DE102022206781A1 - Schwingungsdämpfer und Verfahren zur Montage des Schwingungsdämpfers - Google Patents

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Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend eine in einem Arbeitszylinder axial beweglich geführte Kolbenstange mit einem Kolben, wobei der Arbeitszylinder endseitig von einer Kolbenstangenführung verschlossen ist, und der Schwingungsdämpfer innerhalb eines Montageprozesses eine Sicherungseinrichtung aufweist, sodass die Kolbenstange zumindest mit einem Längenabschnitt die Kolbenstangenführung durchgreift, wobei die Sicherungseinrichtung von einem Stützring gebildet wird, der axial verschieblich im Arbeitszylinder geführt ist und beim fertigmontierten Schwingungsdämpfer innerhalb des Arbeitszylinder eine Axialposition in einem Längenbereich einnimmt, der einerseits von dem Kolben und anderseits von einem Bodenteil des Arbeitszylinders begrenzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer und ein Verfahren zur Montage des Schwingungsdämpfers gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • In der Regel ist der axiale Einbauraum für einen Schwingungsdämpfer stets sehr eng bemessen, so dass ein Kolben an einer Kolbenstange bis in unmittelbare Nähe eines Bodenventils einfährt und andererseits bis zum Erreichen einer Mindestführungslänge innerhalb eines Arbeitszylinders ausführt.
  • Es gibt in geringerem Umfang jedoch auch Ausführungen, bei denen im Vergleich zur Hublänge des Kolbens ein vergleichsweise langer Zylinder eingesetzt wird. Dann kann bei der Montage des Zylinders die Situation auftreten, dass die Kolbenstange zusammen mit dem Kolben so tief in den Arbeitszylinder eintaucht, so dass die Kolbenstange keinen ausreichenden axialen Überstand zu einer Kolbenstangenführung aufweist. Ein Stiftgelenk oder auch ein Ringauge wird erst zu einem späten Zeitpunkt innerhalb des Montageablaufs montiert, so dass die Kolbenstange ungehindert einfahren kann. Eine Gasfüllung innerhalb des Schwingungsdämpfers liegt ebenfalls noch nicht vor, so dass man die daraus resultierende Druckkraft auf die Kolbenstange ebenfalls nicht nutzen kann, um die Kolbenstange abzustützen.
  • Zur Lösung dieses Problems ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen kürzeren Arbeitszylinder einzusetzen und eine axiale Verlängerung zwischen einem Boden des Schwingungsdämpfers und einem Anschlussorgan vorzusehen. Einerseits können die Länge des Arbeitszylinders und die Dämpfmediummenge innerhalb des Schwingungsdämpfers reduziert werden, jedoch muss man für die Verwendung der axialen Verlängerung mindestens eine zusätzliche Schweißoperation einführen.
  • Falls man die Länge des Arbeitszylinders größer als unbedingt notwendig dimensioniert, dann kann man bei einem Schwingungsdämpfer der Einrohrbauform auch einen Trennkolben zwischen einem mit Gas gefüllten Ausgleichsraum und einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum als Stütze verwenden. Diese Vorgehensweise ist z. B. aus der DE 103 52 697 A1 bekannt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine weitere Lösung für das Montageproblem der Kolbenstange innerhalb des Arbeitszylinders bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Sicherungseinrichtung von einem Stützring gebildet wird, der axial verschieblich im Arbeitszylinder geführt ist und beim fertigmontierten Schwingungsdämpfer innerhalb des Arbeitszylinder eine Axialposition in einem Längenbereich einnimmt, der einerseits von dem Kolben und anderseits von einem Bodenteil des Arbeitszylinders begrenzt wird.
  • Mit dem Einsatz des Stützrings kann die Kolbenstangenlänge unabhängig von der Bauform des Schwingungsdämpfers reduziert werden und trotzdem eine problemlose Montage erreicht werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Kolben eine Ringfläche auf, die mit einer Stirnfläche des Stützrings korreliert. Die maßliche Genauigkeit oder sonstige Beschaffenheit der Ringfläche sind untergeordnet, da die Ringfläche nur als Kraftübertragungsfläche für einen einzelnen Montagevorgang dient.
  • Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Stützring eine Abstützfläche auf, die der Stirnfläche axial gegenüberliegt. Die Abstützfläche soll einen Anlagezustand der Stützfläche am Bodenteil des Arbeitszylinders sichern. Mit einer definierten Abstützfläche am Stützring ist dessen Lage innerhalb des Arbeitszylinders und ggf. auch am Bodenteil vorbestimmt.
  • In weiterer Ausgestaltung kann der Stützring an der Stirnfläche und/oder an der Abstützfläche einen Absatz zur Aufnahme mindestens einer kolben- und/oder bodenseitigen Ventilscheibe aufweisen. Dadurch besteht für Ventilscheiben am Kolben und/oder am Bodenteil ein ausreichend großer Freigang. Ein Verklemmen oder eine Blockade der Abhubbewegung der Ventilscheibe ist somit ausgeschlossen.
  • Optional kann der Arbeitszylinder einen Axialanschlag zur Abstützung des Stützrings aufweisen. Der Axialanschlag ist z. B. dann sinnvoll, wenn der Stützring keinesfalls auf einem Bodenteil des Arbeitszylinders aufliegen soll, da dieser keine ausreichend große Freifläche für den Stützring aufweist. Ein weiterer Grund kann darin bestehen, dass der Stützring eine Queröffnung im Arbeitszylinder zumindest teilverschließen könnte.
  • Bei einer Alternativlösung weist der Schwingungsdämpfer einen Anschluss für eine Adapterstange als Sicherungseinrichtung auf, deren Durchmesser dem Durchmesser der Kolbenstange entspricht. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass überhaupt kein Verlustbauteil akzeptiert werden muss, um eine kürzere Kolbenstange verwenden zu können. Die Adapterstangen verbleiben innerhalb des Fertigungsprozesses und können immer wiederverwendet werden, da sie auch keinem Verschleiß unterliegen.
  • Bei einem Verfahren zu Montage des Schwingungsdämpfers wird der Arbeitszylinder endseitig mit dem Bodenteil bestückt und zwischen dem offenen Ende des Arbeitszylinders und dem Bodenteil der Stützring an einer Innenwandung des Arbeitszylinders eingeklemmt, wobei danach die Baueinheit aus Kolbenstange und Kolben in den Arbeitszylinder eingeführt und der Arbeitszylinder von der Kolbenstangenführung verschlossen wird, wobei die Kolbenstange von dem Stützring in einer Position gehalten wird, bei der die Kolbenstange die Kolbenstangenführung zumindest mit dem Längenabschnitt durchragt, wobei der Schwingungsdämpfer vor dem Durchfahren der Kolbenstangen entlang eines Kolbenstangenstangenhubwegs vollständig mit einem Dämpfmediumvolumen und einem Gasvolumen wird gefüllt wird, wobei der Stützring von dem Kolben in eine Endlage außerhalb des Arbeitsbereichs des Kolbens verschoben wird.
  • Für die Verschiebung des Stützrings ist kein besonderes Werkzeug notwendig, vielmehr stellt die Kolbenstange zusammen mit dem Kolben das Fertigungswerkzeug dar.
  • Alternativ wird der Arbeitszylinder endseitig mit dem Bodenteil bestückt, die Kolbenstange mit der Adapterstange verlängert und in den Arbeitszylinder eingeführt. Danach wird der Schwingungsdämpfer vollständig mit einem Dämpfmediumvolumen und einem Gasvolumen gefüllt, wobei die Adapterstange nach dem Befüllvorgang des Schwingungsdämpfers von der Kolbenstange demontiert wird. Auch bei diesem Verfahren ist kein Spezialwerkzeug notwendig. Mit der Einführung der Montageschritte betreffend die Montage und Demontage der Adapterstange kann ein ansonsten unveränderter Fertigungsprozess weitergeführt werden.
  • Bevor die Sicherungseinrichtung deaktiviert wird, wird der Schwingungsdämpfer vor seinem endgültigen Verschluss einer Betriebsprüfung unterzogen. Ein Schwingungsdämpfer, dessen Dämpfkraftcharakteristik nicht der gewünschten Anforderung entspricht kann bei Bedarf nachgearbeitet werden.
  • Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • 1A und 1 B Schwingungsdämpfer mit einem Stützring
    • 2A bis 2C Schwingungsdämpfer mit einer Adapterstange
    • 3 Arbeitszylinder mit Axialanschlag für den Stützring
  • Die 1 zeigt sehr stark vereinfacht einen Schwingungsdämpfer 1 beliebiger Bauart. In einem Arbeitszylinder 3 ist eine axial beweglich geführte Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 angeordnet. Der Kolben 7 kann als einfacher Verdränger, aber auch als Ventilkörper mit Ventilscheiben ausgeführt sein. Wie man auf dem ersten Blick erkennen kann, ist die Kolbenstange 5 im Vergleich zur nutzbaren Länge des Arbeitszylinders 3 relativ kurz dimensioniert. Der Arbeitszylinder 3 weist ein Bodenteil 9 auf, das Bestandteil des Arbeitszylinders 3 sein kann, aber auch von einem separaten Bodenventilkörper gebildet sein kann.
  • Im Rahmen des Montageprozesses wird der Kolben 7 mit der Kolbenstange 5 verbunden. Unabhängig davon wird der Arbeitszylinder 3 mit dem Bodenteil 9 versehen. In den 1A und 1 B kommt ein Bodenventilkörper zur Anwendung, der auf einer zum Kolben 7 rückseitigen Fläche Stütznocken 11 aufweist. Des Weiteren verfügt der Schwingungsdämpfer 1 über eine Sicherungseinrichtung zur Abstützung der Kolbenstange 5 innerhalb des Montageprozesses. Als Sicherungseinrichtung dient ein Stützring 13, der axial verschieblich im Arbeitszylinder 3 geführt ist. Der Stützring 13 wird kraftschlüssig im Arbeitszylinder 3 gehalten und befindet sich zu Beginn der Montage in einem definierten Abstand zum noch offenen Ende des Arbeitszylinders 3.
  • Bei der Montage wird die Baueinheit aus Kolbenstange 5 und Kolben 7 in den ansonsten leeren Arbeitszylinder 3 eingeschoben. Dabei kommt eine Ringfläche 15 des Kolbens 7 auf einer Stirnfläche 17 des Stützrings 13 zur Anlage. Die Stirnfläche 17 korreliert mit der Ringfläche 15, damit ein Kontakt einer kolbenseitigen Ventilscheibe mit dem Stützring 13 ausgeschlossen werden kann.
  • In einem weiteren Montageschritt wird der Arbeitszylinder 3 endseitig von einer Kolbenstangenführung 19 verschlossen. Aufgrund der Abstützung der Kolbenstange 5 mittels des exakt positionierten Stützrings durchgreift die Kolbenstange 5 zumindest mit einem Längenabschnitt 21 die Kolbenstangenführung. Dieser Längenabschnitt 21 bemisst sich nach dem Erfordernis einer nicht dargestellten Füllvorrichtung, die die Kolbenstange 5 umgreift. Je nach Bauform des Schwingungsdämpfers 1 muss der Begriff „verschlossen“ im Zusammenhang mit der Kolbenstangenführung 19 noch nicht bedeuten, dass die Kolbenstangenführung 19 in dem Arbeitszylinder 3 fixiert ist.
  • In diesem Beispiel wird der nach 1A montierte Arbeitszylinder 3 in ein äußeres Behälterrohr 23 gestellt. Grundsätzlich kann dieser Arbeitsschritt auch schon vor der Montage der Kolbenstangenführung 19 erfolgen. Das Behälterrohr 23 und der Arbeitszylinder 3 begrenzen einen Ringraum, der als Ausgleichsraum 25 für das verdrängte Volumen der in dem Arbeitszylinder befindlichen Kolbenstange. Der Ausgleichsraum 25 ist über Kanäle 27 zwischen den Stütznocken 11 mit einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 29 verbunden.
  • Grundsätzlich kann der Ausgleichsraum 25 auch von einem separaten Speicher gebildet werden, der z. B. über eine Schlauchleitung mit dem Arbeitszylinder 3 verbunden ist. Dann wäre auch ein Behälterrohr 23 überflüssig.
  • In einem weiteren Arbeitsschritt wird der Arbeitszylinder 3 mit einem definierten Dämpfmediumvolumen 31 und mit einem definierten Gasmediumvolumen 33 gefüllt.
  • Im Stand der Technik sind diverse Fülltechniken bekannt, z. B. über entlang eines Kanals innerhalb der Kolbenstangenführung, oder auch in der Wandung des Arbeitszylinders. Die konkrete Fülltechnik ist für die Nutzung der Erfindung unerheblich.
  • Mit dem Einbringen des Gasmediumvolumens 33 wird das Dämpfmediumvolumen 31 innerhalb des Schwingungsdämpfers 1 unter einen definierten Betriebsdruck gesetzt. Dieser Betriebsdruck wirkt auch auf die Baueinheit Kolbenstange-Kolben 5; 7 und schiebt damit diese Baueinheit in Richtung der Kolbenstangenführung 19. Die Kolbenstange kann deshalb nicht mehr durch ihr Eigengewicht in den Arbeitszylinder 3 einsinken.
  • Bei Bedarf können nun Tests mit dem Schwingungsdämpfer vorgenommen werden, beispielsweise Überprüfung des Dämpfkraftverhaltens. Danach wird der Schwingungsdämpfer 1 verschlossen, z.B. indem ein zur Kolbenstangenführung 19 überstehender Rand 35 des Behälterrohres 23 umgebördelt wird. Dem Fachmann sind auch alternative Verschlusstechniken bekannt. Spätestens nach den Tests wird ein kolbenstangenseitiges Anschlussorgan 37 mit der Kolbenstange 5 verbunden.
  • Danach wird die Kolbenstange 5 gemäß dem Verschiebeweg 37 so tief in den Arbeitszylinder 3 eingeschoben, so dass der Stützring 13 von dem Kolben 7 innerhalb des Arbeitszylinder 3 eine Axialposition verschoben wird, die in einem Längenbereich zwischen dem Kolben 7 und dem Bodenteil 9 des Arbeitszylinders 3 liegt. Im Schwingungsdämpferbetrieb tritt dann kein schädigender Kontakt zwischen dem Stützring und dem Kolben auf. Die gestrichelte Linie symbolisiert die maximale Einfahrposition des Kolbens 7 im Schwingungsdämpferbetrieb.
  • Der Stützring 13 unterliegt, insbesondere wenn dieser aus Kunststoff besteht, einem gewissen Alterungsprozess, sodass die Vorspannung zur Wandung des Arbeitszylinders 3 abnimmt. Es stellt keinen funktionalen Mangel dar, wenn der Stützring bis auf das Bodenteil 9 absinkt. Der Stützring 13 weist eine Abstützfläche 39 auf, die der Stirnfläche 17 axial gegenüberliegt und die an dem Bodenteil 9 aufliegen kann.
  • Auch die Abstützfläche 39 kann wie die Stirnfläche 17 einen Absatz 41 zur Aufnahme mindestens einer bodenseitigen Ventilscheibe aufweisen, um deren Betriebsbewegung nicht zu behindern.
  • Die 2A zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 entsprechend dem Grundaufbau nach 1A. Abweichend verfügt dieser Schwingungsdämpfer 1 um keinen Stützring. Als Sicherungseinrichtung weist der Schwingungsdämpfer 1 einen Anschluss 43 für eine Adapterstange 45 auf, deren Durchmesser dem Durchmesser der Kolbenstange 5 entspricht, wie die 2B zeigt. Im Rahmen des Montageprozesses wird die Adapterstange 45 zusammen mit dem Kolben 7 an der Kolbenstange 5 fixiert. Gegebenenfalls könnte die Adapterstange 45 auch montiert werden, wenn die Kolbenstangenführung 19 bereits in den Arbeitszylinder 3 eingesetzt ist.
  • Wie die 2B zeigt, darf die Kolbenstange 5 zusammen mit der Adapterstange 45 um den Verschiebeweg 37 in den Arbeitszylinder 3 einsinken, da die Länge der Adapterstange 45 zur Länge der Kolbenstange 5 derart bemessen ist, dass der erforderliche Längenabschnitt 21 jenseits der Kolbenstangenführung für das Befüllen des Schwingungsdämpfers 1 zur Verfügung steht.
  • Nach dem Einbringen des Dämpfmediumvolumens 31 und des Gasmediumvolumens 33 fährt die Kolbenstange auch bei dieser Bauform aus dem Arbeitszylinder 3 aus, so dass die Adapterstange 45 von der Kolbenstange 5 entfernt und für einen neuen Einsatz zur Verfügung steht.
  • Auch bei dieser Variante können bedarfsweise Funktionstests durchgeführt werden, bevor der Schwingungsdämpfer 1 endgültig verschlossen wird.
  • Die 3 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 in vereinfachter Ausführung mit einer externen Dämpfventileinrichtung 47, wie sie z. B. aus der DE 10 2019 215 984 A1 bekannt ist. Für die Erfindung ist der exakte Aufbau der Dämpfventileinrichtung 47 von untergeordneter Bedeutung. Für die hydraulische Anbindung der Dämpfventileinrichtung 47 verfügt der Schwingungsdämpfer 1 über mindestens einen Fluidkanal 49, der in einer Durchgangsöffnung 51 innerhalb der Wandung des Arbeitszylinders 3 mündet. Damit diese Durchgangsöffnung 51 von dem Stützring 13 innerhalb des Arbeitszylinders 3 nicht verschlossen werden kann, ist im Arbeitszylinder 13 jenseits des vorgesehenen Arbeitshubs des Kolbens 7 in Richtung der Durchgangsöffnung 51 und dieser vorgelagert ein Axialanschlag 53 zur Abstützung des Stützrings 13 ausgeführt. Dieser Axialanschlag 53 verhindert, dass der Stützring 13 die Durchgangsöffnung 51 ganz oder teilweise verschließt. Konstruktiv kann der Axialanschlag 53 z. B. von einer nach innen gerichteten Delle 55 oder auch einer Sicke gebildet werden. Alternativ kann der von einem Rohr 57 gebildete Fluidkanal 49 etwas in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 29 des Arbeitszylinder 3 hineinragen.
  • Bezugszeichen
    • 1
    Schwingungsdämpfer
    3
    Arbeitszylinder
    5
    Kolbenstange
    7
    Kolben
    9
    Bodenteil
    11
    Stütznocke
    13
    Stützring
    15
    Ringfläche des Kolbens
    17
    Stirnfläche
    19
    Kolbenstangenführung
    21
    Längenabschnitt
    23
    Behälterrohr
    25
    Ausgleichsraum
    27
    Kanal
    29
    kolbenstangenferner Arbeitsraum
    31
    Dämpfmediumvolumen
    33
    Gasmediumvolumen
    35
    Rand
    37
    Verschiebeweg
    39
    Abstützfläche
    41
    Absatz
    43
    Anschluss
    45
    Adapterstange
    47
    Dämpfventileinrichtung
    49
    Fluidkanal
    51
    Durchgangsöffnung
    53
    Axialanschlag
    55
    Delle
    57
    Rohr
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10352697 A1 [0005]
    • DE 102019215984 A1 [0037]

Claims (9)

  1. Schwingungsdämpfer (1), umfassend eine in einem Arbeitszylinder (3) axial beweglich geführte Kolbenstange (5) mit einem Kolben (7), wobei der Arbeitszylinder (3) endseitig von einer Kolbenstangenführung (19) verschlossen ist, und der Schwingungsdämpfer (1) innerhalb eines Montageprozesses eine Sicherungseinrichtung (13; 45) aufweist, sodass die Kolbenstange (5) zumindest mit einem Längenabschnitt (21) die Kolbenstangenführung (19) durchgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung von einem Stützring (13) gebildet wird, der axial verschieblich im Arbeitszylinder (3) geführt ist und beim fertigmontierten Schwingungsdämpfer (1) innerhalb des Arbeitszylinder (3) eine Axialposition in einem Längenbereich einnimmt, der einerseits von dem Kolben (7) und anderseits von einem Bodenteil (9) des Arbeitszylinders (3) begrenzt wird.
  2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) eine Ringfläche (15) aufweist, die mit einer Stirnfläche (17) des Stützrings (13) korreliert.
  3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring eine Abstützfläche (39) aufweist, die der Stirnfläche (17) axial gegenüberliegt.
  4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (13) an der Stirnfläche (17) und/oder an der Abstützfläche (39) einen Absatz (41) zur Aufnahme mindestens einer kolben- und/oder bodenseitigen Ventilscheibe aufweist.
  5. Schwingungsdämpfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder einen Axialanschlag zur Abstützung des Stützrings aufweist.
  6. Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (1) einen Anschluss (43) für eine Adapterstange (45) als Sicherungseinrichtung aufweist, deren Durchmesser dem Durchmesser der Kolbenstange (5) entspricht.
  7. Verfahren zur Montage eines Schwingungsdämpfers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (3) endseitig mit dem Bodenteil (9) bestückt und zwischen dem offenen Ende des Arbeitszylinders (3) und dem Bodenteil (9) des Stützrings (13) an einer Innenwandung des Arbeitszylinders (3) eingeklemmt wird, wobei danach die Baueinheit aus Kolbenstange (5) und Kolben (7) in den Arbeitszylinder (3) eingeführt und der Arbeitszylinder (3) von der Kolbenstangenführung (19) verschlossen wird, wobei die Kolbenstange (5) von dem Stützring (13) in einer Position gehalten wird, bei der die Kolbenstange (5) die Kolbenstangenführung (19) zumindest mit dem Längenabschnitt (21) durchragt, wobei der Schwingungsdämpfer (1) vor dem Durchfahren der Kolbenstange (5) entlang eines Kolbenstangenstangenhubwegs vollständig mit einem Dämpfmediumvolumen (31) und einem Gasvolumen (33) gefüllt wird, wobei der Stützring (13) von dem Kolben (7) in eine Endlage außerhalb des Arbeitsbereichs des Kolbens (7) verschoben wird.
  8. Verfahren zur Montage eines Schwingungsdämpfers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (3) endseitig mit dem Bodenteil (9) bestückt wird, und die Kolbenstange (5) mit der Adapterstange (45) verlängert und in den Arbeitszylinder (3) eingeführt wird, und der Schwingungsdämpfer (1) vollständig mit einem Dämpfmediumvolumen (31) und einem Gasvolumen (33) gefüllt wird, wobei die Adapterstange (45) nach dem Befüllvorgang des Schwingungsdämpfers (1) von der Kolbenstange (5) demontiert wird.
  9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (1) vor seinem endgültigen Verschluss einer Betriebsprüfung unterzogen wird.
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