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Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einer beschleunigungsabhängigen Dämpfeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
WO 2003005142 A1 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, der eine beschleunigungsabhängige Dämpfungseinrichtung aufweist. Dabei wird eine translatorische Bewegung zwischen zwei Baugruppen über ein Getriebe in eine Rotationsbewegung einer Dämpfungseinrichtung umgesetzt. Die dabei auftretende Massenträgheit eines beweglichen Elements wird als dämpfende Kraft ausgenutzt.
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In der
WO 2012054774 A2 wird ebenfalls das Funktionsprinzip einer beschleunigungsabhängigen Dämpfeinrichtung ausgenutzt. Zusätzlich wird noch eine konventionelle hydraulische Dämpfeinrichtung verwendet, die ein Ventil mit mindestens einer Ventilscheibe aufweist. Der Vorteil dieser Konstruktion besteht in der Kombination einer beschleunigungsabhängigen und einer geschwindigkeitsabhängigen Dämpfkrafterzeugung.
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Ein Nachteil bei der Verwendung von zwei ineinander verschiebbaren Kolbenstangen entsprechend der
WO 2012 054 774 A2 besteht darin, dass die Fertigungsgenauigkeit sehr groß sehr muss, um eine überhöhte Reibung innerhalb einer Gewindeverbindung zwischen den beiden Kolbenstangen zu vermeiden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Bauform zu realisieren.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die axial bewegliche Kolbenstange einen Bewegungsgewindeabschnitt des Spindelantriebs aufweist, auf dem die rotationsfähige Masse axial ortsfest zum Zylinder gelagert ist.
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Die Kolbenstange durchdringt die rotationsfähige Masse, die bevorzugt in axialer Nähe zu einer maximalen Einfahrposition des Kolbens angeordnet ist. Etwaige Positionierungsfehler der Lagerung der rotationsfähigen Masse wirken sich dadurch nicht so gravierend aus.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Zylinder mindestens zwei Zylinderrohrabschnitte auf, wobei in einem ersten Zylinderrohrabschnitt der Kolben gleitet und in einem zweiten Zylinderrohrabschnitt der Spindelantrieb angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht u. a. darin, dass die Zylinderrohrabschnitte im Hinblick auf den erforderlichen radialen Bauraum bestens angepasst werden können. Des Weiteren wird die Möglichkeit der modularen Bauweise des Schwingungsdämpfers gefördert.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Kolbenstange axial zweigeteilt und über ein Verbindungselement gekoppelt ist. Beide Kolbenstangenabschnitte sind fest axial miteinander verbunden, weisen jedoch unterschiedliche Funktionsflächen auf. In einem ersten Abschnitt kann der Durchmesser der Kolbenstange auf ein gewünschtes Verdrängungsvolumen ausgelegt werden, hingegen ist im zweiten Längenabschnitt das Bewegungsgewinde für den Spindelantrieb ausgeführt. Durch die Systemgrenze zwischen den beiden Längenabschnitten können beide Bereiche jeweils optimal dimensioniert und getrennt hergestellt werden. Zwischen den beiden Längenabschnitten lässt sich sehr einfach ein Kolben fixieren.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die rotationsfähige Masse außerhalb des mit Dämpfmedium gefüllten Bereichs des Zylinders angeordnet ist. Wenn der zweite Zylinderrohrabschnitt geöffnet wird, um einen Zugriff auf die rotationsfähige Masse zu haben, kann kein Dämpfmedium aus dem Schwingungsdämpfer austreten.
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Eine Möglichkeit dazu besteht darin, dass zwischen einem Aufnahmeraum für die rotationsfähige Masse und dem mit Dämpfmedium gefüllten Bereich des Zylinders eine Trennwand ausgeführt ist.
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Man kann z. B. vorsehen, dass die Trennwand von einem Boden oder einer Kolbenstangenführung des ersten Zylinderrohrabschnitts gebildet wird, so dass der erste Zylinderrohrabschnitt zu dem zweiten Zylinderrohrabschnitt mit der rotationsfähigen Masse einen unabhängig funktionsfähigen Schwingungsdämpfer darstellt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die rotationsfähige Masse über mindestens eine radiale Öffnung im Zylinder zugänglich. Insbesondere zu Testzwecken kann dadurch sehr leicht die rotationsfähige Masse variiert werden.
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Bei einer Alternativlösung ist die rotationsfähige Masse zu dem mit Dämpfmedium gefüllten Bereich abgedichtet. Die Lagerung der rotationsfähigen Masse und eine Innenwandung des zweiten Zylinderrohrabschnitts bilden eine abgedichtete Kammer, die z. B. die besagte Öffnung aufweist.
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Um die Vorspannung in einem Ausgleichsraum zur Kompensation von sich ändernden Volumina in dem mit Dämpfmedium gefüllten Bereich zu minimieren, kann der Ausgleichsraum funktional in Reihe zu dem Spindelantrieb ausgeführt ist, so dass der Spindelantrieb eine räumliche Trennwand zum Ausgleichsraum bildet.
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Im Hinblick auf Minimierung des erforderlichen axialen Bauraums kann das mindestens eine Dämpfventil außerhalb des Kolbens angeordnet sein.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
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1 Schwingungsdämpfer mit rotationsfähiger Masse
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2 Schwingungsdämpfer wie 1 mit separatem Gehäuse für den Aus gleichsraum
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3 Schwingungsdämpfer wie 1 mit Bypasskanal für Dämpfventile
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4 Kombination der 2 und 3
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5–7 Darstellung des modularen Aufbaus des Schwingungsdämpfers
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8 Anordnung der rotationsfähigen Masse außerhalb der Arbeitsräume
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9 Abwandlung zur 8
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10 Alternative zur 8
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11 Variante zur 1 mit zugänglicher rotierenden Masse
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Die 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 mit einer Kolbenstange 3, die zusammen mit einem Kolben 5 in einem Zylinder 7 eine axiale Verschiebebewegung ausführt. Der Kolben 5 unterteilt den Zylinder 7 in einen ersten und einen zweiten vollständig mit einem Dämpfmedium gefüllten Arbeitsraum, z. B. Öl. Der erste Arbeitsraum 9 erstreckt sich axial zwischen einer Kolbenstangenführung 13 und dem Kolben 5. Axial in Reihe schließt sich zwischen dem Kolben 5 und einem axial beweglichen Trennkolben 15 der zweite Arbeitsraum 11 an, wobei der Trennkolben 15 eine Dichtfunktion zu einem beispielsweise mit Gas gefüllten Ausgleichsraum 17 ausübt.
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Der Kolben 5 ist pro Bewegungsrichtung der Kolbenstange 3 mit mindestens einem Dämpfventil 19; 21 ausgeführt, so dass eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfkraft erzeugt. Der Ausgleichsraum 17 kompensiert dabei das von der Kolbenstange 3 verdrängte Dämpfmediumvolumen.
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Als weitere Dämpfeinrichtung verfügt der Schwingungsdämpfer 1 über eine mittels Spindelantrieb 23 rotationsfähige Masse 25. Die weitere Dämpfeinrichtung ist vollständig in dem zweiten Arbeitsraum 11 angeordnet und wirkt beschleunigungsabhängig. Dazu verfügt die Kolbenstange 3 über einen Bewegungsgewindeabschnitt 27 als Teil des Spindelantriebs 23, auf dem die rotationsfähige Masse 25 axial ortsfest über eine Lagerstelle 29 zum Zylinder 7 gelagert ist.
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Wie man aus der 1 erkennt, weist der Zylinder 7 zwei Zylinderrohrabschnitte 31; 33 auf. Bei Zylinderrohrabschnitte 31; 33 sind mechanisch fest und fluidisch dicht miteinander verbunden. In einem ersten Zylinderrohrabschnitt 31 gleitet der Kolben 5 und in einem zweiten Zylinderohrabschnitt 33 ist der Spindelantrieb 23 angeordnet. Die beiden Zylinderrohrabschnitte 31; 33 können deutlich unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Auch die Kolbenstange 3 ist axial zweigeteilt und über ein Verbindungselement 35 gekoppelt. Beide Kolbenstangenabschnitte 37; 39 können hinsichtlich des Durchmessers ebenfalls unabhängig voneinander dimensioniert und gefertigt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kolben 5 zwischen den beiden Kolbenstangenabschnitten 37; 39 fixiert.
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Bei jeder Kolbenstangenbewegung wird die rotationsfähige Masse 25 über den Spindelantrieb 23 in Umfangsrichtung mehr oder weniger stark beschleunigt. Die dabei auftretende Massenträgheit wirkt dämpfend auf die Kolbenstangenbewegung. Bei einer Bewegung der Kolbenstange 3 aus der Ruhelage überlagern sich die geschwindigkeitsabhängige Dämpfkraft der Dämpfventile 19; 21 und die beschleunigungsabhängige Dämpfkraft der rotationsfähigen Masse 25.
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Die Ausführung nach 2 ist funktional identisch mit der Variante nach 1. Abweichend ist der Ausgleichsraum 17 in einem zum Zylinder 7 separaten Gehäuse 41 ausgeführt, wobei zwischen dem Zylinder 7 und dem Gehäuse 41 eine Strömungsverbindung 43 vorliegt. In der 1 und in der 2 wird ein Drosseleffekt innerhalb des Spindelantriebs 23 im zweiten Arbeitsraum 11 ausgenutzt. Die Lagerstelle 29 der rotationsfähigen Masse 25 und der Spindelantrieb 23 bilden eine Trennwand mit dem Bewegungsgewinde als Drosselkanal. Folglich ist der dynamische Druck im Teilbereich des zweiten Arbeitsraums 11 zwischen dem Kolben 5 und der Lagerstelle 29 des Spindelantriebs 23 größer als in dem Teilbereich zwischen der Lagerstelle 29 und dem Trennkolben 5. Dieses Druckgefälle kann dazu genutzt werden, die Druckvorspannung ausgehend vom Ausgleichsraum 17 auf den Trennkolben 15 in Richtung des zweiten Arbeitsraums 11 abzusenken. Ein geringerer Systemdruck im Schwingungsdämpfer 1 reduziert die Leckageneigung und das Reibkraftniveau zwischen der Kolbenstange 3 und der Kolbenstangenführung 13.
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In der 3 kommt im Unterschied zur 1 mindestens ein Bypasskanal 45 zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsraum 9; 11 zur Anwendung. In dem Bypasskanal 45 ist das mindestens eine Dämpfventil 19; 21 angeordnet. Diese Bauweise ermöglicht den Einsatz eines vollständig geschlossenen Kolbens 5 ohne weitere Dämpfventile. Folglich kann der Kolben 5 in seiner axialen Bauhöhe im Vergleich zur 1 reduziert werden.
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Die 4 stellt eine Kombination der Ausführungen nach den 2 und 3 dar.
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Mit den 5 und 6 soll der Vorteil der modularen Bauweise, d. h. mehrteiliger Zylinder 7 und mehrteilige Kolbenstange 3 verdeutlicht werden. Die 5 zeigt einen Zylinder 7 mit der Kolbenstangenführung 13 und einen Spindelantrieb 23 gemäß der 1. Abweichend kann der Zylinder 7 ohne Dämpfmedium ausgeführt sein. Der Kolben 5 sowie der Trennkolben 15 sind entfernt. In der 6 ist der einfache Kolbenstangenabschnitt 37 über den zweiten Kolbenstangenabschnitt 39 an dem Spindelantrieb 23 gekoppelt. An dem Kolbenstangenabschnitt 37 und an einem Boden 47 des Zylinders 7 sind außenseitig jeweils nicht dargestellte Anschlussorgane montiert. Wenn es für den Anwendungsfall sinnvoll ist, dann kann aus einem vorhandenen Baukasten von Bauelementen ein Schwingungsdämpfer kombiniert werden. Die Mehrteiligkeit des Zylinders 7 fördert dabei die Variationsmöglichkeiten.
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Die 7 zeigt eine weitere Variationsmöglichkeit des Schwingungsdämpfers 1 basierend auf der 2. Dabei wurde der Spindelantrieb entfernt und anstelle des Kolbenstangenabschnitts 39 mit dem Bewegungsgewindeabschnitt ein Fixiermittel 49 für den Kolben 5 eingesetzt. Damit liegt ein konventioneller Schwingungsdämpfer mit einer geschwindigkeitsabhängigen Dämpfkraft vor.
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In der 8 ist die rotationsfähige Masse 25 außerhalb des mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitsräume 9; 11 des Zylinders 7 angeordnet. Der zweite Zylinderrohrabschnitt 33 bildet dabei einen Aufnahmeraum 51 für den Spindelantrieb 23. Zwischen dem Aufnahmeraum 51 und den beiden mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitsräume 9; 11 ist eine Trennwand 53 ausgeführt. Diese Trennwand 53 kann starr oder flexibel gestaltet sein und übernimmt eine Dichtfunktion zur Kolbenstange 3. Man kann vorsehen, dass der zweite Zylinderrohrabschnitt 33 eine Öffnung 55 aufweist, über die die rotationsfähige Masse 25 zugänglich ist, um sie z. B. zu demontieren und gegen eine größere oder kleinere Masse auszutauschen.
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Der Ausgleichsraum 17 ist wie in der 2 angeordnet kann im Vergleich zu der Ausführung nach 2 mit einem kleinen Volumen ausgeführt sein, da die Kolbenstange 3 sowohl die Kolbenstangenführung 13 wie auch die Trennwand 53 durchdringt, so dass die Kolbenstange 3 keine Verdrängerfunktion ausübt.
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Mit der 9 soll nochmals die Nutzungsvielfalt der Bauweise gezeigt werden. Im Vergleich zur 8 wurde einfach auf den Spindelantrieb verzichtet.
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Die Ausführung nach 10 ist funktional identisch mit der Variante nach 8. Abweichend ist der zweite Zylinderrohrabschnitt 33 im Bereich der Kolbenstangenführung 13 am ersten Zylinderrohrabschnitt 31 montiert. Diese Bauweise bietet die Möglichkeit einen Schwingungsdämpfer 1 mit einem im ersten Zylinderrohrabschnitt 31 angeordneten Ausgleichsraum 17 zu verwenden. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich bei dem Schwingungsdämpfer um einen an sich bekannten Einrohr- oder Zweirohrschwingungsdämpfer handelt. Man schraubt einfach an einem konventionellen Schwingungsdämpfer 1 das Anschlussorgan ab, setzt den zweiten Zylinderrohrabschnitt 33 mit dem Spindelantrieb 23 auf und enthält damit einen Schwingungsdämpfer 1 mit zwei unterschiedlichen Dämpfungscharakteristiken.
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Mit der 11 soll gezeigt werden, dass die Zugänglichkeit zur rotationsfähigen Masse 25 auch dann gegeben sein kann, wenn sich diese in dem mit Dämpfmedium gefüllten Bereich, z.B. im zweiten Arbeitsraum 11 befindet. Die 11 weist einen prinzipiellen Aufbau gemäß den 1 und 2 auf. Abweichend ist die rotationsfähige Masse 25 zu dem mit Dämpfmedium gefüllten Bereich über beidseitige Dichtmittel 57 abgedichtet. Zusätzlich verfügt der Zylinder über mindestens eine Öffnung 55 in axialer Überdeckung mit der rotationsfähigen Masse 25.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Kolbenstange
- 5
- Kolben
- 7
- Zylinder
- 9
- erster Arbeitsraum
- 11
- zweiter Arbeitsraum
- 13
- Kolbenstangenführung
- 15
- Trennkolben
- 17
- Ausgleichsraum
- 19
- Dämpfventil
- 21
- Dämpfventil
- 23
- Spindelantrieb
- 25
- rotationsfähige Masse
- 27
- Bewegungsgewindeabschnitt
- 29
- Lagerstelle
- 31
- erster Zylinderrohrabschnitt
- 33
- zweiter Zylinderrohrabschnitt
- 35
- Verbindungselement
- 37
- Kolbenstangenabschnitt
- 39
- Kolbenstangenabschnitt
- 41
- Gehäuse
- 43
- Strömungsverbindung
- 45
- Bypasskanal
- 47
- Boden
- 49
- Fixiermittel
- 51
- Aufnahmeraum
- 53
- Trennwand
- 55
- Öffnung
- 57
- Dichtmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2003005142 A1 [0002]
- WO 2012054774 A2 [0003, 0004]
