DE19823878C1 - Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit einem Ausgleichselement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zweirohrschwingungsdämpfer, der zur Gewichtseinsparung mit einem Stahlzylinder und einem Leichtmetallbehälter ausgeführt ist. Diese beiden Metalle besitzten unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten, so daß für die Aufrechterhaltung der Einspannkraft des Zylinders zwischen einer Kolbenstangenführung und einem Bodenventil gesorgt werden muß. Hierzu ist ein mit dem Zylinder zusammenwirkendes zwischen der Kolbenstangenführung und/oder dem Bodenventil eingebautes Ausgleichselement vorgesehen. Dieses Ausgleichselement weist einen axial elastischen Abschnitt auf, dessen Erstreckung in Achsrichtung größer ist als die Aufnahme der Kolbenstangenführung oder die Aufnahme des Bodenventils, während der elastische Abschnitt außerhalb oder zumindest größtenteils außerhalb der Aufnahme angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer entsprechend dem Oberbe­ griff von Patentanspruch 1.

Unterschiedliche Längenausdehnungen zwischen dem Behälter und dem Zylinder ent­ stehen bei Temperaturschwankungen insbesondere dann, wenn diese beiden Bauteile aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizient bestehen, bei­ spielsweise wenn vorwiegend aus Gewichtsgründen der Behälter aus Aluminium und der Zylinder aus Stahl gefertigt ist. Bei Federbeinen ist der Behälter mit einem Federteller versehen, auf dem sich die Fahrzeugfeder abstützt, so daß außerdem relativ hohe Fe­ derkräfte auf den Behälter einwirken, die eine zusätzliche Längenänderung bewirken.

Durch die DE 42 30 238 A1 ist ein Zweirohr-Schwingungsdämpfer bekannt, bei dem zur Kompensation der unterschiedlichen Längenausdehnung zwischen dem Behälter und dem Zylinder ein federndes Bauteil zwischen dem Zylinder und der Kolbenstangenfüh­ rung oder dem Bodenventil angeordnet ist. Dieses federnde Bauteil besteht aus minde­ stens einer Tellerfeder oder aus einem elastischen Körper, dessen Wärmeausdehnungs­ koeffizient deutlich größer ist, als der des Stahl-Zylinderrohres, so daß bei Temperatur­ schwankungen die Längenausdehnung des Aluminium-Behälters kompensiert wird und die Einspannkraft zwischen Zylinder und Behälter immer so groß ist, daß die Abdichtung des Zylinders an der Kolbenstangenführung stets gewährleistet ist. Das federnde Bauteil ist in axialer Richtung kleiner als die zylindrische Aufnahme der Kolbenstangenführung und muß gesondert zwischen der Kolbenstangenführung und dem Zylinder montiert werden. In diesem Zusammenhang ist auch die DE 197 04 318 A1 zu nennen.

Die DE 196 28 152 A1 offenbart einen hydraulischen Schwingungsdämpfer der einen Dämpfungszylinder und einen Außenzylinder aufweist, die aus Materialien mit einem unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten bestehen. Zur Kompensation der unter­ schiedlichen Wärmedehnungen der genannten Bauteile ist der Dämpfungszylinder be­ reichsweise als form- und/oder materialelastischer und in Richtung der Stoßdämpfer­ längsachse verformbarer Körper ausgebildet.

Aus der DE 195 15 643 C1 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, dessen Behälterrohr aus einem Werkstoff mit einer anderen Wärmeausdehnungskonstante besteht als der Werkstoff des Zylinderrohres. Um den auftretenden Längenunterschied zwischen diesen beiden Rohrkörpern auszugleichen, weist das Behälterrohr eine Mehrzahl von Deh­ nungssicken auf.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zweirohrschwingungsdämpfer oder ein Zweirohrfederbein mit einer großen Freizügigkeit hinsichtlich der Werk­ stoffauswahl der wesentlichen Bauteile zu schaffen, wobei zu dem erforderliche Län­ genausgleich ein einfaches und leicht zu montierendes Ausgleichselement verwendet wird, so daß bei Gemischt- bzw. Leichtbauweise die einwandfreie Dämpffunktion im gesamten Arbeitsbereich gewährleistet ist.

Diese Aufgabe in einem ersten Ausführungsbeispiel durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Infolge des langen elastischen Axialbereichs kann das Ausgleichselement einen relativ großen Längenunterschied des Behälters ausgleichen, wobei die zur Abdichtung des Zylinders in der Kolbenstangenführung und/oder im Bodenventil erforderliche Axial­ kraft, nicht unterschritten wird. Damit ist für die sich in axialer Richtung erstreckenden Bauteile, wie Zylinder und Behälter eine große Freizügigkeit hinsichtlich der Werk­ stoffauswahl gewährleistet. So kann u. a. eine Leichbauweise realisiert werden, wobei beispielsweise der Zylinder als Stahlteil und der Behälter aus Leichtmetall, Kunststoff oder einem anderen leichten Werkstoff hergestellt sein kann. Auch an die Kolbenstan­ genführung werden im Bereich der zylindrischen Aufnahme keine besonders hohen Fe­ stigkeits- und Härteanforderungen gestellt, da das Ausgleichselement keine Axialbewe­ gung an der Dichtstelle ausführt und sich deshalb nicht oder zumindest nicht wesentlich in die zylindrische Aufnahme einarbeiten kann.

Eine sehr gute radiale Abstützung und Zentrierung des Zylinders im Behälter wird auf einfache Weise dadurch erhalten, daß zumindest eine der im Querschnitt polygonförmig ausgebildeten Wellen an der Innenwand des Behälters anliegend ausgebildet ist.

Zur sicheren Abdichtung des Ausgleichselements in der zylindrischen Aufnahme der Kolbenstangenführung ist, wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, im Innenraum einer nach außen weisenden Welle ein mit der zylindrischen Aufnahme der Kolbenstangen­ führung zusammenwirkender Dichtring angeordnet, so daß die Stirnfläche des Aus­ gleichselements nach dem Aufweitvorgang nicht mehr nachbearbeitet werden muß.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Innenraum einer nach au­ ßen weisenden Welle als Befestigungsnut für einen Zuganschlagpuffer oder für eine Zuganschlagfeder ausgebildet. Damit wird durch Einklipsen des Zuganschlagpuffers oder der Zuganschlagfeder in den Innenraum der nach außen weisenden Welle eine einwandfreie Befestigung und Montage des Zuganschlagelements im Zylinder geschaf­ fen.

Um insbesondere bei etwas weicheren Kolbenstangenführungen ein Einarbeiten in die Anschlagfläche zu vermeiden, wird eine Vergrößerung der Anlagefläche und dadurch eine geringere Flächenpreßung dadurch geschaffen, daß, wie die Erfindung zeigt, das mit der Aufnahme der Kolbenstangenführung zusammenwirkende Ende des Ausgleich­ selements einen radial nach innen gerichteten Ansatz aufweist.

Eine weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel wird erfindungsgemäß durch den Pa­ tentanspruch 6 beschrieben.

Aufgrund dieser Ausgestaltung des Kompensators kann dieser zusätzlich die Funktion eines Zuganschlages übernehmen.

Zur einwandfreien Führung des Zylinders im Behälter ist merkmalsgemäß der Kompen­ sator im Bereich des Anschlußes an den Zylinder mit einem Zentrierbund versehen, der an der Innenwand des Behälters zur Anlage kommt und Durchlaßquerschnitte bildet.

Der Kompensator kann beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein und zur Aufnah­ me größerer axialer Längenänderungen des Behälters mit mindestens einer nach außen weisenden Welle versehen sein.

Zur wegabhängigen Kraftänderung des Zuganschlages weist dieser mindestens eine partielle Längsnut auf.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer, der auf dem Behälter einen Federteller trägt, im Längsschnitt;

Fig. 2 den Bereich der Kolbenstangenführung des in Fig. 1 gezeigten Schwingungs­ dämpfers in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 eine Ausführungsform mit einer gewichtsreduzierten Kolbenstangenführung;

Fig. 4 ein mit einem Zuganschlagpuffer versehenes Ausgleichselement;

Fig. 5 ein Ausgleichselement, das mit einer Zuganschlagfeder verbunden ist;

Fig. 6 eine Ausführungsform des Ausgleichselements mit einem radial nach innen ge­ richteten Ansatz;

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Ausgleichselement mit dem Bodenventil verbunden ist;

Fig. 8 ein als Kompensator ausgeführtes Ausgleichselement im Längsschnitt;

Fig. 9 ein mit einer nach außen gerichteten Welle versehener Kompensator;

Fig. 10 eine Ausführungsform des mit einem Anschlagzylinder versehenen Kompensa­ tors.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Zweirohr-Schwingungsdämpfer ist mit einem Fe­ derteller versehen, der auf dem Behälter 1 befestigt ist und das Widerlager für eine sich am Fahrzeugaufbau abstützende Fahrzeugfeder bildet. Eine Kolbenstange 3 ist in einer Kolbenstangenführung 4 axial geführt und mittels einer Kolbenstangendichtung nach außen abgedichtet. Diese im Behälter 1 befestigte Kolbenstangenführung 4 besitzt zur Aufnahme eines Ausgleichselements 5 eine Aufnahme 7, in die ein mit einem Zylinder 2 zu einer Baueinheit zusammengefaßtes Ausgleichselement 5 abdichtend eingreift. Das Ausgleichselement 5 ist mit einem elastischen Abschnitt 6 versehen, der eine relativ große axiale Erstreckung hat und durch ein wellrohrförmiges Ende 8 des Zylinders 2 gebildet ist. Die dadurch gebildeten und nach außen weisende Wellen 9 sind vorzugs­ weise im Querschnitt polygonförmig ausgeführt. Im Innenraum 10 der obersten nach außen weisenden Welle 9, die im axialen Bereich der zylindrischen Aufnahme 7 ange­ ordnet ist, liegt ein gegen die Aufnahme 7 gedrückter Dichtring 11. Die nach außen weisenden Wellen 9 dienen bei diesem Ausführungsbeispiel durch Auflage auf der In­ nenwand des Behälters 1 auch der radialen Abstützung und Zentrierung des Zylinders 2 im Behälter 1.

Die auf den Zylinder 2 wirkende Axialkraft wird einerseits durch ein Bodenventil und andererseits von der Kolbenstangenführung 4 aufgenommen, wobei das Ende des Ausgleichselements 5 gegen die Stirnfläche der Aufnahme 7 gedrückt wird. Da das Ausgleichselement 5 eine verhältnismäßig lange axiale Erstreckung besitzt, kann von diesem auch eine größere Längenänderung zwischen dem Zylinder 2 und dem Behälter 1 aufgenommen werden, wobei die erforderliche Einspannkraft zwischen dem Zylinder 2 und der Kolbenstangenführung 4 in jedem Betriebszustand erhalten bleibt. Durch das mit großer axialer Länge versehene Ausgleichselement 5 wird somit eine relativ große Freizügigkeit hinsichtlich der Werkstoffauswahl für wesentliche Bauteile des Zweirohr­ schwingungsdämpfers geschaffen. Auch an der Einspannstelle des Ausgleichselements 5 in der Kolbenstangenführung 4 liegt das Ende des Ausgleichselements ohne Relativ­ bewegung ständig auf der Stirnfläche der Aufnahme 7 auf, so daß ein Einarbeiten ver­ mieden wird und daher auch an die Kolbenstangenführung 4 geringere Festigkeitsan­ forderungen gestellt werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die Kolbenstangenführung 4 leichter und einfa­ cher ausgebildet ist und zur Abdichtung des Zylinderinnenraums an der Kolbenstangen­ führung 4 das Ende des Ausgleichselements 5 gegen die Stirnfläche der Aufnahme 7 gepreßt wird.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung ist die oberste nach außen weisende Welle 9 des in der Aufnahme 7 mit der Kolbenstangenführung 4 verbundenen Ausgleichselements 5 mit einem Innenraum 10 versehen, in den zur Befestigung ein radial nach außen verlau­ fender umlaufender Wulst eines Zuganschlagpuffers 12 eingeklipst ist und dadurch festgehalten wird.

Die Befestigung einer Zuganschlagfeder 13 mit einer Federwindung, die einen größeren Außendurchmesser aufweist, ist in Fig. 5 gezeigt. Hierfür ist diese Federwindung in dem Innenraum 10 der nach außen weisenden Welle 9 befestigt und stützt sich in axialer Richtung auf einer Anschlagfläche der Kolbenstangenführung 4 ab, während das Aus­ gleichselement 5 mit seinem oberen Ende in der Aufnahme 7 der Kolbenstangenfüh­ rung 4 befestigt ist.

In Fig. 6 ist ein Ausgleichselement 5 mit einem radial nach innen gerichteten Ansatz 14 versehen, der zur Vergrößerung der axialen Anlagefläche und damit zur Verringerung der Flächenpreßung des Ausgleichselements 5 in der Aufnahme 7 der Kolbenstangen­ führung 4 dient. Die Wellenform des Ausgleichselements 5 ist bei dieser Ausführungs­ form durch Einziehen des Zylinders 2 hergestellt, so daß die am freien Ende des Ansat­ zes 14 gebildete Fläche am zylindrischen Teil der Aufnahme 7 der Kolbenstangenfüh­ rung 4 anliegt und damit der Ansatz 14 die Zentrierung des Zylinders 2 über die Kolben­ stangenführung 4 im Behälter 1 bewirkt.

Eine weitere in Fig. 7 gezeigte vorteilhafte Ausführungsform ist mit einem mit dem Bo­ denventil 4a zusammenwirkenden und einteilig mit dem Zylinder 2 hergestellten Aus­ gleichselement 5 versehen. Der axial elastische Abschnitt 6 ist an seinem unteren Ende in der Aufnahme 7a des Bodenventils 4a angeordnet, wobei das Kolbenventil zur Auf­ nahme der Ventilfeder einen zum Bodenventil 4a weisenden Zapfen besitzt, so daß bei eingefahrener Stellung der Kolbenstange 3 nur der Zapfen in die Nähe des Bodenventils gelangt, jedoch der Kolben nur mit Abstand an das Bodenventil 4a herangefahren wer­ den kann und dementsprechend die Zylinderlaufbahn nicht bis zum Bodenventil auszu­ nutzen vermag. Innerhalb dieser nicht nutzbaren Laufbahn des Zylinders 2 ist das Aus­ gleichselement 5 mit dem axial elastischen Abschnitt 6 angeordnet. Diese Konstruktion ist insbesondere für den Montageablauf des Zweirohr-Schwingungsdämpfers günstig.

In Fig. 8 ist das Ausgleichselement 5 als Kompensator 15 ausgebildet, der einerseits mit­ tels einer Führung fest mit dem Zylinder 2 verbunden ist und andererseits in die Auf­ nahme 7 der Kolbenstangenführung 4 - oder alternativ in eine Aufnahme des Boden­ ventils - eingreift. Der Kompensator 15 kann in diesem Fall aus einem Werkstoff herge­ stellt sein, der beispielsweise den geeigneten Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist, z. B. aus Leichtmetall oder einem geeigneten Kunststoff. Zur Zentrierung des Zylinders 2 im Behälter 1 ist der Kompensator 15 an seinem unteren Ende mit einem Zentrierbund 16 versehen.

In weiterer Ausgestaltung des Kompensators 15 greift gemäß Fig. 9 das untere Ende in den Zylinder 2 ein, wobei eine nach außen weisende Welle 9 zur erhöhten Wärmedeh­ nungskompensation angeordnet ist. Insbesondere die Anordnung des Kompensators 15 zwischen der Kolbenstangenführung 4 und dem Zylinder 2 ermöglicht auf einfache Weise die Ausbildung eines hydraulischen Zuganschlags, wie dies die Fig. 10 zeigt. Hierzu bildet der Kompensator 15 einen Anschlagzylinder 17, in den ab einem vorbe­ stimmten Ausfahrweg der Kolbenstange 3 ein darauf befestigter Zuganschlagring 19 einfährt. Die Dämpfwirkung wird durch wenigstens eine Längsnut 18 erzielt, die bei­ spielsweise partiell oder mit axial veränderlichem Durchtrittsquerschnitt ausgeführt sein kann. Ebenso können mehrere über den Umfang verteilte Längsnuten 18 mit unter­ schiedlicher axialer Länge vorgesehen sein.

Claims (9)

1. Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit einem Ausgleichselement für eine unterschiedli­ che Längenausdehnung zwischen einem Zylinder und einem den Zylinder mit radia­ lem Abstand umgebenden Behälter, wobei der Zylinder zwischen einer zylindrischen Aufnahme einer im Behälter befestigten Kolbenstangenführung und einem auf dem Boden des Behälters aufliegenden Teil, beispielsweise einem Bodenventil, unter axialer Vorspannung angeordnet ist und das Ausgleichselement zwischen der Kol­ benstangenführung und/oder dem Bodenventil mit dem Zylinder zusammenwirkend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (5) einen axial elastischen Abschnitt (6) aufweist, dessen Erstreckung in Achsrichtung größer ist als die Aufnahme (7) der Kolbenstangenführung (4) oder die Aufnahme (7a) des Bodenventils (4a), während der elastische Abschnitt (6) außerhalb oder zumindest größtenteils außerhalb der Aufnahme (7 bzw. 7a) angeordnet ist, wobei die nach außen weisenden Wellen (9) im Querschnitt polygonförmig ausgebildet sind.

2. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der im Querschnitt polygonförmig ausgebildeten Wellen (9) als ra­ diale Abstützung des Zylinders (2) im Behälter (1) ausgebildet ist.

3. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im Innenraum (10) einer nach außen weisenden Welle (9) ein mit der zylindrischen Aufnahme (7) der Kolbenstangenführung (4) zusam­ menwirkender Dichtring (11) angeordnet ist.

4. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Innenraum (10) einer nach außen weisenden Welle (9) als Befestigungsnut für einen Zuganschlagpuffer (12) oder für eine Zugan­ schlagfeder (13) ausgebildet ist.

5. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüchen, da­ durch gekennzeichnet, daß das mit der Aufnahme (7) der Kolbenstangenführung (4) zusammenwirkende Ende des Ausgleichselements (5) einen radial nach innen gerichteten Ansatz (14) aufweist.

6. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (5) durch einen sich in axialer Rich­ tung erstreckenden und zwischen dem Zylinder (2) und der Kolbenstangenführung (4) angeordneten Kompensator (15) gebildet ist, wobei der Kompensator (15) mit einem Anschlagzylinder (17) versehen ist, während ein auf der Kolbenstange (3) be­ festigter Zuganschlagring (19) mit dem Anschlagzylinder (17) in Wirkverbindung steht.

7. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensator (15) im Bereich des Anschlußes an den Zylinder (2) mit einem Zen­ trierbund (16) versehen ist, der an der Innenwand des Behälters (1) zur Anlage kommt und Durchlaßquerschnitte bildet.

8. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kompensator (15) mindestens eine nach außen weisende Welle (9) aufweist.

9. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensator wenigstens eine partielle Längsnut (18) aufweist.