WO2016131725A1 - Schwingungsdämpfer mit zuganschlag - Google Patents

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WO2016131725A1
WO2016131725A1 PCT/EP2016/053043 EP2016053043W WO2016131725A1 WO 2016131725 A1 WO2016131725 A1 WO 2016131725A1 EP 2016053043 W EP2016053043 W EP 2016053043W WO 2016131725 A1 WO2016131725 A1 WO 2016131725A1
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spring element
lip
piston rod
spring
vibration damper
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PCT/EP2016/053043
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Hendrik Adick
Alexander Ehinger
Original Assignee
Thyssenkrupp Bilstein Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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Priority to US15/551,105 priority patent/US10352391B2/en
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2224/00—Materials; Material properties

Definitions

  • the present invention relates to a vibration damper for trolleys of motor vehicles according to the preamble of patent claim 1 and a spring element for arrangement between a working piston and a damper tube of a vibration damper for vehicle trolleys occlusive closure package according to the preamble of claim 7.
  • a vibration damper and such a spring element are known from the document DE 10 2006 005 621 A1.
  • This document describes in Figures 1 and 2, two differently shaped spring elements, which are arranged between the Buchanschlagfeder and the damper tube occlusive closure package.
  • the present invention is based on the embodiment shown in FIG. 2 as the closest prior art.
  • the invention proposes that the spring element has a lip element at least on the upper side or on the underside, wherein the spring stiffness of the Lip element is less than that of the body.
  • a lip element in addition to the base body, on at least one side (upper side or lower side) of the main body a lip element is provided whose spring rigidity is lower than that of the main body, the vibrations and shocks are absorbed to a large extent.
  • the elastically deformable lip element dampens the vibrations and shocks as a result of its deformation, so that they are introduced into the vehicle bodywork only to a significantly reduced extent via the piston rod and structural components. In this way, the noise is significantly reduced. With a reduction of noise and the vibration introduction is also associated with an increase in ride comfort.
  • the spring element has a lip element both on the upper side and on the lower side.
  • This double-sided arrangement of the lip elements leads to an effective reduction of noise and thus to acoustic improvements during driving.
  • the bilaterally arranged lip penetti cause compared to a only one-sided arrangement of a lip element greater damping and energy absorption of the vibrations and shocks.
  • there may be applications eg when using the spring element according to the invention in a vibration damper without additionally provided to the invention spring element Huaweifeder), in which an arrangement of a lip element on only one side of the body is sufficient to achieve the desired damping effect and absorption effect ,
  • the lip elements are integrally formed with the ring-shaped base body according to an embodiment of the invention.
  • the spring element can be produced as an injection molded part, which is useful in particular for cost-effective production of a large number of spring elements according to the invention for series production.
  • the spring element Druckaus Heidelbergsboh- ments on which can flow out of the annulus at an elastic deformation of the spring element damping medium or can flow into the annulus.
  • These pressure equalization holes prevent effectively and easily a seize of the spring element on the closure element of the vibration damper due to formation of negative pressure in the annular space enclosed by the spring element. This ensures that the spring element always and especially after large deformations of the spring element safely releases from the closure package.
  • the pressure equalization holes are arranged according to an embodiment of the invention in the lip elements and in the base body.
  • the damping medium flows out of the annular space enclosed by the spring element through the pressure equalization bores in the lip elements.
  • the damping medium can also flow out through the pressure compensation bores arranged in the base body. If the lip elements are severely deformed, it may happen that the pressure compensation holes arranged in the lip elements are closed, in which case the damping medium can flow out of the annulus through the pressure equalization bores arranged in the base body.
  • the vibration damper has a Buchanschlagfeder between the working piston and closure package and the spring element between the Weranschlagfeder and the closure package is arranged, then the spring stiffness of the lip elements should not only be less than that of the main body of the spring element, but also lower than that of the Buchanschlagfeder to a relative To avoid undamped vibration introduction into the body via the Buchanschlagfeder.
  • mechanical coil springs which are often used as Buchanschlagfedern in vibration, have only low damping properties for damping the road-induced vibrations and shocks occurring during driving.
  • the spring element having lip elements with a lower spring stiffness than that of the Buchanschlagfeder is inventively introduced in the transmission path for the road-induced vibrations and shocks that the vibrations and shocks are largely damped away and the Schwingungsund impact energy is largely absorbed.
  • the lip elements with the compared to the main body and the Weran Farbfeder softer spring stiffness (often referred to as spring rate) cause the damping effect of the spring element according to the invention already used at significantly lower forces, as if between the Buchanschlagfeder and the closure package only an elastomeric body with comparatively large Spring stiffness is arranged.
  • the spring element according to the invention is in the transmission path of the vibrations and shocks between the Weran Farbfeder and the Interlocked package that the damping effect of the spring element for the road-induced vibrations and shock due to the lip elements with comparatively low spring stiffness already used at much lower forces than when between the Weranschlagfeder and the closure package an elastomeric body is arranged with comparatively great spring stiffness.
  • the lip elements may be made of a different material than the main body of the spring element.
  • the spring element according to the invention it is possible for the designer to select the material of the lip elements in such a way that they have the desired spring rigidity for a given shape of the lip elements.
  • the production offers as a one-piece injection-molded part.
  • the base body and lip elements are made of the same material.
  • the spring stiffness of the lip elements can then be adjusted on the one hand via their geometric design and on the other hand also by suitable after-treatments (for example tempering, etc.).
  • Figure 1 shows a vibration damper according to the invention in half section
  • Figure 2 shows the composite of Weran Farbfeder and inventive spring element in a side view without damper tube
  • Figures 3a, 3b show the spring element according to the invention in a plan view
  • FIG. 4 shows a force / displacement diagram in which the force / displacement behavior of the spring element according to the invention is compared with that of an elastomer body without lip elements known from the prior art (eg DE 10 2006 005 621 A1).
  • EMBODIMENTS OF THE INVENTION In the various figures, identical parts are always provided with the same reference numerals and are therefore generally named or mentioned only once in each case.
  • FIG. 1 shows a vibration damper according to the invention.
  • a damper tube 1 In a damper tube 1, there is disposed a reciprocating piston rod 2 reciprocating in the damper tube longitudinal axis direction (i.e., in the axial direction) to which a working piston 3 is fixed.
  • the damper tube is filled with damping medium (eg hydraulic oil) and flows through the working piston while producing damping forces when the piston rod moves out of the damper tube (so-called rebound movement of the piston rod) or moved into the damper tube (so-called compression or compression movement of the piston rod).
  • the working piston 3 divides the interior of the damper tube 1 in a piston-side working space and a piston rod remote working space.
  • the closure package 4 sits firmly in the damper tube and closes this tightly against the environment.
  • the closure package 4 is penetrated by the piston rod 2.
  • the movements of the piston rod are guided by the closure package 4.
  • the closure package is therefore often referred to as seal and guide package.
  • Fig. 2 shows the vibration damper according to the invention of FIG. 1 to improve the clarity and clarity in a somewhat enlarged view and without the damper tube 1 and without further components of the vibration damper.
  • a rebound stop spring 5 is arranged between the working piston 3 and the closure package 4, which is designed as a mechanical helical spring in the illustrated embodiment.
  • the Buchanschlagfeder 5 With its end facing the working piston, the Huaweianschlagfeder 5 is supported on a spring plate 21, which in turn is supported in the axial direction of the piston rod 2.
  • the closure package 4 end facing the Switzerlandschlagfeder 5 is supported on a spring plate 22, which in turn is supported in the axial direction of the piston rod 2.
  • the spring element 6 according to the invention is arranged between the tension stop spring 5 and the closure package 4.
  • the spring element 6 has a main body 7, on whose upper side facing the closure package 4 and on whose underside facing the working piston 3 a respective lip element 10 is arranged.
  • the spring stiffness of the lip elements 10 is less than that of the base body 7 and that of the tension stop spring 5. From a predetermined amplitude, the spring element 6 sets in an extension movement of the piston rod 2 (rebound) with its devisseiti- gene lip element to the closure package 4. In a further continuous extension movement of the piston rod 2, the lip elements 10 are now compressed first. As a result, vibrations and shocks are damped and the vibration and impact energy is converted into deformation energy and thus absorbed.
  • the inventive spring element 6 prevents with its lip elements 10 thus that vibrations and shocks are transmitted to the undesirable extent via the Weran Farbfeder 5 in the piston rod 2 and from this in the vehicle body and thus in the passenger compartment.
  • the spring element 6 has pressure equalization holes 1 1, which are arranged on the one hand in the base body 7 and on the other hand in the lip elements 10. By this pressure equalization holes 1 1 damping medium can flow out of the annular space between the piston rod 2 and the spring element 6 when the spring element 6 is compressed in the course of a Switzerlandstinterrorism the piston rod 2. Likewise, damping medium from the piston rod-side working space of the vibration damper can flow into the annular space between the piston rod 2 and the spring element 6 when the spring element 6 relaxes again from a compressed state in the course of a compression step movement of the piston rod 2. The resulting pressure compensation ensures that the spring element 6 does not suck on the closure package 4 or adheres to it and does not detach from the closure package 4.
  • FIG. 3a shows the spring element 6 according to the invention in plan view.
  • the upper side 8 of the spring element 6 facing the closure package in the installed state can be seen, the lip element 10 arranged on the upper side 8 with the pressure equalization bores 11 arranged therein.
  • FIG. 3b shows the spring element 6 according to FIG. 3a in the axial half section along the section line AA from FIG. 3a.
  • the spring element 6 has a base body 7, which is formed bellows-shaped and bulges radially outward. In the main body 7 pressure equalization holes 1 1 are provided, one of which can be seen in Fig. 3b is.
  • lip elements 10 are arranged on both sides.
  • the lip elements 10 are integrally formed with the base body 7.
  • the lip elements 10 pressure equalization holes 1 1 are arranged.
  • the spring element 6 is designed as an injection molded part.
  • the lip elements 10 have a relation to the main body 7 much lower spring stiffness. This lower spring stiffness is on the one hand achieved by the significantly lower wall thickness of the lip elements 10 in comparison to the base body 7.
  • post-treatment measures eg tempering
  • FIG. 4 shows a force / displacement diagram for a composite of Switzerlandanschlagfeder and inventive spring element 6.
  • the force / displacement curve 30 solid line
  • the force / displacement curve 31 FIG. dashed line
  • the force curve is steep even at relatively small deformation paths and approximately linearly upwards. In such a characteristic curve, a relatively undamped vibration introduction takes place in the vehicle body.
  • the hysteresis of the force / displacement characteristic of the spring element according to the prior art is relatively small.
  • the force reduction in a relaxation of the spring element according to the prior art is substantially parallel and thus equal to the force increase in a compression.
  • the force build-up begins only with considerably larger deformation paths.
  • area A On a relatively large deformation path (area A), only a very small force builds up in the spring element 6 according to the invention. This is the area where the lip elements 10 deform.
  • the deformation of the base body 7 sets in (area B).
  • area B the force / displacement characteristic curve is determined by the spring stiffness of the main body 7.
  • the adjoining area C represents the area in which the Glasanschlagfeder moves to block.
  • the force / displacement characteristic curve for the spring element 6 according to the invention has a significantly larger hysteresis compared to the characteristic curve for the spring element according to the prior art, which corresponds to a larger one Damping and thus a greater energy absorption capacity of the composite of Weranschlagfeder 5 and spring element 6 indicates than in the prior art.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für Fahrwerke von Kraftfahrzeugen, umfassend ein Dämpferrohr (1), eine in dem Dämpferrohr (1) in Axialrichtung oszillierend hin und her bewegbare Kolbenstange (2), einen an der Kolbenstange (2) angeordneten Arbeitskolben (3), ein das Dämpferrohr (1) verschließendes Verschlusspaket (4), durch das die Kolbenstange (2) hindurchgeführt ist, ein in dem Bereich zwischen dem Arbeitskolben (3) und dem Verschlusspaket (4) angeordnetes Federelement (6) mit einem ringförmigen Grundkörper (7), der die Kolbenstange (2) unter Ausbildung eines Ringraums zwischen Grundkörper (7) und Kolbenstange (2) umschließt und der eine dem Verschlusspaket (4) zugewandte Oberseite (8) und eine dem Arbeitskolben (3) zugewandte Unterseite (9) aufweist. Um einen Schwingungsdämpfer anzugeben, bei dem eine Schwingungseinleitung in die Fahrzeugkarosserie und eine daraus resultierende Geräuschbildung deutlich verringert und idealerweise minimiert ist, wird vorgeschlagen, dass das Federelement (6) zumindest an der Oberseite (8) oder an der Unterseite (9) ein Lippenelement (10) aufweist, wobei die Federsteifigkeit des Lippenelements (10) geringer ist als die des Grundkörpers (7).

Description

BESCHREIBUNG
Titel Schwingungsdämpfer mit Zuganschlag
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für Fahrwerke von Kraftfahr- zeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Federelement zur Anordnung zwischen einem Arbeitskolben und einem ein Dämpferrohr eines Schwingungsdämpfers für Fahrzeugfahrwerke verschließenden Verschlusspaket nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7. Ein derartiger Schwingungsdämpfer sowie ein derartiges Federelement sind aus der Druckschrift DE 10 2006 005 621 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt in den Figuren 1 und 2 zwei unterschiedlich ausgebildete Federelemente, die zwischen der Zuganschlagfeder und dem das Dämpferrohr verschließenden Verschlusspaket angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung geht von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform als nächstliegendem Stand der Technik aus. Zwischen der Zuganschlagfeder (Schraubenfeder 19) und dem das Dämpferrohr (Zylinder 3) verschließenden Verschlusspaket (Kolbenstangenführung 5) ist ein als kreisringförmiger Elastomerkörper 31 ausgeführtes Federelement angeordnet. Der Elastomerkörper 31 stützt sich in Axialrichtung an dem Federteller 23 ab, an dem sich auch die Zuganschlagfeder abstützt. Der Federteller 23 weist einen umlaufenden Ringsteg 49 auf, der einen axialen Anschlag für die hydraulische Baueinheit 15 darstellt und damit deren minimale komprimierte Länge bestimmt.
Im Fahrbetrieb treten fahrbahninduzierte Schwingungen auf, die auf den Schwingungsdämpfer einwirken. Beim Radausfedervorgang gelangt bei einer definierten Amplitude die Zugan- schlagfeder in Eingriff, d.h. der Elastomerkörper 31 kommt in Kontakt mit dem Verschlusspaket und die Zuganschlagfeder und der Elastomerkörper werden komprimiert. Dieser Eingriff der Zuganschlagfeder führt zu einer Ausbreitung der Schwingungen über die Kolbenstange in die Karosserie und infolgedessen in die Fahrgastzelle. Dabei können unerwünschte Geräusche und/oder Schwingungen und/oder Vibrationen entstehen, die unter anderem den Fahrkomfort mindern. Darüber hinaus entstehen auch dann unerwünschte Geräusche, wenn sich der Elastomerkörper in Rahmen einer Druckstufenbewegung des Schwingungsdämpfers (Kolbenstange bewegt sich in das Dämpferrohr hinein) wieder von dem Verschlusspaket löst. Auch durch diesen Ablösevorgang werden Schwingungen und mechanische Stöße über die Kolbenstange in die Karosserie und die Fahrgastzelle übertragen, was zu Geräuschbildung führt. Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungsdämpfer anzugeben, bei dem die vorstehend beschriebene Geräuschbildung und Schwingungseinleitung in die Fahrzeugkarosserie deutlich verringert und idealerweise minimiert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Federelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.
Ansatzpunkt zur Lösung der vorstehend genannten technischen Aufgabe ist der Gedanke, das Verhalten des Schwingungsdämpfers im Hinblick auf die Einleitung von Schwingungen und Stößen beim Eingriff des Federelements oder der Zuganschlagfeder in einer Zugstufenbewegung der Kolbenstange und beim Ablösen des Federelements oder des Federelements und der Zuganschlagfeder in einer Druckstufenbewegung der Kolbenstange zu optimieren. Ausgehend von einem Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bzw. von einem Federelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 7 wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Federelement zumindest an der Oberseite oder an der Unterseite ein Lippenelement aufweist, wobei die Federsteifig- keit des Lippenelements geringer ist als die des Grundkörpers. Dadurch, dass erfindungsge- mäß zusätzlich zu dem Grundkörper auf mindestens einer Seite (Oberseite oder Unterseite) des Grundkörpers ein Lippenelement vorgesehen ist, dessen Federsteifigkeit geringer ist als die des Grundkörpers, werden die Schwingungen und Stöße in großem Umfang absorbiert. Das elastisch verformbare Lippenelement dämpft durch seine Verformung die Schwingungen und Stöße, so dass diese nur noch in einem erheblich reduzierten Maß über die Kolbenstan- ge und Strukturbauteile in die Fahrzeugkarosserie eingeleitet werden. Auf diese Weise wird die Geräuschbildung deutlich verringert. Mit einer Reduzierung der Geräuschbildung und der Schwingungseinleitung ist dabei auch eine Erhöhung des Fahrkomforts verbunden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Federelement sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite jeweils ein Lippenelement auf. Diese doppelseitige Anordnung der Lippenelemente führt zu einer effektiven Reduzierung der Geräuschbildung und damit zu akustischen Verbesserungen während des Fahrbetriebs. Die beidseitig angeordneten Lip- penelemente bewirken im Vergleich zu einer nur einseitigen Anordnung eines Lippenelements eine größere Dämpfung und Energieabsorption der Schwingungen und Stöße. Dennoch kann es Anwendungsfälle geben (z.B. bei Verwendung des erfindungsgemäßen Federelements in einem Schwingungsdämpfer ohne zusätzlich zu dem erfindungsmäßen Feder- element vorgesehener Zuganschlagfeder), bei denen eine Anordnung eines Lippenelements auf nur einer Seite des Grundkörpers ausreichend ist, um den gewünschten Dämpfungseffekt und Absorptionseffekt zu erreichen.
Die Lippenelemente sind nach einer Ausführungsform der Erfindung einstückig mit dem ring- förmigen Grundkörper ausgebildet. Dann kann das Federelement als Spritzgussteil hergestellt werden, was insbesondere für eine kostengünstige Fertigung einer großen Stückzahl von erfindungsgemäßen Federelementen für den Serieneinsatz sinnvoll ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Federelement Druckausgleichsboh- rungen auf, durch die bei einer elastischen Verformung des Federelements Dämpfungsmedium aus dem Ringraum herausströmen oder in den Ringraum hineinströmen kann. Diese Druckausgleichsbohrungen verhindern effektiv und auf einfache Weise ein Festsaugen des Federelements an dem Verschlusselement des Schwingungsdämpfers infolge einer Ausbildung von Unterdruck in dem von dem Federelement umschlossenen Ringraum. Dadurch wird sichergestellt, dass sich das Federelement stets und insbesondere auch nach großen Verformungen des Federelements sicher von dem Verschlusspaket löst.
Die Druckausgleichsbohrungen sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung in den Lippenelementen und in dem Grundkörper angeordnet. Wenn sich die Lippenlemente zum Beispiel bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange (Zugstufenbewegung) zunächst an das Verschlusspaket anlegen und bei weiter andauernder Ausfahrbewegung verformen, dann strömt das Dämpfungsmedium aus dem von dem Federelement umschlossenen Ringraum durch die Druckausgleichsbohrungen in den Lippenelementen heraus. Gleichzeitig kann das Dämpfungsmedium auch durch die in dem Grundkörper angeordneten Druckausgleichsboh- rungen herausströmen. Wenn die Lippenelemente stark verformt werden kann es dazu kommen, dass die in den Lippenelementen angeordneten Druckausgleichsbohrungen verschlossen werden, in diesem Fall kann das Dämpfungsmedium durch die in dem Grundkörper angeordneten Druckausgleichsbohrungen aus dem Ringraum herausströmen. Die vorstehende Beschreibung hinsichtlich des Herausströmens von Dämpfungsmedium aus dem Ringraum heraus gilt sinngemäß auch für das Einströmen von Dämpfungsmedium in den Ringraum hinein wenn sich das Federelement aus seinem komprimierten Zustand wie- der entspannt. Ein Anhaften des Federelements an dem Verschlusspaket infolge eines in dem Ringraum entstehenden Unterdrucks wird durch den Druckausgleich über die Druckausgleichsbohrungen sicher vermieden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Arbeitskolben und dem Verschlusspaket eine Zuganschlagfeder angeordnet. In diesem Fall ist das Federelement zwischen der Zuganschlagfeder und dem Verschlusspaket angeordnet. Messungen an Prüfständen haben gezeigt, dass Schwingungen und Stöße bei Vorhandensein einer Zuganschlagfeder zwischen Arbeitskolben und Verschlusspaket dann effektiv gedämpft und die Schwingungs- und Stoßenergie absorbiert wird, wenn die Lippenelemente beidseitig an dem Federelement angeordnet sind, d.h. wenn ein erstes Lippenelement an der dem Verschlusspaket zugewandten Oberseite und ein zweites an der dem Arbeitskolben zugewandten Unterseite des Grundkörpers angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Schwingungsübertragung in die Fahrzeugkarosserie und eine unerwünschte Geräuschentwicklung wirksam minimiert.
Wenn der Schwingungsdämpfer eine Zuganschlagfeder zwischen Arbeitskolben und Verschlusspaket aufweist und das Federelement zwischen der Zuganschlagfeder und dem Verschlusspaket angeordnet ist, dann sollte die Federsteifigkeit der Lippenelemente nicht nur geringer sein als die des Grundkörpers des Federelements, sondern auch geringer als die der Zuganschlagfeder, um eine relativ ungedämpfte Schwingungseinleitung in die Karosserie über die Zuganschlagfeder zu vermeiden. Insbesondere mechanische Schraubenfedern, die häufig als Zuganschlagfedern in Schwingungsdämpfern verwendet werden, weisen nur geringe Dämpfungseigenschaften für ein Dämpfen der im Fahrbetrieb auftretenden fahrbahnin- duzierten Schwingungen und Stöße auf. Das Federelement, das Lippenelemente mit einer geringeren Federsteifigkeit als die der Zuganschlagfeder aufweist, ist erfindungsgemäß derart in den Übertragungsweg für die fahrbahninduzierten Schwingungen und Stöße eingebracht, dass die Schwingungen und Stöße weitgehend weggedämpft und die Schwingungsund Stoßenergie weitgehend absorbiert wird. Die Lippenelemente mit der im Vergleich zu dem Grundkörper und der Zuganschlagfeder weicheren Federsteifigkeit (häufig auch als Federrate bezeichnet) bewirken, dass die Dämpfungswirkung des erfindungsgemäßen Federelements bereits bei deutlich kleineren Kräften einsetzt, als wenn zwischen der Zuganschlagfeder und dem Verschlusspaket lediglich ein Elastomerkörper mit vergleichsweise großer Federsteifigkeit angeordnet ist.
Man kann es auch so ausdrücken: das erfindungsgemäße Federelement ist derart in den Übertragungspfad der Schwingungen und Stöße zwischen die Zuganschlagfeder und das Verschlusspaket zwischengeschaltet, dass die Dämpfungswirkung des Federelements für die fahrbahninduzierten Schwingungen und Stöße aufgrund der Lippenelemente mit vergleichsweise niedriger Federsteifigkeit bereits bei wesentlich niedrigeren Kräften einsetzt, als wenn zwischen der Zuganschlagfeder und dem Verschlusspaket ein Elastomer-Grundkörper mit vergleichsweise großer Federsteifigkeit angeordnet ist.
Grundsätzlich können die Lippenelemente aus einem anderen Werkstoff bestehen als der Grundkörper des Federelements. Bei einer solchen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federelements besteht für den Konstrukteur die Möglichkeit, den Werkstoff der Lippenele- mente so auszuwählen, dass er die gewünschte Federsteifigkeit bei einer vorgegebenen Form der Lippenelemente aufweist. Im Hinblick auf eine kostengünstige Fertigung großer Stückzahlen der erfindungsgemäßen Federelemente bietet sich die Herstellung als einstückiges Spritzgussteil an. In diesem Fall bestehen Grundkörper und Lippenelemente aus demselben Werkstoff. Die Federsteifigkeit der Lippenelemente kann dann einerseits über deren geometrische Ausgestaltung und andererseits auch durch geeignete Nachbehandlungen (z.B. Tempern usw.) eingestellt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer im Halbschnitt;
Figur 2 zeigt den Verbund aus Zuganschlagfeder und erfindungsgemäßem Federelement in seitlicher Ansicht ohne Dämpferrohr;
Figuren 3a, 3b zeigen das erfindungsgemäße Federelement in einer Draufsicht
(Fig. 3a) und in einem Halbschnitt (Fig. 3b) entlang der Schnittlinie A-A aus Fig. 3a;
Figur 4 zeigt ein Kraft/Weg-Diagramm, in dem das Kraft/Weg-Verhalten des erfindungsgemäßen Federelements dem eines aus dem Stand der Technik (z.B. DE 10 2006 005 621 A1 ) bekannten Elastomerkörpers ohne Lippenelemente gegenübergestellt ist. Ausführungsformen der Erfindung In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer dargestellt. In einem Dämpferrohr 1 ist eine in Richtung Dämpferrohrlängsachse (d.h. in Axialrichtung) oszillierend hin und her bewegbare Kolbenstange 2 angeordnet, an der ein Arbeitskolben 3 befestigt ist. Das Dämpferrohr ist mit Dämpfungsmedium (z.B. Hydrauliköl) gefüllt und durchströmt im Fahrbetrieb den Arbeitskolben unter Erzeugung von Dämpfungskräften, wenn sich die Kolbenstange aus dem Dämpferrohr hinausbewegt (sogenannte Zugstufenbewegung der Kolbenstange) oder in das Dämpferrohr hineinbewegt (sogenannte Druckstufen- oder auch Kompressionsbewegung der Kolbenstange). Der Arbeitskolben 3 unterteilt den Innenraum des Dämpferrohres 1 in einen kolbenstangeseitigen Arbeitsraum und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum. Das Verschlusspaket 4 sitzt fest in dem Dämpferrohr und verschließt dieses dicht gegenüber der Umgebung. Das Verschlusspaket 4 wird von der Kolbenstange 2 durchdrungen. Die Bewegungen der Kolbenstange werden durch das Verschlusspaket 4 geführt. Das Verschlusspaket wird daher häufig auch als Dichtungs- und Führungspaket bezeichnet.
Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer gemäß Fig. 1 zur Verbesserung der Deutlichkeit und Klarheit in etwas vergrößerter Darstellung und ohne das Dämpferrohr 1 sowie ohne weitere Bauteile des Schwingungsdämpfers. In dem kolbenstangenseitigen Ar- beitsraum ist zwischen dem Arbeitskolben 3 und dem Verschlusspaket 4 eine Zuganschlagfeder 5 angeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als mechanische Schraubenfeder ausgeführt ist. Mit ihrem dem Arbeitskolben zugewandten Ende stützt sich die Zuganschlagfeder 5 auf einem Federteller 21 ab, der sich seinerseits in Axialrichtung an der Kolbenstange 2 abstützt. Mit ihrem dem Verschlusspaket 4 zugewandten Ende stützt sich die Zuganschlagfeder 5 an einem Federteller 22 ab, der sich seinerseits in Axialrichtung an der Kolbenstange 2 abstützt. Das erfindungsgemäße Federelement 6 ist zwischen der Zuganschlagfeder 5 und dem Verschlusspaket 4 angeordnet. Das Federelement 6 weist einen Grundkörper 7 auf, an dessen dem Verschlusspaket 4 zugewandter Oberseite und an dessen dem Arbeitskolben 3 zugewandter Unterseite jeweils ein Lippenelement 10 angeordnet ist. Die Federsteifigkeit der Lippenelemente 10 ist geringer als die des Grundkörpers 7 und die der Zuganschlagfeder 5. Ab einer vorgegebenen Amplitude legt sich das Federelement 6 bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 2 (Zugstufenbewegung) mit seinem oberseiti- gen Lippenelement an das Verschlusspaket 4 an. Bei einer weiter anhaltenden Ausfahrbewegung der Kolbenstange 2 werden nun zunächst die Lippenelemente 10 zusammengedrückt. Dadurch werden Schwingungen und Stöße gedämpft und die Schwingungs- und Stoßenergie wird in Verformungsenergie umgewandelt und so absorbiert. Das erfindungsgemä- ße Federelement 6 verhindert mit seinen Lippenelementen 10 somit, dass Schwingungen und Stöße in unerwünschtem Maße über die Zuganschlagfeder 5 in die Kolbenstange 2 und von dieser in die Fahrzeugkarosserie und damit in die Fahrgastzelle übertragen werden.
Auch wenn sich das Federelement 6 aus einer Anlageposition an dem Verschlusspaket 4 aufgrund einer Druckstufenbewegung der Kolbenstange 2 (Kolbenstange 2 bewegt sich in das Dämpferrohr 1 hinein) wieder von dem Verschlusspaket löst werden Schwingungen und/oder Stöße in die Kolbenstange eingebracht und in die Fahrzeugkarosserie übertragen. Dies führt ebenfalls zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung im Fahrgastraum. Auch diese Schwingungen und Stöße werden durch die Lippenelemente 10 des erfindungsgemä- ßen Federelements 6 effektiv gedämpft und absorbiert. Die Entstehung unerwünschter Geräusche beim Ablösevorgang des Federelements 6 von dem Verschlusspaket 4 wird dadurch deutlich verringert bzw. minimiert.
Das Federelement 6 weist Druckausgleichsbohrungen 1 1 auf, die einerseits in dem Grund- körper 7 und andererseits in den Lippenelementen 10 angeordnet sind. Durch diese Druckausgleichsbohrungen 1 1 kann Dämpfungsmedium aus dem Ringraum zwischen Kolbenstange 2 und Federelement 6 herausfließen, wenn das Federelement 6 im Zuge eine Zugstufenbewegung der Kolbenstange 2 zusammengedrückt wird. Ebenso kann Dämpfungsmedium aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers in den Ringraum zwischen Kolbenstange 2 und Federelement 6 strömen, wenn sich das Federelement 6 aus einem zusammendrückten Zustand im Zuge einer Druckstufenbewegung der Kolbenstange 2 wieder entspannt. Der daraus resultierende Druckausgleich stellt sicher, dass das Federelement 6 sich nicht an dem Verschlusspaket 4 ansaugt bzw. daran anhaftet und sich nicht mehr von dem Verschlusspaket 4 löst.
Fig. 3a zeigt das erfindungsgemäße Federelement 6 in der Draufsicht. Zu erkennen ist die im Einbauzustand dem Verschlusspaket zugewandte Oberseite 8 des Federelements 6, das auf der Oberseite 8 angeordnete Lippenelement 10 mit den darin angeordneten Druckausgleichsbohrungen 1 1 . Fig. 3b zeigt das Federelement 6 gemäß Fig. 3a im axialen Halb- schnitt entlang der Schnittlinie A-A aus Fig. 3a. Das Federelement 6 weist einen Grundkörper 7 auf, der balgförmig ausgebildet ist und sich radial nach außen wölbt. In dem Grundkörper 7 sind Druckausgleichsbohrungen 1 1 vorgesehen, von denen eine in Fig. 3b zu sehen ist. An dem Grundkörper 7 sind beidseitig Lippenelemente 10 angeordnet. Die Lippenelemente 10 sind einstückig mit dem Grundkörper 7 ausgebildet. In den Lippenelementen 10 sind Druckausgleichsbohrungen 1 1 angeordnet. Das Federelement 6 ist als Spritzgussteil ausgebildet. Die Lippenelemente 10 weisen eine gegenüber dem Grundkörper 7 wesentlich geringere Federsteifigkeit auf. Diese geringere Federsteifigkeit wird einerseits durch die deutlich geringere Wandstärke der Lippenelemente 10 im Vergleich zu dem Grundkörper 7 erreicht. Zusätzlich können nach dem Spritzgießen auch noch Nachbehandlungsmaßnahmen (z.B. Tempern) durchgeführt werden, um die gewünschte Federsteifigkeit der Lippenelemente 10 einzustellen.
Fig. 4 zeigt ein Kraft/Weg-Diagramm für einen Verbund aus Zuganschlagfeder und erfindungsgemäßem Federelement 6. In dem Diagramm sind vergleichend zueinander die Kraft/Weg-Kennlinie 30 (durchgezogene Linie) eines erfindungsgemäßen Federelements 6 und die Kraft/Weg-Kennlinie 31 (gestrichelte Linie) eines Elastomer-Grundkörpers ohne Lip- penelemente nach dem Stand der Technik eingetragen. Es ist sehr deutlich zu erkennen, dass bei dem Elastormerkörper nach dem Stand der Technik bereits nach kurzen Verformungswegen ein schneller Kraftanstieg mit großem Gradienten vorliegt. Der Kraftverlauf verläuft bereits bei relativ geringen Verformungswegen steil und annähernd linear nach oben. Bei einem solchen Kennlinienverlauf erfolgt eine relativ ungedämpfte Schwingungsein- leitung in die Fahrzeugkarosserie. Die Hysterese der Kraft/Weg-Kennlinie des Federelements nach dem Stand der Technik ist relativ klein. Der Kraftabbau bei einer Entspannung des Federelements nach dem Stand der Technik verläuft im Wesentlichen parallel und damit gleich steil zu dem Kraftanstieg bei einer Kompression. Bei dem erfindungsgemäßen Federelement 6 dagegen setzt der Kraftaufbau erst bei wesentlich größeren Verformungswegen ein. Anders ausgedrückt baut sich bei dem erfindungsgemäßen Federelement 6 bei gleichem Verformungsweg im Vergleich zu dem Federelement nach dem Stand der Technik eine viel geringere Kraft auf. Über einen relativ großen Verformungsweg (Bereich A) baut sich bei dem erfindungsgemäßen Federelement 6 nur eine sehr geringe Kraft auf. Dies ist der Bereich, in dem sich die Lippenelemente 10 verformen. Nachdem sich die Lippenelemente 10 vollständig verformt haben setzt die Verformung des Grundkörpers 7 ein (Bereich B). In diesem Bereich wird der Kraft/Weg-Kennlinienverlauf durch die Federsteifigkeit des Grundkörpers 7 bestimmt. Der sich daran anschließende Bereich C stellt den Bereich dar, in dem die Zuganschlagfeder auf Block fährt. Die Kraft/Weg-Kennlinie für das erfindungsgemäße Federelement 6 weist eine im Vergleich zu der Kennlinie für das Federelement nach dem Stand der Technik deutlich größere Hystere auf, die auf ein größeres Dämpfungsmaß und damit ein größeres Energieabsorptionsvermögen des Verbundes aus Zuganschlagfeder 5 und Federelement 6 hinweist als beim Stand der Technik.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Federelement
2 Kolbenstange
3 Arbeitskolben
4 Verschlusspaket
5 Zuganschlagfeder
6 Federelement
7 Grundkörper
8 Oberseite
9 Unterseite
10 Lippenelement
1 1 Druckausgleichsöffnungen; Druckausgleichsbohrungen
21 Federteller
22 Federteller
30 Kraft/Weg-Kennlinie
31 Kraft/Weg-Kennlinie
A Bereich
B Bereich
C Bereich

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schwingungsdämpfer für Fahrwerke von Kraftfahrzeugen, umfassend
ein Dämpferrohr (1 ),
- eine in dem Dämpferrohr (1 ) in Axialrichtung oszillierend hin und her bewegbare Kolbenstange (2),
einen an der Kolbenstange (2) angeordneten Arbeitskolben (3),
ein das Dämpferrohr (1 ) verschließendes Verschlusspaket (4), durch das die Kolbenstange (2) hindurchgeführt ist,
- ein in dem Bereich zwischen dem Arbeitskolben (3) und dem Verschlusspaket (4) angeordnetes Federelement (6) mit einem ringförmigen Grundkörper (7), der die Kolbenstange (2) unter Ausbildung eines Ringraums zwischen Grundkörper (7) und Kolbenstange (2) umschließt und der eine dem Verschlusspaket (4) zugewandte Oberseite (8) und eine dem Arbeitskolben (3) zugewandte Unterseite (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das das Federelement (6) zumindest an der Oberseite (8) oder an der Unterseite (9) ein Lippenelement (10) aufweist,
- wobei die Federsteifigkeit des Lippenelements (10) geringer ist als die des Grundkörpers (7).
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 , wobei das Federelement (6) sowohl an der Oberseite (8) als auch an der Unterseite (9) jeweils ein Lippenelement (10) aufweist.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lippenelemente (10) einstückig mit dem ringförmigen Grundkörper (7) ausgebildet sind.
4. Schwingungsdämpfer nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Federele- ment (6) Druckausgleichsöffnungen (1 1 ) aufweist, durch die bei einer elastischen Verformung des Federelements (6) Dämpfungsmedium aus dem Ringraum herausströmen oder in den Ringraum hineinströmen kann.
5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, wobei die Druckausgleichsöffnungen als
Druckausgleichsbohrungen (1 1 ) ausgebildet sind, die in den Lippenelementen und in dem Grundkörper (7) angeordnet sind.
6. Schwingungsdämpfer nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Arbeitskolben (3) und dem Verschlusspaket (4) eine Zuganschlagfeder (5) angeordnet ist, und wobei das Federelement (6) zwischen der Zuganschlagfeder (5) und dem Verschlusspaket (4) angeordnet ist.
7. Federelement (6) zur Anordnung in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge zwischen einem Arbeitskolben (3) und einem ein Dämpferrohr (1 ) des Schwingungsdämpfers verschließenden Verschlusspaket (4), wobei das Federelement (6) einen ringförmigen Grundkörper (7) umfasst, der die Kolbenstange (2) unter Ausbildung eines
Ringraums zwischen Grundkörper (7) und Kolbenstange (2) umschließend anordenbar ist und der eine dem Verschlusspaket (4) zugewandte Oberseite (8) und eine dem Arbeitskolben (3) zugewandte Unterseite (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) zumindest an der Oberseite (8) oder an der Unterseite (9) ein Lippenelement (10) aufweist,
wobei die Federsteifigkeit des Lippenelements (10) geringer ist als die des Grundkörpers (7).
8. Federelement (6) nach Anspruch 7, wobei das Federelement (6) sowohl an der Oberseite (8) als auch an der Unterseite (9) Lippenelemente (10) aufweist.
9. Federelement (6) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Lippenelemente (10) einstückig mit dem ringförmigen Grundkörper (7) ausgebildet sind.
10. Federelement (6) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Federelement (6)
Druckausgleichsöffnungen (1 1 ) aufweist, durch die bei einer elastischen Verformung des Federelements (6) Dämpfungsmedium aus dem Ringraum herausströmen oder in den Ringraum hineinströmen kann.
1 1 . Federelement (6) nach Anspruch 10, wobei die Druckausgleichsöffnungen als Druckausgleichsbohrungen (1 1 ) ausgebildet sind, die in den Lippenelementen und in dem Grundkörper (7) angeordnet sind.
12. Federelement (6) nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , wobei die Federsteifigkeit des Lippenelements (10) oder der Lippenelemente (10) geringer ist als die einer in dem Schwingungsdämpfer zwischen Arbeitskolben (3) und Verschlusspaket (4) angeordneten Zuganschlagfeder (5).
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