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Die Erfindung betrifft einen Zuganschlag für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 103 16 188 B3 ist ein Zuganschlag für einen Schwingungsdämpfer bekannt, der aus einem Elastomerring besteht, der auf einer kolbenstangenseitigen Stützscheibe aufliegt. Bei einer maximalen Ausfahrposition der Kolbenstange aus dem Zylinder wird der Elastomerring zwischen der Stützscheibe und einer Kolbenstangenführung verspannt. Dabei können sehr große Kräfte auftreten. Bedingt durch die steigenden Fahrzeuggewichte z. B. bei der Anwendung eines Schwingungsdämpfers in einem SUV oder in einem Hybridfahrzeug, muss auch der Zuganschlag größere Belastungen erfüllen.
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Für höhere Belastung wurde, wie die
DE 103 25 730 A1 zeigt, ein Zuganschlag mit einem Elastomerring entwickelt, der eine außenseitige Manschette aufweist. Damit sollte eine übermäßige Kompression des Elastomerrings verhindert werden. Diese Bauform hat zwar eine Verbesserung ergeben, doch sind die Grenzen nun auch wieder erreicht.
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Die
US 8 191 692 B2 offenbart einen Zuganschlag mit einem Elastomerring, der in einer umlaufenden Nut eines Stützrings angeordnet ist. Auf den ersten Blick wird eine Verbesserung der Standfestigkeit im Vergleich zur
DE 103 25 730 A1 erwartet, da der Stützring einen Boden aufweist, der die äußere ringförmige Manschette stützt. Versuche haben jedoch gezeigt, dass die äußere Manschette abknickt und der Elastomerring sehr schnell völlig zerstört wird.
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Die
DE 10 2006 046 333 B3 betrifft einen amplitudenselektiven Schwingungsdämpfer, dessen Trennkolben mehrere auf einem Teilkreis angeordnete Elastomerelemente aufweist, die den Trennkolben axial durchdringen. Der Trennkolben verfügt über Einfederungsräume für die bei einer Anschlagsituation des Trennkolbens auftretende Deformation der Elastomerelemente. Der Trennkolben ist als eine abgesehen von den Aufnahmen für die Elastomerelemente geschlossene Scheibe ausgeführt.
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Die hydraulisch betätigbare Klemmeinrichtung nach der
DE 5 072 652 A umfasst einen Zuganschlag mit einer Manschette, in der mehrere Elastomerelemente auf einem Teilkreis angeordnet sind. Eine Kolbenstange durchdringt die Manschette im Bereich einen Durchgangsbohrung, so dass jeweils ein Steg zwischen einer Aufnahmeöffnung für ein Elastomerelement und der Durchgangsöffnung vorliegt.
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In der
US 3 354 794 A kommt ein Kolben zum Einsatz, der auf seinen Deckflächen jeweils mit einer Tragscheibe für Elastomerelemente bestückt ist. Die Tragscheibe kann bezogen auf die Elastomerelemente nur Axialkräfte übernehmen. Eine Kontur zur radialen Abstützung der Elastomerelemente bei einer Kompression weist die Tragscheibe nicht auf.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin einen Zuganschlag zu realisieren, der auch extreme Belastung dauerhaft aufnehmen kann.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit den separaten Aufnahmeöffnungen ergeben sich radiale Stege zwischen den Aufnahmeöffnungen, die die äußeren Wandungsbereiche der Aufnahmeöffnungen abstützen. Die äußeren Wandungsbereiche der Aufnahmeöffnungen sind vergleichsweise kurz und damit deutlich stabiler als ein umlaufender Ringsteg bei einer in Umfangsrichtung durchgehenden Nut.
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Der Vorteil besteht darin, ein größeres Volumen für die Elastomerelemente nutzbar ist. Versuche haben gezeigt, dass mit einem derartigen Design auch große Zuganschlagkräfte sicher beherrscht werden können.
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In weiterer Ausgestaltung erstrecken sich die Elastomerelemente nach radial innen über den Innendurchmesser der Manschette hinaus. Die Elastomerelement können sich direkt an der sehr formstabilen Kolbenstange abstützen und damit auch die Manschette zentrieren, ohne dass ein direkter Kontakt zwischen der Manschette und der Kolbenstange auftritt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Manschette aus einem Kunststoff besteht, der eine größere Härte aufweist als die Elastomerelemente. Der Kunststoff mit der größeren Festigkeit z. B. ein PA 6.6 CF20 mit einer Faserverstärkung bietet eine zweite Federrate, so dass ein metallisches Anschlagen der Manschette an einer Kolbenstangenführung vermieden wird.
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Im Hinblick auf eine möglichst einfache Herstellung sind die Aufnahmeöffnung als Durchgangsöffnungen ausgeführt ist und die Elastomerelemente erstrecken sich axial über die Bauhöhe der Manschette.
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Bei Bedarf können die Elastomerelemente zumindest teilweise eine unterschiedliche Erstreckung über die Bauhöhe der Mansche aufweisen, um eine gezielte Kraftkennlinie mit einer progressiven Dämpfkrafterhöhung zu erreichen.
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Damit eine lageorientierte Montage der Manschette vermieden werden kann, ist die Manschette mit den Elastomerelementen beidseitig identisch ausgeführt.
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Zum Schutz der Elastomerelemente weisen die Aufnahmeöffnungen in Richtung einer Deckseite einen Einfederungsraum auf. Ein undefiniertes Verquetschen der Elastomerelemente ist damit ausgeschlossen.
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Dafür weisen die Aufnahmeöffnungen ein Kegelprofil auf, das sich in Richtung der Deckseite vergrößert. Ein derartiges Kegelprofil lässt sich vergleichsweise einfach herstellen.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt.
- 1 Schnittdarstellung durch einen Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag
- 2 Draufsicht vom Zuganschlag nach 1
- 3 Alternativausführung zur 2
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Die 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Schwingungsdämpfers 1, wobei die Bauform des Schwingungsdämpfers, d. h. Einrohr-Schwingungsdämpfer oder Zweirohrschwingungsdämpfer, für die weitere Beschreibung unerheblich ist. In einem Zylinder 3 ist eine Kolbenstange 5 zusammen mit einem Kolben 7 axial verschiebbar geführt. Der Kolben 7 unterteilt den mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9; 11. Der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 9 wird endseitig von einer Kolbenstangenführung 13 verschlossen. Verschlossen kann bedeuten, dass eine hermetische Verschließfunktion vorliegt, jedoch kann bei einem Zweirohrschwingungsdämpfer auch eine gezielte Leckölrate gewollt sein.
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Der Kolben 7 verfügt über zwei Dämpfventile 15; 17, die richtungsabhängig eine Dämpfkraft erzeugen. Als weitere Funktionseinheit zur Erzeugung einer Betriebskraft, die der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 entgegenwirkt, dient ein Zuganschlag 19, der kolbenstangenseitig angeordnet ist. Der Zuganschlag 19 umfasst einen Stützring 21, der über eine Formschlussverbindung 23 fest mit der Kolbenstange 5 verbunden ist. Der Stützring 21 ist nicht zwingend erforderlich. Dieselbe Funktion könnte auch eine Stützscheibe 25 als Teil eines Dämpfventils 15 am Kolben 7 ausüben.
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In der Zusammenschau mit der 1 ist erkennbar, dass der Zuganschlag 19 eine ringförmige Manschette 27 umfasst, in der eine Anzahl von getrennten Elastomerelementen 29 angeordnet ist. Dafür verfügt die Manschette 27 über eine gleiche Anzahl von Aufnahmeöffnungen 31, über die die Elastomerelemente 29 radial und in Umfangsrichtung gekammert sind.
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Die Manschette 27 selbst besteht auch aus einem Kunststoff, der eine größere Festigkeit oder eine größere Federrate aufweist als die Elastomerelemente 29. Beispielhaft kann als Material ein PA 6.6 CF20 verwendet werden. Für die Elastomerelemente 29 kann man z. B. NBR mit Shore-Härten zwischen 70 und 90 vorsehen. Dabei kann man die Shore-Härte bei den einzelnen Elastomerelementen 29 variieren.
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Die 1 zeigt, dass die Aufnahmeöffnung 31 als seine Durchgangsöffnung ausgeführt ist und sich die Elastomerelemente 29 über die Bauhöhe der Manschette 27 axial erstrecken. Die Stirnflächen der Elastomerelemente 29 können plan oder auch ballig ausgeführt sein.
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Die Manschette 27 mit den Elastomerelementen 29 ist bevorzugt beidseitig identisch ausgeführt, sodass man keine Rücksicht auf eine lageorientierte Montage nehmen muss. Trotzdem kann vorgesehen sein, dass die Elastomerelemente 29 zumindest teilweise eine unterschiedliche Erstreckung über die Bauhöhe der Mansche 27 aufweisen. Ein Vergleich des Elastomerelements im linken Halbschnitt zu dem Elastomerelement im rechten Halbschnitt zeigt den unterschiedlichen axialen Überstand zu der Deckseite 33. Folglich wird das rechte Elastomerelement beim Anschlag an die Kolbenstangenführung schon eine Federkraft entfalten, währen das linke Elastomerelement noch axial unverspannt ist und folglich keine Federkraft entwickelt. Über die unterschiedlichen axialen Überstände der Elastomerelemente lässt sich eine gezielte Federkraftkennlinie erreichen.
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Die Elastomerelemente 29 weisen in diesem Ausführungsbeispiel einen kreisrunden Querschnitt auf. Trotzdem ist die Aufnahmeöffnung 31 ist nicht als eine einfache Bohrung ausgeführt, sondern weist in Richtung einer Deckseite 33; 35 einen Einfederungsraum 37; 39 auf. Grundsätzlich ist es durchaus sinnvoll die Aufnahmeöffnung gleich mit der spritztechnischen Herstellung der Manschette 27 einzuformen, um eine mögliche Armierung innerhalb der Manschette 27 nicht zu beschädigen und damit die Festigkeit zu verschlechtern.
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Des Weiteren zeigt die 1, dass die Aufnahmeöffnung 31 im Bereich des Einfederungsraums ein Kegelprofil 41; 43 aufweist, das sich in Richtung einer Deckseite 33; 35 vergrößert. Das Kegelprofil bildet mit dem Elastomerelement den jeweiligen Einfederungsraum.
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Des Weiteren zeigt das Elastomerelement 29 im rechten Halbschnitt eine Querschnittsreduzierung 44, die mit der Aufnahmeöffnung (31) eine axial wirksame Formschlussverbindung bildet. Dazu kann die Aufnahmeöffnung (31) beispielhaft einen umlaufenden Bund aufweisen, oder das Elastomerelement liegt z. B. innerhalb der Einfederungsräume 37; 39 auf. Damit liegt dann eine axiale Formschlussverbindung vor, die eine Spritzverbindung zwischen dem Elastomerelement und der Manschette überflüssig werden lässt.
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Die 2 zeigt ergänzend, dass die Aufnahmeöffnung 31 bezogen auf einen mittleren Teilungsdurchmesser 45 nach radial außen versetzt ist. Dadurch ergibt sich eine größere Breite bei Stegen 47, die sich radial zwischen den Aufnahmeöffnungen vom Außendurchmesser bis zum Innendurchmesser 49 der Manschette 27 erstrecken.
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Im normalen Hubbereich der Kolbenstange 5 erzeugen die Dämpfventile 15; 17 eine Betriebskraft, die jeweils der Bewegung der Kolbenstange 5 entgegengerichtet ist. Bei einer extremen Ausfahrsituation der Kolbenstange 5 kann der Zuganschlag 19 einsetzen und eine Federwirkung erzielen, indem die Elastomerelemente 29 an der Kolbenstangenführung 13 anschlagen. Dabei werden die Volumenanteile, die axial über die Deckseiten 33; 35 der Manschette 27 überstehen, komprimiert und dabei in die Einfederungsräume 37; 39 verdrängt. Die Manschette 27 selbst kann auch an der Kolbenstangenführung 13 anschlagen, und eine zusätzliche Federkraft bewirken, da die Manschette 27 ebenfalls aus Kunststoff gefertigt ist und deshalb eine eigene nennenswerte Federwirkung erzielt.
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Mit der 3 soll verdeutlicht werden, dass eine Manschette 27 nach den 1 auch eine alternative Bauform aufweisen kann. In diesem Beispiel ist die Aufnahmeöffnung 31 als eine ausgehend vom Innendurchmesser der Manschette 27 sich nach radial außen erstreckende Sacklochnut ausgeführt. Sacklochnut bedeutet, dass das nach radial außen weisende Ende von einem Wandungsbereich 49 begrenzt wird und somit keine durchgehend offene Radialnut vorliegt. Das komprimierbare Volumen der Elastomerkörper 29 kann dadurch etwas größer sein als in der Ausführung nach 2. Des Weiteren bietet sich die Möglichkeit, dass sich das Elastomerelement 29 nach radial innen über den Innendurchmesser 49 der Manschette 27 hinaus erstreckt, und dadurch die Manschette 27 über die Elastomerelemente 29 an der Kolbenstange 5 zentriert. Ein direkter Kontakt mit der Manschette 27 wird dadurch verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Zylinder
- 5
- Kolbenstange
- 7
- Kolben
- 9
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 11
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 13
- Kolbenstangenführung
- 15
- Dämpfventil
- 17
- Dämpfventil
- 19
- Zuganschlag
- 21
- Stützring
- 23
- Formschlussverbindung
- 25
- Stützscheibe
- 27
- Manschette
- 29
- Elastomerelement
- 31
- Aufnahmeöffnungen
- 33
- Deckseite
- 35
- Deckseite
- 37
- Einfederungsraum
- 39
- Einfederungsraum
- 41
- Kegelprofil
- 43
- Kegelprofil
- 44
- Querschnittsreduzierung
- 45
- Teilungsdurchmesser
- 47
- Steg
- 49
- Innendurchmesser
