DE102016201733A1 - Shock absorber assembly for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Stoßdämpfer-Baugruppe (20) für ein Kraftfahrzeug, mit – einem Stoßdämpfer (1) sowie – einem elastischen Anschlagpuffer (8), der axial zwischen einem Dämpferzylinder (2) und einem Stützlager (4) für eine Kolbenstange (3) des Stoßdämpfers (1) angeordnet und durch eine zwischen Dämpferzylinder (2) und Stützlager (4) wirkende Axialkraft elastisch verformbar ist. Um hochwertige Komponenten eines Kraftfahrzeugs bei übermäßigem Einfedern der Räder vor Beschädigungen zu schützen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Knautschelement (10) zwischen dem Dämpferzylinder (2) und dem Stützlager (4) angeordnet und dazu eingerichtet ist, die Axialkraft zu übertragen und plastisch verformt zu werden, wenn diese einen Schwellwert überschreitet.The invention relates to a shock absorber assembly (20) for a motor vehicle, comprising a shock absorber (1) and an elastic stop buffer (8) arranged axially between a damper cylinder (2) and a support bearing (4) for a piston rod (3). arranged the shock absorber (1) and by a between the damper cylinder (2) and support bearing (4) acting axial force is elastically deformable. In order to protect high-quality components of a motor vehicle with excessive deflection of the wheels from damage, the invention provides that a crush element (10) between the damper cylinder (2) and the support bearing (4) is arranged and adapted to transmit the axial force and plastically deformed when it exceeds a threshold.
Description
Die Erfindung betrifft eine Stoßdämpfer-Baugruppe für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a shock absorber assembly for a motor vehicle having the features of the preamble of claim 1.
Bei modernen Kraftfahrzeugen sind sämtliche Räder über eine Radaufhängung mit dem Fahrzeugaufbau, d. h. mit der Karosserie bzw. dem Chassis des Fahrzeugs, verbunden. Eine derartige Aufhängung erfüllt vor allem zwei Aufgaben: zum einen die Führung des Radträgers bzw. des Rades, zum anderen die Federung desselben. Das jeweilige Rad sowie der dieses aufnehmende Radträger sind hierbei Teil der ungefederten Masse, die mehr oder weniger dem Höhenverlauf der jeweiligen Fahrfläche folgt, während Karosserie und Chassis Teile der gefederten Masse bilden, die zumindest weitgehend von plötzlichen Bewegungen der ungefederten Masse entkoppelt sein soll. Die Wirkung der Federn wird ergänzt durch Stoßdämpfer (auch als Schwingungsdämpfer oder Federdämpfer bezeichnet), die die Energie der Relativbewegung zwischen gefederter und ungefederter Masse in Wärme umwandeln und so ein unerwünschtes Schwingungsverhalten unterbinden.In modern motor vehicles, all wheels are via a suspension with the vehicle body, d. H. connected to the body or the chassis of the vehicle. Such a suspension fulfills two main tasks: first, the leadership of the wheel or the wheel, on the other hand, the suspension of the same. The respective wheel and the wheel carrier receiving this are part of the unsprung mass, which follows more or less the height profile of the respective running surface, while body and chassis form parts of the sprung mass, which should be at least largely decoupled from sudden movements of the unsprung mass. The effect of the springs is complemented by shock absorbers (also known as vibration dampers or spring dampers), which convert the energy of the relative movement between sprung and unsprung mass into heat and thus prevent unwanted vibration behavior.
Ein solcher Stoßdämpfer kann bspw. hydraulisch arbeiten, wobei ein Kolben, der an einer Kolbenstange befestigt ist, innerhalb eines ölgefüllten Zylinders beweglich ist. Hierbei ist der Zylinder an der gefederten Masse befestigt und die Kolbenstange an der ungefederten Masse (bzw. umgekehrt). Neben hydraulischen Stoßdämpfern sind bspw. auch pneumatische Bauformen bekannt. Normalerweise erzeugt der Stoßdämpfer selber zwar eine Dämpfungskraft, aber keine rückstellende Kraft, denn diese wird durch eine Feder erzeugt, der der Dämpfer zugeordnet ist. Bei einer gängigen Bauform ist der Stoßdämpfer im Innenraum einer Schraubenfeder angeordnet, er kann aber auch neben dieser angeordnet sein. In jedem Fall wird die Bewegung des Stoßdämpfers unter anderem durch die Bewegung der Feder bestimmt.Such a shock absorber may, for example, operate hydraulically, with a piston attached to a piston rod being movable within an oil-filled cylinder. Here, the cylinder is attached to the sprung mass and the piston rod to the unsprung mass (or vice versa). In addition to hydraulic shock absorbers, for example, pneumatic designs are also known. Normally, the shock absorber itself produces a damping force, but no restoring force, because this is generated by a spring, which is assigned to the damper. In a common design of the shock absorber is arranged in the interior of a coil spring, but it can also be arranged next to this. In any case, the movement of the shock absorber is determined inter alia by the movement of the spring.
Bei sehr starken Kräften zwischen gefederter und ungefederte Masse, die z.B. beim Fahren über eine Unebenheit mit zu großer Geschwindigkeit auftreten können, kann es vorkommen, dass der Stoßdämpfer über seinen vorgesehenen Bewegungsbereich hinaus komprimiert wird. Dies könnte dazu führen, dass bspw. das dem Chassis zugewandte Ende eines Dämpferzylinders, der an einem Lenker oder Radträger befestigt ist, im Bereich des Chassis anschlägt. Dies kann wiederum zu einer Beschädigung des Stoßdämpfers oder der angrenzenden Komponenten führen. Eine härtere Federung, mit der sich dieses Problem prinzipiell beheben ließe, ist aus Gründen des Fahrkomforts in der Regel unerwünscht. Stattdessen ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, ein elastisches Element, bspw. aus Polyurethan-Schaum, vorzusehen, das bspw. im Endbereich der Kolbenstange angeordnet sein kann und bei starkem Einfedern mit dem Dämpferzylinder zusammenwirkt, um diesen elastisch abzufangen. D. h., der Stoßdämpfer wird gewissermaßen um ein Federelement ergänzt, das allerdings nur dann wirkt, wenn ein normaler Bewegungsbereich des Stoßdämpfers verlassen wird. Ein derartiges elastisches Element wird als Anschlagpuffer, Anschlagdämpfer, Einfederungsanschlag oder Ähnliches bezeichnet.For very strong forces between sprung and unsprung mass, e.g. When driving over a bump at too high a speed, it may happen that the bumper is compressed beyond its intended range of motion. This could lead, for example, to the fact that the chassis-facing end of a damper cylinder, which is attached to a handlebar or wheel carrier, strikes in the region of the chassis. This, in turn, may result in damage to the shock absorber or adjacent components. A harder suspension, which could solve this problem in principle, is usually undesirable for reasons of ride comfort. Instead, it has been proposed in the prior art, an elastic element, for example. Provide polyurethane foam, which may be, for example. In the end region of the piston rod and cooperates with strong compression with the damper cylinder to intercept this elastic. D. h., The shock absorber is effectively supplemented by a spring element, which, however, only acts when a normal range of motion of the shock absorber is left. Such an elastic element is referred to as a stop buffer, stop damper, jounce bump or the like.
Allerdings kann es in Extremsituationen vorkommen, dass auch der vorgesehene Arbeitsbereich des Anschlagpuffers überschritten wird, normalerweise dadurch, dass dieser vollständig komprimiert wird. In einem solchen Fall können trotz des Anschlagpuffers Beschädigungen des Stoßdämpfers und/oder der angrenzenden Komponenten, bspw. des Fahrzeugaufbaus, auftreten. Insbesondere letzteres kann erhebliche Reparaturkosten mit sich bringen. Um dergleichen zu vermeiden, ist versucht worden, die Funktion des Anschlagpuffers durch ein sekundäres elastisches Element, das allerdings eine geringere Elastizität aufweist, zu ergänzen. Die Grundidee hierbei ist, dass bei geringeren Kräften vornehmlich der Anschlagpuffer komprimiert wird und bei größeren Kräften, bspw. dann, wenn der Anschlagpuffer vollständig zusammengedrückt ist, das sekundäre elastische Element, das bspw. als Stoßpuffer oder Aufpralldämpfer bezeichnet werden kann, komprimiert wird und so eine Beschädigung anderer Bauteile verhindert.However, it can happen in extreme situations that the intended working range of the stop buffer is exceeded, usually by the fact that it is completely compressed. In such a case, damage to the shock absorber and / or the adjacent components, for example. The vehicle body may occur despite the bump stop. In particular, the latter can bring significant repair costs. In order to avoid such, it has been attempted to supplement the function of the stop buffer by a secondary elastic element, which, however, has a lower elasticity. The basic idea here is that at lower forces primarily the stop buffer is compressed and at larger forces, for example, when the stop buffer is completely compressed, the secondary elastic element, which can be referred to, for example. As impact buffer or impact damper is compressed and so prevents damage to other components.
Die
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Einen ähnlichen Aufbau mit einem Anschlagpuffer sowie einem diesen teilweise einfassenden becherartigen Element zeigt die
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Schutz eines Kraftfahrzeugs vor Beschädigungen bei übermäßigem Einfedern der Räder noch Raum für Verbesserungen. Dies betrifft insbesondere hochwertige Komponenten wie die des Fahrzeugaufbaus, also des Chassis oder der Karosserie.In view of the prior art, the protection of a motor vehicle from damage due to excessive deflection of the wheels still offers room for improvement. This concerns in particular high-quality components such as the vehicle body, so the chassis or the body.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Stoßdämpfer-Baugruppe anzugeben.The invention has for its object to provide an improved shock absorber assembly.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Stoßdämpfer-Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.According to the invention the object is achieved by a shock absorber assembly with the features of claim 1, wherein the dependent claims relate to advantageous embodiments of the invention.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit der Figur zusätzlich.It should be noted that the features listed in the following description as well as measures in any technically meaningful way combined can and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figure.
Durch die Erfindung wird eine Stoßdämpfer-Baugruppe für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, bei der auch hochwertige Komponenten eines Kraftfahrzeugs bei übermäßigem Einfedern der Räder vor Beschädigungen geschützt sind. Die Stoßdämpfer-Baugruppe wird im Folgenden der Einfachheit wegen als Baugruppe bezeichnet. Als Kraftfahrzeuge kommen insbesondere Pkw oder Lkw infrage. Die Baugruppe ist einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs zugehörig, wobei es sich um die Radaufhängung eines Vorderrades oder eines Hinterrades handeln kann. Die Stoßdämpfer-Baugruppe weist einen Stoßdämpfer auf sowie einen elastischen Anschlagpuffer, der axial zwischen einem Dämpferzylinder und einem Stützlager für eine Kolbenstange des Stoßdämpfers angeordnet und durch eine zwischen Dämpferzylinder und Stützlager wirkende Axialkraft verformbar ist. Der Stoßdämpfer kann hierbei insbesondere als hydraulischer oder pneumatischer Stoßdämpfer ausgebildet sein. In jedem Fall umfasst er einen Dämpferzylinder sowie eine gegenüber diesem bewegliche Kolbenstange. Es versteht sich, dass an der Kolbenstange ein Kolben befestigt ist, der innerhalb des Dämpferzylinders beweglich ist. Insgesamt kann der Stoßdämpfer auch als Teleskop-Stoßdämpfer bezeichnet werden.The invention provides a shock absorber assembly for a motor vehicle, in which even high-quality components of a motor vehicle are protected against damage when the wheels are excessively compressed. The shock absorber assembly is hereinafter referred to as an assembly for the sake of simplicity. When motor vehicles are especially cars or trucks in question. The assembly is associated with a suspension of the motor vehicle, which may be the suspension of a front wheel or a rear wheel. The shock absorber assembly includes a shock absorber and an elastic bump stop which is axially disposed between a damper cylinder and a support bearing for a piston rod of the shock absorber and deformable by an axial force acting between the damper cylinder and the support bearing. The shock absorber may in this case be designed in particular as a hydraulic or pneumatic shock absorber. In any case, it includes a damper cylinder and a relative to this movable piston rod. It is understood that on the piston rod, a piston is mounted, which is movable within the damper cylinder. Overall, the shock absorber can also be referred to as a telescopic shock absorber.
Die Kolbenstange stützt sich an ihrem zylinderfernen Ende an einem Stützlager ab. Dieses kann der ungefederten Masse (bspw. einem Lenker oder einem Radträger) oder aber der gefederten Masse (der Karosserie oder dem Chassis) zuzuordnen sein. Das Stützlager kann auch ein Federsitz (bspw. ein Federteller) sein, an dem sich sowohl die Kolbenstange als auch eine Feder der Stoßdämpfer-Baugruppe abstützen. Die Kolbenstange ist gegenüber dem Stützlager entweder stationär oder nur geringfügig beweglich, bspw. dann, wenn sich die Kolbenstange über ein zwischengeordnetes elastisches Polster am Stützlager abstützt. Der Anschlagpuffer ist axial zwischen dem Dämpferzylinder und dem Stützlager angeordnet. Die axiale Richtung entspricht hierbei der Erstreckungsrichtung des Stoßdämpfers sowie der Kolbenstange.The piston rod is supported at its cylinder distal end on a support bearing. This can be assigned to the unsprung mass (for example a handlebar or a wheel carrier) or to the sprung mass (the body or the chassis). The support bearing may also be a spring seat (eg, a spring plate) on which both the piston rod and a spring of the shock absorber assembly are supported. The piston rod is either stationary or only slightly movable relative to the support bearing, for example., When the piston rod is supported via an intermediate elastic pad on the support bearing. The stop buffer is arranged axially between the damper cylinder and the support bearing. The axial direction corresponds to the extension direction of the shock absorber and the piston rod.
Die Funktion des Anschlagpuffers besteht hierbei selbstverständlich darin, einen elastischen Anschlag zwischen dem Dämpferzylinder und dem Stützlager zu bilden. D. h., wie der Begriff "Anschlag" verdeutlicht, dass innerhalb eines gewissen Bewegungsbereichs des Dämpferzylinders gegenüber der Kolbenstange (bzw. umgekehrt) der Anschlagpuffer keine Wirkung entfaltet, also keine (nennenswerten) Kräfte überträgt. Wird allerdings der normale Bewegungsbereich überschritten, wird also bei starkem Einfedern der Stoßdämpfer über ein normales Maß komprimiert, so wird durch den Anschlagpuffer (sowie ggf. andere zwischengeschaltete Bauteile) ein Kontakt zwischen dem Dämpferzylinder und dem Stützlager hergestellt und es wirkt eine Axialkraft (also eine in axialer Richtung verlaufende Kraft) zwischen den genannten Bauteilen. Streng genommen handelt es sich hierbei selbstverständlich um ein Kräftepaar, wobei eine Kraft am Stützlager und eine entgegen gerichtete Kraft am Dämpferzylinder angreift. Die Axialkraft wird (u.a.) durch den Anschlagpuffer übertragen und wirkt auf diesen, so dass er sich elastisch verformt.Of course, the function of the stop buffer is to form an elastic stop between the damper cylinder and the support bearing. D. h., As the term "stop" makes it clear that within a certain range of movement of the damper cylinder relative to the piston rod (or vice versa) of the stop buffer has no effect, so no (significant) forces transfers. If, however, the normal range of motion is exceeded, ie when the shock absorber is compressed to a normal degree during heavy compression, a contact between the damper cylinder and the support bearing is established by the stop buffer (and possibly other intermediate components) and an axial force acts in the axial direction) between said components. Strictly speaking, this is of course a pair of forces, with a force acting on the support bearing and an opposing force on the damper cylinder. The axial force is transmitted through the bump stopper (among others) and acts thereon to elastically deform.
Selbstverständlich lässt sich eine Verformung nahezu nie als vollständig elastisch charakterisieren. Daher ist der Begriff "elastisch" hier so zu verstehen, dass die Verformung überwiegend elastisch ist, insbesondere zu wenigstens 80 % oder zu wenigstens 90 %.Of course, a deformation can almost never be characterized as completely elastic. Therefore, the term "elastic" is to be understood here as meaning that the deformation is predominantly elastic, in particular at least 80% or at least 90%.
Der Anschlagpuffer kann insbesondere aus einem elastischen Polymer ausgebildet sein, bspw. Gummi, Polyurethan etc. Es kann sich hierbei auch um ein aufgeschäumtes Polymer handeln. Bevorzugt ist der Anschlagpuffer umlaufend um die Kolbenstange angeordnet. Ebenfalls bevorzugt ist zwischen dem Anschlagpuffer und der Kolbenstange ein Zwischenraum gegeben. Es ist auch denkbar, dass der Anschlagpuffer mehrteilig ausgebildet ist bzw. dass mehrere Anschlagpuffer vorhanden sind. Eine Außenseite des Anschlagpuffers kann tangential umlaufende Falten, Rippen oder Flanschabschnitte aufweisen, um bspw. das Verformungsverhalten gezielt zu beeinflussen. Ebenfalls ist es denkbar, dass der Anschlagpuffer eine durchbrochene Struktur aufweist, bspw. mit radial durchgehenden Ausnehmungen.The bump stopper may in particular be formed from an elastic polymer, for example rubber, polyurethane, etc. This may also be a foamed polymer. Preferably, the stop buffer is arranged circumferentially around the piston rod. Also preferably, there is a gap between the stop buffer and the piston rod. It is also conceivable that the stop buffer is designed in several parts or that a plurality of stop buffers are present. An outer side of the stop buffer may have tangentially circumferential folds, ribs or flange sections in order, for example, to specifically influence the deformation behavior. It is also conceivable that the stop buffer has a perforated structure, for example. With radially continuous recesses.
Erfindungsgemäß ist ein Knautschelement zwischen dem Dämpferzylinder und dem Stützlager angeordnet und dazu eingerichtet, die Axialkraft zu übertragen und plastisch verformt zu werden, wenn diese einen Schwellwert überschreitet. Das Knautschelement kann hierbei insbesondere axial zwischen dem Stützlager und dem Dämpferzylinder angeordnet sein. Es ist hierbei dazu eingerichtet, die Axialkraft zu übertragen, die zwischen dem Stützlager und dem Dämpferzylinder wirkt und die auf den Anschlagpuffer wirkt. Anders ausgedrückt, wenn der normale Bewegungsbereich wie oben geschildert überschritten wird, stehen der Dämpferzylinder und das Stützlager über den Anschlagpuffer, das Knautschelement sowie ggf. weitere zwischengeschaltete Bauteile in Verbindung miteinander, so dass ein Kraftfluss vom Dämpferzylinder über die genannten Elemente zum Stützlager verläuft. Das Knautschelement überträgt hierbei die Axialkraft (wenigstens mittelbar, d. h. ggf. unter Zwischenschaltung wenigstens eines anderen Bauteils) zum Anschlagpuffer. Wenngleich hier von "einem" Knautschelement die Rede ist, ist dies im Sinne von "wenigstens ein" Knautschelement zu verstehen. D. h. es können mehrere Knautschelemente vorhanden sein bzw. das Knautschelement kann mehrteilig ausgebildet sein.According to the invention, a crushing element is arranged between the damper cylinder and the support bearing and is adapted to transmit the axial force and to be plastically deformed when it exceeds a threshold value. The crushing element can in this case be arranged in particular axially between the support bearing and the damper cylinder. It is hereby adapted to transmit the axial force acting between the support bearing and the damper cylinder and acting on the stop buffer. In other words, when the normal range of motion is exceeded as described above, the damper cylinder and the support bearing are in communication with each other via the bump stop, the crush member, and possibly other intermediate components, so that a flow of force from the damper cylinder to the support bearing passes through the aforementioned members. The crushing element in this case transmits the axial force (at least indirectly, ie possibly with the interposition of at least one other component) to the stop buffer. Although the term "a" element of deformation is mentioned here is, this is to be understood in the sense of "at least one" crumple element. Ie. There may be a plurality of crushing elements or the crushing element may be formed in several parts.
Im Gegensatz zum Anschlagpuffer, der durch die Axialkraft elastisch verformt wird, tritt beim Knautschelement eine plastische Verformung ein, wenn die Axialkraft einen Schwellwert überschreitet. Unterhalb dieses Schwellwerts ist die Verformung des Knautschelements bevorzugt vernachlässigbar, d. h. das Knautschelement verhält sich hier im Wesentlichen starr. Die plastische Verformung des Knautschelements kann von einer elastischen Verformung begleitet sein, die aber eine untergeordnete Rolle spielt. Insbesondere kann das Knautschelement im Verhältnis zum Anschlagpuffer als unelastisch beschrieben werden. Die plastische Verformung, deren Ausmaß selbstverständlich von der Stärke der Axialkraft abhängt, ist mit einer Energieabsorption verbunden. Diese sorgt dafür, dass dann, wenn die Axialkraft so groß wird, dass sie vom Anschlagpuffer nicht mehr wirkungsvoll abgefangen werden kann, bspw. wenn dieser im Wesentlichen vollständig komprimiert ist, der Stoßdämpfer und/oder an diesen angrenzende Bauteile oder Baugruppen, zumindest bis zu einem gewissen Grad vor Beschädigung geschützt werden. D. h., das gewissermaßen als kostengünstiges Verschleißteil vorgesehene Knautschelement wird zugunsten der Unversehrtheit höherwertiger Bauteile bzw. Baugruppen plastisch verformt, d. h. beschädigt oder zerstört. Die plastische Verformung kann bspw. eine Stauchung oder Verbiegung des Knautschelements umfassen. Der Schwellwert lässt sich durch die Ausgestaltung des Knautschelements normalerweise nicht exakt, aber wenigstens näherungsweise einstellen und kann bspw. auf die Kraft abgestimmt sein, bei der der Anschlagpuffer vollständig komprimiert ist oder auf die Kraft, bei der eine Beschädigung anderer Fahrzeugkomponenten zu befürchten wäre.In contrast to the stop buffer, which is elastically deformed by the axial force, a plastic deformation occurs in the deformable element when the axial force exceeds a threshold value. Below this threshold, the deformation of the crushable element is preferably negligible, i. H. the deformable element is essentially rigid here. The plastic deformation of the deformable element may be accompanied by an elastic deformation, but plays a minor role. In particular, the crushing element can be described in relation to the stop buffer as inelastic. The plastic deformation, the extent of which of course depends on the strength of the axial force, is associated with energy absorption. This ensures that when the axial force is so great that they can not be effectively intercepted by the bump stop, for example. When this is substantially completely compressed, the shock absorber and / or adjoining components or assemblies, at least up to be protected to some degree against damage. In other words, the crushing element provided to a certain extent as a cost-effective wearing part is plastically deformed in favor of the integrity of higher-value components or assemblies, ie. H. damaged or destroyed. The plastic deformation may include, for example, a buckling or bending of the crushing element. The threshold value can not normally be exactly but at least approximately adjusted by the design of the deformable element and can, for example, be matched to the force at which the stop buffer is completely compressed or to the force at which damage to other vehicle components would be feared.
Der Vorteil einer plastischen Verformung ist, dass sich hiermit größere Energiemengen absorbieren lassen als durch eine elastische Verformung. D. h., auch bei sehr starken Stößen innerhalb der Stoßdämpfer-Baugruppe kann durch das sich plastisch verformende Knautschelement eine Beschädigung anderer Bauteile verhindert werden, selbst wenn dies mit einem elastischen Bauteil nicht mehr möglich wäre. Insoweit lässt sich hiermit ein Schutz erreichen, der bspw. mit einem sekundären elastischen Element wie dem in der Einleitung geschilderten Stoßpuffer nicht erreichbar ist. Auch ist es so, dass bei einem elastischen Element die in diesem wirkende Kraft mit zunehmender Kompression ansteigt, so dass selbst dann, wenn das Element noch nicht vollständig komprimiert ist, andere Bauteile schon beschädigt werden könnten. Bei einem sich plastisch verformenden Knautschelement kann im Zuge des Zusammenrückens die wirkende Kraft teilweise in etwa gleich bleiben oder sogar abnehmen, was in dem strukturellen Nachgeben des Knautschelements begründet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einer plastischen Verformung grundsätzlich zwar ein Austausch des Knautschelements angezeigt ist, die Stoßdämpfer-Baugruppe allerdings normalerweise noch funktionsfähig bleibt und der Austausch nicht unverzüglich erfolgen muss. In jedem Fall ist ein Austausch des Knautschelements allerdings wesentlich kostengünstiger als eine andernfalls notwendige Reparatur des Fahrzeugaufbaus oder anderer Bauteile.The advantage of plastic deformation is that it allows greater amounts of energy to be absorbed than by elastic deformation. D. h., Even with very strong shocks within the shock absorber assembly can be prevented by the plastically deforming deformation element damaging other components, even if this would not be possible with an elastic component. In that regard, a protection can be achieved hereby which, for example, can not be achieved with a secondary elastic element such as the impact buffer described in the introduction. It is also the case that with an elastic element, the force acting in this increases with increasing compression, so that even if the element is not fully compressed, other components could be damaged. In the case of a plastically deforming deformable element, in the course of the collapse, the acting force can partly remain approximately the same or even decrease, which is due to the structural yielding of the deformable element. It should be noted that in principle a replacement of the deformable element is indicated in the case of a plastic deformation, but the shock absorber assembly normally still remains functional and the replacement does not have to take place immediately. In any case, replacement of the crushable element, however, is much less expensive than otherwise necessary repair of the vehicle body or other components.
Es versteht sich, dass die Stoßdämpfer-Baugruppe neben den genannten Elementen noch weitere Elemente umfassen kann, insbesondere eine dem Stoßdämpfer zugeordnete Feder, bspw. eine Schraubenfeder, die den Stoßdämpfer umgibt, oder ein weiteres, dem Dämpferzylinder zugeordnetes Stützlager, dass dem o.g. Stützlager axial gegenüberliegt. Des Weiteren können auch Lenker der Stoßdämpfer-Baugruppe zuzurechnen sein, wobei eines der genannten Stützlager an einem Lenker oder an einem Radträger ausgebildet sein kann.It is understood that the shock absorber assembly in addition to the above elements may include other elements, in particular a spring associated with the shock absorber, for example. A coil spring surrounding the shock absorber, or another, the damper cylinder associated support bearing that the o.g. Support bearing axially opposite. Furthermore, handlebars can also be attributed to the shock absorber assembly, wherein one of said support bearings can be formed on a handlebar or on a wheel carrier.
Das Knautschelement kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei u.a. das Gewicht sowie die nötige Stabilität und die Fähigkeit zur plastischen Verformung berücksichtigt werden können. Es könnte aus einem einzelnen Material oder aus einem Materialverbund hergestellt sein. Bevorzugt besteht das Knautschelement wenigstens teilweise aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium. Es könnte bspw. teilweise aus Metallblech geformt sein, wobei durch die Struktur des Blechs eine geeignete Stabilität bzw. eine Stabilität gegenüber einwirkenden axialen Kräften gewährleistet werden kann. Insbesondere ist es aber auch denkbar, dass das Knautschelement einen aufgeschäumten Metallkörper (bspw. aus Aluminiumschaum) umfasst, der sich ebenfalls durch gute Energieabsorptionseigenschaften auszeichnen kann. Natürlich sind auch hier Kombinationen denkbar, bspw. derart, dass einen Metallschaum-Körper von einem Blech umgeben ist oder teilweise durch ein Blech verstärkt ist.The crushing element can be made of different materials, wherein u.a. the weight as well as the necessary stability and the ability to plastic deformation can be considered. It could be made of a single material or a composite material. Preferably, the crushing element consists at least partially of metal, in particular steel or aluminum. It could, for example, be partially formed from sheet metal, with the structure of the sheet being able to ensure suitable stability or stability against acting axial forces. In particular, however, it is also conceivable that the crushing element comprises a foamed metal body (for example, made of aluminum foam), which may also be characterized by good energy absorption properties. Of course, combinations are also conceivable here, for example, such that a metal foam body is surrounded by a metal sheet or partially reinforced by a metal sheet.
Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, das Knautschelement mittelbar oder unmittelbar am Dämpferzylinder zu befestigen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist jedoch das Knautschelement wenigstens mittelbar am Stützlager befestigt. Hierbei bedeutet "mittelbar", dass die beiden Bauteile keinen direkten Kontakt haben, sondern über wenigstens ein zwischengeordnetes Bauteil aneinander befestigt sind. Die Befestigung kann hierbei formschlüssig, stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen. Sie richtet sich selbstverständlich auch nach den Materialien der zu verbindenden Elemente und kann bspw. durch Kleben, Schweißen, Verschrauben, Vernieten oder andere bekannte Verbindungsmethoden erfolgen. Im Hinblick auf einen möglichen Austausch eines beschädigten Knautschelements kann insbesondere eine lösbare Verbindung gewählt werden.It is within the scope of the invention conceivable to attach the crushing element directly or indirectly on the damper cylinder. According to a preferred embodiment, however, the crushing element is at least indirectly attached to the support bearing. In this case, "indirectly" means that the two components have no direct contact, but are fastened to one another via at least one intermediate component. The attachment can be made in a form-fitting, cohesive and / or non-positive manner. Of course, it also depends on the materials of the elements to be joined and can, for example, be done by gluing, welding, screwing, riveting or other known joining methods. With a view to a possible exchange In particular, a detachable connection can be selected for a damaged deformable element.
Unabhängig von der o.g. Befestigung des Knautschelements bestehen unterschiedliche Möglichkeiten, den Anschlagpuffer anzuordnen. So ist es möglich, diesen mittelbar oder unmittelbar am Dämpferzylinder zu befestigen, bspw. auch dann, wenn das Knautschelement am Stützlager befestigt ist. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist der Anschlagpuffer wenigstens mittelbar am Stützlager befestigt. Die Befestigung kann auch hier formschlüssig, stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen.Regardless of the o.g. Attachment of the crumple element are different ways to arrange the stop buffer. Thus, it is possible to fix this indirectly or directly on the damper cylinder, for example, even if the crush element is attached to the support bearing. According to another embodiment, the stop buffer is attached at least indirectly to the support bearing. The attachment can also be made here form-fitting, cohesive and / or non-positive.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Anschlagpuffer wenigstens mittelbar am Knautschelement befestigt. D. h., in diesem Fall bilden der Anschlagpuffer und das Knautschelement Teile einer zusammenhängenden Baugruppe. Diese kann insbesondere in ihrer Gesamtheit am Stützlager befestigt sein. Hierbei ist es bevorzugt, dass sich der Anschlagpuffer zylinderseitig des Knautschelements befindet. In diesem Fall ist also der Anschlagpuffer über das Knautschelement (sowie ggf. zwischengeordnete Elemente) am Stützlager befestigt. Üblicherweise bildet der Anschlagpuffer hierbei dasjenige Bauteil, das in axialer Richtung dem Zylinder am nächsten ist. Bewegt sich der Stoßdämpfer im normalen Bewegungsbereich, so ist ein axialer Abstand zwischen dem Anschlagpuffer und dem Dämpferzylinder gegeben. Bei stärkerer Komprimierung treffen der Anschlagpuffer und der Dämpferzylinder aufeinander und es wird, wie oben geschildert, eine axiale Kraft übertragen, die durch den Anschlagpuffer und das Knautschelement zum Stützlager läuft.In a further embodiment, the stop buffer is attached at least indirectly to the crushing element. That is, in this case, the stopper buffer and the crushing member form parts of a contiguous assembly. This can be fastened in particular in its entirety on the support bearing. It is preferred that the stop buffer is located on the cylinder side of the crumple element. In this case, therefore, the stop buffer on the deformable element (and possibly intermediate elements) attached to the support bearing. Usually, the stop buffer here forms that component which is closest to the cylinder in the axial direction. If the shock absorber moves in the normal range of motion, then there is an axial distance between the stop buffer and the damper cylinder. With more compression, the stop buffer and the damper cylinder meet and, as described above, an axial force is transmitted, which passes through the stop buffer and the crumple element to the support bearing.
Hinsichtlich der physischen Ausgestaltung des Knautschelements sind im Rahmen der Erfindung unterschiedliche Optionen gegeben. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Knautschelement einen Mantelabschnitt, der die Kolbenstange umgibt. Der Mantelabschnitt ist also tangential umlaufend um die Kolbenstange angeordnet. Insbesondere kann der Mantelabschnitt symmetrisch bezüglich der Mittelachse der Kolbenstange angeordnet sein. Der Querschnitt des Mantelabschnitts kann bspw. kreisförmig, oval oder polygonal, bspw. viereckig, sein. Vorteilhaft ist die Wandung des Mantelabschnitts parallel zur axialen Richtung ausgerichtet, so dass sie axialen Kräften, die unterhalb des vorgesehenen Schwellwerts liegen, besser widerstehen kann. D. h., das Knautschelement ist somit strukturell stabilisiert, weshalb es insgesamt materialsparend und leicht konstruiert werden kann.With regard to the physical configuration of the deformable element, different options are given within the scope of the invention. According to a preferred embodiment, the crushing element comprises a jacket section which surrounds the piston rod. The shell portion is thus arranged tangentially circumferentially around the piston rod. In particular, the jacket portion may be arranged symmetrically with respect to the central axis of the piston rod. The cross section of the jacket section can be, for example, circular, oval or polygonal, for example, quadrangular. Advantageously, the wall of the shell portion is oriented parallel to the axial direction, so that it can better withstand axial forces which are below the intended threshold value. D. h., The crushing element is thus structurally stabilized, so it can be constructed as a whole material saving and easy.
Insbesondere kann das Knautschelement vollständig aus dem genannten Mantelabschnitt bestehen. Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, dass das Knautschelement zylindermantelartig ausgebildet ist. Man könnte hier auch von einem kreisrohrförmigen Knautschelement sprechen. Hier kann bspw. ein vergleichsweise dünnwandiges Rohr aus Stahl, Aluminium oder einem anderen Metall verwendet werden. Allerdings kann das Knautschelement bei dieser Ausgestaltung auch bspw. aus aufgeschäumtem Metall bestehen, in welchem Fall die Wandung im Vergleich zu einem massiven Material dicker ausgeführt sein kann.In particular, the deformable element can consist entirely of the aforementioned jacket section. In this case, it is particularly preferred that the deformable element is designed like a cylinder jacket. One could also speak here of a circular-shaped deformable element. Here, for example, a comparatively thin-walled tube of steel, aluminum or another metal can be used. However, in this embodiment, the deformable element can also consist, for example, of foamed metal, in which case the wall can be made thicker in comparison to a solid material.
Insbesondere, aber nicht ausschließlich in den Fällen, in denen das Knautschelement einen Mantelabschnitt umfasst, der die Kolbenstange umgibt, ist es bevorzugt, dass zwischen der Kolbenstange und dem Knautschelement ein Zwischenraum ausgebildet ist. In diesem Zwischenraum befindet sich vorteilhaft kein anderes Bauteil, d. h. er ist leer. Somit ist es möglich, dass wenn sich das Knautschelement verbiegt oder faltet, es sich teilweise in diesen Zwischenraum hinein bewegen kann. D. h. der Zwischenraum dient dazu, die ungestörte Verformung des Knautschelements zu begünstigen. Falls sich das Knautschelement in einen Bereich erstreckt, in dem bspw. ein elastisches Lager für die Kolbenstange angeordnet ist, so ist es bevorzugt, dass auch zwischen dem Knautschelement und dem elastischen Lager ein Zwischenraum gegeben ist.In particular, but not exclusively, in cases where the crushing member includes a skirt portion surrounding the piston rod, it is preferable that a gap is formed between the piston rod and the crushing member. In this space is advantageously no other component, d. H. he is empty. Thus, it is possible that when the buckling member bends or folds, it may partially move into that clearance. Ie. the space serves to promote the undisturbed deformation of the crumple element. If the crushing element extends into a region in which, for example, an elastic bearing is arranged for the piston rod, then it is preferred that there is also a gap between the crushing element and the elastic bearing.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Anschlagpuffer und dem Knautschelement ein starres Zwischenelement zur Übertragung der Axialkraft angeordnet. Die Funktion des Zwischenelements besteht insbesondere darin, eine kontrollierte, insbesondere möglichst gleichmäßige Kraftverteilung auf das Knautschelement einerseits sowie den Anschlagpuffer andererseits zu ermöglichen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die einander zugewandten Enden von Knautschelement und Anschlagpuffer sehr unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Das Zwischenelement bildet hierbei eine Art Adapter. Hierbei ist das starre Zwischenelement normalerweise wenigstens am Anschlagpuffer oder am Knautschelement befestigt, wobei im Hinblick auf einen Austausch des Knautschelements auch hier eine lösbare Verbindung vorteilhaft sein kann. Bevorzugt ist der Anschlagpuffer über das Zwischenelement am Knautschelement befestigt, d. h. die drei genannten Elemente bilden eine zusammenhängende Baugruppe. Das Zwischenelement ist hierbei starr in dem Sinne, dass es sich bei den Axialkräften, bei denen sich der Anschlagpuffer verformt sowie bei den Axialkräften, bei denen eine plastische Verformung des Knautschelements auftritt, höchstens unwesentlich verformt. Um die nötige Stabilität zu gewährleisten, kann das Zwischenelement bspw. aus Stahl ausgebildet sein.According to a further embodiment, a rigid intermediate element for transmitting the axial force is arranged between the stop buffer and the crushing element. The function of the intermediate element is in particular to enable a controlled, in particular as uniform as possible force distribution on the crush element on the one hand and the stop buffer on the other. This is particularly advantageous if the mutually facing ends of the crushing element and stop buffer have very different cross sections. The intermediate element forms a kind of adapter. In this case, the rigid intermediate element is normally attached at least to the stop buffer or on the deformable element, it also being possible here for a detachable connection to be advantageous with regard to an exchange of the deformable element. Preferably, the stop buffer is attached via the intermediate element on the crush element, d. H. the three elements mentioned form a coherent assembly. The intermediate element is in this case rigid in the sense that it deforms at most negligible in the axial forces in which the stop buffer deforms and in the axial forces in which a plastic deformation of the deformable element occurs. In order to ensure the necessary stability, the intermediate element may, for example, be made of steel.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Zwischenelement kreisringförmig ausgebildet und erstreckt sich quer zur axialen Richtung, d. h. radial und tangential. Das Zwischenelement kann hierbei eine Kreisscheibe, bspw. aus Stahlblech, bilden, die sich erstreckt. Diese Bauform kann insbesondere im Zusammenspiel mit einem zylindermantelförmigen Knautschelement eingesetzt werden. In diesem Fall kann das kreisringförmige Zwischenelement an einer Stirnseite des Knautschelements angesetzt werden. An der gegenüberliegenden Seite des Zwischenelements kann dabei der Anschlagpuffer befestigt sein. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass z.B. das Knautschelement nur im äußersten Bereich des Zwischenelements an diesem anliegt, während der Anschlagpuffer im Wesentlichen vollflächig anliegt. Alternativ zu dieser Bauform wäre es auch denkbar, an einem Zylindermantel-Abschnitt eines Knautschelements einen hiermit einstückig ausgebildeten kreisringförmigen Abschnitt vorzusehen, der allerdings stabiler ausgeführt ist und eine ähnliche Funktion erfüllt wie das beschriebene Zwischenelement.In an advantageous embodiment, the intermediate element is annular and extends transversely to the axial direction, ie radially and tangentially. The intermediate element can in this case, a circular disc, for example. Steel sheet form, which extends. This design can be used in particular in conjunction with a cylinder jacket-shaped crushing element. In this case, the annular intermediate member may be attached to an end face of the crushing member. At the opposite side of the intermediate element while the stop buffer can be attached. With this configuration, it is possible that, for example, the crushing element rests against the latter only in the outermost region of the intermediate element, while the stop buffer bears substantially over the whole area. As an alternative to this design, it would also be conceivable to provide a circular-shaped section formed integrally therewith on a cylinder jacket section of a deformable element, which, however, has a more stable design and fulfills a similar function to the intermediate element described.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:Further advantageous details and effects of the invention are explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the figure. It shows:
Der Stoßdämpfer
Am Fahrzeugaufbau
Wenn der Stoßdämpfer
Beim weiteren Einfedern wird der Anschlagpuffer
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stoßdämpfer shock absorber
- 22
- Dämpferzylinder damper cylinder
- 33
- Kolbenstange piston rod
- 44
- Fahrzeugaufbau vehicle body
- 55
- elastisches Lager elastic bearing
- 66
- Schraubenfeder coil spring
- 77
- Federunterlage Spring pad
- 88th
- Anschlagpuffer buffer
- 8.18.1
- Rippe rib
- 8.28.2
- Ausnehmung recess
- 99
- Zwischenelement intermediate element
- 1010
- Knautschelement deformable element
- 10.110.1
- Mantelabschnitt shell section
- 1111
- Zwischenraum gap
- 2020
- Stoßdämpfer-Baugruppe Absorber assembly
- AA
- Symmetrieachse axis of symmetry
- YY
- Y-Achse Y-axis
- ZZ
- Z-Achse Z-axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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