DE202004015535U1 - Motor vehicle has spring damper combination for the tailgate comprises elastic spring and two chamber fluid damper with piston and throttle between chambers - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, aufweisend eine Karosserie, eine über mindestens ein Scharnier daran angeschlossene, schwenkbare Öffnungsklappe und eine Feder aus elastischem Federmaterial, die derart angeordnet ist, dass sie die Bewegung der Öffnungsklappe unterstützt.The The present invention relates to a vehicle having a body, one over at least one hinge connected to it, swiveling opening flap and a spring made of elastic spring material arranged in this way is that it's the movement of the opening flap supported.
Derartige
Federsysteme für Öffnungsklappen
und insbesondere Heckklappen von Kraftfahrzeugen sind beispielsweise
aus
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Federsystem für eine Fahrzeugöffnungsklappe derart auszulegen, dass die Nachteile konventioneller Federn aus elastischem Federmaterial und die Nachteile von Gasdruckfedern eliminiert sind und dass es unabhängig von der Arbeitstemperatur eine vorgegebene Öffnungscharakteristik liefert.The The present invention is therefore based on the object of the spring system for one Vehicle opening flap to be interpreted so that the disadvantages of conventional springs elastic spring material and the disadvantages of gas pressure springs eliminated are and that it is independent provides a given opening characteristic of the working temperature.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Fluiddämpfer zum Dämpfen der Bewegung der Öffnungsklappe vorgesehen ist, wobei der Fluiddämpfer als eine Zylinder-Kolbeneinheit ausgebildet ist und die Zylinder-Kolbeneinheit als ein offenes System vorzugsweise mit zwei durch den Kolben getrennten Kammern und einer Drosselpassage zwischen den Kammern ausgebildet ist. Dabei ist eine Kammer gegen die Umgebung abgeschlossen und die zweite Kammer befindet sich in Fluidverbindung mit der Umgebung. Der Fluiddämpfer kann, verglichen mit einer Gasdruckfeder, von wesentlich kleinerer Größe sein. Ferner ist es möglich, den Fluiddämpfer mit Umgebungsdruck zu betreiben, so dass eine aufwändige Abdichtung des Fluiddämpfers, wie das bei einer Gasdruckfeder erforderlich ist, nicht benötigt wird. Außerdem sind mit Umgebungsdruck arbeitende Fluiddämpfer temperaturunabhängig.According to the invention Task solved by that a fluid damper to dampen the Movement of the opening flap is provided, the fluid damper is designed as a cylinder-piston unit and the cylinder-piston unit as one open system preferably with two separated by the piston Chambers and a throttle passage formed between the chambers is. A chamber is closed against the environment and the second chamber is in fluid communication with the environment. The fluid damper can be much smaller compared to a gas spring Be great. It is also possible the fluid damper operate with ambient pressure, so that a complex seal of the fluid damper, like that is required for a gas pressure spring is not required. Moreover fluid dampers working with ambient pressure are temperature independent.
Vorzugsweise sind Feder und Fluiddämpfer zu einer Baueinheit kombiniert. In der Kombination lässt sich ein besonders kompaktes Bauteil herstellen.Preferably are spring and fluid damper too combined into one unit. The combination can be produce a particularly compact component.
Die Erfindung betrifft ferner eine Baueinheit aus Feder aus elastischem Federmaterial und Fluiddämpfer zum Abstützen von Fahrzeugöffnungsklappen. Die Baueinheit kann mit ihrem einen Ende beispielsweise an einer karosserieseitigen Festlegung angeschlossen sein und ihrem anderen Ende an der Öffnungsklappe angeschlossen sein. Es ist auch möglich, bei bestimmten Scharnieren die Baueinheit bzw. die Feder und/oder den Fluiddämpfer an Bauteilen des Scharniers anschließen zu lassen. Als Beispiele für derartige Scharniere sind Vier-Gelenk-Scharniere oder Bügelscharniere genannt.The The invention further relates to a unit made of elastic spring Spring material and fluid damper to support of vehicle opening flaps. The assembly can have one end, for example, at one end be attached to the body side and their other End at the opening flap be connected. It is also possible with certain hinges the assembly or the spring and / or the fluid damper To have components of the hinge connected. As examples for such Hinges are called four-hinge hinges or hinge hinges.
Es ist möglich, die Drosselpassage so auszubilden, dass sie ein Durchströmen nur auf einem bestimmten Abschnitt des Bewegungswegs des Kolbens in dem Zylinder zulässt, indem z.B. der Einlass in den Kolben am Kolbenboden oder an der Vorderseite des Kolbens erfolgt, während der Auslass aus der Drosselpassage seitlich durch die Kolbenschürze in einen Kanal in der Zylinderwand erfolgt, der nur in dem vorgegebenen gewünschten Abschnitt des Bewegungswegs ausgebildet ist. Somit lässt sich die Dämpfungscharakteristik durch das Vorsehen mehrerer unterschiedlicher Drosselpassagen ganz gezielt an die jeweiligen Bedürfnisse anpassen. Alternativ oder zusätzlich können neben dem eigentlichen "Hauptkolben" mit einer derartigen Drosselpassage mehrere Zusatzkolben auch mit Drosselpassagen vorgesehen sein, die auf der Kolbenstange jeweils bis zu einem Anschlag verschieblich gelagert sind. So kann zu Beginn des Bewegungswegs zuerst der Hauptkolben wirken, während der/die Nebenkolben auf der Kolbenstange verschieblich gelagert sind. Erst beim Eingriff eines Nebenkolbens mit einem entsprechenden Anschlag an der Kolbenstange wird dieser mitbewegt, und das Strömen des Fluids durch die weitere Drosselpassage beeinflusst zusätzlich das Dämpfungsverhalten.It is possible to design the throttle passage in such a way that it only allows flow through a certain section of the movement path of the piston in the cylinder, for example by inlet into the piston at the piston head or at the front of the piston, while the outlet from the throttle passage laterally through the piston skirt takes place in a channel in the cylinder wall, which is formed only in the predetermined desired section of the movement path. The damping characteristics can thus be specifically adapted to the respective needs by providing several different throttle passages. Alternatively or additionally, in addition to the actual "main piston" with such a throttle passage, a plurality of additional pistons can also be provided with throttle passages, each of which is slidably mounted on the piston rod up to a stop. At the beginning of the movement path, the main piston can act first, while the secondary piston (s) are slidably mounted on the piston rod. Only when a secondary piston engages with a corresponding stop on the piston rod is this also moved, and the flow of the fluid through the further throttle passage additionally influences the damping behavior.
Vorzugsweise ist eine Einweg-Strömungspassage parallel zu der Drosselpassage vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass ein im wesentlichen ungedrosseltes Strömen in einer Bewegungsrichtung der Öffnungsklappe des Fluids von der einen Kammer in die andere Kammer zugelassen ist. Bei manchen Anwendungen ist es wünschenswert, die Dämpfungscharakteristik nur in einer Bewegungsrichtung und bei nach oben öffnenden Klappen typischerweise in Öffnungsrichtung der Öffnungsklappe zu haben. Typischerweise ist in Schließrichtung eine die erforderliche Schließkraft erhöhende Dämpfung häufig unerwünscht. Zu diesem Zweck kann eine Einweg-Strömungspassage vorgesehen sein, die in eine Bewegungsrichtung ein Strömen des Fluids zulässt, so dass das Fluid die Drosselpassage im wesentlichen umströmen kann. Eine derartige Einweg-Strömungspassage kann eine einfache Strömungspassage sein, in der eine Ventileinrichtung bzw. ein Flatterventil vorgesehen ist, die bzw. das ein Strömen nur in eine Richtung erlaubt. Beispielhaft für eine derartige Ventileinrichtung ist ein von einer Feder in Schließrichtung elastisch vorgespanntes Ventilelement, beispielsweise eine Kugel, die von der Feder in einen Ventilsitz gepresst wird. Eine derartige Ventileinrichtung sperrt den Weg des Fluids in die eine Richtung und erlaubt ein Strömen des Fluids in die entgegengesetzte Richtung, indem es die Kugel von dem Ventilsitz weg gegen die Kraft der Feder verlagert. Grundsätzlich kann die Drosselpassage und/oder die Einweg-Strömungspassage in dem Kolben der Zylinderkolbeneinheit vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, diese Passagen anders, beispielsweise außerhalb des Zylinders durch die Zylinderwandung oder durch eine Strömungsvertiefung in der Zylinderwandung, von der einen Kammer zu der anderen Kammer zu führen.Preferably is a one-way flow passage provided parallel to the throttle passage, which is formed in this way is that a substantially unthrottled flow in a direction of movement of the opening door of fluid from one chamber to the other chamber is. In some applications, it is desirable to have the damping characteristic only in one direction and with opening upwards Flaps typically in the opening direction the opening flap to have. Typically one is required in the closing direction closing force increasing Damping is often undesirable. To a one-way flow passage can be provided for this purpose, which allows the fluid to flow in one direction of movement, so that the fluid can flow essentially around the throttle passage. Such a one-way flow passage can be a simple flow passage be provided in which a valve device or a flutter valve is a stream allowed in one direction only. Exemplary for such a valve device is a spring biased elastically in the closing direction Valve element, for example a ball, by the spring in one Valve seat is pressed. Such a valve device blocks the path of the fluid in one direction and allows the fluid to flow Fluids in the opposite direction by removing the ball from the Valve seat shifted away against the force of the spring. Basically can the throttle passage and / or the one-way flow passage in the piston the cylinder-piston unit can be provided. However, it is also possible to do this Passages differently, for example outside of the cylinder the cylinder wall or through a flow depression in the cylinder wall, from one chamber to the other chamber.
Die Zylinder-Kolbeneinheit als ein offenes System mit einer durch den Kolben gegen die Umgebung abgeschlossenen Kammer und einer Drosselpassage zwischen Kammer und Umgebung gebildet. Ein derartiges System kann definitionsgemäß sehr einfach aufgebaut sein. Das darin verwendete Fluid ist dann typischerweise die Umgebungsluft. Ein derartiges System hat lediglich eine geschlossene Kammer, die zweite Kammer ist mit der Umgebung in Verbindung. Auf diese Weise werden Druckunterschiede in der Kammer und der Umgebung beispielsweise durch Änderung der Außentemperatur kompensiert. Ein derartiges offenes System arbeitet temperaturunabhängig.The Cylinder-piston unit as an open system with one through the Piston sealed against the environment chamber and a throttle passage formed between chamber and environment. Such a system can very simple by definition be constructed. The fluid used therein is then typically the ambient air. Such a system has only a closed one Chamber, the second chamber communicates with the environment. On this way there are pressure differences in the chamber and the environment for example through change the outside temperature compensated. Such an open system works independently of temperature.
Bei dem offenen System besteht ein geringes Risiko, dass insbesondere bei sehr tiefen Temperaturen der Wasserdampf in der Luft in dem Fluiddämpfer gefriert. Insbesondere besteht das Risiko des Zufrierens der Drosselpassage. Um beim Zufrieren der Drosselpassage keine übermäßige Einschränkung der Funktionalität zu haben, kann es günstig sein, ein zusätzliches Überdruckventil vorzusehen, beispielsweise in der Art eines Flatterventils oder einer federvorbelasteten Kugel, wie vorangehend beschrieben. Dieses Ventil kann so ausgelegt sein, dass es bei einem bestimmten vorgegebenen Druckwert öffnet, der über dem üblicherweise durch die Drosselpassage bereitgestellten Widerstand liegt.at the open system there is a low risk that in particular at very low temperatures the water vapor in the air fluid damper freezes. In particular, there is a risk of the throttle passage freezing. To avoid excessive restriction of the throttle passage when freezing functionality to have it cheap be an additional pressure relief valve to provide, for example in the manner of a flap valve or a spring loaded ball as described above. This Valve can be designed so that it opens at a certain predetermined pressure value that is above the usual resistance provided by the throttle passage.
Vorzugsweise ist ein Antriebsmotor zum Bewegen der Öffnungsklappe vorgesehen. Ein wesentlicher Grund, die Öffnungscharakteristik einer Öffnungsklappe über den Bewegungsweg so präzise wie nur möglich festzulegen, liegt in dem zunehmenden Bestreben, Antriebsmotoren zum Antreiben derartiger Öffnungsklappen zu verwenden. Dabei wird versucht, die Antriebsmotoren grundsätzlich so klein wie irgend möglich auszubilden, was im Prinzip dann möglich ist, wenn die Bewegungscharakteristik der Öffnungsklappe derart ist, dass das Gewicht der Öffnungsklappe durch das Federsystem im wesentlichen immer ausgeglichen ist bzw. die Öffnungsklappe geringfügig das Bestreben hat, sich in Öffnungsrichtung zu bewegen. Bei den temperaturabhängigen Gasdruckfedern bzw. Gasdämpfern ist eine solche temperaturunabhängige Öffnungscharakteristik praktisch nicht realisierbar. Entsprechend groß müssen die Antriebsmotoren für Öffnungsklappen mit derartigen Federsystemen ausgebildet sein. Als Weiteres kommt hinzu, dass Sicherheitssysteme für derartig angetriebene Öffnungsklappen vorgesehen sein müssen, um ein Einquetschen von Körperteilen zu verhindern. Ein System, bei dem die Öffnungscharakteristik temperaturabhängig variiert, trägt inhärent das Problem in sich, dass der Sicherheitsabschalt-Schwellenwert auch temperaturabhängig vorgegeben sein muss, so dass die Steuerung für den Antriebsmotor nach einer bestimmten Temperaturkennlinie erfolgen muss. Eine derartige komplizierte Steuerung lässt sich vermeiden, indem das Federsystem selbst eine temperaturunabhängige Öffnungscharakteristik hat. Als Antriebe können beispielsweise Elektromotoren, Hydraulikantriebe, etc. Verwendung finden.A drive motor is preferably provided for moving the opening flap. An important reason for determining the opening characteristics of an opening flap as precisely as possible via the movement path is the increasing desire to use drive motors to drive such opening flaps. An attempt is generally made to make the drive motors as small as possible, which is possible in principle if the movement characteristics of the opening flap are such that the weight of the opening flap is essentially always balanced by the spring system or the opening flap has a slight tendency to move in the opening direction. In the case of the temperature-dependent gas pressure springs or gas dampers, such a temperature-independent opening characteristic is practically not feasible. The drive motors for opening flaps with spring systems of this type must be correspondingly large. In addition, safety systems for opening flaps driven in this way must be provided in order to prevent crushing of body parts. A system in which the opening characteristic varies as a function of temperature inherently has the problem that the safety shutdown threshold value must also be specified as a function of temperature, so that the drive motor must be controlled according to a specific temperature characteristic. Such a complicated control can be avoided by using the spring system itself has a temperature-independent opening characteristic. Electric motors, hydraulic drives, etc. can be used as drives, for example.
Vorzugsweise ist der Fluiddämpfer im Inneren der Schraubenfeder angeordnet. Dort steht typischerweise ausreichender Platz zur Verfügung, um einen solchen Fluiddämpfer zu positionieren, ohne zusätzlichen Bauraum zu benötigen. Dabei können die Befestigungen zur Befestigung der Baueinheit an dem Fahrzeug integral mit dem Zylinder bzw. der Kolbenstange einer Zylinder-Kolbeneinheit verbunden sein und an dem Zylinder bzw. der Kolbenstange die Befestigungen bzw. die Anschläge für die Federenden ausgebildet sein.Preferably is the fluid damper arranged inside the coil spring. It typically says there sufficient space available, around such a fluid damper to position without additional Space required. The Fastenings for fastening the assembly to the vehicle integrally with the cylinder or the piston rod of a cylinder-piston unit be connected and the fastenings on the cylinder or the piston rod or the attacks for the Spring ends should be formed.
Vorzugsweise dient der Fluiddämpfer als Teleskopführung für die Schraubenfeder. So kann beispielsweise die Außenfläche des Zylinders einen geringfügig geringeren Durchmesser haben als der Innendurchmesser der Schraubenfeder, so dass die Innenseiten der Windung gegen den Zylinder in Anlage kommen können. Auf diese Weise ist ein Ausknicken der Feder verhindert. Zusätzlich kann die Baueinheit nach außen durch ein Gehäuse verschlossen sein. Dabei können beispielsweise zwei teleskopisch ineinander verschiebbare Hülsen das Gehäuse definieren, wobei zwischen den Hülsen eine Dichtung vorgesehen sein kann, die ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Innere verhindert. Es kann günstig sein, die sich weiter innen befindende Hülse, d.h. die Hülse mit dem kleineren Durchmesser in dem Bereich der Kolbenstange vorzusehen und den Innendurchmesse dieser Hülse geringfügig größer als den Außendurchmesser der Schraubenfeder auszubilden, so dass diese Hülse eine Außenführung für die Schraubenfeder bildet. Auf diese Weise ist die Feder zuverlässig über die gesamte Federlänge geführt.Preferably serves the fluid damper as a telescopic guide for the Coil spring. For example, the outer surface of the cylinder may be slightly smaller Have diameters as the inside diameter of the coil spring, so that the inside of the turn comes into contact with the cylinder can. This prevents the spring from buckling. In addition can the unit to the outside through a housing to be introverted. You can For example, two sleeves that telescopically slide into each other casing define, being between the sleeves a seal can be provided to prevent dirt from entering and prevents moisture inside. It can be cheap the inner sleeve, i.e. the sleeve with the smaller diameter in the area of the piston rod and the inside diameter of this sleeve slight larger than the outside diameter form the coil spring, so that this sleeve forms an outer guide for the coil spring. In this way, the spring is reliably guided over the entire length of the spring.
Vorzugsweise ist die Feder im Inneren des Fluiddämpfers angeordnet. Auf diese Weise kann die Außenhülse der Zylinder-Kolbenkombination die Feder mit einschließen. Die Feder stützt sich dann vorzugsweise an dem Kolben oder einem mit dem Kolben beweglichen Teil und an ihrem entgegengesetzten Ende an einem Anschlag, der relativ zur Zylinderhülse im Wesentlichen festgelegt ist, ab.Preferably the spring is arranged inside the fluid damper. To this Way, the outer sleeve of the Cylinder-piston combination include the spring. The Spring supports then preferably on the piston or a movable with the piston Part and at its opposite end to a stop that relative to the cylinder sleeve is essentially set down.
Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum Einstellen der Federvorspannung vorgesehen. Mit einer derartigen Einrichtung lässt sich zum Einen die herstellungsbedingte Toleranz der Feder ausgleichen, so dass die Öffnungscharakteristik der Federtoleranz frei eingestellt sein kann. Zum Anderen ist es möglich, kundenspezifisch eine bestimmte Öffnungscharakteristik herzustellen.Preferably a device for adjusting the spring preload is provided. With such a device, on the one hand, the manufacturing-related Compensate the tolerance of the spring so that the opening characteristic of the spring tolerance is free can be set. On the other hand, it is possible to create a customer-specific one certain opening characteristics manufacture.
Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum Einstellen der Dämpfungseigenschaften vorgesehen.Preferably a device for adjusting the damping properties is provided.
Vorzugsweise wird als konventionelle Feder eine kaltgeformte Drahtfeder mit einem hohen Volumennutzwert verwendet, welche aus einem Stahldraht mit mindestens 1 mm Durchmesser und einer Zusammensetzung von 0,5 bis 0,9 Gewichtsprozent Kohlenstoff, 1,0 bis 2,5 Gewichtsprozent Silizium, 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent Mangan, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Chrom sowie im Übrigen mit ggf. Anteilen weiterer Elemente und Rest Eisen und immanente Beimengungen. Bei dem Stahldraht handelt es sich um einen gezogenen, gemäß DIN 17014 patentierten und um 60 bis 80% umgeformten Stahldraht, der martensitisch Vergütet ist und eine Zugfestigkeit von mehr als 2300 N/mm2 sowie eine Brucheinschnürung von mehr als 40% aufweist, der dann zur gewünschten Feder kaltverformt, sekundär gehärtet und bei 200 bis 400°C spannungsarm geglüht ist. Die Feder kann zur Erhöhung ihrer Dauerhaltbarkeit kugelgestrahlt sein. Der Federdraht kann vor der Herstellung der Feder in einer Zwischenphase tiefgekühlt sein und kann 0,05 bis 0,3 Gewichtsprozent Vanadiumanteil sowie einen Gesamtanteil von 0,05 bis 0,3 Gewichtsprozent an Vanadium, Niob und/oder Tantal aufweisen.Preferably, a cold-formed wire spring with a high volume utilization value is used as the conventional spring, which consists of a steel wire with a diameter of at least 1 mm and a composition of 0.5 to 0.9 percent by weight carbon, 1.0 to 2.5 percent by weight silicon, 0.3 up to 1.5 percent by weight of manganese, 0.5 to 1.5 percent by weight of chromium and, moreover, with proportions of other elements and the rest iron and immanent additions. The steel wire is a drawn steel wire, patented according to DIN 17014 and shaped by 60 to 80%, which is martensitic hardened and has a tensile strength of more than 2300 N / mm 2 and a fracture necking of more than 40%, which then cold-formed to the desired spring, secondary hardened and annealed at 200 to 400 ° C. The spring can be shot peened to increase its durability. The spring wire can be frozen in an intermediate phase prior to the manufacture of the spring and can contain 0.05 to 0.3 percent by weight of vanadium and a total amount of 0.05 to 0.3 percent by weight of vanadium, niobium and / or tantalum.
Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:The Invention and refinements of the invention are described below of illustrated embodiments. It demonstrate:
Man
erkennt ferner, dass die Baueinheit
Der
Fluiddämpfer
Der
Zylinder
Die
Kolbenstange ist an ihrem vorderen Ende
Der
Kolben
Wie
man in
Von
den Kammern
In
Anstelle
dieses Kugelsitzventils
Wird
der Kolben
In
Die
Kolbenstange
In ähnlicher
Weise zeigt
In
dem Gewindekopf
Eine
Gleitschicht
In
der
Eine
Einrichtung zum Einstellen der Vorspannung der Feder
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Effective date: 20050105 |
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