DE102009002525A1

DE102009002525A1 - Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102009002525A1
Application number: DE102009002525A
Authority: DE
Inventors: Hassan Asadi; Thomas Thein
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2010-11-11

Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich geführt ist, wobei die Kolbenstange mit einer Kolbenanordnung zusammenwirkt, die einen ersten ortsfesten Kolben und mindestens einen weiteren Kolben aufweist, der gegen eine Federkraft mindestens einer Rückstellfeder auf der Kolbenstange axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Zylinder von dem ortsfesten und dem mindestens einen axial verschiebbaren Kolben in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum, einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum und mindestens einen Arbeitsraum zwischen den Kolben unterteilt wird, wobei mit Ventilscheiben bestückte Durchlassöffnungen und Durchlasskanälen eine Verbindung zwischen den Arbeitsräumen steuern und die Axialbewegung des mindestens einen axial verschiebbaren Kolbens von einem hydraulischen Druckanschlag begrenzt wird, wobei die Rückstellfeder einen wechselweise geschichteten Tellerfedersatz aufweist, so dass bei einer Kompression des Tellerfedersatzes Dämpfmedium aus Zwischenräumen des Tellerfedersatzes verdrängt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2006 011 351 A1 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, an dessen Kolbenstange ein erster Kolben fixiert ist. Ein zweiter Kolben ist axial schwingfähig auf der Kolbenstange zwischen zwei Federsätzen verspannt. Durch die axiale Beweglichkeit des zweiten Kolbens kann eine stufenweise Dämpfkrafterhöhung erreicht werden, die von der Kolbenstangengeschwindigkeit abhängig ist.
In der DE 10 2006 011 351 A1 ist bereits beschrieben, welche Vorteile ein Druckanschlag für den axial beweglichen Kolben bieten kann, um insbesondere den Übergang zwischen der Dämpfkrafterzeugung des ersten und des axial beweglichen Kolbens zu verbessern.
Diese Lösung verfügt über einen Verdränger und einen Verdrängerraum. Beide Komponenten benötigen einen relativ großen axialen Bauraum, der vielfach nicht zur Verfügung steht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin für den gattungsbildenden Schwingungsdämpfer einen kompakten hydraulischen Druckanschlag zu realisieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, die Rückstellfeder einen wechselweise geschichteten Tellerfedersatz aufweist, so dass bei einer Kompression des Tellerfedersatzes Dämpfmedium aus Zwischenräumen des Tellerfedersatzes verdrängt wird.
Durch die wechselweise in Reihe angeordnete Tellerfedern, wechselweise heißt, dass benachbarte Tellerfedern sich nur mit dem Innen- oder Außendurchmesserbereich berühren, entstehen im Querschnitt V-förmige Zwischenräume. Diese Zwischenräume verkleinern sich beim Zusammendrücken der Tellerfedern. Das Dämpfmedium kann durch Spalten innerhalb des Tellerfederpakets entweichen. Es ist aber auch möglich, dass man Tellerfedern mit einem Schlitzprofil am Innen- und oder Außendurchmesser vorsieht und damit Drosselöffnungen erzeugt.
Bei einer ersten Variante besteht Rückstellfeder aus der Kombination mindestens einer Schraubendruckfeder und dem Tellerfedersatz, wobei die Schraubendruckfeder eine kleinere Federrate aufweist als der Tellerfedersatz. Die Schraubendruckfeder sorgt für einen großen Rückstellweg am beweglichen Kolben und spannt das Tellerfederpaket in der Reihenanordnung stets vor. So ist es möglich, dass die Tellerfedern nur einen kleinen Federweg ausführen müssen. Unter diesen Randbedingungen ist die Auslegung der Tellerfedern deutlich einfachen, da die Gefahr des Schnappeffekts, d. h. das Umspringen in einen zweiten Gleichgewichtszustand der Tellerfedern, ausgeschlossen ist.
Um eine möglichst kurze Blocklänge zu erreichen, ist die Schraubendruckfeder als eine Kegelfeder ausgeführt.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Kegelfeder mit ihrem größeren Endwindungsdurchmesser an einer Stützscheibe des axial beweglichen Kolbens und mit dem kleinen Endwindungsdurchmesser an einer Tellerfeder anliegt.
Alternativ besteht noch die Möglichkeit, dass die Rückstellfeder ausschließlich aus Tellerfedern unterschiedlicher Federraten besteht.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer im Bereich der Kolben
2 Alternativvariante für eine Rückstellfeder des beweglichen Kolbens
Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer 1 beliebiger Bauart. In einem Zylinder 3 ist eine Kolbenstange 5 axial beweglich geführt. Die Kolbenstange 5 wirkt mit einer Kolbenanordnung 7 zusammen, die einen ersten ortsfesten Kolben 9 und einen zweiten Kolben 11 aufweist, der gegen Federkräfte von Rückstellfedern 13; 15; 17; 19 axial beweglich auf der Kolbenstange 5 gelagert ist.
Die Kolbenanordnung 7 unterteilt den Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 21; 23. Bei dem ersten Kolben 9 handelt es sich um eine beliebige bekannte Bauform, die pro Bewegungsrichtung der Kolbenstange getrennte Durchlasskanäle 25; 27 aufweist, die durch mindestens eine Ventilscheibe 29; 31 zumindest teilweise abgedeckt sind. Dieser feste Kolben 9 ist schon bei kleinsten Kolbenstangenbewegungen wirksam und erzeugt dabei eine Dämpfkraft.
Der axial bewegliche Kolben 11 verfügt über Durchlassöffnungen 33; 35, die ebenfalls von mindestens einer Ventilscheibe 37; 39 zumindest teilweise abgedeckt werden. Kolben 11 und Ventilscheiben 37; 39 sind auf einer Führungshülse 41 aufgefädelt, die endseitig jeweils eine Stützscheibe 43; 45 für mindestens eine Ventilscheibe 37; 39 aufweist. Der axial bewegliche Kolben 11 bildet über die Führungshülse 41 eine in sich abgeschlossene Baueinheit.
An der Kolbenstange 5 sind zwei gegenüberliegende Federteller 47; 49 befestigt, die zur Abstützung der entgegengesetzt gerichteten Rückstellfedern 13; 15; 17; 19 dienen. Je nach Abstimmung der Rückstellfedern wird der axial bewegliche Kolben 11 von den Rückstellfedern in einer definierten Ausgangslage zwischen den Federtellern 47; 49 positioniert. Die Rückstellfedern umfassen mindestens eine Schraubendruckfeder 15; 19 und eine Anzahl von geschichteten Tellerfedern 13; 17. Als Schraubendruckfedern 15; 19 kommen bevorzugt eine Kegelfedern zur Anwendung, deren größerer Endwindungsdurchmesser an einer Stützscheibe 43; 45 des beweglichen Kolbens 11 anliegt. Mit ihren kleineren Endwindungsdurchmessern stehen sie Kontakt mit den geschichteten Tellerfedern 13; 17.
Die Tellerfedern 13; 17 sind wechselweise geschichtet. Eine Tellerfeder 13a steht zur einen unmittelbar benachbarten Tellerfeder 13b über ihren Außendurchmesser und zur anderen unmittelbar benachbarten Tellerfeder 13c über ihren Innendurchmesser in Kontakt. Dadurch ergeben sich zusammen mit der koaxialen Kolbenstange 5 v-förmige Ringräume 51.
Die Kegelfedern 15; 19 verfügen über eine kleinere Federrate als die Tellerfedern 13; 17. Aus der Ruhelage der Kolbenstange 5 wird der axial bewegliche Kolben 11 deshalb bei einer Kolbenstangenbewegung zuerst die Kegelfeder 15; 19 zusammendrücken, bevor das Tellerfederpaket 13; 17 in Richtung Planlage der einzelnen Tellerfedern gedrückt wird.
Bei dieser Axialbewegung des beweglichen Kolbens 11 wirkt nur der feste Kolben 9. Ist die Blocklänge der jeweiligen Kegelfeder 15; 19 erreicht, dann wird das Tellerfederpaket 13; 17 komprimiert. Dabei wird Dämpfmedium aus den v-förmigen Zwischenräumen 51 durch Spalte zur Kolbenstange oder an den Innen- und Außendurchmessern der Tellerfedern verdrängt, wobei eine hydraulische Druckanschlagdämpffunktion erreicht wird. Die mindestens eine Ventilscheibe 37; 39 hebt je nach Bewegungsrichtung von dem axial beweglichen Kolben 11 ab, so dass bei einer weiter fortgesetzten Kolbenstangenbewegung sowohl der feste wie auch der axial bewegliche Kolben 9; 11 eine Dämpfkraft erzeugen.
Die 2 zeigt eine Abwandlung zur 1, wobei sich die 1 auf den Bereich zwischen den beiden Federtellern für die Rückstellfedern beschränkt. Abweichend bestehen die Rückstellfedern ausschließlich aus Tellerfedern unterschiedlicher Federraten. Ein erstes Tellerfederpaket übernimmt die Funktion der Kegelfeder und weist deshalb eine kleinere Federrate auf als ein zweites Tellerfederpaket. Im Vergleich zur 1 stehen bei vergleichbarem zweiten Tellerfederpaket zusätzliche Tellerfedern im ersten Tellerfederpaket zur Verfügung, so dass insgesamt ein größeres Volumen der Zwischenräume 51 und ein größerer Kompressionsweg für die hydraulische Druckanschlagfunktion zur Verfügung stehen.

1: Schwingungsdämpfer
3: Zylinder
5: Kolbenstange
7: Kolbenanordnung
9: fester Kolben
11: axial beweglicher Kolben
13; 17: Tellerfeder
15; 19: Schraubendruckfeder
21: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
23: kolbenstangenfernen Arbeitsraum
25; 27: Durchlasskanäle
29; 31: Ventilscheibe
33; 35: Durchlassöffnungen
37; 39: Ventilscheibe
41: Führungshülse
43; 45: Stützscheibe
47; 49: Federteller
51: Zwischenräume
53; 55: Tellerfedern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006011351 A1 [0002, 0003]

Claims

Schwingungsdämpfer (1), umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder (3), in dem eine Kolbenstange (5) axial beweglich geführt ist, wobei die Kolbenstange (5) mit einer Kolbenanordnung (7) zusammenwirkt, die einen ersten ortsfesten Kolben (9) und mindestens einen weiteren Kolben (11) aufweist, der gegen eine Federkraft mindestens einer Rückstellfeder (13; 15; 17; 19; 53; 55)) auf der Kolbenstange (5) axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Zylinder (3) von dem ortsfesten und dem mindestens einen axial verschiebbaren Kolben (9; 11) in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (21), einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (23) und mindesten einen Arbeitsraum (26) zwischen den Kolben (9; 11) unterteilt wird, wobei mit Ventilscheiben (29; 31; 37; 39) bestückte Durchlassöffnungen (33; 35) und Durchlasskanälen (25; 27) eine Verbindung zwischen den Arbeitsräumen (21; 23) steuern, und die Axialbewegung des mindestens einen axial verschiebbaren Kolbens (11) von einem hydraulischen Druckanschlag (51) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder einen wechselweise geschichteten Tellerfedersatz (13; 17; 53; 55) aufweist, so dass bei einer Kompression des Tellerfedersatzes (13; 17; 53; 55) Dämpfmedium aus Zwischenräumen (51) des Tellerfedersatzes (13; 17; 53; 55) verdrängt wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder aus der Kombination mindestens einer Schraubendruckfeder (15; 19) und dem Tellerfedersatz (13; 17) besteht, wobei die Schraubendruckfeder (15; 19) eine kleinere Federrate aufweist als der Tellerfedersatz (13; 17).
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (15; 19) als eine Kegelfeder ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelfeder (15; 19) mit ihrem größeren Endwindungsdurchmesser an einer Stützscheibe (43; 45) des axial beweglichen Kolbens (11) und mit dem kleinen Endwindungsdurchmesser an einer Tellerfeder (13; 17) anliegt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder ausschließlich aus Tellerfedern (13; 17; 53; 55) unterschiedlicher Federraten besteht.