DE3328347A1

DE3328347A1 - Schwingungsdaempfer oder federbein mit temperaturkompensation

Info

Publication number: DE3328347A1
Application number: DE19833328347
Authority: DE
Inventors: Felix 8720 Schweinfurt Wößner
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1985-02-14
Also published as: US4560041A; FR2550297B1; GB8418197D0; GB2144826A; GB2144826B; FR2550297A1

Description

FICHTEL & SAC" H"S AG - SCHWEINFURT

PATENTANMELDUNG (ZUSATZANMELDUNG ZU Nr. P 32 31 738,7)'

SCHWINGUNGSDÄMPFER ODER FEDERBEIN MIT TEMPERATURKOMPENSATION '

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer oder ein Federbein mit Temperaturkompensation, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein mit Dämpfventilen versehener und mit einer Kolbenstange verbundener Kolben gleitet und den flüssigkeitsgefüllten Innenraum des Zylinders in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Kolbenstange mittels einer am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende des Zylinders angeordneten Kolbenstangenführung geführt und mittels einer Kolbenstangendichtung nach außen abgedichtet ist, während ein in Abhängigkeit der Temperatur veränderbares Bauteil vorgesehen ist, welches einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und mindestens einen Drosselquerschnitt temperaturabhängig ändert, wobei das temperaturabhängig veränderbare Bauteil stab- oder rohrförmig ausgebildet ist und eine einen großen Verstellweg bewirkende Baulänge aufweist, die ein Vielfaches der Stärke beträgt und größer als der Durchmesser des Zylinders ist, wobei das Bauteil' an einer dem Drosselquerschnitt entferntliegenden Stelle eingespannt und an einem zylindrischen Schwingungsdämpferteil gleitend abgestützt ist - nach Patentanmeldung Nr, P 32 31 738,7» \ ~

Wenn - wie bei einem derartigen Schwingungsdämpfer oder Federbein - das temperaturabhängig veränderbare Bauteil den Zylinder auf dem gesamten Umfang umgibt, ist in vielen Fällen der verbleibende Ringraum zwischen Zylinder und Behälter so knapp bemessen., daß durch das temperaturabhängig veränderbare Bauteil die freie ölströmung vor allem bei tiefen Temperaturen behindert und außerdem der den Ausgleichsraum bildende Ringraum in nachteiliger Weise verkleinert wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein temperaturabhängig wirkendes Bauteil mit möglichst kleinem Volumen und ohne störende Wirkung auf die ölströmung zu schaffen, welches auch in sehr engen Ringräumen angeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das temperaturveränderbare Bauteil durch mindestens einen auf der Außenwand des Zylinders angeordneten und sich im wesentlichen in Achs~ richtung des Schwingungsdämpfers erstreckenden Steuerstab gebildet wird. Ein derartiger Steuerstab kann relativ lang ausgeführt und in einem schmalen Ringraum angeordnet werden., weist ein geringes Volumen auf und gestattet eine freie ölströmung im Ausgleieharaum.

Wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, ist der Steuerstab an seinem dem Drosselquerschnitt abgewandten Ende fest mit dem Zylinder verbunden, während ein mit Abstand zur Einspannstelle angeordnetes und auf dem Zylinder befestigtes Abstützteil vorgesehen ist, welches eine axiale Verschiebbarkeit des freien Endes des Steuerstabes gewährleistet. Dadurch ist es ohne weiteres möglich, den Zylinder mit dem temperaturabhängig veränderbaren Bauteil als Baueinheit vorzumontieren. Insbesondere bei einem sehr engen Ringraum ist es ohne weiteres möglich, anstelle des auf dem Zylinder befestigten Abstützteiles die Innenwand des Behälters als Abstützfläche für den Steuerstab zu verwenden.

Um ein Ausweichen oder Ausknicken de's Steuerstabes mit Sicherheit zu verhindern, wird - wie ein Merkmal der Erfindung zeigt - der Steuerstab mit einem Führungsteil versehen, welches sich einerseits auf dem Steuerstab und andererseits "im Abstützteil abstützt. Dieses Abstützteil wird merkmaljsgemäß auf einfache Weise durch eine Führungsklemme gebildet, '

Das Führungsteil ist erfindungsgemäß entweder ein aus einem Drahtgebildetes Bauteil oder ein aus Flachmaterial gefertigtes Bauteil, wobei zur Verhinderung des Ausweichens oder Ausknickens der Steuerstab "eine dem Führungsteil angepaßte Aufnahmenut besitzt.

Um eine exakte Dämpfkraftsteuerung in Abhängigkeit von der Temperatur zu erhalten, ist - wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt - das Führungsteil als federndes Bauteil ausgebildet und übt zumindest im Bereich des Drosselquerschnittes eine radial wirkende Anpreßkraft auf den Steuerstab aus, Durch diese Maßnahme wird der abgedeckte Teil der im Zylinder befindlichen öffnung weitgehend dicht verschlossen und bei völlig abgedeckter öffnung ist eine sehr gute Abdichtung gewährleistet. Die federnde Wirkung ist dabei so bemessen, daß die vom Arbeitsraum über die öffnung auf den Steuerstab wirkende Kraft im allgemeinen kleiner als die vom Führungsteil ausgeübte Zuhaltekraft ist.^Nur bei besonders hoher Dämpfkraft kann der federnd angedrückte Steuerstab kurzzeitig als überdruckventil wirken, indem· er von der Zylinderoberfläche abhebt.

Der Steuerstab besteht aus einem Werkstoff mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus Kunststoff wie POLYAETHYLEN, POLYACETAL_s POLYAMID oder ähnlichen Werkstoffen. Damit die den Drosselquerschnitt bestimmende Steuerkante des Steuerstabes nicht durch die im Betrieb austretenden, pulsierenden ölstrahlen beschädigt wird, ist entsprechend der Erfindung der Steuerstab an seinem mit dem Drosselquerschnitt zusammenwirkenden Ende mit einer Armierung versehen. Diese Armierung wird auf einfache Weise durch einen elastischen Federbügel gebildet, welcher zur Befestigung auf dem Steuerstab Befestigungslaschen besitzt. Dieser Federbügel ist vorzugsweise aus einem dünnwandigen Federblech hergestellt und bilde't im nicht eingebauten Zustand eine ebene Fläche oder eine geringere Krümmung als die Zylinderoberfläche, Im eingebauten Zustand wird der Federbügel vom Steuerstab und vom Führungsteil so gegen dije Zylinderwand gedrückt, daß sich die Fläche des Federbügels exakt der .Zylinderoberfläche anpaßt, Eine sehr gute Anlage und Anpassung des Federbügels an die Außenwand des Zylinders wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Steuerstab im Bereich des elastischen Federbügels eine mittig angeordnete und in Längsrichtung verlaufende Aussparung besitzt. Diese Aussparung hat weiterhin den Vorteil, daß erfindungsgemäß in die Aussparung mindestens eine unterhalb des Dämpfflussigkeitsspiegels liegende Durchtrittsöffnung mündet, während der Steuerstab den Drosselquerschnitt überdeckt. Damit

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ist es ohne weiteres möglich, auch bei einer Lage des Drosselquerschnittes, die oberhalb des Dämpfflüssigkeitsspiegels liegt, die aus dem Arbeitsraum austretende Dämpfflüssigkeit nicht in den Gasraum des Ausgleichsraumes zu führen, sondern diese unterhalb des Dampfflussigkeitsspxegels austreten zu lassen.

An Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt;

Fig. 1 einen Zweirohrschwingungsdämpfer im Längsschnitt mit einem auf dem Zylinder angeordneten Stetferstab;

Fig, 2 eine Ansicht der aus Zylinder und Steuerstab bestehenden Hontageeinheits

Pig« 3 ein aus Flachmaterial bestehendes.Führungsteil;·

Figo 4 einen als Armierung dienenden Federbügel in der Draufsicht;

Fig. 5 eine Ansicht des Federbügels nach Fig. 4;

Figo 6 eine aus Zylinder und Steuerstab bestehende Montageeinheit j, wobei das Führungsteil aus Draht gebildet ist;

Fig, 7 eine Ansicht der in Fig. 6 gezeigten Montageeinheit;

Fig. 8 die Ansicht einer Ausfuhrung'sform, bei welcher der Steuerstab mit einer Aussparung und unterhalb des Drosselquerschnittes liegenden Durchtrittsöffnungen versehen ist, und

Fig. 9 einen Querschnitt durch die Ausfiihrungsform gem. Fig, 8 ;. im Bereich des Drosselquerschnittes in vergrößerter Darstellung.

Um das stark temperaturabhängige Viskositätsverhalten der für die hydraulische Dämpfung- bei Schwingungsdämpfern verwendeten öle auszugleichen, werden temperaturabhängig wirkende Steuereinrichtungen für Durchtrittsquerschnitte verwendet. Da gerade bei Kälte die Dämpfkraft stark zunimmt, ist es wünschenswert, daß dann ein

zusätzlicher Querschnitt freigegeben wird. Eine temperaturabhängig wirkende Kompensation der Dämpfkräfte eines Schwingungsdämpfers ist in Fig. 1 dargestellt. Bei diesem Zweirohr-Schwingungsdämpfer ist ein mit einer Kolbenstange 1 verbundener Dämpfkolben 2 im Zylinder 3 axial beweglich angeordnet, wobei die Kolbenstange 1 mittels der Kolbenstangenführung 4 im Zylinder geführt und durch eine Kolbenatangendichtung 5 nach außen abgedichtet wird. Der Zylinder 3 wird durch die Kolbenstangenführung 4 und ein Bodenventil 6 in einem Behälter 9 zentriert. Zwischen der Außenwand des Zylinders 3 und der Innenwand des Behälters 9 befindet sich ein Ringraum, der teilweise mit Dämpfflüssigkeit und teilweise mit Gas gefüllt ist und als Ausgleichsraum 10 für das in den Zylinder 3 einfahrende Kolbenstangenvolumen dient. Durch den Kolben 2 wird der Innenraum des Zylinders 3 in zwei Arbeitsräume 7 und 8 unterteilt, wobei der untere Arbeitsraum 7 über das Bodenventil 6 mit dem Ausgleichsraum 10 verbunden ist, während der obere Arbeitsraum 8 einen Drosselquerschnitt 11 aufweist, der über einen temperaturabhängig längenveränderbaren Steuerstab 12 veränderbar ist. Dieser Steuerstab 12 erstreckt sich in Achsrichtung des Schwirigungsdämpfers und ist relativ schmal ausgebildet, so daß auch bei sehr engem Ausgleichsraum 10 die durch den Drosselquerschnitt 11 strömende Dämpfflüssigkeit ungehindert abströmen kann. An seinem unteren Ende ist der Steuerstab 12 mittels einer Halteklemme 15 auf dem Zylinder 3 befestigt, während ein aus Federstahl bestehendes Führungsteil-13 in einer Aufnahmenut des Steuerstabes 12 liegt und ein Ausweichen oder Ausknicken des Steuerstabes 12 verhindert. Dieses Führungsteil 13 ist - wie in Fig, 3 gezeigt *» mit einem vorgebogenen Ende versehen, welches im Bereich des Drosselquerschnittes 11 eine radial wirkende Anpreßkraft auf den Steuerstab 12 ausübt μηά~diesen gegen die Außenwand des Zylinders 3 drückt. Insbesondere bei einem relativ breiten Ausgleichsraum 10 ist es zweckmäßig, den Steuerstab 12 und das Führungsteil 13 mittels einer Führungsklemme 16 zu führen, wobei diese Führungsklemme 16 die _axiale Verschiebbarkeit des Steuerstabes 12 nicht behindert. Bei einem schmalen Ausgleichsraum 10 ist es- ohne weiteres möglich, daß sich das Führungsteil 13 an der innenwand des Behälters 9 abstützt und damit die Führungsklemme 16 entfallen kann.

In Fig. 2 ist eine Ansicht einer aus Zylinder 3 sowie Steuerstab 12 und Führungsteil 13 bestehenden Baueinheit gezeigt» Der Steuerstab 12 und das Führungsteil 13 sind am unteren Ende fest mit dem Zylinder 3 mittels der Halteklemme 15 verbunden. Zur Aufnahme des Führungsteiles 13 weist der Steuerstab 12 eine Aufnahmenut 17 auf ₃ während am oberen Ende des Steuerstabes 12 ein als Armierung dienender Federbügel 19 angeordnet ist, dessen obere Kante mit dem im Zylinder 3 befindlichen Drosselquerschnitt 11 zusammenwirkt. In der Führungsklemme 16 stützt sich das vorgespannte Führungsteil 13 ab und drückt den Federbügel 19 so gegen die Außenfläche des Zylinders 3₃ daß dieser der Form des Zylinders angepaßt ist. Dieser Federbügel 19 ist ein verschleißfestes Bauteil und weist -· wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt - Befestigungslasehen 20 auf j, die in entsprechende Aussparungen des Steuerstabes 12 eingreifen.

Die Ausführungsform nach.den Figuren 6 und 7 unterscheidet sich von der nach den Figuren·! und 2 im wesentlichen dadurch, daß der Steuerstab 12 ein aus einem Draht gebildetes Führungsteil 14 aufweist, das in einer Aufnahmenut 18 angeordnet ist. Dieses Führungsteil 14 weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der dem des Zylinders 3 entspricht, so .daß dieses Führungsteil 14 an beiden Enden mittels einer Halteklemme 15 auf,dem Zylinder 3 befestigt ist. Am unteren Ende ist der Steuerstab 12 mittels einer im Führungsteil 14 befindlichen Nase gehalten und kann sich mit dem oberen Ende in Axialrichtung bewegen. Ein Ausknicken oder Ausweichen des Steuerstabes 12 gegenüber dem Führungsteil 14 wird dadurch verhindert, daß das Führungsteil 14 in einer Aufnahmenut 18 des Steuerstabes 12 angeordnet ist₀

I -

Bei der in Fig, 8 gezeigten Ausführungsrorm.überdeckt der Steuerstab 12 den im Zylinder 3 befindlichen Drosselquerschnitt 11, Unterhalb, des oberen Endes· des Steuerstabes 12 ist der Federbügel 19 befestigts während eine in Längsrichtung verlaufende Aussparung 21 oberhalb der Steuerkante des Federbügels 19 endet und in axialer Flichtung nach unten verlaufend ausgebildet ist. In diese Aussparung 21 münden Durchtrittsöffnungen 22, die unterhalb des Dämpfflüssigkeitsspiegels liegen. Mit dieser Ausführungsform wird erreicht, daß bei oberhalb des Dämpfflüssigkeitsspiegels

angeordnetem Drosselquerschnitt 11 die aus dem Arbeitsraum austretende Dämpfflüssigkeit unterhalb des Dämpfflüssigkeitsspiegels in den Ausgleichsraum eintritt und damit ein Verschäumen vermieden wird. Zur Verdeutlichung ist in Fig, 9 ein Querschnitt im Bereich des Drosselquerschnittes in vergrößerter Darstellung gezeigt. Die Aussparung 21 wird vom Federbügel 19 und dem Steuerstab 12 begrenzt« Durch diese Aussparung 21 werden beidseitig Anlageflächen für den Federbügel 19 gebildet, so daß durch die Radialkraft der Federbügel 19 exakt an die Außenkontur des Zylinders 3 angepaßt ist und damit eine einwandfreie Anlage und Dichtwirkung des Federbügels 19 an der Außenwand des Zylinders 3 erzielt wird. Mittels der Befestigungslaschen 20 ist der Federbügel 19 auf dem Steuerstab 12 befestigt, während das Führungsteil 13 in der Aufnahmenut 17 angeordnet ist.

Da bei allen gezeigten Ausführungsformen der Steuerstab 12 sehr lang ausgebildet werden kann;, bewirkt eine Temperaturänderung eine relativ große Längenänderung dieses Steuerstabes 12. Entsprechend der Temperatur wird der Drosselquerschnitt 11 mehr oder weniger freigegeben. Bei hoher Temperatur wird durch den Steuerstab 12 der Drosselquerschnitt 11 verschlossen, während bei sehr tiefer Temperatur der Drosselquerschnitt 11 voll geöffnet ist. Durch die Form des Drosselquerschnittes 11 und die Längenänderung des Steuerstabes 12, der aus einem Material mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, ist eine Kompensation des stark temperaturabhängigen Viskositätsverhaltens der Dämpfflüssigkeit gewährleistet.

01,08,1983
FRP-I Be/whm-

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Iy Schwingungsdämpfer oder Federbein mit Temperaturkompensation, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein mit Dämpfventilen versehener und mit einer Kolbenstange verbundener Kolben gleitet und den flüssigkeitsgefüllten Innenraum des Zylinders in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Kolbenstange mittels einer am kolbenstangenaustrittsseitigen .Ende des Zylinders angeordneten Kolbenstangenführung geführt und mittels einer Kolbenstangendichtung nach außen abgedichtet ist, während ein in Abhängigkeit der Temperatur veränderbares Bauteil vorgesehen ist, welches einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und mindestens einen Drosselquerschnitt temperaturabhängig ändert, wobei.das temperaturabhängig veränderbare Bauteil stab- oder rohrförmig ausgebildet ist und eine einen großen Verstellweg bewirkende Baulänge aufweist, die ein Vielfaches . der Stärke beträgt und größer als der Durchmesser des Zylinders ist, wobei das Bauteil an einer, dem Drosselquerschnitt

entferntliegenden Stelle eingespannt

und an einem zylindri

schen Schwingungsdämpferteil gleitend abgestützt ist (nach PatAnm Nr, P 32 31 738.7), dadurch gekennzeichnet , daß das temperaturveränderbare Bauteil durch mindestens einen auf der Außenwand des Zylinders (3) angeordneten und sich im wesentlichen in Achsrichtung des Schwingungsdämpfers erstreckenden Steuerstab (12) gebildet wird.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstab (12) an seinem dem Drosselquerschnitt (11) abgewandten Ende fest mit dem Zylinder (3) verbunden ist, während ein mit Abstand zur Einspannstelle angeordnetes Abstützteil vorgesehen ist, welches eine axiale Verschiebbarkeit des freien Endes des Steuerstabes (12) gewährleistet.
3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstab (12) mit einem Führungsteil (13, 1*0 versehen ist, welches ein Ausweichen oder Ausknicken des Steuerstabes C12) verhindert und sich einerseits auf dem Steuerstab (.12) und andererseits im. Abstützteil abstützt,
4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützteil durch eine Führungsklemme (16) gebildet ist,
5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (14) ein aus einem Draht gebildetes Bauteil ist»
6. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (13) ein aus Flachmaterial gefertigtes Bauteil ist.
7. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstab (12) eine dem Führungsteil (13, 14) angepaßte Aufnahmenut (17, 18) aufweist,
8. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (p.3, 14) als federndes Bauteil ausgebildet ist und zumindest.im Bereich des Drosselquerschnittes (11) eine radial wirkende Anpreßkraft auf den Steuerstab (12) ausübt. ^,
9. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstab (12) an seinem mit dem Drosselquerschnitt (11) zusammenwirkenden Ende eine Armierung aufweist.

10, Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung durch einen elastischen Federbügel (19) gebildet ist, welcher zur Befestigung auf dem Steuerstab (12) Befestigungslaschen (20) aufweist„

11, Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß'der Steuerstab (12) im Bereich des elastischen Federbügels (19) eine mittig angeordnete und in Längsrichtung verlaufende Aussparung (21) besitzt,

12, Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen l^bis 11 ₃ dadurch gekennzeichnet ₃ daß in die Aussparung (21) mindestens eine unterhalb des DämpfflÜssigkeitsspiegels liegende Durchtrittsöffnung (22) mündet, während der Steuerstab (12) den Drossel' querschnitt (11) überdeckt.

01.08.1983
FRP-I Be/whm-