DE102011082907A1

DE102011082907A1 - Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102011082907A1
Application number: DE201110082907
Authority: DE
Inventors: Günther Handke; Hassan Asadi
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: CN102996699A; DE102011082907B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug, mit einem mit einer Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinder 1, in dem ein Dämpfkolben 2 axial verschiebbar angeordnet ist, der den Zylinder 1 in eine erste Arbeitskammer 3 und eine zweite Arbeitskammer 4 unterteilt und der an dem einen Ende einer Kolbenstange 8 angeordnet ist. Dabei ist die Kolbenstange 8 durch die erste Arbeitskammer 3 hindurch abgedichtet aus dem Zylinder 1 hinausgeführt. Der Dämpfkolben 2 besitzt eine durchragende Durchströmöffnung 15, deren Mündung zu einer der Arbeitskammern 3 von einer Federscheibe 17 abdeckbar ist, die von dem axial einen Ende einer Druckfeder die Mündung der Durchströmöffnung 15 in diese eine Arbeitskammer 3 verschließend in Anlage an den Dämpfkolben 2 beaufschlagt ist. Dabei ist das axial andere Ende der Druckfeder an einem Anschlag der Kolbenstange 8 abgestützt. Die Druckfeder ist eine Doppelkegelfeder 19, wobei das freie Ende des ersten Kegelfederteils 20 die Federscheibe 17 beaufschlagt, das freie Ende des zweiten Kegelfederteils 21 direkt oder indirekt am Dämpfkolben 2 abgestützt und der Verbindungsbereich 24 von erstem und zweitem Kegelfederteil 20, 21 an dem Anschlag der Kolbenstange 8 abgestützt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug, mit einem mit einer Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinder, in dem ein Dämpfkolben axial verschiebbar angeordnet ist, der den Zylinder in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt und der an dem einen Ende einer Kobenstange angeordnet ist, wobei die Kolbenstange durch die erste Arbeitskammer hindurch abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführt ist, mit einer den Dämpfkolben durchragenden Durchströmöffnung, deren Mündung zu einer der Arbeitskammern von einer Federscheibe abdeckbar ist, die von dem axial einen Ende einer Druckfeder die Mündung der Durchströmöffnung in diese eine Arbeitskammer verschließend in Anlage an den Dämpfkolben beaufschlagt ist, wobei das axial andere Ende der Druckfeder an einem Anschlag der Kolbenstange abgestützt ist.
Bei derartigen Schwingungsdämpfern ist es bekannt die Druckfedern als zylindrische oder kegelförmige Wendelfedern auszubilden. Um einen ungleichmäßigen Verlauf der Kennlinie des Schwingungsdämpfers zu erreichen ist es bekannt durch komplizierte und damit teure Ventildesigns eine Mehrstufigkeit des Ventils zu erreichen, durch das die Durchströmöffnung verschließbar ist.
Eine solche Mehrstufigkeit ist zur besseren Abstimmung des Fahrwerks und zur Erreichung bestimmter Komfort- und Fahrsicherheitsziele des Fahrzeugs erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine mehrstufige Ventilcharakteristik des Ventils ermöglicht, durch das die Durchströmöffnungen im Dämpfkolben verschließbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckfeder eine Doppelkegelfeder ist, wobei das freie Ende des ersten Kegelfederteils die Federscheibe beaufschlagt, das freie Ende des zweiten Kegelfederteils direkt oder indirekt am Dämpfkolben abgestützt und der Verbindungsbereich von erstem und zweitem Kegelfederteil an dem Anschlag der Kolbenstange abgestützt ist.
Durch die zwei Kegelfederteile der Doppelkegelfeder werden zusätzlich zu der von der Federscheibe gebildeten Stufen zwei weitere Stufen des Öffnungsverlaufs der Durchströmöffnung erreicht und damit die Charakteristik des durch die Federscheibe gebildeten Ventils bestimmt.
Weiterhin besitzt die Doppelkegelfeder eine geringe Blocklänge was zu einer geringen Baulänge des Schwingungsdämpfers führt.
Weist der Dämpfkolben zwei Durchströmöffnungen auf, wobei die Mündung der einen Durchströmöffnung zur ersten Arbeitskammer und die Mündung der anderen Durchströmöffnung in die zweite Arbeitskammer jeweils von einer Federscheibe abdeckbar und von einer vorgespannten Druckfeder die Mündungen verschließend beaufschlagt ist und wobei der Dämpfkolben an der Kolbenstange zwischen den zwei als Doppelkegelfedern ausgebildeten Druckfedern eingespannt begrenzt beweglich angeordnet ist, deren freie Enden des zweiten Kegelfederteils direkt oder indirekt am Dämpfkolben abgestützt und deren Verbindungsbereiche von erstem und zweitem Kegelfederteil an Anschlägen der Kolbenstange abgestützt sind, so sind beide Strömungsrichtungen zwischen den beiden Arbeitskammern mit mehrstufigen Ventilen versehen.
Damit es zu keinem Verhaken der freien Enden der beiden Kegelfederteile kommen kann, können die Wicklungsrichtungen von erstem Kegelfederteil und zweitem Kegelfederteil einander entgegengesetzt sein.
Ein unterschiedlicher Verlauf der Federeigenschaften und damit der Öffnungscharakteristik des oder der Ventile wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß der erste Kegelfederteil eine Federsteifigkeit aufweist, die gegenüber der Federsteifigkeit des zweiten Kegelfederteils größer oder kleiner ist.
Dabei kann der erste Kegelfederteil einen Drahtdurchmesser aufweisen, der gegenüber dem Drahtdurchmesser des zweiten Kegelfederteils größer oder kleiner ist.
Ebenfalls zur Beeinflussung des Verlaufs der Öffnungscharakteristik des oder der Ventile führt es, wenn der erste Kegelfederteil eine größere axiale Länge als der zweite Kegelfederteil aufweist.
Dabei kann zur Abstützung des kürzeren Kegelfederteils der zweite Kegelfederteil mit seinem freien Ende an einem axial von dem Dämpfkolben hervorstehenden Abstützteil abgestützt sein.
In einfacher Weise kann dazu das Abstützteil eine verschiebbar auf der Kolbenstange angeordnete Abstützbuchse sein, wobei die Abstützbuchse an der Federscheibe in axialer Anlage ist und mit dem Außendurchmesser ihres an der Federscheibe anliegenden Endes den Biegebereich der Federscheibe definiert, was ebenfalls die Öffnungscharakteristik des Ventils mitbestimmt.
Eine weitere Beeinflussung der Öffnungscharakteristik des Ventils wird mit einer weiteren Stufe erreicht, wenn die beiden Arbeitskammern durch einen Bypass miteinander verbunden sind.
Zur Verschiebung oder Einstellung der Öffnungspunkte der Ventile kann zumindest einer der Anschläge der Kolbenstange, an denen die Doppelkegelfeder mit ihrem Verbindungsbereich von erstem und zweitem Kegelfederteil abgestützt ist, eine Stützscheibe mit einem umlaufenden, zur Federscheibe gerichteten Rand sein, dessen Innendurchmesser größer als der größte Durchmesser der Doppelkegelfeder und kleiner als der Außendurchmesser der Federscheibe ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die einzige Fig. der Zeichnung zeigt einen Ausschnitt eines Schwingungsdämpfers im Längsschnitt.
Der dargestellte Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug weist eine Zylinder 1 auf, in dem ein Dämpfkolben 2 verschiebbar geführt ist und den Zylinder 1 in eine erste Arbeitskammer 3 sowie eine zweite Arbeitskammer 4 unterteilt.
Der Dämpfkolben 5 besitzt an seiner radial umlaufenden Mantelfläche eine Ringnut 5, in der ein Dichtring 6 eingesetzt ist. Mit seinem aus der Ringnut 5 herausragenden äußeren Bereich ist der Dichtring 6 an der Innenwand des Zylinders 1 in dichtender Anlage.
Der Dämpfkolben 2 weist eine zentrische Durchgangsbohrung auf, mit der der Dämpfkolben 2 auf einer Stufe 7 geringeren Durchmessers an einem Endbereich einer Kolbenstange 8 verschiebbar geführt ist.
Die Kolbenstange 8 ist durch die erste Arbeitskammer 3 hindurch und durch einen nicht dargestellten Verschluß des Zylinders 1 abgedichtet nach außen geführt.
An dem in den Zylinder 1 ragenden freien Ende der Kolbenstange 8 ist ein Gewinde 9 ausgebildet, auf das eine Mutter 10 aufgeschraubt ist.
An der am Übergang der Stufe 7 zu dem durch die erste Arbeitskammer 3 ragenden Bereich der Kolbenstange 8 gebildeten Schulter 11 ist eine erste Stützscheibe 12 axial abgestützt, die mit ihrer zentrischen Öffnung auf die Stufe 7 aufgeschoben ist.
Eine mit ihrer zentrischen Öffnung auf die Stufe 7 aufgeschobene zweite Stürzscheibe 13 ist axial an der Mutter 10 abgestützt.
Die zweite Stützscheibe 13 weist an ihrem radial äußeren Bereich einen radial umlaufenden und axial zum Dämpfkolben 2 hervorstehenden Rand 14 auf.
Der Dämpfkolben 2 ist zwischen den beiden Stützscheiben 12 und 13 um einen bestimmten Weg begrenzt axial verschiebbar.
In den Dämpfkolben 2 sind eine erste Durchströmöffnung 15 und eine zweite Durchströmöffnung 16 ausgebildet, die die beiden Arbeitskammern 3 und 4 miteinander verbinden.
Eine mit einer zentrischen Bohrung auf der Stufe 7 axial verschiebbar geführte erste Federscheibe 17 deckt die Mündung der ersten Durchströmöffnung 15 in die erste Arbeitskammer 3 vollständig und die Mündung der zweiten Durchströmöffnung 16 in die erste Arbeitskammer 3 teilweise ab.
Eine zweite Federscheibe 18, die mit ihrer zentrischen Bohrung auf der Stufe 7 axial verschiebbar geführt ist, deckt die Mündung der zweiten Durchströmöffnung 16 in die zweite Arbeitskammer 4 vollständig und die Mündung der ersten Durchströmöffnung 15 in die zweite Arbeitskammer 4 teilweise ab.
Eine erste Doppelkegelfeder 19 beaufschlagt mit dem freien Ende ihres äußeren ersten Kegelfederteils 20 die erste Federscheibe 17 gegen den Dämpfkolben 2 und die Mündung der ersten Durchströmöffnung 15 in die erste Arbeitskammer 3.
Der Verbindungsbereich 27 von dem radial äußeren ersten Kegelfederteils 20 zu dem radial inneren zweiten Kegelfederteil 21 der ersten Doppelkegelfeder 19 ist an der ersten Stützscheibe 12 abgestützt.
Auf dem der ersten Arbeitskammer 3 zugewandten Bereich der Stufe 7 ist eine erste Abstützbuchse 22 verschiebbar angeordnet, die mit ihrem einen axialen Ende den radial inneren Bereich der ersten Federscheibe 17 gegen den Dämpfkolben 2 beaufschlagt und an deren axialem anderen Ende das freie Ende des zweiten Kegelfederteils 21 abgestützt ist.
Die axiale Nähe des zweiten Kegelfederteils 21 ist dabei kürzer als die des ersten Kegelfederteils 20.
Eine zweite Doppelkegelfeder 23 beaufschlagt mit dem freien Ende ihres äußeren ersten Kegelfederteils 24 die zweite Federscheibe 18 gegen den Dämpfkolben 2 und die Mündung der zweiten Durchströmöffnung 16 in die zweite Arbeitskammer 4.
Der Verbindungsbereich 28 von dem radial äußeren ersten Kegelfederteil 24 zu dem radial inneren zweiten Kegelfederteil 25 der zweiten Doppelkegelfeder 23 ist an der zweiten Stützscheibe 13 abgestützt.
Auf dem der zweiten Arbeitskammer 4 zugewandten Bereich der Stufe 7 ist eine zweite Abstützbuchse 26 verschiebbar angeordnet, die mit ihrem einen axialen Ende den radial inneren Bereich der zweiten Federscheibe 18 gegen den Dämpfkolben 2 beaufschlagt und an deren axialem anderen Ende das freie Ende des zweiten Kegelfederteils 25 abgestützt ist.
Die axiale Länge des zweiten Kegelfederteils 25 ist dabei kürzer als die des ersten Kegelfederteils 24.
Durch die Mutter 10 kann die Vorspannung der beiden Doppelkegelfedern 19 und 23 eingestellt werden.
Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 8 erhöht sich der Druck in der zweiten Arbeitskammer 4 und darin enthaltende Dämpfflüssigkeit wird über die erste Durchströmöffnung 15 in die erste Arbeitskammer 3 verdrängt.
Dazu muß die Federkraft der an der ersten Abstützbuchse 22 abgestützten ersten Federscheibe 17 sowie die Kräfte des ersten Kegelfederteils 20 und des zweiten Kegelfederteils 21 überwunden werden.
Wird die Kolbenstange 8 in Ausfahrbewegung beaufschlagt erhöht sich der Druck in der ersten Arbeitskammer 3 und darin enthaltende Dämpfflüssigkeit wird über die zweite Durchströmöffnung 16 in die zweite Arbeitskammer 4 verdrängt.
Dazu wiederum muß die Federkraft der an der zweiten Abstützbuchse 26 abgestützten zweiten Federscheibe 18 sowie die Kräfte des ersten Kegelfederteils 24 und des zweiten Kegelfederteils 25 überwunden werden.
Da die zweite Doppelkegelfeder 23 einen geringeren Drahtdurchmesser als die erste Doppelkegelfeder 19 besitzt und da die Abstützung der ersten Federscheibe an dem geringeren Durchmesser der Abstützbuchse 22 gegenüber der Abstützung der zweiten Federscheibe 18 an der einen größeren Durchmesser aufweisenden Abstützbuchse 26 erfolgt, sind die Federverläufe zum Öffnen der Durchströmöffnungen 15 und 16 unterschiedlich.
Darüber hinaus stellt der umlaufende Rand 14 einen Anschlag da, der auf den radial äußeren Bereich der zweiten Federscheibe 18 einwirkt und bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 8 den wirksamen Querschnitt der zweiten Durchströmöffnung 16 steuert, in dem der Abhubweg der zweiten Federscheibe 18 begrenzt wird.
Damit wird eine zusätzliche Dämpfkraftsteigerung erreicht, wenn der Dämpfkolben 2 seine maximale Verschiebelage zur zweiten Stützscheibe 13 erreicht.
Durch einen nicht dargestellten vorzugsweise einen Drosselquerschnitt aufweisenden Bypass sind die erste Arbeitskammer 3 und die zweite Arbeitskammer 4 permanent miteinander verbunden.
Dies führt dazu, daß nach Wegfall einer Kraftbeaufschlagung der Kolbenstange 8 in Einfahr- oder Ausfahrrichtung der Dämpfkolben 2 durch die Doppelkegelfedern 19 und 23 wieder in seine Ruheposition bewegt werden kann, in der die Kräfte der Doppelkegelfedern 19 und 23 ausgeglichen sind.
Bezugszeichenliste

1: Zylinder
2: Dämpfkolben
3: erste Arbeitskammer
4: zweite Arbeitskammer
5: Ringnut
6: Dichtring
7: Stufe
8: Kolbenstange
9: Gewinde
10: Mutter
11: Schulter
12: erste Stützscheibe
13: zweite Stützscheibe
14: Rand
15: erste Durchströmöffnung
16: zweite Durchströmöffnung
17: erste Federscheibe
18: zweite Federscheibe
19: erste Doppelkegelfeder
20: erstes Kegelfederteil
21: zweites Kegelfederteil
22: erste Abstützbuchse
23: zweite Doppelkegelfeder
24: erstes Kegelfederteil
25: zweites Kegelfederteil
26: zweite Abstützbuchse
27: Verbindungsbereich
28: Verbindungsbereich

Claims

Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug, mit einem mit einer Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinder, in dem ein Dämpfkolben axial verschiebbar angeordnet ist, der den Zylinder in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt und der an dem einen Ende einer Kobenstange angeordnet ist, wobei die Kolbenstange durch die erste Arbeitskammer hindurch abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführt ist, mit einer den Dämpfkolben durchragenden Durchströmöffnung, deren Mündung zu einer der Arbeitskammern von einer Federscheibe abdeckbar ist, die von dem axial einen Ende einer Druckfeder die Mündung der Durchströmöffnung in diese eine Arbeitskammer verschließend in Anlage an den Dämpfkolben beaufschlagt ist, wobei das axial andere Ende der Druckfeder an einem Anschlag der Kolbenstange abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder eine Doppelkegelfeder (19) ist, wobei das freie Ende des ersten Kegelfederteils (20) die Federscheibe (17) beaufschlagt, das freie Ende des zweiten Kegelfederteils (21) direkt oder indirekt am Dämpfkolben (2) abgestützt und der Verbindungsbereich (27) von erstem und zweitem Kegelfederteil (20, 21) an dem Anschlag der Kolbenstange (8) abgestützt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfkolben (2) zwei Durchströmöffnungen (15, 16) aufweist, wobei die Mündung der einen Durchströmöffnung (15) zur ersten Arbeitskammer (3) und die Mündung der anderen Durchströmöffnung (16) in die zweite Arbeitskammer (4) jeweils von einer Federscheibe (17, 18) abdeckbar und von einer vorgespannten Druckfeder die Mündungen verschließend beaufschlagt ist und wobei der Dämpfkolben (2) an der Kolbenstange (8) zwischen den zwei als Doppelkegelfedern (19, 23) ausgebildeten Druckfedern eingespannt begrenzt beweglich angeordnet ist, deren freie Enden des zweiten Kegelfederteils (21, 25) direkt oder indirekt am Dämpfkolben (2) abgestützt und deren Verbindungsbereiche (27, 28) von erstem und zweitem Kegelfederteil (20, 24; 21, 25) an Anschlägen der Kolbenstange (8) abgestützt sind.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsrichtungen von erstem Kegelfederteil und zweitem Kegelfederteil einander entgegengesetzt sind.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kegelfederteil (20, 24) eine Federsteifigkeit aufweist, die gegenüber der Federsteifigkeit des zweiten Kegelfederteils (21, 25) größer oder kleiner ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kegelfederteil einen Drahtdurchmesser aufweist, der gegenüber dem Drahtdurchmesser des zweiten Kegelfederteils größer oder kleiner ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kegelfederteil (20, 24) eine größere axiale Länge als der zweite Kegelfederteil (21, 25) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kegelfederteil (21, 25) mit seinem freien Ende an einem axial von dem Dämpfkolben (2) hervorstehenden Abstützteil abgestützt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützteil eine verschiebbar auf der Kolbenstange (8) angeordnete Abstützbuchse (22, 26) ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützbuchse (22, 26) an der Federscheibe (17, 18) in axialer Anlage ist und mit dem Außendurchmesser ihres an der Federscheibe (17, 18) anliegenden Endes den Biegebereich der Federscheibe (17, 18) definiert.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitskammern (3, 4) durch einen Bypass miteinander verbunden sind.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Anschläge der Kolbenstange (8), an denen die Doppelkegelfeder (23) mit ihrem Verbindungsbereich (28) von erstem und zweitem Kegelfederteil (24; 25) abgestützt ist, eine Stützscheibe (13) mit einem umlaufenden, zur Federscheibe (28) gerichteten Rand (14) ist, dessen Innendurchmesser größer als der größte Durchmesser der Doppelkegelfeder (23) und kleiner als der Außendurchmesser der Federscheibe (28) ist.