DE102009038470B3

DE102009038470B3 - Schwingungsdämpfer mit einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag

Info

Publication number: DE102009038470B3
Application number: DE200910038470
Authority: DE
Inventors: Günther Handke; Janine Bull
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-08-22

Abstract

Schwingungsdämpfer mit einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag, umfassend einen Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei an der Kolbenstange ein Tragring befestigt ist, auf dem der Zuganschlag zur Anlage kommt, wobei der Zuganschlag ab einer definierten Kolbenstangenposition innerhalb des Zylinders an einer zylinderseitigen Anschlagfläche axial komprimiert wird und im Zylinder befindliches Dämpfmedium durch mindestens einen Drosselkanal als Teil des Zuganschlags verdrängt wird. Der Zuganschlag ist zweiteilig ausgeführt, wobei ein erstes Teil auf dem Tragring von der Kolbenstange bewegt wird und ein zweites Teil ortsfest an der zylinderseitigen Anschlagfläche angeordnet ist, wobei eines der beiden Teile ein zum anderen Teil ausgerichtetes Rinnenprofil aufweist, in das das andere Teil mit einem Verdrängerprofil eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit hydraulisch-mechanischem Zuganschlag gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Es gibt zahlreiche Konstruktionen für einen hydraulisch-mechanischen Zuganschlag, wobei immer wieder der Kompromiss zwischen Bauraum, Preis und Wirksamkeit gesucht wird. So beschreibt z. B. die EP 1 681 492 B1 einen gattungsbildenden Schwingungsdämpfer, dessen Kolbenstange einen Tragring für einen kreisringförmigen Elastomerkörper aufweist. Dieser Elastomerkörper weist an beiden Stirnseiten bogenförmige Taschen auf, die bei einem intakten Schwingungsdämpfer stets mit Hydraulikmedium gefüllt sind. Ab einer definierten Kolbenstangenausfahrposition wird der Elastomerkörper zwischen dem Tragring und einer Kolbenstangenführung axial verspannt. Der Elastomerkörper wirkt als eine Feder und die Verdrängung des Dämpfmediums aus den deformierten Taschen erzeugt eine hydraulische Gegenkraft zur Ausfahrbewegung der Kolbenstange.
Ein ähnliches Bauprinzip des Elastomerkörpers wird auch in der DE 78 02 898 A1 oder der EP 1 624 221 B1 verfolgt.
Aus der DE 100 56 276 A1 ist ein Kolben-Zylinderaggregat bekannt, das eine Anschlaghülse aufweist, die an Ihrem Innen- und Außendurchmesser eine Dichtung trägt, wobei die Anschlaghülse über die äußere Dichtung im Zusammenwirken mit der Innenwandung des Zylinders stationär zur Kolbenstangenführung gehalten wird. Die Anschlaghülse verfügt über keine Federungseigenschaften und weist auch keine hydraulische Dämpfungsfunktion auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen hydraulisch-mechanischen Zuganschlag zu realisieren, der einen sehr einfachen Aufbau aufweist und insbesondere eine hohe hydraulische Kraftkomponente erzeugt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das Rinnenprofil führt zu einem zweifachen Drosselspalt, nämlich am Innen- und Außendurchmesser des Rinnenprofils.
Dabei ist das zylinderseitige Teil des Zuganschlags als ein Elastomerkörper ausgeführt und hält sich durch die eigene Vorspannung im Zylinder.
Zusätzlich kann das kolbenstangenseitige Teil des Zuganschlags als ein Elastomerkörper ausgeführt sein. Wenn beide Teile des Zuganschlags als Elastomerkörper ausgeführt sind, dann kann die Federrate auch bei höherer Shore-Härte zwecks Dauerhaltbarkeit beider Elastomerkörper auf einem niedrigeren Niveau gehalten werden.
Zusätzlich zur mechanischen Federkraft bei der Kompression des mindestens einen Elastomerkörpers und der hydraulischen Kraft aufgrund der Verdrängung von Dämpfmedium aus dem Rinnenprofil kann noch eine weitere Kraftkomponente, die der Kolbenstangenbewegung entgegengesetzt wird, genutzt werden, indem das zylinderseitige Teil im verspannten Zustand mit der Kolbenstange in Kontakt steht und eine zusätzliche Reibkraft erzeugt. Wenn der Zuganschlag außer Kraft ist, dann besteht ein geringer radialer Abstand zwischen der Kolbenstangenoberfläche und dem Innendurchmesser des zylinderseitigen Teils des Zuganschlags.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Federrate des kolbenstangenseitigen Teils kleiner ist als die Federrate des zylinderseitigen Teils. Diese Auslegung fördert den Einsatz der Reibkraft als zusätzliche Kraftkomponente.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch, weist das zylinderseitige Teil eine Dichtfläche zum Zylinder und einer zylinderseitigen Anschlagfläche auf. Leckagen zwischen dem Zylinder und seiner äußeren Umgebung werden dadurch vermindert.
Eine alternative Lösung der Aufgabe wird durch den Patentanspruch 7 beschrieben.
Die Fixierhülse, der innenseitige Elastomerkörper und die Anschlaghülse bilden eine Ringfeder, die axial belastet wird und dadurch sehr hohe Gegenkräfte zur Ausfahrbewegung der Kolbenstange erzeugen kann. Selbstverständlich kann man auch mehrere ringförmige Elastomerkörper und Anschlaghülsen in konzentrischer Anordnung verwenden, um die Federrate zu verändern.
Die Anschlaghülse bildet mit der Mantelfläche der Kolbenstange mindestens einen Drosselkanal. Folglich benötigt der Zuganschlag keine separaten Öffnungen, die ansonsten aufwändig hergestellt werden müssten.
Es ist vorgesehen, dass die Fixierhülse mit der Innenwandung des Zylinders eine Presspassung bildet.
Damit stets ein offener Durchlassquerschnitt für das aus dem Zuganschlag verdrängte Dämpfmedium zur Verfügung steht, weist die Anschlaghülse endseitig in Richtung des Tragrings mindestens einen Radialkanal auf.
Der Elastomerkörper weist eine einfache Ringform auf und ist auf der Fixierhülse und der Anschlaghülse aufvulkanisiert.
Der Elastomerkörper weist einen axialen Abstand zur zylinderseitigen Anschlagfläche aufweist. Dieser axiale Abstand bestimmt die Federrate des Zuganschlags und das verdrängbare Volumen für die hydraulische Anschlagfunktion.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Schwingungsdämpfer mit Zuganschlag im deaktivierten Zustand
2 Schwingungsdämpfer mit Zuganschlag im Eingriff
3 Zuganschlag in Ringfederausführung außer Eingriff
4 Zuganschlag nach 3 im Eingriff
5 u. 6 Zuganschlag nach 3 als Einzelteil
Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines Schwingungsdämpfers 1 in Zweirohrausführung, wobei die Erfindung bei jeder beliebigen Bauform einsetzbar ist. Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst einen Zylinder 3, in dem eine Kolbenstange 5 axial beweglich angeordnet ist. An der Kolbenstange 5 ist ein Tragring 7 befestigt. Endseitig verschließt eine Kolbenstangenführung 9 den Zylinder 1, wobei die Kolbenstangenführung 9 eine Durchgangsöffnung 11 für die Kolbenstange 5 aufweist.
In einem kolbenstangenseitigen mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitsraum 13 des Zylinders 3 ist ein zweiteiliger Zuganschlag angeordnet. Ein erstes Teil 15 des Zuganschlags ist auf dem Tragring 7 befestigt und führt entsprechend der Kolbenstangenbewegung eine synchrone Axialbewegung aus. Ein zweites Teil 17 ist ortsfest an einer zylinderseitigen Anschlagfläche 19 angeordnet, die in diesem Fall von einer Ringfläche der Kolbenstangenführung 9 gebildet wird.
Das zylinderseitige Teil 17 des Zuganschlags ist als ein Elastomerkörper ausgeführt. Auch das kolbenstangenseitige Teil 15 wird von einem Elastomerkörper gebildet, wobei die Federrate des kolbenstangenseitigen Teils 15 bevorzugt kleiner ist als die Federrate des zylinderseitigen Teils 17.
Das zylinderseitige Teil 17 des Zuganschlags 1 verfügt über zwei Dichtflächen 21, 23. Eine erste Dichtfläche 21 liegt an der Innenwandung des Zylinders 3 an und eine zweite Dichtfläche 23 steht in Kontakt mit der zylinderseitigen Anschlagfläche 19, nämlich der Unterseite der Kolbenstangenführung 9.
Das zylinderseitige Teil 17 des Zuganschlags weist ein in Richtung zum kolbenstangenseitigen Teil 15 ausgerichtetes Rinnenprofil 25 auf. Am kolbenstangenseitigen Teil 15 ist ein Elastomerringprofil 27 mit einem axial vorstehenden Verdrängerprofil 29 ausgeführt, das in Richtung des zylinderseitigen Teils 17 des Zuganschlags weist. Das zylinderseitige Teil 17 verfügt im Halbschnitt betrachtet über ein U-Profil, wobei ein der Kolbenstange benachbarter Schenkel 31 des U-Profils einen geringfügigen Abstand zur Kolbenstange 5 aufweist, so dass das zylinderseitige Teil 17 keine Reibkraft auf die Kolbenstange 5 ausüben kann.
Ab einer definierten Ausfahrposition der Kolbenstange 5, dargestellt in 2, greift das kolbenstangenseitige Teil 15 des Zuganschlags in das zylinderseitige Teil 17 ein. Je nach Kompatibilität des Verdrängerprofils 29 zum Rinnenprofil 25 setzt erst eine mechanische Federkraft oder eine hydraulische Kraft ein, die von der Verdrängerbewegung in dem Rinnenprofil 25 erzeugt wird. Wenn eine entsprechende Druckkraft von dem kolbenstangenseitigen Teil 15 auf das zylinderseitige Teil 17 ausgeübt wird, dann wird der Schenkel 31 des zylinderseitigen Teils 17 soweit verformt, dass der besagte Abstand zur Kolbenstange 5 überwunden und eine zusätzliche Reibkraft erzeugt wird. Der Elastomerring 27 und das Verdrängerprofil 29 des erstens Teils 15 werden bei einer entsprechenden Belastung axial gestaucht und erzeugen damit eine der weiteren Kolbenstangenausfahrbewegung entgegensetzt gerichtete Federkraft.
Die 3 bis 6 beschreiben eine Alternativvariante eines hydraulisch mechanischen Zuganschlags 33 für einen Schwingungsdämpfer 1. Der Zuganschlag 33 umfasst eine äußere zylinderseitige Fixierhülse 35, die sich axial an der Unterseite der Kolbenstangenführung 9 abstützt. Innenseitig verfügt die Fixierhülse 35 über einen ringförmigen Elastomerkörper 37, an dem wiederum innenseitig eine Anschlaghülse 39 befestigt ist. Die Fixierhülse 35 bildet mit der Innenwandung des Zylinders 3 eine Presspassung.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, besteht sowohl zwischen den Stirnseiten des Elastomerkörpers 37 wie auch der Anschlaghülse 39 ein axialer Abstand zur zylinderseitigen Anschlagfläche 19, die auch in dieser Variante von der Unterseite der Kolbenstangenführung 9 gebildet wird.
Die 5 und 6 zeigen den Zuganschlag 35 als Einzelteil, der letztlich eine Art Ringfeder bildet. Am Innendurchmesser der Anschlaghülse 39 ist eine beliebige Anzahl von Axialkanälen 41 ausgeführt, die in Radialkanäle 43 münden. Die Radialkanäle sind in Richtung des Tragrings an der Kolbenstange offen ausgeführt.
Ab einer definierten Ausfahrstellung der Kolbenstange 5 kommt der Tragring mit dem unteren Ende der Anschlaghülse in Kontakt und verschiebt diese gegen die elastische Rückstellkraft des Elastomerkörpers 37 in Richtung der Kolbenstangenführung 9. Eine Verdängerkammer 45, deren axiale Ausdehnung von dem Abstand des Elastomerkörpers 37 und der Anschlaghülse 39 zur Kolbenstangenführung 9 bestimmt wird, verkleinert sich durch die Verdrängerbewegung der Anschlaghülse 39. Dabei strömt Dämpfmedium durch die Axialkanäle 41 und die Radialkanäle 43 der Anschlaghülse. Es steht unmittelbar ab dem Kontakt des Tragrings 7 an der Anschlaghülse 39 eine mechanische Federkraft bedingt durch den Elastomerkörper 37 und eine hydraulische Kraft bedingt durch die Verdrängerbewegung der Anschlaghülse 39 an. (4)
Bezugszeichenliste

1: Schwingungsdämpfer
3: Zylinder
5: Kolbenstange
7: Tragring
9: Kolbenstangenführung
11: Durchgangsöffnung
13: Arbeitsraum
15: erstes Teil des Zuganschlags
17: zweites Teil des Zuganschlags
19: Anschlagfläche
21, 23: Dichtflächen
25: Rinnenprofil
27: Elastomerringprofil
29: Verdrängerprofil
31: Schenkel
33: Zuganschlag
35: äußere Fixierhülse
37: Elastomerkörper
39: Anschlaghülse
41: Axialkanäle
43: Radialkanäle
45: Verdrängerkammer

Claims

Schwingungsdämpfer (1) mit einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag (15; 17; 33), umfassend einen Zylinder (3), in dem eine Kolbenstange (5) axial beweglich angeordnet ist, wobei an der Kolbenstange (5) ein Tragring (7) befestigt ist, auf dem der Zuganschlag (15; 17; 33) zur Anlage kommt, wobei der Zuganschlag (15; 17; 33) ab einer definierten Kolbenstangenposition innerhalb des Zylinders (3) an einer zylinderseitigen Anschlagfläche (19) axial komprimiert wird und ein im Zylinder (3) befindliches Dämpfmedium durch mindestens einen Drosselkanal (41; 43) als Teil des Zuganschlags (15; 17; 33) verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganschlag zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein erstes Teil (15) auf dem Tragring (7) von der Kolbenstange (5) bewegt wird und ein zweites Teil (17) ortsfest an der zylinderseitigen Anschlagfläche (19) angeordnet ist, wobei eines der beiden Teile (15; 17) ein zum anderen Teil ausgerichtetes Rinnenprofil (25) aufweist, in das das andere Teil mit einem Verdrängerprofil (29) unter Bildung eines zweifachen Drosselspaltes am Innen- und Außendurchmesser des Rinnenprofils (25) eingreift.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zylinderseitige Teil (17) des Zuganschlags als ein Elastomerkörper ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kolbenstangenseitige Teil (15) des Zuganschlags als ein Elastomerkörper ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zylinderseitige Teil (17) im verspannten Zustand mit der Kolbenstange (5) in Kontakt steht und eine zusätzliche Reibkraft erzeugt.
Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federrate des kolbenstangenseitigen Teils (15) kleiner ist als die Federrate des zylinderseitigen Teils (17).
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zylinderseitige Teil (17) eine Dichtfläche (21; 23) zum Zylinder (3) und einer zylinderseitigen Anschlagfläche (19) aufweist.
Schwingungsdämpfer (1) mit einem hydraulisch-mechanischen Zuganschlag (15; 17; 33), umfassend einen Zylinder (3), in dem eine Kolbenstange (5) axial beweglich angeordnet ist, wobei an der Kolbenstange (5) ein Tragring (7) befestigt ist, auf dem der Zuganschlag (15; 17; 33) zur Anlage kommt, wobei der Zuganschlag (15; 17; 33) ab einer definierten Kolbenstangenposition innerhalb des Zylinders (3) eine Anschlaghülse (39) gegen die elastische Rückstellkraft eines Elastomerkörpers (37) verschiebt und ein im Zylinder (3) befindliches Dämpfmedium durch mindestens einen Drosselkanal (41; 43) als Teil des Zuganschlags (15; 17; 33) verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganschlag (33) eine zylinderseitige Fixierhülse (35) aufweist, die innenseitig einen Elastomerkörper (37) aufweist, wobei innenseitig am Elastomerkörper (37) die vom Tragring (7) angesteuerte Anschlaghülse (39) fixiert ist, wobei der Zuganschlag (33) eine Verdrängerkammer (45) aufweist, in die die Anschlaghülse (39) ab einer definierten Kolbenstangenposition bewegt wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlaghülse (39) mit der Mantelfläche der Kolbenstange (5) mindestens einen Drosselkanal (41) bildet.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierhülse (35) mit der Innenwandung des Zylinders (3) eine Presspassung bildet.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlaghülse (39) endseitig in Richtung des Tragrings (7) mindestens einen Radialkanal (43) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (37) eine Ringform aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (37) einen axialen Abstand zur zylinderseitigen Anschlagfläche (19) aufweist.