DE19909404C2

DE19909404C2 - Zweirohrschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE19909404C2
Application number: DE1999109404
Authority: DE
Inventors: Andreas Tantius
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2019-03-06
Also published as: DE19909404A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweirohrschwingungsdämpfer, bestehend aus einem Arbeitszylinder, einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, dabei ist die Kolbenstange von einer Kolbenstangenführung geführt, daß koaxial zum Arbeitszylinder ein Be hälterrohr angeordnet ist, welches mit seiner Innenwandung und der Außen wandung des Arbeitszylinders einen Ausgleichsraum bildet, wobei zwischen dem Ausgleichsraum und dem Arbeitszylinder ein Bodenventil vorgesehen ist, dabei stützt sich der Arbeitszylinder einerseits auf einer ringförmigen Außenflä che des Bodenventils ab und ist andererseits durch die Kolbenstangenführung axial eingespannt.

Es sind bereits Schwingungsdämpfer mit Rohren aus verschiedenen Werk stoffen bekannt (DE 197 04 318 A1), bei denen das Problem der unterschiedlichen Werkstoffe in einem unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten erfolgt. Um eine unterschiedliche Ausdehnung der entsprechenden Rohre auf fangen zu können, ist zwischen dem Boden des Außenrohres und dem stirn seitigen Abschluß des Druckrohres eine Federanordnung vorgesehen, die beide Rohre auseinander drückt. Damit können sich die beiden Rohre, die aus ver schiedenen Werkstoffen hergestellt sind und damit unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben, gegeneinander verschieben, ohne daß die sonst bei unterschiedlicher Längung der Rohre in Folge der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten sich einstellenden Problemen auftreten.

Es sind darüber hinaus hydraulische Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt (DE 196 28 152 A1), wobei mindestens eines der Elemente Dämp fungszylinder, Außenzylinder, Bodenventil und Führungs- und Verschlußein richtung aus einem Material besteht, welches gegenüber dem der Materialien der übrigen Elemente stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten auf weist, dabei ist der Dämpfungszylinder mindestens bereichsweise als form- und/oder materialelastischer und in Richtung der Stoßdämpferlängsachse ver formbarer Körper ausgebildet.

Es sind desweiteren Zweirohrschwingungsdämpfer bekannt (DE 42 30 238 A1), bei der einerseits die Kolbenstange zum Druckrohr und das Druckrohr zu einem Behälterrohr zentriert, die mittels einer Behälterdichtung einen zwischen dem Druckrohr und dem Behälterrohr befindlichen Ausgleichsraum abdichtet und andererseits das Druckrohr endseitig verschließt. Es ist desweiteren ein Boden ventil, das den kolbenstangenfernen Arbeitsraum begrenzt und sich an einem Boden des Behälterrohres abstützt vorgesehen, wobei ein Kompensationsglied, daß eine sich während des Dämpferbetriebes einstellende Längenausdehnung des Behälterrohres gegenüber dem Druckrohr ausgleicht. Das Kompen sationsglied ist innerhalb des stirnseitigen Verschlusses der Kolbenstangen führung, des Druckrohres, des Bodenventiles und des Behälterbodens instal liert, wobei diese Reihenanordnung unter allen Temperaturbedingungen vorge spannt ist.

Es sind Schwingungsdämpfer (DE 39 39 012 A1) bekannt, bei denen der Ar beitszylinder sowie das Behälterrohr einteilig als Strangpreßteil ausgebildet ist. Als Materialist z. B. Aluminium oder eine Legierung vorgesehen. In der DE 197 01 331 A1 ist ein Schwingungsdämpfer beschrieben, bei dem die Kolbenstan genführung mit dem Arbeitszylinder ebenfalls einteilig ausgebildet ist. Die Teile werden aus Aluminium hergestellt, so daß sich eine unterschiedliche axiale thermische Ausdehnung zwischen dem inneren Rohr und einem äußeren Rohr aus Aluminium vermieden wird. Die DE 197 06 627 A1 zeigt eine Ausführung, bei der ein Federbein derart hergestellt werden soll, daß das Zylinderrohr, die Kolbenstangenführung und ein Teil des Behälterrohres ein einteiliges Bauteil bilden soffen. Bei allen Konstruktionen ist eine schwierige Herstellung dieses einteiligen Bauteiles zu erwarten, so daß entsprechende Werkzeuge notwendig sind. Serienmäßig zu beschaffende Rohre lassen sich nicht mehr in der Ferti gung und Montage für den Schwingungsdämpfer einsetzen.

Ein stumpfes Aufsetzen des Arbeitszylinders (z. B. DE 23 37 665 B2) auf das Bodenventil führt zu Setzverlusten, so daß über die Lebensdauer des Schwin gungsdämpfers die Dichtheit nicht gewährleistet werden kann.

Bei allen diesen Zweirohrschwingungsdämpfern soll eine entsprechende Ge wichtsersparnis erzielt werden, wobei verschiedenste Bauteile aus Leichtmetall oder ähnlich leichten Legierungen hergestellt werden, mit Ausnahme des Zy linderrohres. Aufgrund seiner Beanspruchung und der zu erfüllenden Funktion besteht das Zylinderrohr aus Stahl, so daß es zu den unterschiedlichen Aus dehnungen der verschiedenen Metalle kommt, deshalb sind entsprechende Kompensationsvorrichtungen oder ähnlich kompliziert aufgebaute zusätzliche Bauteile notwendig, um die Funktion des Schwingungsdämpfers zu gewähr leisten.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Zweirohrschwingungs dämpfer derart auszubilden, so daß eine einfache Konstruktion bei einer ent sprechenden Gewichtsersparnis gestattet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der aus ei nem NE-Metall bestehende Arbeitszylinder sich auf der ringförmigen Außenflä che des Bodenventils abstützt, wobei die ringförmige Außenfläche des Boden ventils von radial innen nach radial außen schräg in Richtung des Arbeitszylin ders verläuft.

Durch die Verwendung von zwei gleichen Metallen wird das Problem der unter schiedlichen Wärmeausdehnung auf ein Minimum reduziert, so daß Kompen sationseinrichtungen entfallen können, es sind auch entsprechende Spannvor richtungen, die in axialer Länge wirksam sind, überflüssig. Der Zweirohr schwingungsdämpfer kommt demnach mit Vorteil ohne besondere Ausgleichs elemente zum Längenausgleich aus.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß zwischen der ringförmi gen Außenfläche des Bodenventils und dem Arbeitszylinder eine Metallscheibe angeordnet ist. Mit Vorteil ist hierbei eine Schräge von 10° vorgesehen, so daß eine einwandfreie Abdichtung des Bodenventiles gegenüber dem Arbeitszy linder vorhanden ist. Die zusätzlich verwendete Metallscheibe fängt eventuelle Setzverluste des Arbeitszylinders auf, nämlich der aus einem Leichtmetall hergestellte Arbeitszylinder kann sich nicht in die schräg verlaufende Außenkante des Bodenventiles einarbeiten.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, daß die Metall scheibe aus einem Werkstoff besteht, der härter als der des Arbeitszylinders ist.

Nach einem besonderen Vorteil ist vorgesehen, daß die Metallscheibe aus Stahl besteht.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der Arbeits zylinder und das Behälterrohr aus einer Leichtmetall-Legierung hergestellt sind.

Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der Werkstoff des Arbeitszylinders mindestens 200 N/mm² Zugfestigkeit aufweist.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der Werkstoff des Arbeitszylinders mindestens 310 N/mm² Zugfestigkeit auf. Durch eine derartige hohe Zugfestigkeit des Arbeitszylinders läßt sich ein funktionsfähiges und dünnes Rohr als Arbeitszylinder verwenden, um eine entsprechende Gewichts ersparnis zu erzielen. Bei einem Vergleich eines Aluminiumrohres gegenüber einem Stahlrohr ist üblicherweise das Aluminiumrohr dicker als ein ent sprechendes Stahlrohr, so daß lediglich eine geringfügige Gewichtsersparnis erzielt werden kann. Durch eine entsprechend hohe Zugfestigkeit läßt sich auch der Arbeitszylinder als dünnwandiges Rohr ausbilden, so daß eine enorme Ge wichtsersparnis des gesamten Bauteiles erzielbar ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Zweirohrschwingungsdämpfer, teils im Schnitt und einer Ab stützung des Arbeitszylinders am Bodenventil als Einzelheit

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Zweirohrschwingungsdämpfer, teils im Schnitt, mit der Kolbenstangenführung als Einzelheit.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Zweirohrschwingungsdämpfer handelt es sich im wesentlichen um den Arbeitszylinder 1, in dem der an einer Kolbenstange 6 befestigte Kolben 7 axial verschiebbar angeordnet ist und der den Arbeitszylin der 1 in einen oberen und unteren Arbeitsraum 8 unterteilt. Der untere Arbeits raum 8a ist über das Bodenventil 3 mit einem Ausgleichsraum 9 verbunden, der Ausgleichsraum 9 wird dabei durch die Außenwandung des Arbeitszylinders 1 und der Innenwandung des Behälterrohres 2 gebildet.

Sowohl der Arbeitszylinder 1 als auch das Behälterrohr 2 sind aus einem NE- Metall hergestellt, dabei muß der Arbeitszylinder 1 gegenüber der Kolbenstan genführung und gegenüber dem Bodenventil 3 eine entsprechende Abdichtung aufweisen.

In der Fig. 1a ist als Einzelheit das Behälterrohr 2 und der Arbeitszylinder 1 dargestellt, wobei das Bodenventil 3 eine ringförmige Außenfläche 4 aufweist. Die ringförmige Außenfläche 4 ist mit einer Schrägen versehen, die von radial innen nach radial außen in Richtung des Arbeitszylinders 1 verläuft. Es entsteht dadurch eine Linienberührung zwischen der ringförmigen Außenfläche 4 und der Metallscheibe 5, so daß eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist. Der aus einem NE-Metall hergestellte Arbeitszylinder 1 stützt sich auf der Metall scheibe 5 ab, so daß Setzverluste des Arbeitszylinders vermieden werden, da sich der Arbeitszylinder 1 nicht in die ringförmige Außenfläche 4 des Boden ventiles 3 einarbeiten kann.

Die Fig. 1b zeigt in einer weiteren Vergrößerung einen Teil des Bodenventiles 3, der Metallscheibe 5 sowie des Arbeitszylinders 1, wobei die ringförmige Au ßenfläche 4 sehr deutlich zu erkennen ist. Der Arbeitszylinder 1 greift in einen zylindrischen Ansatz 11 des Bodenventiles 3 ein und stützt sich über die Metall scheibe 5 an der ringförmigen Außenfläche 4 ab. Durch die Verwendung eines NE-Metalles des Arbeitszylinders mit einer hohen Zugfestigkeit läßt sich eine entsprechende Funktionsfähigkeit und ein im Verhältnis dünnes Rohr des Ar beitszylinders zur Gewichtsersparnis erzielen.

Aus der Fig. 2 ist zu erkennen, daß im oberen Bereich der Kolbenstange 6 die Kolbenstangenführung 10 angeordnet ist. Die Kolbenstange 6 verläuft dabei durch die Mittenbohrung 12 hindurch, unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Dichtung 13. Auf einem zylindrischen Ansatz 14 der Kolbenstangenführung 10 ist zur Aufnahme des Arbeitszylinders 1 ein Winkelring 15 angeordnet, der den Endbereich des Arbeitszylinders 1 aufnimmt und gegen das Bodenventil 3 zu sammen mit der Kolbenstangenführung 10 verspannt. Die Metallteile 16 und 17 sind zwischen der Kolbenstangenführung 10 und dem Winkelring 15 zur Ent lüftung des oberen Arbeitsraumes 8b zwischengeschaltet um somit ein geschlossenes Gas oder Dämpfungsmittel zurück in den Ausgleichsraum 9 abzuführen. Um Gas und Öl zu separieren ist darüber hinaus noch die Abstreif lippe 18 und die Rücklaufbohrung 19 in der Kolbenstangenführung 10 vorge sehen, die ebenfalls Dämpfungsmittel und Gas in den Ausgleichsraum 9 zurück führt.

Bezugszeichenliste

1

Arbeitszylinder

2

Behälterrohr

3

Bodenventil

4

ringförmige Außenfläche

5

Metallscheibe

6

Kolbenstange

7

Kolben

8

Arbeitsraum

9

Ausgleichsraum

10

Kolbenstangenführung

11

zylindrischer Ansatz

12

Mittenbohrung

13

Dichtung

14

zylindrischer Ansatz

15

Winkelring

16

Metallteil

17

Metallteil

18

Abstreiflippe

19

Rücklaufbohrung

Claims

1. Zweirohrschwingungsdämpfer, bestehend aus einem Arbeitszylinder, einem an einer Kolbenstange befestigten Kolben, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, dabei ist die Kolbenstange von einer Kolbenstangen führung geführt, daß koaxial zum Arbeitszylinder ein Behälterrohr angeordnet ist, welches mit seiner Innenwandung und der Außenwandung des Arbeits zylinders einen Ausgleichsraum bildet, wobei zwischen dem Ausgleichsraum und dem Arbeitszylinder ein Bodenventil vorgesehen ist, dabei stützt sich der Arbeitszylinder einerseits auf einer ringförmigen Außenfläche des Boden ventils ab und ist andererseits durch die Kolbenstangenführung axial einge spannt, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem NE-Metall bestehende Arbeitszylinder (1) sich auf der ringförmigen Außenfläche (4) des Bodenventils (3) abstützt, wobei die ring förmige Außenfläche (4) des Bodenventils von radial innen nach radial außen schräg in Richtung des Arbeitszylinders (1) verläuft.

2. Zweirohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ringförmigen Außenfläche (4) des Bodenventils (3) und dem Arbeitszylinder (1) eine Metallscheibe (5) angeordnet ist.

3. Zweirohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe (5) aus einem Werkstoff besteht, der härter als der des Arbeitszylinders (1) ist.

4. Zweirohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe (5) aus Stahl besteht.

5. Zweirohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (1) und das Behälterrohr (2) aus einer Leichtmetall- Legierung hergestellt sind.

6. Zweirohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Arbeitszylinders (1) mindestens 200 N/mm² Zugfestig keit aufweist.

7. Zweirohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Arbeitszylinders (1) mindestens 310 N/mm² Zugfestig keit aufweist.