DE102017214922B4

DE102017214922B4 - Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge, eine Kolbenstange und ein Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens an einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers

Info

Publication number: DE102017214922B4
Application number: DE102017214922.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Pitsch; Martin Flick
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2037-08-26
Also published as: DE102017214922A1

Abstract

Schwingungsdämpfer (1) für Fahrzeuge umfassend
ein mindestens teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit gefülltes Dämpferrohr (2), wobei in dem Dämpferrohr (2) eine Kolbenstange (3) hin und her bewegbar ist, wobei mit der Kolbenstange (3) ein Arbeitskolben (4) mitbewegbar ist, durch den der Innenraum des Dämpferrohres (2) in einen Kolbenstangeseitigen Arbeitsraum (5) und einen Kolbenstangenfernen Arbeitsraum (6) aufgeteilt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schwingungsdämpfer (1) mindestens ein Keilelement (7, 7') und mindestens ein Verspannelement (8) aufweist und die Kolbenstange (3) wenigstens eine Keilelementaussparung (9, 9') zur teilweisen Aufnahme des mindestens einen Keilelements (7, 7') aufweist, wobei in einem verspannten Zustand das mindestens eine Keilelement (7, 7') in der wenigstens einen Keilelementaussparung (9, 9') angeordnet ist und das mindestens eine Verspannelement (8) derart mit dem Arbeitskolben (4) verbunden ist, dass das mindestens eine Verspannelement (8) den Arbeitskolben (4) über das in der wenigstens einen Keilelementaussparung (9, 9') angeordnete mindestens eine Keilelement (7, 7') gegenüber der Kolbenstange (3) verspannt, wobei das mindestens eine Keilelement (7, 7') auf der der Kolbenstange zugewandten Seite eine geometrisch konvexe Form zur Aufnahme in eine konkave Form der Keilelementaussparung (9, 9') aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge, eine Kolbenstange und ein Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens an einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers.
Stand der Technik
Schwingungsdämpfer dieser Bauart sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt.
Aus der DE 101 38 322 A1 ist ein Schwingungsdämpfer mit einem an eine Kolbenstange über eine Gewindeverbindung angebundenen Arbeitskolben bekannt. Weitere Verbindungen sind aus den US 1 307 502 A , US 4 815 360 A und DE 10 04 436 A bekannt.
Problematisch bei den im Stand der Technik bekannten Ausführungsformen ist, dass Gewichts- und Materialeinsparungen an dem Bauteil Kolbenstange sowie deren Arbeitskolbenanbindung aufgrund der geforderten Festigkeits- und Dauerbelastungseigenschaften nicht oder nur in sehr begrenztem Umfang möglich sind. Insbesondere gehen hohe Bauteilgewichte mit einer geringeren Schwingungsdämpferperformance und höheren Kosten, wie beispielsweise Material- und/oder Bearbeitungskosten einher.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Schwingungsdämpfer und eine Kolbenstange bereitzustellen, bei welchen die zuvor genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll mit diesem verbesserten Schwingungsdämpfer eine verbesserte Kolbenstange zur Verfügung gestellt werden, welche bei gleichen oder verbesserten Festigkeits- und Dauerbelastungseigenschaften eine sichere und möglichst spannungsfreie Anbindung an einen Arbeitskolben bei gleichen oder geringeren Bauteilgewichten und einer verbesserten Dämpferperformance ermöglicht. Des Weiteren soll ein einfaches, fehlerreduziertes und sichereres Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens an einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers bereitgestellt werden. Zudem soll ein Verfahren mit geringen Fertigungskosten bereitgestellt werden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit einem Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, einer Kolbenstange nach Anspruch 8 und einem Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens an einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers nach Anspruch 9 gelöst.
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge umfassend ein mindestens teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit gefülltes Dämpferrohr, wobei in dem Dämpferrohr eine Kolbenstange hin und her bewegbar ist, wobei mit der Kolbenstange ein Arbeitskolben mitbewegbar ist, durch den der Innenraum des Dämpferrohres in einen Kolbenstangeseitigen Arbeitsraum und einen Kolbenstangenfernen Arbeitsraum aufgeteilt ist, wobei der Schwingungsdämpfer mindestens ein Keilelement und mindestens ein Verspannelement aufweist und die Kolbenstange wenigstens eine Keilelementaussparung zur teilweisen Aufnahme des mindestens einen Keilelements aufweist, wobei in einem verspannten Zustand das mindestens eine Keilelement in der wenigstens einen Keilelementaussparung angeordnet ist und das mindestens eine Verspannelement derart mit dem Arbeitskolben verbunden ist, dass das mindestens eine Verspannelement den Arbeitskolben über das in der wenigstens einen Keilelementaussparung angeordnete mindestens eine Keilelement gegenüber der Kolbenstange verspannt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kolbenstange wenigstens eine Keilelementaussparung zur teilweisen Aufnahme des mindestens einen Keilelements nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens an einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers, insbesondere für Fahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7 umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen mindestens eines Keilelements,
b) Bereitstellen mindestens eines Verspannelements,
c) Bereitstellen einer Kolbenstange, wobei die Kolbenstange wenigstens eine Keilelementaussparung zur teilweisen Aufnahme des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Keilelements aufweist,
d) Bereitstellen eines Arbeitskolbens, wobei der Arbeitskolben wenigstens eine Durchtrittöffnung zur Durchführung der in Schritt c) bereitgestellten Kolbenstange aufweist,
e) Einführen der in Schritt c) bereitgestellten Kolbenstange durch die Durchtrittöffnung des in Schritt d) bereitgestellten Arbeitskolbens und Anordnen des Arbeitskolbens auf einer Seite axial zu der Kolbenstange der wenigstens einen Keilelementaussparung der eingeführten Kolbenstange, wobei der Arbeitskolben derart angeordnet ist, dass der Arbeitskolben die Keilelementaussparung nicht überdeckt,
f) Anordnen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Keilelements in der wenigstens einen Keilelementaussparung der in Schritt e) eingeführten Kolbenstange,
g) Anordnen des in Schritt b) bereitgestellten mindestens einen Verspannelements auf der axial zu der Kolbenstange anderen Seite der wenigstens einen Keilelementaussparung der in Schritt e) eingeführten Kolbenstange,
h) Verspannen des in Schritt g) angeordneten Verspannelements mit dem in Schritt e) angeordneten Arbeitskolben gegenüber der in Schritt e) eingeführten Kolbenstange über das in Schritt f) in der wenigstens einen Keilelementaussparung der in Schritt e) eingeführten Kolbenstange in Schritt f) angeordneten mindestens einen Keilelements.

Die vorliegende Erfindung kann in einem Schwingungsdämpfer als auch in einer Kolbenstange sowie in einem Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens an einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers verwirklicht sein.
Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer weist gegenüber konventionellen Schwingungsdämpfern den Vorteil von geringeren Bauteilgewichten, insbesondere des Kolbenstangengewichtes bei gleichen oder verbesserten Festigkeits- und Dauerbelastungseigenschaften auf. Zudem wird eine sichere und möglichst spannungsfreie Anbindung an einen Arbeitskolben bei gleichen oder geringeren Bauteilgewichten ermöglicht. Des Weiteren tendiert bei einer Überbelastung der erfindungsgemäßen Kolbenstange, diese eher zum Verbiegen als zum Brechen. Zudem besteht die Möglichkeit die Arbeitskolbenfläche zu vergrößern bei gleichen oder verringerten Außenmaßen des Schwingungsdämpfers. Des Weiteren geht ein verringerter Kolbenstangendurchmesser der erfindungsgemäßen Kolbenstange aufgrund geringerer Kontaktfläche mit weniger Reibung einher. Zudem sind die Herstellungskosten der Kolbenstangen geringer.
Die erfindungsgemäße Kolbenstange weist gegenüber konventionellen Kolbenstangen den Vorteil eines geringeren Kolbenstangengewichtes bei gleichen oder verbesserten Festigkeits- und Dauerbelastungseigenschaften auf. Des Weiteren sind die Herstellungskosten der Kolbenstangen geringer.
Der erfindungsgemäße Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens an einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers insbesondere für Fahrzeuge weist gegenüber konventionellen Verfahren den Vorteil eines einfachen, fehlerreduzierten und sichereren Verfahrens auf.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter verspannt eine wenigstens kraftschlüssige Verbindung verstanden, welche insbesondere eine wieder lösbare und/oder einstellbare Befestigung eines Arbeitskolbens an einer Kolbenstange ist. Beispielsweise ist die Verbindung auch formschlüssig ausgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bildet die wenigstens eine Keilelementaussparung zur Aufnahme des mindestens einen Keilelements in dem verspannten Zustand mit dem mindestens einen Keilelement eine Passung aus.
Unter einer Passung wird im Rahmen der vorliegenden Verbindung wenigstens eine Übergangspassung, insbesondere eine Presspassung verstanden. Beispielsweise finden zwei Keilelemente Verwendung.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die wenigstens eine Keilelementaussparung zur Aufnahme des mindestens einen Keilelements und die in der wenigstens einen Keilelementaussparung aufzunehmende Seite des mindestens einen Keilelements wenigstens eine geometrisch konkave Form auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das mindestens eine Keilelement auf der der Kolbenstange zugewandten Seite wenigstens eine geometrisch konvexe Form zur Aufnahme in der wenigstens einen konkaven Form der Keilelementaussparung auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das mindestens eine Keilelement als ein geometrisches Hohlkegelformsegment und das mindestens eine Verspannelement als eine geometrische Trichterform ausgebildet, wobei im verspannten Zustand das geometrische Hohlkegelformsegment des mindestens einen Keilelements in der geometrischen Trichterform des Verspannelements angeordnet ist und als eine Klemmpassung ausgebildet ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Keilelement ausgewählt aus einer Gruppe von einem Collet, einem Keil, einer Klemmbuchse, einem Klemmbacken, einem Spannfutter, einer Spannhülse, einer Halbschale oder einer Kombination hiervon.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens ein Verspannelement ausgewählt aus einer Gruppe von einer Colletnuss, einer Gewindenuss, insbesondere einer Außengewindenuss, einer Zwischenscheibe mit Gewinde, insbesondere einer Zwischenscheibe mit Außengewinde, einer Gegenscheibe, einer Jamnut, einer Kontermutter, oder einer Kombination hiervon.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Reihenfolge der Schritte a) bis d) beliebig.
Figurenliste
Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer und die erfindungsgemäße Kolbenstange werden anhand der Zeichnung erläutert.

1 zeigt schematisch einen Längsschnitt eines Schwingungsdämpfers in einem verspannten Zustand im Bereich eines Arbeitskolbens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In der 1 ist ein Längsschnitt entlang einer gestrichelt dargestellten Längsachse L eines Schwingungsdämpfers 1 im Bereich eines Arbeitskolbens 4 mit einem Dämpferrohr 2, einer Kolbenstange 3 und dem an der Kolbenstange 3 angeordneten Arbeitskolben 4 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Arbeitskolben 4 unterteilt den Innenraum des Dämpferrohres 2 in einen kolbenstangeseitigen Arbeitsraum 5 und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 6. Die Kolbenstange 3 weist wenigstens eine Keilelementaussparung, dargestellt als zwei Keilelementaussparungen 9, 9' zur teilweisen Aufnahme von mindestens einem Keilelement, dargestellt als zwei Keilelemente 7, 7' auf. In dem dargestellten verspannten Zustand sind die Keilelemente 7, 7' in den Keilelementaussparungen 9, 9' angeordnet und das mindestens eine Verspannelement 8 ist derart mit dem Arbeitskolben 4 verbunden, dass das mindestens eine Verspannelement 8 den Arbeitskolben 4 über die in den Keilelementaussparungen 9, 9' angeordneten Keilelemente 7, 7' gegenüber der Kolbenstange 3 verspannt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zum Verspannen das Verspannelement 8, welches ein Außengewinde aufweist in ein zu dem Außengewinde passendes und innerhalb des Arbeitskolbens 4 angeordneten Innengewindes eingeschraubt, wobei mit zunehmender Verschraubung der Arbeitskolben 4 gegenüber der Kolbenstange 3 fester verspannt ist über die Keilwirkung zwischen der dargestellten geometrischen Trichterform des Verspannelements gegenüber der in den in den Keilelementaussparungen 9, 9' angeordneten Keilelementen 7, 7'.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Schwingungsdämpfer, Kolbenstangen und Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens an einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers der vorbeschriebenen Art werden in der Produktion von Fahrzeugen, insbesondere von Fahrwerken von Kraftfahrzeuge n, von Motorrädern, von Fahrrädern, von Schneemobilen, von E-Mobilen eingesetzt.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungsdämpfer
2: Dämpferrohr
3: Kolbenstange
4: Arbeitskolben
5: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
6: Kolbenstangenferner Arbeitsraum
7, 7': Keilelement(e)
8: Verspannelement(e)
9, 9': Keilelementaussparung
L: Längsachse des Schwingungsdämpfers

Claims

Schwingungsdämpfer (1) für Fahrzeuge umfassend ein mindestens teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit gefülltes Dämpferrohr (2), wobei in dem Dämpferrohr (2) eine Kolbenstange (3) hin und her bewegbar ist, wobei mit der Kolbenstange (3) ein Arbeitskolben (4) mitbewegbar ist, durch den der Innenraum des Dämpferrohres (2) in einen Kolbenstangeseitigen Arbeitsraum (5) und einen Kolbenstangenfernen Arbeitsraum (6) aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (1) mindestens ein Keilelement (7, 7') und mindestens ein Verspannelement (8) aufweist und die Kolbenstange (3) wenigstens eine Keilelementaussparung (9, 9') zur teilweisen Aufnahme des mindestens einen Keilelements (7, 7') aufweist, wobei in einem verspannten Zustand das mindestens eine Keilelement (7, 7') in der wenigstens einen Keilelementaussparung (9, 9') angeordnet ist und das mindestens eine Verspannelement (8) derart mit dem Arbeitskolben (4) verbunden ist, dass das mindestens eine Verspannelement (8) den Arbeitskolben (4) über das in der wenigstens einen Keilelementaussparung (9, 9') angeordnete mindestens eine Keilelement (7, 7') gegenüber der Kolbenstange (3) verspannt, wobei das mindestens eine Keilelement (7, 7') auf der der Kolbenstange zugewandten Seite eine geometrisch konvexe Form zur Aufnahme in eine konkave Form der Keilelementaussparung (9, 9') aufweist.
Schwingungsdämpfer (1) nach dem vorherigen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Keilelementaussparung (9, 9') zur Aufnahme des mindestens einen Keilelements (7, 7') in dem verspannten Zustand mit dem mindestens einen Keilelement (7, 7') eine Passung ausbildet.
Schwingungsdämpfer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Keilelement (7, 7') als ein geometrisches Hohlkegelformsegment und das mindestens eine Verspannelement (8) als eine geometrische Trichterform ausgebildet sind, wobei im verspannten Zustand das geometrische Hohlkegelformsegment des mindestens einen Keilelements (7, 7') in der geometrischen Trichterform des Verspannelements (8) angeordnet ist und als eine Klemmpassung ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Keilelement (7, 7') ausgewählt ist aus einer Gruppe von einem Collet, einem Keil, einer Klemmbuchse, einem Klemmbacken, einem Spannfutter, einer Spannhülse, einer Halbschale oder einer Kombination hiervon.
Schwingungsdämpfer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Verspannelement (8) ausgewählt ist aus einer Gruppe von einer Colletnuss, einer Außengewindenuss, einer Zwischenscheibe mit Außengewinde, einer Jamnut, einer Kontermutter, oder einer Kombination hiervon.
Kolbenstange (3) für einen Schwingungsdämpfer (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (3) wenigstens eine Keilelementaussparung (9, 9') zur teilweisen Aufnahme des mindestens einen Keilelements (7, 7') nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens (4) an einer Kolbenstange (3) eines Schwingungsdämpfers (1) insbesondere für Fahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5 umfassend die Schritte: a) Bereitstellen mindestens eines Keilelements (7, 7'), b) Bereitstellen mindestens eines Verspannelements (8), c) Bereitstellen einer Kolbenstange (3), wobei die Kolbenstange (3) wenigstens eine Keilelementaussparung (9, 9') zur teilweisen Aufnahme des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Keilelements (7, 7') aufweist, d) Bereitstellen eines Arbeitskolbens (4), wobei der Arbeitskolben (4) wenigstens eine Durchtrittöffnung zur Durchführung der in Schritt c) bereitgestellten Kolbenstange (3) aufweist, e) Einführen der in Schritt c) bereitgestellten Kolbenstange (3) durch die Durchtrittöffnung des in Schritt d) bereitgestellten Arbeitskolbens (4) und Anordnen des Arbeitskolbens (4) auf einer Seite axial zu der Kolbenstange (3) der wenigstens einen Keilelementaussparung (9, 9') der eingeführten Kolbenstange (3), wobei der Arbeitskolben (4) derart angeordnet ist, dass der Arbeitskolben (4) die Keilelementaussparung (9, 9') nicht überdeckt, f) Anordnen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Keilelements (7, 7') in der wenigstens einen Keilelementaussparung (9, 9') der in Schritt e) eingeführten Kolbenstange (3), g) Anordnen des in Schritt b) bereitgestellten mindestens einen Verspannelements (8) auf der axial zu der Kolbenstange (3) anderen Seite der wenigstens einen Keilelementaussparung (9, 9') der in Schritt e) eingeführten Kolbenstange (3), h) Verspannen des in Schritt g) angeordneten Verspannelements (8) mit dem in Schritt e) angeordneten Arbeitskolben (4) gegenüber der in Schritt e) eingeführten Kolbenstange (3) über das in Schritt f) in der wenigstens einen Keilelementaussparung (9, 9') der in Schritt e) eingeführten Kolbenstange (3) in Schritt f) angeordneten mindestens einen Keilelements (7, 7').
Verfahren zum Fixieren eines Arbeitskolbens (4) an einer Kolbenstange (3) eines Schwingungsdämpfers (1) nach dem vorherigen Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenfolge der Schritte a) bis d) beliebig ist.