubabhängigen Anschlagfeder - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Herstellung eines Schwingungsdämpfers mit einer hubabhängigen Anschlagfeder,
umfassend einen Zylinder, in dem eine Verdrängerstange axial beweglich
angeordnet ist, während
die Feder zwischen einem zylinderseitig festem und einem verdrängerstangenseitig
festem Bauteil verspannbar ist, wobei das verdrängerstangenseitige Bauteil
als ein Anschlagring ausgeführt
ist, der formschlüssig
mit der Verdrängerstange
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (19)
an der Verdrängerstange
(13) mittels einer radial wirkenden Kraft fixiert ist, die durch
ein auf den Anschlagring (19) einwirkendes Magnetfeld in Wechselwirkung
mit einem induziertem elektrischem Strom hervorgerufen wird, wobei
der verwendete Anschlagring (19) vor Verfahrensbeginn bezogen auf
die Verdrängerstange
(13) einen geschirmten Querschnitt aufweist, der sich durch den
Verfahrensverlauf im Wesentlichen rechtwinklig zur Verdrängerstange
(13) einstellt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer oder ein Federbein mit einer hubabhängigen Anschlagfeder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Aus der
DE 28 53 914 C2 ist eine hubabhängige Dämpfeinrichtung bekannt, welche auf dem Prinzip einer Federwirkung mit Federteller und Anschlagring beruht. In einem Zylinder ist eine Verdrängerstange axial beweglich angeordnet. In Abhängigkeit der Hublage der Verdrängerstange wird eine Feder von einem verdrängerstangenseitigen Bauteil zu einem zylinderseitigen Bauteil verspannt. Der als verdrängerstangenseitiges Bauteil verwendete Anschlagring wird mittels eines radial wirkenden Presswerkzeuges über einen Sicherungsring gepresst, welcher in einer vorgefertigten Ringnut an der Verdrängerstange angeordnet ist. Um ein axiales Abrutschen des Anschlagrings zu vermeiden, wird ein Absatz des Anschlagrings formschlüssig um den Sicherungsring gebogen. - Eine andere Lösung, wie in der
DE 34 40 559 C2 aufgezeigt, sieht eine formschlüssige Fixierung des Anschlagrings mittels Presswerkzeug in eine vorgefertigte Ringnut der Verdrängerstange ohne Sicherungsring vor. Der Anschlagring umfasst der Form nach eine Anschlagscheibe und eine Anschlaghülse, die in einem T-förmigen Querschnitt angeordnet sind. Die Anschlaghülse ist auf der Mantelfläche der Verdrängerstange zu fixieren. Beim Verpressen wird die Anschlaghülse in die vorgefertigte in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut gepresst. Dabei ist darauf zu achten, dass die Anschlaghülse vor dem Verpressen exakt zur Ringnut positioniert ist. Ist dies nicht der Fall können zwei Fälle unterschieden werden:
Ist beispielsweise das freie Ende der Stirnfläche der Anschlaghülse mittig zur Ringnut positioniert, kann in Längsrichtung der Verdrängerstange beim Verpressen kein exakter Formschluss zwischen der Stirnfläche der Anschlaghülse und der Ringnut erfolgen, was zu unerwünschten „Klappergeräuschen" im Bauteil führen kann. Andererseits können beispielsweise beim Überschreiten der Ringnut in axialer Richtung mit dem freien Ende der Stirnfläche der Anschlaghülse beim Verpressen spanbildende Reibkräfte zwischen der Anschlaghülse und der Verdrängerstange entstehen. - Beide Varianten haben zum Nachteil, dass beim Einpressvorgang eine exakte Positionierung des Anschlagringes zur Verdrängerstange gewährleistet werden muss, um jegliche Spanbildung durch zu hohe Reibkräfte und/oder störende Klappergeräusche zu vermeiden. Derartige Späne könnten mit einer im Zylinder enthaltenen Dämpfflüssigkeit in Dämpfventile des Schwingungsdämpfers gelangen und dort irreversible Schäden für das ganze System hervorrufen.
- Grundsätzlich haben alle Verfahren zur Befestigung des Anschlagrings, bei denen ein direkter Kontakt zwischen Werkzeug und Anschlagring hergestellt werden muss erhebliche Nachteile, da beispielsweise bei einem Werkzeugbruch die geforderte Oberflächengüte der Verdrängerstange beeinträchtigt werden kann.
- Auch eine Fixierung mittels Schweißverbindung ist ungünstig, da im Bereich der Schweißnaht eine weichgeglühte Zone entsteht, die die Stabilität der Verdrängerstange beeinflusst. Des Weiteren können Schweißspritzer entstehen, die gründlich zu entfernen wären.
- Aus der
DE 10 2004 051 731 A1 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, dessen Kolbenbaugruppe über ein ringförmiges Befestigungsmittel an einer Kolbenstange gehalten wird. Das Befestigungsmittel wird über eine radial wirkende Magnetkraft mit der Kolbenstange formschlüssig verbunden. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zur Fixierung des Anschlagrings auf der Verdrängerstange zu lösen.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Der wesentliche Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen Anschlagring und Verdrängerstange ohne direkten Kontakt zwischen einem Werkzeug und dem Anschlagring hergestellt werden kann, was das Risiko einer Beschädigung der empfindlichen Komponenten erheblich verringert. Vor dem Verfahrensbeginn hat der Anschlagring bezogen auf die Verdrängerstange einen geschirmten Querschnitt, der sich durch den Umformvorgang im Verfahrensverlauf im Wesentlichen rechtwinklig zur Verdrängerstange einstellt.
- Vorteilhaft ist des Weiteren, dass das Verfahren unabhängig vom verwendeten Querschnitt und der Oberflächenform der Verdrängerstange eingesetzt werden kann. Das heißt, dass für die Verdrängerstange ein beliebiger Querschnitt verwendet wird, der entweder eine vorgefertigte Ringnut aufweist, die als Formschlussprofil für den Anschlagring dient, oder dass für die unveränderte Verdrängerstange mit beliebigen Querschnitt eine Ringnut als Formschlussprofil durch die radial einwirkende Kraft auf den Anschlagring eingearbeitet wird. Hierbei ist es zur Vereinfachung des Verfahrens sinnvoll, für die Verdrängerstange einen Werkstoff einzusetzen, der ein geringeres E-Modul aufweist als der Anschlagring. Letzterer Fall zeigt hinsichtlich bestehender Positionierungsprobleme den Vorteil, dass geringe axiale Positionsabweichungen keine Rolle spielen, da das Formschlussprofil erst durch das Verfahren gebildet wird.
- Die einfachste Ausführungsform des Anschlagrings ist die des scheibenförmigen Querschnitts. Dieser erweist sich hinsichtlich seiner Herstellung und den damit verbundenen Kosten als besonders günstig.
- Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Anschlagrings ist die des T-förmigen Querschnitts. Die Anschlaghülse dient hier als stützende Komponente für die Anschlagscheibe und verschafft dem Anschlagring mehr Stabilität und erhöht die Winkelgenauigkeit zur Verdrängerstange.
- Die verfahrenstechnisch günstigste Variante ist die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Materials für den Anschlagring. Wird aber im Wirkbereich des Magnetfeldes eine elektrisch leitende Schicht eingesetzt, können für den Anschlagring beliebige Werkstoffe gewählt werden, die keine elektrisch leitenden Eigenschaften aufweisen, aber das nötige E-Modul besitzen. wie z. B. Kunststoffe. Dies bietet Gewichtseinsparungspotential, was im Bereich der Fahrzeugtechnik einen besonders interessanten Faktor darstellt.
- Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen noch ausführlicher erläutert. Die Figuren zeigen:
-
1 Längsschnitt durch einen Zweirohrschwingungsdämpfer. -
2a Ausschnitt einer Verdrängerstange aus Vollmaterial ohne Ringnut bei Verfahrensbeginn -
2b Ausschnitt einer Verdrängerstange aus Vollmaterial nach2a nach Verfahrensablauf -
3a Ausschnitt einer rohrförmigen Verdrängerstange mit Ringnut vor Verfahrensbeginn -
3b Ausschnitt einer rohrförmigen Verdrängerstange nach3a nach Verfahrensablauf - Die
1 zeigt einen an sich aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungsdämpfer1 in der Ausführungsform eines Zweirohrschwingungsdämpfers, der im Allgemeinen einen Zylinder3 aufweist, der konzentrisch in einem Behälterrohr5 angeordnet ist. Zwischen dem Behälterrohr5 und dem Zylinder3 befindet sich ein Ausgleichsraum7 , der über ein Bodenventil9 mit einem Arbeitsraum7 im Zylinder3 verbunden ist. Eine Verdrängerstange, im Folgenden als Kolbenstange13 bezeichnet, ist im Zylinder3 axial beweglich angeordnet, über eine Kolbenstangenführung15 zentriert und mit einem Kolben17 und einer Dämpfeinrichtung versehen. Die Dämpfeinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem an der Kolbenstange formschlüssig fixiertem Anschlagring19 und einer Feder21 die zwischen einem zylinderseitig festem Bauteil, hier die Kolbenstangenführung, und einem kolbenstangenseitig festem Bauteil, hier der Anschlagring19 , hubabhängig verspannbar ist. Die hier gezeigte Dämpfeinrichtung ist eine Zugdämpfung, die aber auch als eine Druckdämpfung, das heißt in Einfahrrichtung der Kolbenstange13 wirkend, ausgeführt sein kann. - Die
2a und2b zeigen die Kolbenstange13 aus Vollmaterial und mit einem konstanten Querschnitt im Bereich der Dämpfeinrichtung aus1 vor und nach dem Verfahrensablauf. Der zu befestigende Anschlagring19 , hier mit scheibenförmigem Querschnitt, wird in2a über die Kolbenstange13 geführt und positioniert. Die Kolbenstange13 besitzt vorteilhafterweise ein geringeres E-Modul als der Anschlagring19 und ist elektrisch leitend. Eine Magnetumformvorrichtung23 in Form einer Spulenanordnung, die der Werkzeuggeometrie angepasst ist, wird sodann um den Anschlagring positioniert. Wird die Spulenanordnung von einem elektrischen Strom durchflossen, wird ein Magnetfeld erzeugt, das im Anschlagring19 einem dem Spulenstrom entgegengesetzen Strom induziert, auf den das Magnetfeld radial wirkende Kräfte ausübt. Diese magnetischen Kräfte bewirken eine radiale Deformation des gesamten Anschlagrings19 in der Form, dass dieser eine Formschlussverbindung mit der Kolbenstange13 eingeht und auf ihrer Mantelfläche eine Ringnut25 bildet, wie in2b dargestellt. Die dadurch verdrängten Volumenanteile der Kolbenstange13 bilden auf der Ober- und Unterseite des Anschlagrings19 einen Ringwulst27 . Da die Ringnut25 durch die radiale Deformation des Anschlagrings19 auf der Mantelfläche gebildet wird, ist eine optimale Ausrichtung des Anschlagrings19 zur Kolbenstange13 immer gegeben. - In den
3a und3b werden Alternativen zu dem in2a und2b beschriebenen Verfahren aufgezeigt. Hierbei wird eine rohrförmige Kolbenstange13 mit vorgefertigter Ringnut25 als Formschlussprofil eingesetzt. Der Anschlagring19 weist einen T-förmigen, alternativ einen geschirmten (gestrichelt dargestellt), Querschnitt auf und besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff. Bei beiden Ausführungsvarianten umfasst der Anschlagring19 der Form nach eine Anschlagscheibe29 und eine Anschlaghülse31 , die bei der Montage auf der Mantelfläche der Kolbenstange13 gleitend verschoben werden kann. Die Länge der Anschlaghülse31 muss dabei mindestens der Breite der Ringnut25 entsprechen. Der Wirkbereich der Magnetumformvorrichtung23 begrenzt sich auf den Bereich der Anschlagshülse31 . Um das wie in2a und2b beschriebene Verfahren durchführen zu können, muss nun zusätzlich eine elektrisch leitende Schicht33 zwischen die Magnetumformvorrichtung23 und den Bereich der Anschlaghülse31 angeordnet werden (3a ). Mit dieser Schicht33 (z. B.: wenige Wicklungen Alufolie), können Magnetkräfte auf beliebige Materialien übertragen werden. So wirkt das erzeugte Magnetfeld nicht direkt auf die Anschlaghülse31 , sondern indirekt über die leitende Schicht. Bei Verfahrensdurchführung wird somit eine Deformation in Form eines Einknickens der Anschlaghülse31 in die Ringnut25 (3b , linke Querschnittshälfte), oder einer der Ringnut25 angepassten Form (3b , rechte Querschnittshälfte) bewirkt. Im Fall des geschirmten Querschnitts stellt sich somit die Anschlagscheibe29 des Anschlagrings19 im Wesentlichen rechtwinklig zur Kolbenstange13 ein. Dadurch dass lediglich magnetische Verformungskräfte auf die Werkstücke wirken und diese bezogen auf den Wirkbereich, den Werkstoff und der Position sehr genau einstellbar sind, kann es zu keinen direkten Beschädigungen durch ein Verformwerkzeug kommen.
Claims (8)
- Verfahren zur Herstellung eines Schwingungsdämpfers mit einer hubabhängigen Anschlagfeder, umfassend einen Zylinder, in dem eine Verdrängerstange axial beweglich angeordnet ist, während die Feder zwischen einem zylinderseitig festem und einem verdrängerstangenseitig festem Bauteil verspannbar ist, wobei das verdrängerstangenseitige Bauteil als ein Anschlagring ausgeführt ist, der formschlüssig mit der Verdrängerstange verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (
19 ) an der Verdrängerstange (13 ) mittels einer radial wirkenden Kraft fixiert ist, die durch ein auf den Anschlagring (19 ) einwirkendes Magnetfeld in Wechselwirkung mit einem induziertem elektrischem Strom hervorgerufen wird, wobei der verwendete Anschlagring (19 ) vor Verfahrensbeginn bezogen auf die Verdrängerstange (13 ) einen geschirmten Querschnitt aufweist, der sich durch den Verfahrensverlauf im Wesentlichen rechtwinklig zur Verdrängerstange (13 ) einstellt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verdrängerstange (
13 ) ein beliebiger Querschnitt verwendet wird, der eine Ringnut (25 ) aufweist, die als Formschlussprofil für den Anschlagring (19 ) dient. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verdrängerstange (
13 ) mit beliebigem Querschnitt eine Ringnut (25 ) als Formschlussprofil durch die radial wirkende Kraft auf den Anschlagring (19 ) gebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verdrängerstange (
13 ) ein Werkstoff eingesetzt wird, der ein geringeres E-Modul aufweist als der Anschlagring (19 ). - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Anschlagring (
19 ) einen scheibenförmigen Querschnitt aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Anschlagring (
19 ) einen T-förmigen Querschnitt aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Anschlagring (
19 ) aus einem elektrisch leitfähigen Material ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Anschlagring (
19 ) aus einem beliebigen Material hergestellt ist und zur Prozessdurchführung mit einer elektrisch leitenden Schicht (33 ) im Wirkbereich des Magnetfeldes versehen ist.
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