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Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit hydraulischem Endanschlag gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 10 2011 089 140 B3 betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Endanschlag, der eine Kunststoffhülse aufweist, die innerhalb eines Zylinders fixiert ist. Die Fixierung erfolgt über einen radial umlaufenden Kragen, der zwischen einer Stirnfläche des Zylinders und einer Unterseite einer Kolbenstangenführung verspannt ist.
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Wenn ein kolbenstangenseitiger Dichtring in einen Steuerraum einfährt, dann steigt der Druck in einer Steuerkammer u. U. extrem an. Dadurch übt der Druck auf die in Richtung der Kolbenstangenführung weisenden Stirnfläche der Kunststoffhülse eine große Axialkraft aus, die von dem Druck in einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum auf die gegenüberliegende Stirnfläche der Kunststoffhülse nicht kompensiert werden kann. Infolge dessen wirkt eine Scherkraft auf den umlaufenden Kragen, so dass die Kunststoffhülse aus ihrer Verankerung gedrückt werden kann.
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Bei der Hülse gemäß der
DE 10 2014 223 480 A1 kann dieser Mangel nicht auftreten, da die Hülse aus einem metallischen Werkstoff besteht. Grundsätzlich ist eine metallische Hülse deutlich teurer und hinsichtlich der geometrischen Auslegung von Nuten für einen weichen Dämpfkraftanstieg weniger variabel.
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Die
DE 10 2004 008 956 A1 beschreibt einen hydraulischen Endanschlag mit einer Kunststoffhülse, die einfach mittels einer Presspassung im Zylinder fixiert ist. Ein umlaufender Kragen liegt nicht vor. In der Kunststoffhülse ist zwischen der Steuerkammer und mindestens einem Axialkanal zwischen einer äußeren Mantelfläche und einer Innenwandung des Zylinders ein Radialkanal vorgesehen, so dass der maximale Druck in der Steuerkammer durch die Drosselwirkung des Radialkanals begrenzt ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Endanschlag derart weiterzubilden, so dass die geforderte Lebensdauer einer Kunststoffhülse gewährleistet ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Kragen einen metallischen Stützring mit einer Stützfläche aufweist.
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Der metallische Stützring bildet für die Hülse eine Armierung in einem bisher tendenziell kritischen Bauteilbereich. Dadurch können weiterhin die Vorteile einer Hülse aus Kunststoff genutzt werden.
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Der Stützring kann als ein geschlossener Ring ausgeführt sein. Dadurch können am Stützring keine Leckagen auftreten und die Montage erfolgt praktisch bei der Spritzherstellung, indem der Stützring einfach in das Spritzwerkzeug eingelegt wird.
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Alternativ kann der Stützring auch als geschlitzter Ring ausgeführt ist. Dadurch vereinfacht sich das Spritzwerkzeug. Als Stützring kann ein einfacher Sicherungsring verwendet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung stützt sich der Stützring auf einem zum Zylinder separaten Tragring ab. Es kann weiterhin ein Zylinder mit einer Standardgeometrie verwendet werden.
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Optional kann der Tragring axial geteilt ausgeführt sein und einen Lagerring und einen Deckelring umfassen. Ein derartiger Tragring lässt sich einfach montieren, wobei der Lagerring und der Deckelring geometrisch auch identisch sein können. Der Stützring ist dann umfassend gekammert und kann keinesfalls aus einem Aufnahmeprofil ausbrechen.
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Alternativ kann der Tragring einen L-förmigen Querschnitt aufweisen. Ein derartiger Tragring ist radial und axial besonders hoch belastbar.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass sich der Kragen der Hülse radial am Tragring abstützt. Dadurch kann die Hülse auch bei hohen Betriebsdrücken in der Steuerkammer nicht verformt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Kragen der Hülse an einer axialen Stirnfläche mindestens einen radialen Druckausgleichskanal auf. Dadurch wird ein Druckunterschied zwischen der Innenseite der Hülse und der Außenseite der Hülse verhindert, wodurch eine radiale Verformungskraft unterbunden ist.
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Insbesondere bei einem Schwingungsdämpfer mit einem dünnwandigen Zylinder besteht die Möglichkeit, dass der Tragring eine Stützhülse aufweist, die am Zylinder anliegt. Die Stützhülse versteift den Zylinder nur in dem Bereich, der einer besonders hohen Druckbelastung ausgesetzt ist.
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Bevorzugt liegt die Stützhülse des Tragrings außenseitig am Zylinder an, sodass innenseitig weiterhin ein ausreichender Bauraum für den Endanschlag zur Verfügung steht.
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Zusätzlich kann man vorsehen, dass die Hülse außenseitig mindestens einen Druckausgleichskanal aufweist, der sich von einem Aufnahmeprofil für den Stützring in Richtung eines Arbeitsraums des Schwingungsdämpfers erstreckt. Auch dadurch können unter hohem Druck stehende Volumen an der Hülse vermieden werden, indem für einen Abfluss in einen Bereich mit einem niedrigeren Druckniveau gesorgt ist.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers mit hydraulischem Endanschlag;
- 2 Detaildarstellung zur 1;
- 3 Tragring mit L-förmigem Querschnitt;
- 4 Hülse mit zusätzlichem Flansch;
- 5 Tragring mit Stützhülse
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Die 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 in Zweirohrbauweise, bei dem eine Kolbenstange 3 mit einem Kolben 5 in einem Zylinder 7 axial beweglich geführt ist. Dazu dient eine Kolbenstangenführung 9, die den Zylinder endseitig 7 abschließt.
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Der Kolben 5 unterteilt den Zylinder 7 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11;13, wobei über Dämpfventile 15;17 im Kolben 5 bei einer Kolbenstangenbewegung eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen 9; 11 besteht.
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Beispielhaft ist im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum
11 ein hydraulischer Endanschlag
19 ausgeführt, der aus einer zylinderseitig fixierten Hülse
21 und einem kolbenstangenseitigen Verdränger
23 besteht. Der Verdränger
23 ist in der
DE 10 211 089 140 B3 ausführlich offenbart, so dass eine detaillierte Beschreibung entbehrlich ist, da der Verdränger
23 konstruktiv auch abweichend ausgeführt sein kann.
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Die Hülse 21 besteht aus Kunststoff und bildet einen Steuerraum 25, der von dem Verdänger 23 zu einer Steuerkammer 27 abgetrennt wird, die ebenfalls von der Kolbenstangenführung 9 begrenzt wird. Grundsätzlich wäre es auch möglich die Hülse 21 im bodenseitigen Bereich des Zylinders 7 anzuordnen.
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Die Hülse 21 liegt mit ihrer Mantelfläche 29 an einer Innenwandung 31 des Zylinders 7an und wird von der Innenwandung 31 radial abgestützt. An ihrem in Richtung des Kolbens 5 weisenden Ende sind in der Hülse 21 Einlaufnuten 33 unterschiedlicher Längen eingeformt, die beim Eintritt des Verdrängers 23 in die Hülse für einen sanften Anstieg der Kraft des Endanschlags 19 sorgt. An ihrem in Richtung der Kolbenstangenführung 9 weisenden Ende verfügt die Hülse 21 über einen umlaufenden Kragen 35, der einen metallischen Stützring 37 mit einer Stützfläche 39 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel, das in der 2 vergrößert dargestellt ist, wird der gesamte Kragen 35 von dem Stützring 37 gebildet. Grundsätzlich könnte der Stützring 37 als ein geschlossener Ring ausgeführt sein. Bevorzugt ist der Stützring 37 jedoch als geschlitzter Ring ausgeführt. In diesem Fall weist der Stützring 37 einen runden Querschnitt auf, da diese Ringform günstiger ist als ein Stützring 37 mit einem eckigen Querschnitt.
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Wie man weiter aus der 2 entnehmen kann, stützt sich der Stützring 37 über die Stützfläche 39 auf einem zum Zylinder 7 separaten Tragring 41 ab. Der Tragring 41 ist axial zwischen einer Stirnfläche 43 des Zylinders 7 und einem in Richtung des Zylinders 7 weisenden Absatz 45 der Kolbenstangenführung 9 verspannt. Die Hülse 21 liegt mit ihrer Stirnfläche 47 ebenfalls an dem Absatz an.
Der Tragring 41 ist axial geteilt ausgeführt ist und umfasst einen Lagerring 49 und einen Deckelring 51, wobei der Lagerring 49 wie auch der Deckelring 51 jeweils eine randseitige Kehle 53 aufweisen, die zusammen eine Ringnut für den Stützring 37 bilden. Die Ringnut 53 fixiert den Stützring 37 axial und radial. Der Innendurchmesser des Tragrings 41 ist so dimensioniert, dass die Hülse 21 zwischen einem Innenbereich des Tragrings und einer Mantelfläche 55 des Absatzes 45 verspannt ist.
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Aufgrund der Verspannungen des Stützrings 37 in der Hülse 21 einerseits und der Hülse 21 andererseits mit der Kolbenstangenführung 9 und dem Tragring 41 bilden sich Dichtstellen. Eine erste Dichtstelle 57 erstreckt sich zwischen der Hülse 21 und der Mantelfläche 53 des Absatzes. Eine zweite Dichtstelle 59 liegt zwischen der Stirnfläche 47 der Hülse 21 und dem Absatz 45 vor. Diese beiden Dichtstellen 57; 59 sind jedoch nicht hermetisch dicht. Eine tatsächlich wirksame Dichtstelle bietet der Stützring 37 innerhalb eines Aufnahmeprofils 61 der Hülse 21. Bei einem geschlitzten Stützring 37 wird der Schlitz so dimensioniert, dass eine Montage des Stützrings 37 in das Aufnahmeprofil 61 möglich ist, jedoch im montierten Zustand der Schlitz so gut wie möglich geschlossen ist. Bei einem Stützringringdurchmesser von ca. 1 bis 1,5 mm und einer Schlitzbreite von max. 0,1 ist die dann auftretende Leckrate irrelevant.
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Bei der Variante nach 3 weist der Tragring 41 einen L-förmigen Querschnitt auf. Damit vereinfacht sich etwas die Montage des Tragrings 41 zwischen dem Zylinder 7 und der Kolbenstangenführung 9. Ein innerhalb der ersten Dichtstelle 57 auftreten Druck kann dadurch kompensiert werden, indem der Kragen 35 der Hülse 21 an der axialen Stirnfläche 47 mindestens einen radialen Druckausgleichskanal 63 aufweist, so dass der Druck auch außenseitig zwischen der Hülse 21 und dem Tragring 41 wirkt. Folglich tritt druckbedingt keine Verformung der Hülse 21 im Bereich zwischen dem Aufnahmeprofil 61 und der Stirnfläche 47 der Hülse 21 auf.
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In der Ausführung nach der 4 stützt sich der Kragen 35 der Hülse 21, der von einem zusätzlich umlaufenden Flansch 65 der Hülse 21 gebildet wird radial am Tragring 41 ab. In Verbindung mit einem L-förmigen Tragring 41 ergibt sich eine völlige Umschließung des Stützrings 37. Optional kann auch hier ein Druckausgleichskanal 63 in die Stirnfläche der Hülse eingeformt sein.
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Die 5 zeigt eine Variante, bei der der Tragring 41 eine Stützhülse 67 aufweist, die am Zylinder 7 außenseitig anliegt. Zwischen der Stützhülse 67 und dem Zylinder 7 besteht zumindest eine Übergangspassung mit der Tendenz zu einer Presspassung. Der Tragring 41 besteht aus einem metallischen Werkstoff und stellt damit praktisch eine partielle Wanddickenverstärkung dar, die sich auf den Hubbereich des Schwingungsdämpfers 1 beschränkt, in dem der größte Arbeitsdruck auftreten kann.
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Für den Fall, dass die Dichtfunktion des Stützrings 37 nicht ausreicht bzw. der Druck innerhalb der Steuerkammer 19, siehe 1., zu groß werden sollte, weist die Hülse 21 außenseitig mindestens einen axial verlaufenden Druckausgleichskanal 69 auf, der sich von dem Aufnahmeprofil 61 für den Stützring 37 in Richtung des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 13 des Schwingungsdämpfers 1 erstreckt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Kolbenstrange
- 5
- Kolben
- 7
- Zylinder
- 9
- Kolbenstangenführung
- 11
- kolbenstangenseitigen Arbeitsraum
- 13
- kolbenstangenfernen Arbeitsraum
- 15
- Dämpfventil
- 17
- Dämpfventil
- 19
- Endanschlag
- 21
- Hülse
- 23
- Verdränger
- 25
- Steuerraum
- 27
- Steuerkammer
- 29
- Mantelfläche
- 31
- Innenwandung
- 33
- Einlaufnut
- 35
- Kragen
- 37
- Stützring
- 39
- Stützfläche
- 41
- Tragring
- 43
- Stirnfläche
- 45
- Absatz
- 47
- Stirnfläche
- 49
- Lagerring
- 51
- Deckelring
- 53
- Kehl
- 55
- Mantelfläche
- 57
- erste Dichtstelle
- 59
- zweite Dichtstelle
- 61
- Aufnahmeprofil
- 63
- Druckausgleichkanal
- 65
- Flansch
- 67
- Stützhülse
- 69
- Druckausgleichskanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011089140 B3 [0002]
- DE 102014223480 A1 [0004]
- DE 102004008956 A1 [0005]
- DE 10211089140 B3 [0023]
