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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder-Aggregat in Zweirohrbauweise,
bestehend aus einem Außenrohr, einem Arbeitszylinder und
einem, an einer Kolbenstange befestigten, im Arbeitszylinder axial
beweglichen Kolben, wobei der Kolben mit Dämpfungsventilen
versehen ist, und der Arbeitszylinder in seinem unteren Bereich über
ein Bodenventil zentriert und im Außenrohr aufgenommen
ist, und der sich im oberen Bereich des Arbeitszylinders an einer
Kolbenstangenführung abstützt, die gleichzeitig die
Kolbenstange zur Atmosphäre abdichtet.
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Es
sind bereits hydropneumatische Zweirohr-Schwingungsdämpfer
(z. B.
DE 29 12 902
C2 ,
DE 199
09 404 A1 ) bekannt, hierbei befindet sich im Arbeitszylinder
der mit Dämpfungsventil bestückte Dämpfungskolben,
wobei koaxial um den Arbeitszylinder das Außenrohr vorgesehen
ist und zusammen mit dem Arbeitszylinder den Ausgleichsraum bildet. Bei
der axialen Verschiebung des Dämpfungskolbens im Arbeitszylinder
wird das von der Kolbenstange verdrängte Dämpfungsmittel über
ein Bodenventil in den Ausgleichsraum gefördert und bei
ausfahrender Kolbenstange entsprechend zurück in die vom Arbeitszylinder
gebildeten Arbeitsräume. Der Arbeitszylinder befindet sich
mit dem Bodenventil und der Kolbenstangenführung in einer
Verspannungskette, deren einwandfreie Funktion für den
Schwingungsdämpfer zwingend notwendig ist.
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Bei
größeren Konzentrizitäts- und/oder Winkligkeitsabweichungen
im Bodenbereich eines Zweirohr-Schwingungsdämpfers, hervorgerufen durch
Schiefstellung des Bodenventils mit dem verspannten Arbeitszylinder
(Teil der inneren Gesamtverspannungskette), treten je nach Größe
der Abweichung mehr oder weniger starke Funktions- oder Totalausfälle
(Dämpfungskraft nicht in Ordnung; starke Geräuschbildung)
ein.
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Bisher
wurden diese Probleme beim Stand der Technik mittels geeigneten
Geometriegebungen an dieser Verspannstelle, wie zum Beispiel Konizität des
Aufstandspunktes im unteren Boden und Bombierung des Bodenventils,
verfolgt.
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Durch
diese technischen Lösungen mittels konischer Zwangsführung
des Bodenventils zum unteren Boden des Außenrohres lässt
sich der exakte, für die Aufrechterhaltung der Funktion
notwendige zentrische Verband zur Mittenachse nicht prozesssicher
herstellen. In diesem Falle, wird die nach dem Verschließen
des Dämpfers im Bereich der Kolbenstangenführung
zur Aufrechterhaltung der Funktion über der Lebensdauer
notwendige Restverspannkraft unterschritten, verursacht durch dynamische Beanspruchungen
beim Prüfvorgang oder im Fahrzeugbetrieb des Schwingungsdämpfers
mit Folge des Totalausfalls des Zweirohr-Schwingungsdämpfers.
Mithin kann die Soll-Dämpfungskraft nicht mehr ordnungsgemäß erzielt
werden und es kann unerwünschte Geräuschbildung
auftreten.
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Die
Unterschreitung der Restvorspannkraft (Vorspannungsverlust) ist
Folge der Rückwanderung des inneren Verspannungsverbandes
aus der fehlerhaften Lage in die bei der Montage geforderte Solllage.
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Aufgabe
der Erfindung ist es eine axiale Zwangsorientierung am Arbeitszylinder
eines Kolben-Zylinder-Aggregates in Zweirohrbauweise zu schaffen,
verbunden mit einer Ölmengenreduzierung und einer Aufrechterhaltung
der Funktionalität.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Arbeitszylinder im unteren Bereich über einen
Abstandshalter gegenüber dem Außenrohr zentriert
wird.
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Hierbei
ist von Vorteil, dass der Arbeitszylinder mit einer Zwangsführung
im unteren Bereich gegenüber dem Außenrohr versehen
ist, welche ein seitliches Auswandern des Arbeitszylinders aus der Mittellage
während der Montage verhindert.
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Nach
einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass der Abstandshalter
aus einem mit dem Arbeitzylinder fixierten Ring besteht, der zur Abstützung
am Innenumfang des Außenrohres mit mindestens drei radial
nach außen gerichteten Bereichen versehen ist. Hierbei
ist von Vorteil, dass der Abstandshalter derart gestaltet ist, dass
gleichzeitig eine stabilisierende Wirkung des im Ausgleichsraums
befindlichen Dämpfungsmittels erreicht wird, mit dem Ziel
der Reduzierung der absoluten Ölmenge bei Aufrechterhaltung
der Soll-Funktionseigenschaften (Kosten- und Gewichtsvorteil). Zwischen den
radial nach außen gerichteten Bereichen verbleiben die
notwendigen Durchströmquerschnitte, welche jeweils anwendungsspezifisch
(unter anderem Funktion von Rumpflänge, Ölhöhenstand,
Ring-querschnitt im Ausgleichsraum, Kolbenstangendurchmesser) vordimensioniert
werden können.
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Eine
günstige Ausführungsform sieht vor, dass der Ring
form- und/oder kraftschlüssig mit dem Außenumfang
des Arbeitszylinders verbunden ist oder dass der Ring geschlitzt
ausgebildet ist und durch Federvorspannung am Außenumfang
des Arbeitszylinders gehalten ist.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die radial nach außen
gerichteten Bereiche federnd vorgespannt am Außenrohr anliegen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der
Abstandshalter aus Kunststoff oder Stahl hergestellt ist.
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Darüber
hinaus ist vorgesehen, dass die radial nach außen gerichteten
Bereiche schaufelartig verlaufend angeordnet sind.
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Zur
Fixierung der Abstandshalter im Kolben-Zylinder-Aggregat sind verschiedene
Methoden vorgesehen, nämlich dass der Abstandshalter am Bodenventil
fixiert ist oder dass die Fixierung des Abstandshalters form- und/oder
kraftschlüssig erfolgt oder dass der Ring geschlitzt ist,
so dass die radial nach außen gerichteten Bereiche sich
federnd am Innenumfang des Außenrohres anlegen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
schematisch dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 ein
Kolben-Zylinder-Aggregat jeweils im Halbschnitt. Der linke Halbschnitt
stellt beispielhaft einen Zweirohrdämpfer dar, der rechte
Halbschnitt zeigt beispielhaft eine Mc Pherson Anwendung.
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2 bis 14 verschiedene
Ausführungsformen von Abstandshaltern und entsprechende
Einbauvarianten.
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Das
in 1 dargestellte Kolben-Zylinder-Aggregat 1 besteht
im Wesentlichen aus dem Außenrohr 2 und dem Arbeitszylinder 3,
wobei der Zwischenraum des Außenrohres 2 zusammen
mit dem Arbeitszylinder 3 den Ausgleichsraum 10 bildet. Im
Arbeitszylinder 3 ist der mit Dämpfungsventilen 5 versehene
Kolben 4 axial verschieblich angeordnet, und unterteilt
den Arbeitszylinder 3 in eine obere Arbeitskammer 11a und
eine untere Arbeitskammer 11b.
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Die
untere Arbeitskammer 11b ist gegenüber dem Ausgleichsraum über
einen Boden 12 abgetrennt, wobei der Boden 12 zur
Strömungsverbindung der unteren Arbeitskammer 11b mit
dem Ausgleichsraum 10 mit Bodenventilen 6 versehen
ist.
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Die
obere Arbeitskammer 11a ist zur Atmosphäre mit
der Kolbenstangenführung 8 versehen, die gleichzeitig
die Kolbenstange 7 zur Atmosphäre hin abdichtet.
Der Boden 12 zusammen mit dem Arbeitszylinder 3 und
der Kolbenstangenführung 8 befindet sich in einer
Verspannungskette, die den Arbeitszylinder 3 in seiner
Position hält. Zur Zentrierung des unteren Bereiches des
Arbeitszylinders 3 gegenüber dem Außenrohr 2 ist
mindestens ein Abstandshalter 9 vorgesehen.
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Das
Kolben-Zylinder-Aggregat 1 ist mit Befestigungselementen 13a und 13b versehen,
die zur Befestigung des Kolben-Zylinder-Aggregats gegenüber
einem Fahrwerk bzw. einem Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeuges vorgesehen
sind.
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Die 2 zeigt
ein unteres Befestigungselement 13a sowie den Endbereich
des Außenrohres 2, wobei der Abstandshalter 9 den
Arbeitszylinder 3 gegenüber dem Außenrohr 2 mit
seinen radialen Bereichen 9b vorspannt. Der Abstandshalter 9 selbst
ist über den Ring 9a mit dem Arbeitszylinder 3 form- oder
kraftschlüssig verbunden. Die radial verlaufenden Bereiche 9b sind
dabei federn ausgebildet, so dass eine entsprechende Zentrierung
des Arbeitszylinders 3 gegenüber dem Außenrohr 2 erfolgen
kann.
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In 3 ist
der in 2 dargestellte Abstandshalter 9 als Einzelheit
dargestellt, er besteht aus einem Ring 9a, welcher die
Fixierung gegenüber dem Arbeitszylinder 3 sicherstellt
und den federnd angeordneten radial verlaufenden Bereichen 9b.
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Die 4 bezieht
sich wiederum auf ein Außenrohr 2 und den Arbeitszylinder 3,
wobei der aus Stahl hergestellte Abstandshalter 9 mit einem
ringförmigen Bereich 9a und radial verlaufenden
Bereichen 9b versehen ist. Der Ring 9a ist dabei
mit dem Bodenventil (nicht dargestellt) des Kolben-Zylinder-Aggregats 1 verbunden.
Die Zentrierung des Arbeitszylinders 3 erfolgt daher über
das Bodenventil 6 und die entsprechend radial verlaufenden
Bereiche 9b mit dem Außenrohr 2.
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In 5 ist
der in 4 dargestellte Abstandshalter 9 als Einzelheit
dargestellt, er enthält einen Ring 9a sowie die
radial nach außen verlaufenden Bereiche 9b. Um
eine einwandfreie Zentrierung zu gewährleisten sind mindestens
drei radial verlaufende Bereiche 9b vorgesehen, im Ausführungsbeispiel
der 5 sind es dagegen vier radial verlaufende Bereiche 9b.
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In
der 6 ist wiederum ein Abstandshalter 9 zu
entnehmen, der einen Ring 9 aufweist sowie radial nach
außen verlaufende Bereiche 9b, wobei dieses Bauteil
insgesamt aus Kunststoff hergestellt ist und auf den Arbeitszylinder 3 aufgepresst
ist. Die radial verlaufenden Bereiche 9b bilden die Zentrierung des
Arbeitszylinders 3 gegenüber dem Außenrohr 2, wobei
jedoch die radial verlaufenden Bereiche 9b schräg,
schaufelförmig verlaufend angeordnet sind, um dem Dämpfungsmittel
eine vorgegebene Strömungsrichtung zu geben.
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In
der 7 ist der Abstandshalter 9 gemäß 6 als
Einzelteil dargestellt, der Ring 9a enthält die
radial verlaufenden Bereiche 9b, deren Endbereiche als
federförmige Elemente 14 zur Erzielung einer Vorspannung
gegenüber dem Außenrohr 2 ausgebildet
sind.
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Die 8 zeigt
einen Abstandshalter 9, dessen Ring 9a geschlitzt
ausgebildet ist, so dass durch den Schlitz 15 der Ring 9a einen
sich vergrößernden Durchmesser einnehmen möchte,
um somit eine Abstützung am Außenrohr 2 zu
gewährleisten. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die radial verlaufenden Bereiche 9b nach radial innen
verlaufend in Richtung des Arbeitszylinders 3 angeordnet
und zentrieren somit ebenfalls den Arbeitszylinder 3 gegenüber
dem Außenrohr 2.
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Die 9 zeigt
als Einzelheit den Abstandshalter 9 zusammen mit dem Ring 9a,
den radial nach innen verlaufenden Bereichen 9b, wobei
der Schlitz 15 dem Ring 9a eine sich im Durchmesser
vergrößernde Dimension gewährt.
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Die 10 zeigt
einen Abstandshalter 9 der mit seinem Ring 9a am
Arbeitszylinder anliegt und dessen radial nach außen verlaufende
Bereiche 9b schaufelförmig angeordnet sind um
somit dem Dämpfungsmittel bei der Durchströmung
vom Arbeitszylinder 3 über das Bodenventil 6 in
den Ausgleichsraum 10 einen Drall bewirkt.
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Die 11 zeigt
den in 10 dargestellten Abstandshalter 9 als
Einzelheit. Es sind dieser Figur der Ring 9a sowie die
radial nach außen verlaufenden Bereiche 9b zu
entnehmen.
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12 zeigt
einen Abstandshalter 9 in Form einer Federscheibe aus Stahl,
wobei die Federscheibe den Arbeitszylinder 3 gegenüber
dem Boden 12 zentriert.
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Der
Abstandshalter 9 in Form der Federscheibe gemäß 12 ist
in 13 dargestellt, wobei dem Ring 9a radial
nach außen verlaufende Bereiche 9b zugeordnet
sind. Die zwischen den Bereichen 9b zu bleibenden Aussparungen
dienen der Durchströmung des Dämpfungsmittels
in oder aus dem Ausgleichsraum.
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In 14 ist
eine weitere Ausführungsform eines Abstandshalters 9 dargestellt
zusammen mit dem Ring 9a und den radial nach außen
verlaufenden Bereichen 9b, im Prinzip wie in den bereits
vorher dargestellten Ausführungen.
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- 1
- Kolben-Zylinder-Aggregat
- 2
- Außenrohr
- 3
- Arbeitszylinder
- 4
- Kolben
- 5
- Dämpfungsventile
- 6
- Bodenventil
- 7
- Kolbenstange
- 8
- Kolbenstangenführung
- 9a
- Ring
- 9b
- radialer
Bereich
- 10
- Ausgleichsraum
- 11
- Arbeitskammer
- 12
- Boden
- 13
- Befestigungselemente
- 14
- federförmiges
Element
- 15
- Schlitz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2912902
C2 [0002]
- - DE 19909404 A1 [0002]