DE102014213712A1

DE102014213712A1 - Schwingungsdämpfer mit einer Verspannkappe

Info

Publication number: DE102014213712A1
Application number: DE102014213712.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Nowotka; Georg Memmel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2016-01-21
Also published as: CN106536967A; CN106536967B; WO2016008666A1

Abstract

Es wird ein Schwingungsdämpfer 1 vorgeschlagen, mit einer Verspannkappe 2, mindestens einem Zylinder 3 und einer Kolbenstange 4, welche zumindest teilweise aus dem Zylinder 3 durch eine Kolbenstangendichtung aufweisende Kolbenstangenführung hindurch abgedichtet herausgeführt wird. Dieser zeichnet sich dadurch aus dass der Zylinder 3 aus einem Duroplast ausgeführt ist, wobei der Zylinder 3 an dessen äußerer Oberfläche 14 mindestens eine durch eine Wanddickenvergrößerung 15a, 15b ausgeführte Erhebung 10a, 10b aufweist, welche radial nach außen ab ragt und dass die Verspannkappe 2 sich mit deren einem ersten, kolbenstangenfernen Verspannkappenende 11 an mindestens einer am Zylinder 3 ausgeführten Erhebung 10a, 10b axial abstützt und wobei sich die Verspannkappe 2 mit deren einem zweiten, kolbenstangennahen Verspannkappenende 12 an der Kolbenstangenführung 9 axial abstützt und wobei die Verspannkappe 2 die Kolbenstangenführung 9 zumindest mittelbar gegenüber dem Zylinder 3 axial verspannt und die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Kolbenstangenführung 9 und dem Zylinder 3 herstellt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer mit einer Verspannkappe, wobei der Schwingungsdämpfer mindestens einen mit einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder umfasst, in dem ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben axial verschieblich angeordnet ist, wobei die Kolbenstange ein erstes, kolbennahes, innerhalb des Zylinders angeordnetes Kolbenstangenende und ein zweites außerhalb des Zylinders angeordnetes Kolbenstangenende aufweist und wobei die Kolbenstange durch eine, mindestens eine Kolbenstangendichtung umfassende Kolbenstangenführung hindurch abgedichtet aus dem Zylinder teilweise herausgeführt ist, wobei die Kolbenstangenführung zumindest teilweise innerhalb des Zylinders angeordnet ist und zumindest mittelbar mit dem Zylinder kraftschlüssig verbunden ist und wobei die Verspannkappe kolbenstangenseitig an dem Zylinder axial festgelegt ist und den Zylinder in Umfangsrichtung umgreift.
Aus der DE 31 28 723 A1 ist ein Schwingungsdämpfer mit einer Verspannkappe bekannt. Dabei handelt es sich um einen Schwingungsdämpfer, welcher kolbenstangenseitig mit einer Verschlusskappe verschlossen wird und eine in dem Zylinder angeordnete Kolbenstangenführung radial fixiert. Die Kolbenstangenführung weist eine im Bereich deren zylindrischen Außenfläche ausgeführte radiale Aussparung auf, welche einen Dichtungsring aufnimmt. Die Kolbenstangenführung ist in den Zylinder eingeführt und die Zylinderwand ist in deren die Aussparung überlagerndem Abschnitt nach innen, also in Richtung Kolbenstangenführung eingedrückt, sodass diese in die Aussparung hineinragt und die Kolbenstangenführung radial und axial fixiert. Um die in der DE 31 28 723 A1 gestellte Aufgabe zu lösen, das Gewicht des Schwingungsdämpfers zu reduzieren, ist der Zylinder aus einem dünnwandigen Aluminiumrohr ausgeführt. Um die Verbindung der Kolbenstangenführung mit dem Zylinder zu sichern wurde auf der Außenfläche des Zylinders kolbenstangenführungsseitig eine Verschlusskappe angeordnet, welche ebenfalls so radial verformt ist, dass diese über den Zylinder in die Aussparung der Kolbenstangenführung radial eingreift.
Eine radiale Fixierung der Kolbenstangenführung ohne zusätzliche Fixiermittel, wie beispielsweise Kleber bedarf einer Verformung des Zylinderrohrs. Da aktuell vielfach die Anforderung besteht einen Schwingungsdämpfer aufgrund von Gewichtersparnis, und Kostenreduzierung zumindest teilweise aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Duroplasten herzustellen, kann die in DE 31 28 723 A1 offenbarte Befestigungsmethode leider nicht ohne Weiteres angewendet werden. Ein aus einem Duroplast ausgeführter Zylinder ist nach der Konsolidierung des Kunststoffes in seiner Form nicht mehr veränderbar und würde beim Versuch einer Verformung durch äußere Krafteinwirkung sofort bersten. Darüber hinaus setzt die in der DE 31 28 723 A1 offenbarte Befestigungsmethode eine massiv aus Metall ausgeführte Kolbenstangenführung voraus, welche in der Lage ist die bei der Verformung des Zylinders und der Verschlusskappe entstehenden radialen Presskräften Stand zu halten. Die Benutzung von Kunststoffen oder dünnwandigen Blechumformteilen ist hier nicht möglich. Diese würden aber das Gewicht und die Herstellungskosten deutlich reduzieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen alternativen Schwingungsdämpfer anzugeben, welcher ein geringes Gewicht besitzt und dessen Befestigung der Kolbenstangenführung an dem Zylinderrohr auf eine einfache Weise realisiert werden kann und den Einsatz von Kunststoffen, vorzugsweise Duroplasten für die Herstellung von Zylinder, sowie den Einsatz von Kunststoffen oder dünnwandigen Blechumformteilen für die Herstellung der Kolbenstangenführung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schwingungsdämpfer mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Varianten sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Verspannkappe durch eine Umformung des ersten kolbenstangenfernen Verspannkappenendes in radialer Richtung an dem Zylinder axial und/oder radial befestigt werden. Ebenfalls kann vorgesehen sein, die Verspannkappe mit dem Zylinder stoffschlüssig zu verbinden.
Die axiale Verspannung der Kolbenstangenführung gegenüber dem Zylinder kann vorteilhaft durch eine Umformung des zweiten, kolbenstangennahen Verspannkappenendes in radialer Richtung realisiert werden.
Wenn der Zylinder an dessen Oberfläche mindestens eine zwischen den beiden Verspannkappenenden einer an dem Zylinder befestigten Verspannkappe ausgeführte Vertiefung aufweist, wie es in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel angegeben wurde, so kann durch eine radiale Verformung der Verspannkappe im Bereich der Vertiefung die Gesamtlänge der Kappe reduziert und somit die axiale Verspannung der Kolbenstangenführung gegenüber dem Zylinder realisiert oder verstärkt werden.
Die Verspannkappe kann vorteilhafter Weise aus einem Kunststoff mit oder ohne einer Faserverstärkung, beispielsweise aus einem Thermoplast ausgeführt sein.
In Abhängigkeit von den Festigkeitsanforderungen sowie von den Gewichtsanforderungen kann es vorteilhaft sein die Verspannkappe aus einem Metall auszuführen.
Eine Ausführung der Verspannkappe aus einem eine Formgedächtniseigenschaft aufweisendem Werkstoff kann denn Herstellungsaufwand reduzieren und sich durchaus vorteilhaft auf den Herstellungsprozess auswirken.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers sind in den Figuren angegeben. Diese zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers mit einer Verspannkappe gemäß Patentanspruch 1;
2 eine vergrößerte ausschnittsweise Schnittdarstellung des Schwingungsdämpfers gemäß 1 im Bereich der Kolbenstangenführung;
3 eine ausschnittsweise Darstellung eines Schwingungsdämpfers gemäß 1, mit verformter Verspannkappe;
4 eine ausschnittsweise Darstellung eines Schwingungsdämpfers gemäß 1 mit Abschnitt mit verstärkter Federwirkung;
5 eine Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsvariante eines Schwingungsdämpfers mit einer Verspannkappe gemäß Patentanspruch 1;
6 eine Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers gemäß 5, mit einem zusätzlichen Abdeckelement;
7 eine alternative Befestigung der Verspannkappe an dem Zylinderrohr.
Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante eines Schwingungsdämpfers 1 mit einer Verspannkappe 2 gemäß Patentanspruch 1.
Der dargestellte Schwingungsdämpfer 1 umfasst mindestens einen mit einem Dämpfungsmittel gefüllten, aus einem Kunststoff ausgeführten Zylinder 3, in dem ein an einer Kolbenstange 4 befestigter Kolben 5 axial verschieblich angeordnet ist. Die Kolbenstange 4 weist ein erstes, kolbennahes, innerhalb des Zylinders 3 angeordnetes Kolbenstangenende 6 und ein zweites außerhalb des Zylinders 3 angeordnetes Kolbenstangenende 7 auf. An dem zweiten Kolbenstangenende 7, sowie an von der Kolbenstange abgewandtem Ende des Zylinders 3 ist jeweils ein Befestigungselement 20a, 20b angeordnet, welcher der Befestigung des Schwingungsdämpfers 1 an einem weiteren Bauteil eines Kraftfahrzeugs dient. Die Kolbenstange 4 ist durch eine, eine Kolbenstangendichtung 8 umfassende Kolbenstangenführung 9 hindurch abgedichtet aus dem Zylinder 3 teilweise herausgeführt. Die in den Figuren dargestellte Kolbenstangenführung 9, ist mehrteilig aufgebaut, wobei die einzelnen Bestandteile der Kolbenstangenführung ineinander gestapelt und die Kolbenstangenführung 9 ist größtenteils innerhalb des Zylinders 3 angeordnet und zumindest mittelbar mit dem Zylinder 3 kraftschlüssig verbunden. In der in 1 dargestellten Ausführungsvariante handelt es sich um einen sogenannten Zweirohr-Schwingungsdämpfer, welcher ein innerhalb des Zylinders 3 angeordnetes Innenrohr aufweist. Die Kolbenstangenführung 9 verbindet formschlüssig den Zylinder 3 mit dem Innenrohr 21. Die Verspannkappe 2 ist kolbenstangenseitig an dem Zylinder 3 axial festgelegt und umgreift den Zylinder 3 in Umfangsrichtung.
An der äußeren Oberfläche des aus einem Duroplast ausgeführten Zylinders 3 sind mehrere durch eine Wanddickenvergrößerung 15a, 15b, 15c ausgeführten Erhebungen 10a, 10b, 10c dargestellt, welche radial nach außen ab ragen. Die Verspannkappe 2 stützt sich mit deren einem ersten, kolbenstangenfernen Verspannkappenende 11 an der am Zylinder 3 ausgeführten Erhebung 10b axial ab. Dabei ist in der 1 deutlich erkennbar, dass die Verspannkappe 2 durch eine Umformung des ersten kolbenstangenfernen Verspannkappenendes 11 in radialer Richtung an dem Zylinder 3 axial und/oder radial befestigt ist.
Mit dem zweiten, kolbenstangennahen Verspannkappenende 12, welches ebenfalls in radialer Richtung umgeformt wurde, stützt sich die Verspannkappe 2 mittelbar, über die Kolbenstangendichtung 8 an der Kolbenstangenführung 9 axial ab. Dabei verspannt die Verspannkappe 2 axial die Kolbenstangenführung 9 mittelbar gegenüber dem Zylinder 3 und stellt somit eine Verspannkette, bzw. eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Kolbenstangenführung 9 und dem Zylinder 3 her. In dem, in 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel ist somit eine Verspannkette von der Verspannkappe 2 über die Kolbenstangendichtung 8, über die Kolbenstangenführung 9, über das Innenrohr 21, über das Bodenventil 23, über den Zylinderverschluss 24, über den Zylinderboden 25, sowie über den Zylinder 3 wieder zur Verspannkappe 2 realisiert.
Obwohl die 1 einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer zeigt, ist ein Einsatz eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit einer Verspannkappe auch bei einem Einrohr-Schwingungsdämpfer selbstverständlich ebenfalls möglich.
Die Verspannkappe 2 kann aus einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung, insbesondere aus einem Thermoplast, oder auch aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung ausgeführt sein. Darüber hinaus ist es selbstverständlich möglich die Verspannkappe 2 aus einem eine Formgedächtniseigenschaft aufweisendem Werkstoff auszuführen.
In der 2 ist die Verbindung die Anordnung der Verspannkappe 2 an dem Zylinder 3 noch deutlicher ersichtlich. Zur Vermeidung einer Doppelpassung und um eine bessere Einstellbarkeit der axialen Vorspannung zwischen der Verspannkappe 2 und der Kolbenstangenführung 9 ist zwischen dem zweiten Verspannkappenende 12 und dem Zylinder 3 ein Spalt 16 vorgesehen.
In der 3 ist eine weitere Möglichkeit der Einstellung der Vorspannung zwischen der Verspannkappe 2 und der Kolbenstangenführung 9 dargestellt. Dabei wird die Verspannkappe unter einer definierten radial gerichteten Krafteinwirkung radial in eine an der äußeren Oberfläche 14 des Zylinder 3, zwischen den beiden Verspannkappenenden 11, 12 einer an dem Zylinder 3 befestigten Verspannkappe 2 ausgeführte Vertiefung 13 hineingedrückt, wodurch sich die axiale Erstreckung der Verspannkappe verkürzt, was die vorstehend erläuterte axiale Vorspannung zwischen der Verspannkappe 2 und der Kolbenstangenführung 9 definiert erhöht.
Im Unterschied zur 3 kann die axiale Vorspannung zwischen der Verspannkappe 2 und der Kolbenstangenführung 9 bei der Ausführungsvariante gemäß 5 stufenweise, durch die Verformung der Verspannkappe an einem oder mehreren Längenabschnitten eingestellt werden.
Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, welche einen an dem zweiten Verspannkappenende 12 ausgeführten Abschnitt mit verstärkter Federwirkung 19 vorsieht. Zur Bildung des Abschnitts mit verstärkter Federwirkung 19 wurde das zweite Verspannkappenende 12 radial nach innen umgebogen, sodass dieser Abschnitt in einer Schnittdarstellung eine im Wesentlichen U-Förmige Ausgestaltung angenommen hat. Der Biegeradius R des umgeformten Abschnitts mit verstärkter Federwirkung 19 definiert dabei die Federsteifigkeit des Abschnitts 19.
Die in der 6 dargestellte Ausführungsvariante sieht eine zusätzliche Abdeckung 17 vor, welche die Verspannkappe 2 über eine definierte Längenerstreckung überdeckt. Diese kann aus einem Metall oder auch aus einem Kunststoff ausgeführt sein. Eine Ausführung aus mit einem Kunststoff durchtränkten Filamenten, welche um den Zylinder und über der Verspannkappe 2 aufgewickelt und danach konsolidiert werden ist ebenfalls möglich. Die zusätzliche Abdeckung 17 fixiert die Verspannkappe 2 an dem Zylinder 3 radial und schützt diese gegen eventuelle schädliche Umwelteinwirkungen.
Aus Übersichtsgründen wurde in der 7 auf eine Darstellung von den innerhalb des Zylinders 3 angeordneten Bauteilen verzichtet.
In der 7 ist eine beispielsweise mögliche Ausführung einer Befestigung der Verspannkappe 2 an dem Zylinderrohr 3 dargestellt. Dabei wird das erste Verspannkappenende 11 über eine definierte Längserstreckung radial nach innen derart verformt, dass es eine in einem Längsschnitt erkennbare U-Form annimmt. Der nach innen verformte Endabschnitt 22 des Verspannkappenendes 11 ist nach der Umformung im Wesentlichen parallel zu einer Längserstreckungsachse L des Zylinders 3 und stützt sich an der am Zylinder 3 ausgeführten Erhebung 10b axial ab.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungsdämpfer
2: Verspannkappe
3: Zylinder
4: Kolbenstange
5: Kolben
6: erstes Kolbenstangenende
7: zweites Kolbenstangenende
8: Kolbenstangendichtung
9: Kolbenstangenführung
10a: Erhebung
10b: Erhebung
10c: Erhebung
11: erstes Verspannkappenende
12: zweites Verspannkappenende
13: Vertiefung
14: äußere Oberfläche des Zylinders
15a: Wanddickenvergrößerung
15b: Wanddickenvergrößerung
15c: Wanddickenvergrößerung
16: Spalt
17: Abdeckung
18: Versteifungselement
19: Abschnitt mit verstärkter Federwirkung
20a: Befestigungselement
20b: Befestigungselement
21: Innenrohr
22: Endabschnitt
23: Bodenventil
24: Zylinderverschluss
25: Zylinderboden
L: Längserstreckungsachse
P: radiale Krafteinwirkung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3128723 A1 [0002, 0002, 0003, 0003]

Claims

Schwingungsdämpfer (1) mit einer Verspannkappe (2), wobei der Schwingungsdämpfer (1) mindestens einen mit einem Dämpfungsmittel gefüllten, aus einem Kunststoff ausgeführten Zylinder (3) umfasst, in dem ein an einer Kolbenstange (4) befestigter Kolben (5) axial verschieblich angeordnet ist, wobei die Kolbenstange (4) ein erstes, kolbennahes, innerhalb des Zylinders (3) angeordnetes Kolbenstangenende (6) und ein zweites außerhalb des Zylinders (3) angeordnetes Kolbenstangenende (7) aufweist und wobei die Kolbenstange (4) durch eine, mindestens eine Kolbenstangendichtung (8) umfassende Kolbenstangenführung (9) hindurch abgedichtet aus dem Zylinder (3) teilweise herausgeführt ist, wobei die Kolbenstangenführung (9) zumindest teilweise innerhalb des Zylinders (3) angeordnet ist und zumindest mittelbar mit dem Zylinder (3) kraftschlüssig verbunden ist, wobei die Verspannkappe (2) kolbenstangenseitig an dem Zylinder (3) axial festgelegt ist und den Zylinder (3) in Umfangsrichtung umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (3) aus einem Duroplast ausgeführt ist, wobei der Zylinder (3) an dessen äußerer Oberfläche (14) mindestens eine durch eine Wanddickenvergrößerung (15a, 15b) ausgeführte Erhebung (10a, 10b) aufweist, welche radial nach außen ab ragt und dass die Verspannkappe (2) sich mit deren einem ersten, kolbenstangenfernen Verspannkappenende (11) an mindestens einer am Zylinder (3) ausgeführten Erhebung (10a, 10b) axial abstützt und wobei sich die Verspannkappe (2) mit deren einem zweiten, kolbenstangennahen Verspannkappenende (12) an der Kolbenstangenführung (9) axial abstützt und wobei die Verspannkappe (2) die Kolbenstangenführung (9) zumindest mittelbar gegenüber dem Zylinder (3) axial verspannt und die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Kolbenstangenführung (9) und dem Zylinder (3) herstellt.
Schwingungsdämpfer (1) mit einer Verspannkappe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannkappe (2) durch eine Umformung des ersten kolbenstangenfernen Verspannkappenendes (11) in radialer Richtung an dem Zylinder (3) axial und/oder radial befestigt wurde.
Schwingungsdämpfer (1) mit einer Verspannkappe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verspannung der Kolbenstangenführung (9) gegenüber dem Zylinder (3) durch eine Umformung des zweiten, kolbenstangennahen Verspannkappenendes (12) in radialer Richtung realisiert wurde.
Schwingungsdämpfer (1) mit einer Verspannkappe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannkappe (2) aus einem Kunststoff mit oder ohne einer Faserverstärkung ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer (1) mit einer Verspannkappe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannkappe (2) aus einem Thermoplast ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer (1) mit einer Verspannkappe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannkappe (2) aus einem Metall ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer (1) mit einer Verspannkappe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannkappe (2) aus einem eine Formgedächtniseigenschaft aufweisendem Werkstoff ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer (1) mit einer Verspannkappe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (3) an dessen äußerer Oberfläche (14) mindestens eine zwischen den beiden Verspannkappenenden (11, 12) einer an dem Zylinder (3) befestigten Verspannkappe (2) ausgeführte Vertiefung (13) aufweist.