DE10352697A1

DE10352697A1 - Schwingungsdämpfer mit einem Trennkolben

Info

Publication number: DE10352697A1
Application number: DE2003152697
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Wirth (FH)
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2005-06-23

Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend einen Arbeitsraum und einen dazu in Reihe angeordneten Ausgleichsraum, wobei innerhalb des Arbeitsraums eine Kolbenstange mit einem Kolben axial beweglich geführt ist, die einen Trennkolben zwischen dem Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum bei der Montage in eine definierte Position verschiebt, wobei der Trennkolben eine profilierte Oberfläche mit mindestens einer Anschlagfläche für einen Kontakt mit der Baugruppe Kolbenstangen-Kolben radial außerhalb der Stirnfläche der Kolbenstange aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem Trennkolben gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einem Schwingungsdämpfer mit einem Trennkolben handelt es sich vielfach um einen sogenannten Einrohrschwingungsdämpfer, in dessen Zylinder einerseits ein Dämpfmedium gefüllter Arbeitsraum in Reihe zu einem Ausgleichsraum ausgeführt ist, wobei zwischen dem Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum ein axial beweglicher Trennkolben angeordnet ist.
Während des Füllvorgangs des Schwingungsdämpfers wird der Trennkolben von der mit dem Kolben versehenen Kolbenstange in den Zylinder verschoben. Dabei liegt die Kolbenstange mit ihrer Stirnfläche auf dem Trennkolben auf. Die Kolbenstange verfügt häufig über einen Kolbenstangenzapfen mit einem Gewinde, so dass lediglich der Kerndurchmesser des Kolbenstangenzapfens auf dem Trennkolben zur Anlage kommt. Bei dem Verschiebevorgang kann der Trennkolben beschädigt werden, da der momentane Druck im Ausgleichsraum auf den Trennkolben wirkt, aber aus der Richtung des Arbeitsraums die Kraft lediglich über die Stirnfläche der Kolbenstange eingeleitet wird. Besonders kritisch wird das Problem, wenn der Kolben über einen linsenförmigen Kopf mit der Kolbenstange vernietet ist. Dann liegt zwischen der Kolbenstange und dem Trennkolben lediglich eine punktförmige Kontaktfläche vor.
In der Regel werden die Trennkolben aus einem Kunststoff hergestellt. Eine Abhilfe des Problems könnte darin bestehen, dass man wieder Trennkolben aus einem Metall einsetzt, die jedoch deutlich teuerer und schwerer sind. Des weiteren könnte man sich überlegen, den Trennkolben mit einer Armierungsscheibe zu versehen, die jedoch gesichert werden müsste, so dass der Trennkolben ebenfalls im Vergleich zu aktuellen Konstruktionen teuerer wird. Zusätzlich müsste man einen Hubverlust der Kolbenstange um das Höhenmaß der Armierungsscheibe in Kauf nehmen.

Eine weitere Idee besteht darin, einen Kolben, wie er z. B. aus der DE 34 45 684 A1 bekannt ist, mit einem längeren Kolbenhemd zu versehen, damit der Kontakt mit dem Trennkolben über den Kolben eingeleitet wird. Auch bei dieser Maßnahme tritt ein Hubverlust der Kolbenstange auf, abgesehen von dem dann teureren Kolben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das aus dem Stand der Technik bekannte Problem mit möglichst einfachen Mitteln zu lösen, wobei jeder Kolbentyp verwendbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Trennkolben eine profilierte Oberfläche mit mindestens einer Anschlagfläche für einen Kontakt mit der Baugruppe Kolbenstangen-Kolben radial außerhalb der Stirnfläche der Kolbenstange aufweist.

Die Krafteinleitung ausgehend von der Baugruppe Kolbenstange-Kolben auf den Trennkolben gestaltet sich für den Trennkolben sehr viel günstiger, da der Kontaktbereich in Richtung des Randes des Trennkolbens verschoben ist.

Des weiteren ist vorgesehen, die Anschlagfläche von einer Erhebung gebildet wird, die einen Freiraum zur Aufnahme der Kolbenstange begrenzt. Die kreisringförmige Erhebung kann z. B. einen zu einer Kolbenmutter überstehenden Kolbenstangenzapfenabschnitt aufnehmen, so dass kein Hubverlust für die Kolbenstangen auftritt.

Bei einer Alternativvariante wird die Erhebung von einer zylindrischen Führung des Trennkolbens gebildet, wobei die Länge der Führung ausgehend von einem Boden des Trennkolbens größer ist als der Abstand einer Kolbenunterseite zu einer Stirnfläche der Kolbenstange. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Kraftübertragung auf den Trennkolben über den Kolben.

Als weitere festigkeitssteigende Maßnahme weist der Trennkolben eine in Richtung des Arbeitsraums gekrümmte Körperform auf.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch besteht Trennkolben aus einem spritzfähigen Kunststoff und eine Angussstelle für den Trennkolben ist an der in Richtung des Ausgleichsraums weisenden Seite ausgeführt.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher beschrieben werden.
Es zeigt:
1 Prinzipieller Aufbau eines Schwingungsdämpfers mit einem Trennkolben
2–4 Trennkolben als Einzelteil mit Darstellung des Kontaktes der Baugruppe Kolbenstange-Kolben Die 1 zeigt beispielhaft ein Kolben-Zylinderaggregat 1 in der Ausführung eines Einrohrschwingungsdämpfers. Grundsätzlich lässt sich die Erfindung auch bei anderen Kolben-Zylinderaggregaten anwenden, wie Gasfedern o. ä..
Der Einrohrschwingungsdämpfer 1 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 3, indem ein Kolben 5 an einer Kolbenstange 7 axial beweglich angeordnet ist. An der Austrittsseite der Kolbenstange 7 verschließt eine Kolbenstangenführung 9 einen mit Dämpfmittel gefüllten Arbeitsraum 11, der durch einen Trennkolben 13 von einem Gasraum 15 getrennt ist, der endseitig einem Boden 17 mit Auge 19 aufweist.
Bei einer Kolbenstangenbewegung wird Dämpfmedium durch Dämpfventile 21 im Kolben 5 verdrängt. Ein Kolbenring 23, der eine Umfangsfläche 25 des Kolbens 5 abdeckt, verhindert ein seitliches Umströmen des Kolbens.
Die 2 zeigt einen Ausschnitt des Schwingungsdämpfers 1 im Bereich des Trennkolbens 13 mit einer Kolbenstangenposition relativ zum Trennkolben 13, die bei der Montage des Schwingungsdämpfers vorliegt.
Wie man erkennt, ist der Kolben 5 auf einem Kolbenstangenzapfen 7a in Verbindung mit einer Kolbenmutter 27 befestigt, wobei eine Stirnfläche 29 des Kolbenstangenzapfens 7a, bezogen auf den Schwingungsdämpfer, ein innenliegendes Ende der Baugruppe Kolbenstange-Kolben bildet. Bei der Montage des Schwingungsdämpfers 1 kommt die besagte Baugruppe mit dem Trennkolben 13 im Bereich eines Bodens 31 in Kontakt, wobei der Trennkolben eine zylindrische Führung 33 aufweist, die in Richtung des Arbeitsraums 11b weist. Damit nicht die Stirnfläche 29 der Kolbenstange 7, sondern eine möglichst große Kontaktfläche genutzt werden kann, verfügt der Trennkolben 13 über eine eine profilierte Oberfläche mit mindestens einer Anschlagfläche 35, die in einem Bereich radial außerhalb der Stirnfläche 29 der Kolbenstange ausgeführt ist. Die Anschlagfläche 35 wird in diesem Ausführungsbeispiel von einer kreisringförmigen Erhebung 37 gebildet, deren Innendurchmesser größer ist als der des Kolbenstangenzapfen, so dass ein Freiraum zur Aufnahme der Kolbenstange vorliegt. Deshalb kann die im Querschnitt deutlich größere Kolbenmutter 27 auf dem Trennkolben 13 zur Anlage kommen, so dass die Belastung auf den Trennkolben sinkt.
Als weitere festigkeitssteigernde Maßnahme weist der Trennkolben 13 eine in Richtung des Arbeitsraums gekrümmte Körperform auf. Als Werkstoff für den Trennkolben kommt ein spritzfähiger Kunststoff zur Anwendung, wobei eine Angussstelle 39 für den Trennkolben an der in Richtung des Ausgleichsraums 15 weisenden Seite ausgeführt ist. Auch ohne eine Materialanhäufung erreicht der Trennkolben sehr hohe Festigkeitswerte.
In der 3 wird die Verbindung zwischen dem Kolben 5 und der Kolbenstange 7 von einem linsenförmigen Nietkopf 41 gebildet, der sich radial auf eine Ausgleichsscheibe 42 ausdehnt. In diesem Fall ist der von der Erhebung 37 radial begrenzte innere Freiraum größer als der Durchmesser des Nietkopf 41, so dass die Ausgleichsscheibe auf der Anschlagfläche 35 zur Anlage kommt.
Die 4 zeigt eine Variante, bei der die kreisringförmige Erhebung von einer zylindrischen Führung 43 des Trennkolbens im Zylinder gebildet wird, wobei die Länge der Führung ausgehend von dem Boden 31 des Trennkolbens größer ist als der Abstand einer Kolbenunterseite zu der Stirnfläche 29 der Kolbenstange. In diesem Fall kann sich der Trennkolben 13 direkt am Kolben 5 abstützen, so dass der vergleichsweise empfindlichere Boden 31 keine Krafteinleitung über die Baugruppe Kolbenstange-Kolben erfährt.

Claims

Schwingungsdämpfer, umfassend einen Arbeitsraum und einem dazu in Reihe angeordneten Ausgleichsraum, wobei innerhalb des Arbeitsraums eine Kolbenstange mit einem Kolben axial beweglich geführt ist, die einen Trennkolben zwischen dem Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum bei der Montage in eine definierte Position verschiebt, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (13) eine profilierte Oberfläche mit mindestens einer Anschlagfläche (35) für einen Kontakt mit der Baugruppe Kolbenstangen-Kolben radial außerhalb der Stirnfläche (29) der Kolbenstange (7, 7a) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (35) von einer Erhebung (37) gebildet wird, die einen Freiraum zur Aufnahme der Kolbenstange (7; 7a) begrenzt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Erhebung von einer zylindrischen Führung (43) des Trennkolbens (13) gebildet wird, wobei die Länge der Führung (43) ausgehend von einem Boden (31) des Trennkolbens (13) größer ist als der Abstand einer Kolbenunterseite zu einer Stirnfläche (29) der Kolbenstange (7; 7a).
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (13) eine in Richtung des Arbeitsraums (11b) gekrümmte Körperform aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Trennkolben (13) aus einem spritzfähigen Kunststoff besteht und eine Angussstelle (39) für den Trennkolben (13) an der in Richtung des Ausgleichsraums (15) weisenden Seite ausgeführt ist.