DE102022205562A1

DE102022205562A1 - Schwingungsdämpfer mit einem Gasgefüllten Hüllkörper

Info

Publication number: DE102022205562A1
Application number: DE102022205562.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Schwarz; Bernd Göllner; Peter Neckermann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-06-01
Filing date: 2022-06-01
Publication date: 2023-12-07
Also published as: US20230392664A1; CN117145911A

Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitszylinder, der mit einer äußeren Mantelfläche und einem auf dieser Mantelfläche angeordneten Zwischenrohr einen Fluidkanal bildet, wobei der Arbeitszylinder mit einem äußeren Behälter einen Ringraum bildet, der als Ausgleichsraum fungiert und in dem ein Hüllkörper mit einer Gasfüllung angeordnet ist, wobei das Zwischenrohr mit einem Montageschutzelement ausgeführt ist, das eine einer Montagerichtung des Hüllkörpers entgegensetzte Stirnfläche des Zwischenrohrs zumindest teilweise abdeckt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem Gasgefüllten Hüllkörper gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 10 2020 201 457 A1 ist ein verstellbarer Schwingungsdämpfer bekannt, der ein Zwischenrohr aufweist, das zusammen mit einem Zylinder eine Fluidverbindung zwischen einem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum und einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung bildet. Das Zwischenrohr verfügt über endseitige Führungsabschnitte mit einer gekammerten Dichtung, wobei das Zwischenrohr über die Führungsabschnitte auf dem Zylinder reibschlüssig fixiert ist.
Ein derartiger Schwingungsdämpfer wird auch mit einem Gasgefüllten Hüllkörper entsprechend der Ausführung nach der DE 10 2015 218 296 A1 ausgestattet. Die Herstellung und die Montage eines derartigen Zwischenrohres bringt Nachteile mit sich. Zudem muss man auch bei der Montage des Hüllkörpers innerhalb eines Ausgleichsraums sehr umsichtig vorgehen, um dessen vergleichsweise dünne Hülle nicht zu beschädigen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Einsatz eines Gasgefüllten Hüllkörpers in einem Schwingungsdämpfer zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Zwischenrohr mit einem Montageschutzelement ausgeführt ist, das eine einer Montagerichtung des Hüllkörpers entgegengesetzte Stirnfläche des Zwischenrohrs zumindest teilweise abdeckt.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Zwischenrohr ausschließlich auf die Funktion als Zwischenrohr entworfen werden kann. Man kann ein Zwischenrohr mit konstantem Querschnitt verwenden, das deutlich kostengünstiger ist als das aus dem Stand der Technik bekannte Design.
Bevorzugt wird das Montageschutzelement von einer zum Zwischenrohr separaten Kappe gebildet. Das Montageschutzelement muss nur der bei der Montage vorliegenden mechanischen Belastung standhalten.
Im Hinblick auf ein einfaches Design und dem Ziel einen einfachen Arbeitszylinder verwenden zu können, ist das Montageschutzelement auf der äußeren Mantelfläche des Arbeitszylinders kraftschlüssig fixiert
Für eine ausreichende Eigenstabilität weist das Montageschutzelement innenseitig eine Rippenstruktur auf.
Die Rippenstruktur bietet zudem die Möglichkeit, dass sie mit Klemmflächen zur äu-ßeren Mantelfläche des Arbeitszylinders versehen ist. Dadurch lassen sich auch grö-ßere Maßtoleranzen beim Arbeitszylinder einführen, ohne dass überhöhte Spannungen in dem Montageschutzelement auftreten.
Eine weitere Maßnahme für ein einfaches Design besteht darin, dass eine axiale Verbindung zwischen dem Montageschutzelement und dem Zwischenrohr als stumpfer Stoß ausgeführt ist. Folglich kann auch ein dünnwandige Zwischenrohr verwendet werden, da kein besonderes Verbindungsprofil zum Montageschutzelement notwendig ist.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist das Montageschutzelement am Übergang zum Zwischenrohr denselben Außendurchmesser auf wie das Zwischenrohr. Das Montageschutzelement kann z. B. eine konische oder auch ballige Grundform aufweisen. Mit dieser Dimensionierung des Außendurchmessers wird ein Übergangshemmnis vermieden.
Bevorzug weist das Montageschutzelement im Umfangsbereich einer Gleitfläche für den Hüllkörper eine geschlossene Oberflächenstruktur auf. Mit der geschlossenen Oberflächenstruktur, d. h., dass keine Nuten, Rillen, Stege oder dgl. vorliegen, soll ein möglichst schonender Reibkontakt zwischen dem Hüllkörper und dem Montageschutzelement verwirklicht werden.
Bei der Montage des Schwingungsdämpfers kommt es teilweise zu Lufteinschlüssen innerhalb des Schwingungsdämpfers. Deshalb ist ein von dem Montageschutzelement eingeschlossener Ringraum über mindestens eine Anschlussöffnung mit dem Ausgleichsraum verbunden. Während des Schwingungsdämpferbetriebs können die dann im Ausgleichsraum vorliegenden Lufteinschlüsse über die Umpumpvorgänge zwischen dem Ausgleichsraum und dem Arbeitsraum über den Arbeitsraum abgeführt werden.
Damit der Abtransport der Lufteinschlüsse möglichst schnell und zuverlässig erfolgt, ist das Montageschutzelement an beiden Enden mit jeweils mindestens mit einer Anschlussöffnung versehen. Durch kann der Ringraum von dem im Ausgleichsraum über die Strömung zwischen dem angeschlossenen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum in Bewegung versetzten Dämpfmedium gespült werden, wodurch Lufteinschlüsse aus dem Ringraum abgeführt werden.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer
2 u. 3 Detaildarstellungen betreffend den Montageablauf
4 u. 5 Montageschutzelement in verschiedenen Ansichten
6 Schnittdarstellung durch Schwingungsdämpfer im Montagezustand

Die 1 zeigt beispielhaft einen Schwingungsdämpfer 1 mit einem mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitszylinder 3. In dem Arbeitszylinder 3 ist eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich geführt ist. Der Kolben 7 unterteilt den Arbeitszylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9; 11. In Abhängigkeit der angestrebten Funktion des Schwingungsdämpfers 1 kann der Kolben 7 als geschlossener Verdränger, mit mindestens einem Überdruckventil oder auch mit an sich bekannten Dämpfventilen ausgeführt sein. Der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 9 wird endseitig von einer Kolbenstangenführung 13 verschlossen.
Eine äußere Mantelfläche 15 des Arbeitszylinders 3 und ein auf dieser Mantelfläche 15 angeordnetes Zwischenrohr 17 bilden einen Fluidkanal 19. Der Fluidkanal 19 über mindestens eine Verbindungsöffnung 21 kann als Strömungsverbindung zwischen dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9 und einer verstellbaren Dämpfventileinrichtung 23, aber auch für eine Verbindung mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 oder einem nicht dargestellten Bodenventil dienen. Die konkrete Funktion des Fluidkanals 19 ist für die Erfindung unerheblich.
Des Weiteren bildet der Arbeitszylinder 3 mit einem äußeren Behälterrohr 25 einen Ringraum, der als Ausgleichsraum 27 für das von der Kolbenstange 5 verdrängte Dämpfmediumvolumen fungiert. Die Kolbenstangenführung 13 verschließt endseitig auch den Ausgleichsraum 27 und ist mit dem Behälterrohr 25 dichtend verbunden.
Der Ausgleichsraum 27 ist mit einem Dämpfmediumvolumen gefüllt und nimmt zusätzlich einen Hüllkörper 29 mit einer Gasfüllung 31 auf. Die Gasfüllung 31 hält das Dämpfmediumvolumen unter Druckvorspannung, um ein Verschäumen des Dämpfmediums zu minimieren.
Das Zwischenrohr 17 ist als starrer Rohrkörper ausgeführt, dessen offenes in Richtung der Kolbenstangenführung 13 weisendes Ende von einem Dichtungs-Führungssatz 33 verschlossen wird. Aufgrund der auftretenden Betriebsdrücke besteht das Zwischenrohr häufig aus einem metallischen Werkstoff. Die Werkstoffauswahl ist jedoch ebenfalls nicht relevant für die Erfindung. Der Dichtungs-Führungssatz 33 befindet in einem axialen Abstand zu einer endseitigen Stirnfläche 35 des Zwischenrohres 17. So dass ein kurzer Ringraum 37 zwischen dem Zwischenrohr 17 und dem Arbeitszylinder 3 vorliegt, wie die Detaildarstellung nach den 2 und 3 zeigen.
Das Zwischenrohr 17 ist mit einem Montageschutzelement 39 ausgeführt, das die einer Montagerichtung des Hüllkörpers 29 entgegengesetzte Stirnfläche 35 des Zwischenrohrs 17 zumindest teilweise abdeckt. Konkret ist das Montageschutzelement in Richtung der Kolbenstangenführung 13 ausgerichtet. Das Montageschutzelement 39 wird von einer zum Zwischenrohr 17 separaten Kappe gebildet.
Das Montageschutzelement 39 ist auf der äußeren Mantelfläche 15 des Arbeitszylinders 3 kraftschlüssig fixiert und befindet sich vollständig in dem Dämpfmediumvolumen innerhalb des Ausgleichsraums 27. Das Druckniveau innerhalb des Ausgleichsraums 27 ist deutlich geringer als der Spitzendruck innerhalb des Zwischenrohres 17, sodass das Montageschutzelement 39 problemlos aus einem Kunststoff gebildet werden kann.
Das Montageschutzelement 39 weist am Übergang zum Zwischenrohr 17 denselben Außendurchmesser auf wie das Zwischenrohr 17. Eine axiale Verbindung zwischen dem Montageschutzelement 39 und dem Zwischenrohr 17 ist als stumpfer Stoß ausgeführt. Am Arbeitszylinder 3 liegt das Montageschutzelement 39 ebenfalls mit einer minimalen Stirnfläche an, sodass sich eine konische Grundform ergibt. Man kann auch eine ballige Kontur oder auch ein Hohlprofil vorsehen. Das Montageschutzelement 39 weist im Umfangsbereich eine Gleitfläche 41 für den Hüllkörper 29 auf. Diese Gleitfläche 41 weist wiederum eine geschlossene Oberflächenstruktur auf, um eine möglichst gute Gleiteigenschaft sicherzustellen.
Wie die Zusammenschau der 4 und 5 zeigen, weist das Montageschutzelement 39 innenseitig eine Rippenstruktur 43 auf. Die Rippenstruktur 43 erstreckt sich über den gesamten Umfang und axial beschränkt auf einen Längenabschnitt. Mit der Rippenstruktur 43 liegen zwischen den benachbarten Rippen Zonen 45 vor, die für eine gewisse Elastizität des Montageschutzelements 43 sorgen, so dass eine gewissen Unrundheit des Arbeitszylinders 3 kompensiert werden kann. Zudem ist die Rippenstruktur 43 mit Klemmflächen 47 zur äußeren Mantelfläche 15 des Arbeitszylinders 3 versehen.
Ein von dem Montageschutzelement 39 eingeschlossener Ringraum 49 ist über mindestens eine Anschlussöffnung 51; 53 mit dem Ausgleichsraum 27 verbunden. Der Ringraum 49 ist mit dem Ringraum 37 verbunden. Bevorzugt ist das Montageschutzelement an beiden Enden mit jeweils mindestens mit einer Anschlussöffnung 51; 53 versehen. Die Anschlussöffnungen 51; 53 werden von Axialnuten zum Arbeitszylinder und Radialnuten zum Zwischenrohr 17 gebildet.
Die 6 zeigt den Schwingungsdämpfer 1 nach der 1 innerhalb des Montageprozesses. Das Behälterrohr 25 und der Arbeitszylinder 3 sind noch nicht mit der Kolbenstangenführung 13 verbunden. Die Position des Hüllkörpers 29 zum Zwischenrohr 17 entspricht der Darstellung nach 3. Der Hüllkörper 29 ist dabei über einen Füllanschluss 55 mit der Kolbenstangenführung verbunden.
Bei einer weiteren Montagebewegung gleitet der Hüllkörper 29 über das Montageschutzelement 39 tiefer in den Ausgleichsraum 27. Nach Abschluss der Montage liegt der Hüllkörper 29 weiterhin auf dem Montageschutzelement 39 an, wie die 1 und 3 zeigen. Die Anschlussöffnungen 51; 53 bleiben zumindest teilweise offen und ermöglichen die Entgasung des Ringraums 49 des Montageschutzelements 39.
Bezugszeichen

1: Schwingungsdämpfer
3: Arbeitszylinder
5: Kolbenstange
7: Kolben
9: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
11: kolbenstangenferner Arbeitsraum
13: Kolbenstangenführung
15: Mantelfläche
17: Zwischenrohr
19: Fluidkanal
21: Verbindungsöffnung
23: Dämpfventileinrichtung
25: Behälterrohr
27: Ausgleichsraum
29: Hüllkörper
31: Gasfüllung
33: Dichtungs-Führungssatz
35: Stirnfläche des Zwischenrohres
37: Ringraum
39: Montageschutzelement
41: Gleitfläche
43: Rippenstruktur
45: Zone
47: Klemmfläche
49: Ringraum
51: Anschlussöffnung
53: Anschlussöffnung
55: Füllanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102020201457 A1 [0002]
DE 102015218296 A1 [0003]

Claims

Schwingungsdämpfer (1), umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Arbeitszylinder (3), der mit einer äußeren Mantelfläche (15) und einem auf dieser Mantelfläche (15) angeordneten Zwischenrohr (17) einen Fluidkanal (19) bildet, wobei der Arbeitszylinder (3) mit einem äußeren Behälterrohr (25) einen Ringraum bildet, der als Ausgleichsraum (27) fungiert und in dem ein Hüllkörper (29) mit einer Gasfüllung (31) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenrohr (17) mit einem Montageschutzelement (39) ausgeführt ist, das eine einer Montagerichtung des Hüllkörpers (29) entgegengesetzte Stirnfläche (35) des Zwischenrohrs (17) zumindest teilweise abdeckt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageschutzelement (39) von einer zum Zwischenrohr (17) separaten Kappe gebildet wird.
Schwingungsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageschutzelement (39) auf der äußeren Mantelfläche (15) des Arbeitszylinders (3) kraftschlüssig fixiert ist.
Schwingungsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageschutzelement (39) innenseitig eine Rippenstruktur (43) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenstruktur (43) mit Klemmflächen (47) zur äußeren Mantelfläche (15) des Arbeitszylinders (3) versehen ist.
Schwingungsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eine axiale Verbindung zwischen dem Montageschutzelement (39) und dem Zwischenrohr (17) als stumpfer Stoß ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageschutzelement (39) am Übergang zum Zwischenrohr (17) denselben Außendurchmesser aufweist wie das Zwischenrohr (17).
Schwingungsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageschutzelement (39) im Umfangsbereich einer Gleitfläche (41) für den Hüllkörper (29) eine geschlossene Oberflächenstruktur aufweist.
Schwingungsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Montageschutzelement (39) eingeschlossener Ringraum (49) über mindestens eine Anschlussöffnung (51; 53) mit dem Ausgleichsraum (27) verbunden ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageschutzelement (39) an beiden Enden mit jeweils mindestens mit einer Anschlussöffnung (51; 53) versehen ist.