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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrzeugtechnik und hier auf einen Zuganschlag für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer. Über einen solchen Zuganschlag wird das Ausziehen einer Kolbenstange aus einem Behälter des Schwingungsdämpfers in der Zugstufe begrenzt.
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Je nach Fahrzeugtyp und Fahrwerk kann ein Kraftfahrzeug beim Überfahren von Hindernissen oder schlechter Wegstrecke sehr heftig in den Zuganschlag des Schwingungsdämpfers ausfedern.
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Zur Vermeidung einer Beschädigung des Schwingungsdämpfers sowie von Störgeräuschen kann als Abstellmaßnahme der Zuganschlag als hydraulisches Kissen ausgebildet werden.
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In der Praxis sind verschiedene Ausführungsformen von hydraulischen Zuganschlägen gebräuchlich. So bestehen beispielsweise Ausführungsformen, bei welchen ein oberer Endabschnitt eines Zylinderrohrs innerhalb des Schwingungsdämpfers verjüngt ist. In diesen verjüngten oberen Endabschnitt wird durch Ausziehen der Kolbenstange ein Zuganschlagkolben oder dergleichen verlagert, welcher ein Teilvolumen des im Schwingungsdämpfer befindlichen hydraulischen Arbeitsmediums im Wesentlichen absperrt, um so ein hydraulisches Kissen bereitzustellen. Diese Lösung ist dahingehend nachteilig, dass aufgrund des im oberen Bereich verjüngten Zylinderrohrdurchmessers die wirksame Kolbenfläche des Zuganschlagkolbens verhältnismäßig gering ist, d.h. für die Bereitstellung einer hinreichend großen Zuganschlagskraft ein verhältnismäßig hoher Druck im hydraulischen Kissen benötigt wird. Dies erfordert eine entsprechend massive Ausgestaltung der beteiligten Komponenten, um die Haltbarkeit des Schwingungsdämpfers nicht zu beeinträchtigen. Ausführungsformen mit nicht-verjüngtem Zylinderrohr haben sich in der Praxis als deutlich robuster herausgestellt. Sie sind zudem einfacher zu fertigen, da das Zylinderrohr nicht modifiziert werden muss, weisen jedoch den Nachteil auf, dass beim Einsetzen des hydraulischen Zuganschlags ein verhältnismäßig hoher Druckstoß auftritt, welcher als störend empfunden werden kann. Aus Komfortgründen werden daher oftmals Ausführungsformen mit verjüngtem Zylinderrohr bevorzugt, obgleich diese in der Fertigung aufwendiger sind.
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Aus
DE 10 2004 039 702 A1 ist ein hydraulischer Zuganschlag vom Typ mit nicht-verjüngtem Zylinderrohr bekannt, bei dem zur Geräuschreduktion einem hydraulischen Kissen ein elastischer Anschlag in Form eines Elastomerelements vorgeschaltet ist. Geeignete Elastomerelemente müssen aus Gründen der Haltbarkeit verhältnismäßig hart ausgelegt werden, so dass diese grundsätzlich nur sehr eingeschränkt wirksam sind. Bei der in
DE 10 2004 039 702 A1 vorgeschlagenen Lösung ist aufgrund der baulichen Gegebenheiten durch das Elastomerelement lediglich eine Verminderung der Geräuschemissionen beim ersten Anschlagen gegen den hydraulischen Zuganschlag möglich. Jedoch können ein plötzlicher Druckstoß am hydraulischen System des Zuganschlags und eine damit verbundene Geräuschbildung nicht vermieden werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen einfach herstellbaren hydraulischen Zuganschlag für einen Schwingungsdämpfer zu schaffen, welcher einen sehr plötzlichen Zuganschlagseinsatz bei hohen Kolbengeschwindigkeiten und ein durch den damit verbundenen Druckstoß verursachtes Geräusch abmildert.
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Diese Aufgabe wird durch einen Zuganschlag gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Zuganschlag für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer umfasst hierzu einen Zuganschlagkolben, der in einer Arbeitskammer des Schwingungsdämpfers angeordnet ist und an einer Innenwand des Schwingungsdämpfers geführt ist, eine Rückstellfedereinrichtung, die sich mit einem ersten Endabschnitt an dem Zuganschlagkolben und mit einem zweiten Endabschnitt an einem axialen Endabschnitt des Schwingungsdämpfers abstützt, einen an einer Kolbenstange des Schwingungsdämpfers festgelegten Mitnehmer zur Betätigung des Zuganschlagkolben in der Zugstufe des Schwingungsdämpfers, und eine Aufsetzfeder, über die der Mitnehmer den Zuganschlagkolben betätigt und die sich in der Zugstufe am Einsatzpunkt des Zuganschlags hierzu sowohl am Mitnehmer als auch am Zuganschlagkolben abstützt.
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Durch die im Einsatzpunkt des Zuganschlags wirksame Aufsetzfeder zwischen dem Mitnehmer und dem Zuganschlagkolben gelangt der Mitnehmer nicht plötzlich und mit voller Mitnehmerkraft in Anlage gegen den Zuganschlagkolben. Vielmehr erfolgt eine vom Einfederweg der Aufsetzfeder abhängige Einleitung der Mitnehmerkraft, welche im Moment des Einsatzes sehr gering ist und erst mit zunehmendem Einfederweg der Aufsetzfeder größer wird. Hierdurch wird der hydraulische Druckstoß im Einsatzpunkt des Zuganschlags verringert, da die Mitnehmerkraft nicht plötzlich, sondern über einen etwas größeren Zeitraum verteilt in den Zuganschlagkolben eingeleitet wird, so dass dieser sich nicht schlagartig mit hoher Geschwindigkeit, sondern zunächst mit deutlich reduzierter, allerdings dann zunehmender Geschwindigkeit in Bewegung setzt. Es ergibt sich somit ein hydraulischer Zuganschlag mit wegabhängiger Mitnehmerkraft. Die mit dem Druckanstieg im hydraulischen Kissen des Zuganschlags verbundene Geräuschbildung wird hierdurch vermindert.
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Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich unabhängig von der Ausgestaltung des oberen Endabschnitts des Zylinderrohrs des Schwingungsdämpfers anwenden. Sie ist somit auch bei Zylinderrohren mit nicht-verjüngtem Querschnitt einsetzbar, wodurch der Zuganschlag mit geringem fertigungstechnischen Aufwand und geringer Bauteilanzahl verwirklicht werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
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Um ein besonders weiches Ansprechen des hydraulischen Zuganschlags zu erzielen, kann die Aufsetzfeder derart auf den Verschiebungsweg des Zuganschlagkolbens in der Arbeitskammer abgestimmt werden, dass deren maximal wirksamer Federweg mindestens ein Fünftel des Verschiebungswegs des Zuganschlagkolben beträgt.
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Die Aufsetzfeder lässt sich besonders einfach durch eine Schrauben- oder Kegelfeder verwirklichen. Durch Verwendung unterschiedlicher Federn kann das Ansprechverhalten des hydraulischen Zuganschlags und damit die Verringerung des Druckstoßes im Einsatzpunkt mit geringem Aufwand gezielt den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden.
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Gegebenenfalls kann die Aufsetzfeder auch eine Tellerfeder oder eine Elastomerfeder sein, welche sich bei beengten Bauraumverhältnissen unterbringen lassen. Unter einer Tellerfeder werden vorliegend auch aus mehreren Einzeltellerelementen zusammengesetzte Pakete verstanden. Durch entsprechende Reihen- und Parallelschaltung von Einzeltellerelementen lässt sich eine gewünschte Federkennung einstellen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Aufsetzfeder am Mitnehmer oder am Zuganschlagkolben festgelegt sein, um beispielsweise die Montage zu erleichtern.
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Der Zuganschlagkolben weist eine Durchgangsöffnung für die Kolbenstange auf. Diese Durchgangsöffnung kann derart ausgebildet sein, dass diese mit der Kolbenstange einen schmalen Ringspalt ausbildet, der ein Überströmen von Dämpfungsmedium stark drosselt. Im Wirkungsbereich des Zuganschlags kann zusätzlich zu dem Ringspalt ein den Zuganschlagkolben überbrückender Bypass in Form einer Ausnehmung an der Kolbenstange und/oder an der Wand der Durchgangsöffnung des Zuganschlagkolben ausgebildet sein. Beim Komprimieren des hydraulischen Kissens, wird hierdurch eine gewisse Menge an hydraulischem Medium aus dem hydraulischen Kissen verdrängt. Über das Bypassvolumen lässt sich der Verlauf des Widerstands des hydraulischen Zuganschlags über den Verschiebungsweg des Zuganschlagkolbens gezielt beeinflussen, um eine gewünschte Kennlinie zu verwirklichen. Letztere kann beispielsweise derart konfiguriert werden, dass der Zuganschlag anfänglich weich einsetzt, um im weiteren Verlauf zu verhärten. Im Idealfall ist das Einsetzen des Zuganschlags für den Fahrer nicht mehr wahrnehmbar, während gleichwohl hohe Zuganschlagkräfte hydraulisch aufgefangen werden können.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Bypass einen wirksamen Durchströmquerschnitt aufweist, der je nach benötigtem Kennlinienverlauf des Zuganschlags mit zunehmender Einfederung der Aufsetzfeder größer oder kleiner wird. Der Bypass kann beispielsweise so konstruiert sein, dass er sich mit weiterer Einfederung der Aufsetzfeder weiter verschließt, um einen progressiven Kennlinienverlauf zu erzielen, oder aber weiter öffnet, um einen zu hohen Druckanstieg innerhalb des hydraulischen Kissens zu unterbinden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet der Mitnehmer einen Hülsenabschnitt aus, durch welchen sich die Kolbenstange hindurch erstreckt, während eine am Zuganschlagkolben ausgebildete Durchgangsöffnung für die Kolbenstange derart konfiguriert ist, dass der Hülsenabschnitt des Mitnehmers in diese hinein verlagerbar ist, um zwischen dem Mitnehmer und dem Zuganschlagkolben entweder einen gedrosselten Überströmquerschnitt oder eine Abdichtung oder einen zunächst gedrosselten Überströmquerschnitt und im weiteren Verlauf eine Abdichtung bereitzustellen. Auch hierdurch lässt sich der Kennlinienverlauf des hydraulischen Zuganschlags mit geringem Aufwand je nach Bedarf einstellen.
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Gegebenenfalls können die Durchgangsöffnung und/oder der Hülsenabschnitt hierzu zylindrisch und/oder konisch ausgebildet sein. Ferner kann am Hülsenabschnitt oder an der Wand der Durchgangsöffnung des Zuganschlagkolbens mindestens eine Bypassnut zur hydraulischen Überbrückung des Zuganschlagkolbens ausgebildet werden, um den Kennlinienverlauf des hydraulischen Zuganschlags zu modifizieren.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Mitnehmer eine Aufsetzfläche auf, welche mit einer korrespondierenden Gegenfläche am Zuganschlagkolben in Anlage bringbar ist, um den maximalen Einfederweg der Aufsetzfeder zu begrenzen. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Überlastung der Aufsetzfeder vermieden werden. Jedoch kann das Aufsetzen auch dazu dienen, einen Überströmweg aus dem hydraulischen Kissen heraus und zwischen der Kolbenstange und der Durchgangsöffnung des Zuganschlagkolben hindurch gegen das Ende des Verschiebungswegs des Zuganschlagkolbens abzusperren.
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Zur Verbesserung der Abdichtung des Bypasses gegen das Ende des Verschiebungswegs des Zuganschlagkolbens sowie zur Vermeidung von Anschlaggeräuschen kann die Aufsetzfläche am Mitnehmer und/oder die korrespondierende Gegenfläche am Zuganschlagkolben durch ein Pufferelement aus Elastomermaterial bereitgestellt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine Längsschnittansicht eines oberen Endabschnitts eines hydraulischen Schwingungsdämpfers mit einem hydraulischen Zuganschlag nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels mit am Mitnehmer befestigter Aufsetzfeder,
- 3 eine weitere Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels mit am Zuganschlagkolben befestigter Aufsetzfeder,
- 4 eine Längsschnittansicht eines oberen Endabschnitts eines hydraulischen Schwingungsdämpfers mit einem hydraulischen Zuganschlag nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Teilfigur (a) den Zuganschlag nicht im Einsatz, Teilfigur (b) den Zuganschlag im Einsatzpunkt und Teilfigur den Zuganschlag (c) bei starker Kompression des hydraulischen Kissens - jeweils nicht maßstäblich - zeigt,
- 5 eine erste Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels,
- 6 ein Beispiel für den Verlauf des Einfederwegs der Aufsetzfeder in Abhängigkeit des Verschiebungswegs des Zuganschlagkolbens,
- 7 eine Längsschnittansicht eines oberen Endabschnitts eines hydraulischen Schwingungsdämpfers mit einem hydraulischen Zuganschlag nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 8 eine erste Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels,
- 9 eine zweite Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels,
- 10 eine dritte Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels,
- 11 eine vierte Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels,
- 12 eine fünfte Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels,
- 13 eine Längsschnittansicht eines oberen Endabschnitts eines hydraulischen Schwingungsdämpfers mit einem hydraulischen Zuganschlag nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und in
- 14 eine erste Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels.
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Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich jeweils auf einen Schwingungsdämpfer 1 mit hydraulischem Zuganschlag. Die Figuren zeigen - lediglich zum Zweck der Veranschaulichung - einen als Zweirohrdämpfer für eine Kraftfahrzeugradaufhängung ausgebildeten Schwingungsdämpfer 1. Jedoch kann der nachfolgend näher erläuterte hydraulische Zuganschlag auch bei anderen Typen von Schwingungsdämpfern 1, beispielsweise bei Einrohrdämpfern zum Einsatz kommen.
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Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst einen vorzugsweise rohrförmig ausgebildeten Außenbehälter 2, in den ein Zylinderrohr 3 eingesetzt ist. Das Zylinderrohr 3 ist an seinem unteren Ende verschlossen. In das Zylinderrohr 3 erstreckt sich eine Kolbenstange 4 mit einem an der Innenwand des Zylinderrohrs 3 geführten Kolben 5. Das Zylinderrohr 3 weist vom Führungsbereich des Kolbens 5 bis zu seinem oberen Ende vorzugsweise einen konstanten Querschnittsverlauf ohne Durchmesserverjüngung auf.
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Der Kolben 5 unterteilt einen Innenraum des Zylinderrohrs 3 in eine erste Arbeitskammer 6 und eine zweite Arbeitskammer 7, die jeweils mit einem Dämpfungsmedium wie beispielsweise einem Hydrauliköl gefüllt sind. Ventile am Kolben 5 gestatten ein gedrosseltes Überströmen von verdrängtem Dämpfungsmedium zwischen den Arbeitskammern 6 und 7. Der Schwingungsdämpfer 1 ist an seinem oberen Ende axial durch eine Kolbenstangenführung 8 verschlossen. Die Kolbenstangenführung 8 weist eine Öffnung für die Kolbenstange 4 auf, an der eine nicht näher dargestellte Gleitdichtung vorgesehen ist. Die untere zweite Arbeitskammer 7 ist axial durch ein nicht näher dargestelltes Bodenventil verschlossen, das an das untere Stirnende des Zylinderrohrs 3 angesetzt ist. Zwischen der Innenwand des Außenbehälters 2 und der Außenwand des Zylinderrohrs 3 wird eine Ausgleichskammer 9 gebildet, welche über das Bodenventil mit der zweiten Arbeitskammer 7 in Verbindung steht.
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Zwischen der ersten Arbeitskammer 6 des Schwingungsdämpfers 1 und der Kolbenstangenführung 8 ist im Innenraum des Zylinderrohrs 3 ein hydraulischer Zuganschlag 10 angeordnet, welcher bei einer Bewegung der Kolbenstange 4 in ihre Endlage in der Zugstufe wirksam wird, um bei einem Ausfedern des zugehörigen Rades einer Kraftfahrzeugradaufhängung ein hartes Anschlagen gegen die Kolbenstangenführung 8 zu unterbinden.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele und Abwandlungen des hydraulischen Zuganschlags 10 sind in den 1 bis 14 näher dargestellt und sollen nachfolgend näher erläutert werden. Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In sämtlichen Fällen weist der der hydraulische Zuganschlag 10 einen Zuganschlagkolben 11, eine Rückstellfedereinrichtung 12, einen Mitnehmer 13 sowie eine Aufsetzfeder 14 auf.
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Der Zuganschlagkolben 11 ist im Innenraum des Schwingungsdämpfers 1 bzw. des Zylinderrohrs 3 angeordnet und grenzt eine Zuganschlagkammer 15 gegen die obere Arbeitskammer 6 ab. Die Zuganschlagkammer 15 grenzt dabei an die Kolbenstangenführung 8 an. Sie ist wie die Arbeitskammern 6 und 7 mit dem hydraulischen Dämpfungsmedium des Schwingungsdämpfers befüllt.
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Der Zuganschlagkolben 11 erstreckt sich über den Querschnitt des oberen Endabschnitts des Zylinderrohrs 3 und ist an einer Innenwand derselben geführt. Hierzu kann der Zuganschlagkolben 10 an seinem Außenumfang mit einem Dichtungsring 16 versehen sein, welcher in einer entsprechenden Nut 17 aufgenommen ist. Der Dichtungsring 16 und die Nut 17 sind derart aufeinander abgestimmt, dass beim Verlagern des Zuganschlagkolbens 10 in Richtung der Kolbenstangenführung 8 die Zuganschlagkammer 15 gegen die Arbeitskammer 6 abdichtet, in Gegenrichtung jedoch gegebenenfalls ein Bypass freigegeben wird. Die dargestellte Dichtung ist lediglich beispielhafter Natur. Auch andere Ausführungen sind an dieser Stelle möglich. Beispielsweise kann auch in der Zugstufe eine definierte Drosselöffnung zugelassen werden. Ferner ist eine Drosselöffnung auch an anderer Stelle möglich.
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Weiterhin weist der der Zuganschlagkolben 11 eine Durchgangsöffnung 18 zur Hindurchführung der Kolbenstange 4 auf. Zwischen der Innenwand der Durchgangsöffnung 18 des Zuganschlagkolbens und dem Außenumfang der Kolbenstange 4 wird hierbei zumindest ein Ringspalt 19 gebildet, so dass sich die Kolbenstange 4 unabhängig von dem Zuganschlagkolben 11 bewegen kann. Über den Ringspalt 19 kann bei einer Verlagerung des Zuganschlagkolbens 11 in Richtung der Kolbenstangenführung 8, d.h. bei einer Kompression der Zuganschlagkammer 15, Dämpfungsmedium aus der Zuganschlagkammer 15 gedrosselt in die Arbeitskammer 6 entweichen. Über die Einstellung dieses Bypassvolumens lässt sich der Widerstand des durch den hydraulischen Zuganschlag 11 gebildeten hydraulischen Kissens beeinflussen.
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Im einfachsten Fall lässt sich der Zuganschlagkolben 10 auf eine ringförmige Scheibe mit einer Dichtung am Außenumfang reduzieren.
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Die Rückstellfedereinrichtung 12 des hydraulischen Zuganschlags 10 stützt sich mit einem ersten Endabschnitt 12a an dem Zuganschlagkolben 11 und mit einem zweiten Endabschnitt 12b an einem axialen Endabschnitt des Schwingungsdämpfers, vorliegend beispielhaft an der Kolbenstangenführung 8 ab. Sie kann im einfachsten Fall wie dargestellt als eine einzige Schraubenfeder ausgeführt sein, gegebenenfalls jedoch auch durch einen anderen Federtyp und/oder mehrere Federelemente und dergleichen gebildet werden. Die Rückstellfedereinrichtung 12 ist in der Zuganschlagkammer 15 untergebracht und wird bei einem Komprimieren der Zuganschlagkammer 15 zusammengedrückt. Sie unterstützt nach einer Inanspruchnahme des hydraulischen Zuganschlags 10 die anschließende Rückführung des Zuganschlagkolbens 11 in seine Ausgangsstellung.
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Zur Betätigung des Zuganschlagkolbens 11 in der Zugstufe dient der Mitnehmer 13, welcher an der Kolbenstange 4 des Schwingungsdämpfers festgelegt ist. Wird die Kolbenstange 4 bis in den Bereich des Zuganschlags 10 ausgezogen, so drückt der Mitnehmer 13 unter Zwischenschaltung der nachfolgend noch näher erläuterten Aufsetzfeder 14 den Zuganschlagkolben 11 in Richtung der Kolbenstangendichtung 8. Der Mitnehmer 13 kann im Prinzip als Vorsprung an der Kolbenstange 4 ausgebildet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser als Zuganschlagplatte ausgeführt, die an der Kolbenstange 4 befestigt, beispielsweise angeschweißt ist.
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Die Aufsetzfeder 14 ist zwischen dem Mitnehmer 13 und dem Zuganschlagkolben 11 angeordnet, und zwar derart, dass über diese der Mitnehmer 13 den Zuganschlagkolben 11 betätigt. Dazu stützt sich die Aufsetzfeder 14 in der Zugstufe am Einsatzpunkt des Zuganschlags 10, welcher vorliegend in 1 dargestellt ist, sowohl am Mitnehmer 13 als auch am Zuganschlagkolben 11 ab. Die Aufsetzfeder 14 sowie die Rückstellfedereinrichtung 12 sind folglich zwischen dem Mitnehmer 13 und der Kolbenstangenführung 8 unter Zwischenschaltung des Zuganschlagkolbens 11 in Reihenschaltung angeordnet.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Aufsetzfeder 14 eine Kegelfeder. Wie den 13 und 14 entnommen werden kann, lässt sich alternativ auch eine Schraubenfeder verwenden. Ferner können eine Tellerfeder oder eine lange Elastomerfeder zum Einsatz kommen. Die Tellerfeder kann gegebenenfalls aus mehreren Einzeltellerfederelementen zusammengesetzt sein, über welche sich eine gewünschte Federelastizität einstellen lässt.
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Über die Aufsetzfeder 14 wird gewährleistet, dass im Einsatzpunkt des hydraulischen Zuganschlags 10 der Mitnehmer 13 den Zuganschlagkolben 11 nicht unmittelbar mit der Geschwindigkeit der Kolbenstange 4 mitnimmt. Vielmehr wird hierbei das Federsystem aus Aufsetzfeder 14, Rückstellfedereinrichtung 12 und hydraulischem Kissen gleichzeitig mit Kraft beaufschlagt. Da die Aufsetzfeder 14 weicher ausgeführt ist als das restliche Federsystem, wird zunächst vor allem die Aufsetzfeder 14 zusammengedrückt. Dies hat zur Folge, dass sich der Zuganschlagkolben 11 im Einsatzpunkt nur allmählich und mit geringerer Geschwindigkeit als die Kolbenstange 4 zu bewegen beginnt. Dadurch wird wiederum ein heftiger Druckstoß im hydraulischen Kissen und damit verbundene Geräuschbildung vermieden. Im weiteren Verlauf, d.h. mit stärkerer Einfederung der Aufsetzfeder 14 nimmt die auf den Zuganschlagkolben 11 ausgeübte Kraft zu. Aus dieser wegabhängigen Mitnehmerkraft resultiert ein besonders weiches Ansprechen des hydraulischen Zuganschlags 10, welches im Idealfall vom Fahrer kaum mehr bemerkbar ist.
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Die Aufsetzfeder 14 kann derart auf den Verschiebungsweg s1 des Zuganschlagkolbens 11 im Innenraum des Schwingungsdämpfers 1 abgestimmt sein, dass deren maximal wirksamer Federweg s2max mindestens 15% des maximalen Verschiebungswegs s1max des Zuganschlagkolben 11 beträgt. Vorzugsweise gilt 0,15 · s1max < s2max < 0,3 · s1max. Weiter bevorzugt beträgt der maximal wirksame Federweg s2max der Aufsetzfeder 14 mindestens ein Fünftel des maximalen Verschiebungswegs s1max des Zuganschlagkolbens 11.
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Die Aufsetzfeder 14 kann im Prinzip lose zwischen den Mitnehmer 13 und den Zuganschlagkolben 11 eingelegt sein. Es ist jedoch auch möglich, die Aufsetzfeder 14 wie in 2 gezeigt am Mitnehmer 13 festzulegen. Vorzugsweise wird diese jedoch am Zuganschlagkolben 11 festgelegt, wie dies in 3 gezeigt ist, so dass diese nicht stets mit der Kolbenstange 4 mit bewegt werden muss, wenn der Schwingungsdämpfer 1 in einem Betriebsmodus außerhalb des Zuganschlags 10 betrieben wird.
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Zusätzlich kann zur weiteren Verbesserung im Bereich des Einsatzpunkts des Zuganschlags 10 ein Bypass zum Einsatz kommen, um den anfänglichen Druckstoß und Druckaufbau im Zuganschlag 10 weicher zu gestalten.
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4 zeigt im Rahmen eines zweiten Ausführungsbeispiels die Möglichkeit, bei einem hydraulischen Zuganschlag der vorstehend erläuterten Art einen den Zuganschlagkolben 11 überbrückenden Bypass 20 im Bereich des Ringspalts 19 vorzusehen. Dieser kann beispielsweise in Form einer Ausnehmung 20a an der Kolbenstange 4 ausgebildet sein, wie dies in 4 gezeigt ist. Eine solche Ausnehmung 20a lässt sich ohne großen Aufwand durch Anschleifen der Kolbenstange 4 verwirklichen. Es ist jedoch auch möglich, alternativ oder ergänzend den Bypass 20 in Form einer Ausnehmung 20b an der Wand der Durchgangsöffnung 18 des Zuganschlagkolbens 11 auszubilden. Die Ausnehmung 20b am Zuganschlagkolben 11 kann als Nut ausgeführt werden. Durch einen solchen Bypass 20 kann der Kraftverlauf im Zuganschlageinsatz gezielt geschwindigkeitsabhängig beeinflusst werden.
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Der Bypass 20 kann einen konstanten wirksamen Durchströmquerschnitt aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass der wirksame Durchströmquerschnitt des Bypasses 20 mit zunehmender Einfederung der Aufsetzfeder 14 größer oder kleiner wird. Hierdurch kann je nach Bedarf ein progressiverer Kraftverlauf verwirklicht oder ein zu starkes Ansteigen des Drucks in der Zuganschlagkammer 15 verhindert werden.
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4a zeigt einen solchen Zuganschlag 10 mit Bypass 20 im nicht aktiven Zustand. Der Zuganschlagkolben 11 befindet sich hierbei in einer durch die Rückstellfedereinrichtung 12 bestimmten Ruhestellung. Der Betrieb des Schwingungsdämpfers 1 ist außerhalb des Zuganschlags unbeeinträchtigt möglich. Der Bypass 20 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in dieser Stellung geschlossen.
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4b zeigt den Zuganschlag 10 im Einsatzpunkt infolge einer verstärkten Auszugsbewegung der Kolbenstange 4. Hierbei beginnt der Mitnehmer 13 die gegen den Zuganschlagkolben 11 abgestützte Aufsetzfeder 14 zusammenzudrücken. Gleichzeitig beginnt der Bypass 20 zu öffnen, um ein Überströmen von Dämpfungsmedium aus der Zuganschlagkammer 15 in die Arbeitskammer 6 zu ermöglichen.
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Im weiteren Verlauf der Kolbenstangenbewegung 4 wird die Aufsetzfeder 14 weiter zusammengedrückt. Gleichzeitig verschiebt sich der Zuganschlagkolben 11 in Richtung der Kolbenstangenführung 8 gegen den Widerstand der Rückstellfeder 12 sowie das hydraulische Volumen in der Zuganschlagkammer 15, welches über den Bypass 20 in Abhängigkeit des jeweils wirksamen Durchströmquerschnitts gedrosselt in die Arbeitskammer 6 verdrängt wird. 4c zeigt das Erreichen eines Zustands, in welchem die Aufsetzfeder 14 auf Blocklänge zusammengedrückt ist und der Bypass 20 praktisch wieder geschlossen ist, bevor die Rückstellfedereinrichtung 12 auf Block geht. Hierdurch wird sichergestellt, dass selbst bei maximalem Auszug der Kolbenstange 4 ein hydraulischer Puffer zur Verfügung steht.
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5 zeigt beispielhaft eine Möglichkeit für eine Modifikation des Bypasses 20 an der Kolbenstange 4, welche insbesondere im Hinblick auf eine Entlastung des Drucks in der Zuschlagkammer 15 gegen das Ende des Verschiebungswegs s1 des Zuganschlagkolbens 11 konfiguriert ist.
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In 6 ist beispielhaft ein möglicher Verlauf für den einen Federweg s2 der Aufsetzfeder 14 über dem Verschiebungsweg s1 des Zuganschlagkolbens 11 dargestellt. Wie man dem Kennlinienverlauf entnehmen kann, erstreckt sich der Einfederweg s2 der Aufsetzfeder 14 über einen nicht unbeachtlichen Anteil des Verschiebungswegs s. Dies impliziert ein weiches Ansprechen des Zuganschlags 10 im Einsatzpunkt.
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7 zeigt im Rahmen eines dritten Ausführungsbeispiels weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten für einen Bypass bei einem hydraulischen Zuganschlag 10 der vorstehend erläuterten Art.
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Hierzu bildet der Mitnehmer 13 einen Hülsenabschnitt 21 aus, durch welchen sich die Kolbenstange 4 hindurch erstreckt. Wie oben bereits erläutert, weist der Zuganschlagkolben 11 eine Durchgangsöffnung 18 für die Kolbenstange 4 auf. Diese Durchgangsöffnung 18 ist im Vergleich zu der oben erläuterten Ringspaltausführung mit einem deutlich größeren Querschnitt ausgeführt, so dass der Hülsenabschnitt 21 des Mitnehmers 13 in die erweiterte Durchgangsöffnung 18 verlagerbar ist. Auch hierdurch kann wiederum gezielt der Kraftverlauf im Zuganschlageinsatz geschwindigkeitsabhängig beeinflusst werden.
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Beispielsweise ist es möglich, durch den Eingriff des Hülsenabschnitts 21 in die Durchgangsöffnung 18 einen gedrosselten Überströmquerschnitt für aus der Zuganschlagkammer 15 verdrängtes Dämpfermedium bereitzustellen. Ferner ist es möglich, mit dem Hülsenabschnitt 21 die Durchgangsöffnung 18 praktisch abzudichten oder auch einen gewünschten Überströmquerschnittsverlauf in Abhängigkeit der Stellung des Zuganschlagkolbens 11 zu verwirklichen, beispielsweise einen zunächst gedrosselten Überströmquerschnitt und im weiteren Verlauf eine Abdichtung zu realisieren.
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In 7 weist der Hülsenabschnitt 21 einen kreiszylindrischen Außenumfang auf und wirkt mit einer Durchgangsöffnung 8 mit ebenfalls kreiszylindrischer Form zusammen. Hiervon sind zahlreiche Abwandlungen möglich, von welchen einige in den 8 bis 12 beispielhaft näher dargestellt sind.
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So kann die Durchgangsöffnung 18 und/oder der Hülsenabschnitt 21 auch konisch ausgebildet sein. Zudem können am Hülsenabschnitt 21 oder an der Wand der Durchgangsöffnung 18 des Zuganschlagkolbens 11 eine oder mehrere Bypassnuten 22 zur hydraulischen Überbrückung des Zuganschlagkolbens 11 vorgesehen sein.
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In den Varianten gemäß den 8 und 9 weisen der Hülsenabschnitt 21 und die Durchgangsöffnung 18 eine kreiszylindrische Form auf. Bypassnuten 22 können am Außenumfang des Hülsenabschnitts 21, am Innenumfang der Durchgangsöffnung 18 oder an beiden vorgesehen sein.
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In den Varianten gemäß den 10 und 11 sind eine konische und eine kreiszylindrische Form miteinander gepaart, während bei der Variante gemäß 12 ein konischer Hülsenabschnitt 21 in eine ebenfalls konische Durchgangsöffnung 18 verlagerbar ist. Auch hier können gegebenenfalls zusätzlich Bypassnut 22 vorgesehen werden.
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13 zeigt im Rahmen eines vierten Ausführungsbeispiel eine weitere Modifikation für einen hydraulischen Zuganschlag 10 der vorstehend erläuterten Art.
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Bei diesem weist der Mitnehmer 13 eine Aufsetzfläche 23 auf, welche mit einer korrespondierenden Gegenfläche 24 am Zuganschlagkolben 11 in Anlage bringbar ist, um den maximalen Einfederweg der Aufsetzfeder 14 zu begrenzen. Die Aufsetzfläche 23 ist vorzugsweise innerhalb des Umfangs der Aufsetzfeder 14 untergebracht. Über diese kann gegebenenfalls zusätzlich ein Überströmen von Dämpfungsmedium aus der Zuganschlagkammer 15 durch den Ringspalt 19 hindurch in die Arbeitskammer 6 unterbunden werden.
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Wie 14 zeigt, kann die Aufsetzfläche 23 am Mitnehmer 13 durch ein Pufferelement 25 aus Elastomermaterial bereitgestellt werden, um einer Geräuschbildung entgegenzuwirken. Ein solches Pufferelement 25 kann jedoch gegebenenfalls auch als korrespondierende Gegenfläche 24 am Zuganschlagkolben 11 vorgesehen werden. Zudem ist grundsätzlich beides auch miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele und Abwandlungen dienen dazu, die Ausführbarkeit der Erfindung zu belegen. Technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, können auch unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, selbst wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 2
- Außenbehälter
- 3
- Zylinderrohr
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Kolben
- 6
- (obere) Arbeitskammer
- 7
- (untere) Arbeitskammer
- 8
- Kolbenstangenführung
- 9
- Ausgleichskammer
- 10
- hydraulische Zuganschlag
- 11
- Zuganschlagkolben
- 12
- Rückstellfedereinrichtung
- 12a
- Endabschnitt
- 12b
- Endabschnitt
- 13
- Mitnehmer
- 14
- Aufsetzfeder
- 15
- Zuganschlagkammer
- 16
- Dichtungsring
- 17
- Nut
- 18
- Durchgangsöffnung
- 19
- Ringspalt
- 20
- Bypass
- 20a
- Ausnehmung
- 20b
- Ausnehmung
- 21
- Hülsenabschnitt
- 22
- Bypassnut
- 23
- Aufsetzfläche
- 24
- Gegenfläche
- 25
- Pufferelement
- s1
- Verschiebungsweg des Zugsanschlagkolbens 11
- s2
- Einfederweg der Aufsetzfeder 14
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004039702 A1 [0005]
