DE10052789A1 - Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft - Google Patents

Abstract

Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft, umfassend einen Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist und der einen Arbeitsraum bildet, wobei der Arbeitsraum endseitig ein Dämpfventil aufweist, das in seiner Drosselwirkung verstellbar ist, wobei sich dem Zylinder axial ein hülsenförmiger Träger anschließt, der einen axial verstellbaren Kolben aufweist, der wiederum in Wirkverbindung mit dem Dämpfventil steht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die DE 197 23 347 C1 beschreibt ein Federbein mit lastabhängiger Dämpfung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem hydropneumatischen Schwingungsdämpfer, der eine mit einem Kolben verbundene Kolbenstange auf­ weist, die in einer Kolbenstangenführung axial beweglich angeordnet und mittels einer Kolbenstangendichtung nach außen abgedichtet ist, und die Kolbenstangen­ führung Bestandteil eines Dämpfventils ist, und einer Tragfeder, die zwischen einem mit einem Fahrzeug verbundenen Bauteil und einem den Behälter des Schwingungsdämpfers umgebenden Federträger angeordnet ist, wobei eine Ver­ änderung der Federkraft der Tragfeder durch den Federträger über eine Anlageflä­ che an einem behälterfesten Bauteil mittelbar auf das Dämpfventil übertragen wird und eine lastabhängige Verstellung bewirkt, wobei eine Hilfsvorrichtung vorgesehen ist, die sich am Behälter oder am behälterfesten Bauteil abstützt und über den Federträger eine Zusatzfederkraft auf die Tragfeder ausübt.

Bei dieser Konstruktion wird, sobald die Hilfsvorrichtung verstellt wird, neben der Dämpfkraft auch die Federrate der Fahrzeugtragfeder verstellt. Man kann auch eine von der Fahrzeugtragfeder unabhängige Dämpfkraftverstellung. Diese Art der Dämpfkraftverstellung ist beispielsweise aus der DE 199 01 639 A1 bekannt. Dazu wird an dem Zylinder des Schwingungsdämpfers ein Rohrstutzen ausge­ führt, der mit dem verstellbaren Dämpfventil verbunden ist. Rohrstutzen dieser Bauart erfordern ein gewisses Maß an Herstellungsaufwand, da der Rohrstutzen engen Fertigungstoleranzen unterliegt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verstellbares Dämpfventil zu schaffen, das eine möglichst einfache Anbindung an einen Schwingungsdämpfer ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich dem Zylinder axial ein hülsenförmiger Träger anschließt, der einen axial verstellbaren Kolben auf­ weist, der wiederum in Wirkverbindung mit dem Dämpfventil steht. Der hülsen­ förmige Träger kann besonders leicht am Zylinder befestigt werden. Es ist sogar möglich einen Zylinder von einem Schwingungsdämpfer ohne verstellbarem Ven­ til zu verwenden. Der Träger kann ein vom Zylinder separates Bauteil sein, das am Zylinder angeordnet ist, jedoch nicht vom Arbeitsmedium im Zylinder durch­ strömt wird.

Bei einer ersten, rein mechanischen Ausführungsform weist der Träger einen Gewindeabschnitt auf, der mit einem Gewinde des verstellbaren Kolbens zusam­ menwirkt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Kolben einen Anschlag auf, der den Vorspannweg des Kolbens auf das Dämpfventil beschränkt.

Zusätzlich weist der Kolben mindestens eine Werkzeugfläche für eine Verstellbe­ wegung auf.

Alternativ weist der Träger einen Boden auf, so daß Träger und Boden eine mit Druckmedium gefüllte Druckkammer bilden, in der der Kolben axial beweglich geführt ist. Die Druckkammer ist mit einer Druckquelle verbunden, die z. B. in Abhängigkeit der Beladung oder anderer Parameter, z. B. der Fahrzeugquerbe­ schleunigung, ein Druckniveau aufbaut.

In weiterer Ausgestaltung ist der Träger axial beweglich ausgeführt und weist einen Anschlag auf, der eine Endposition in Demontagerichtung des Trägers be­ stimmt. Dadurch kann man den Träger als Baueinheit einfach auf den Zylinder des Schwingungsdämpfers aufschieben. Zur axialen Sicherung weist der Träger Rastmittel auf, die mit dem Anschlag eine Rastverbindung bilden. Diese Rastmit­ tel müssen nur in eine Richtung, und zwar gegen die Demontagerichtung halten. Der Betriebsdruck im Schwingungsdämpfer sorgt dafür, daß die Rastmittel stets in Richtung Anschlag bewegt werden.

Es ist möglich, daß der Träger von einer Zusatzfeder axial beaufschlagt wird und der Träger unabhängig vom Kolben die Vorspannung des Dämpfventils beein­ flusst. Aufgrund der axialen Beweglichkeit des Trägers kann die Zusatzfeder auf das verstellbare Dämpfventil einwirken.

Man kann vorsehen, daß der Druck innerhalb der Druckkammer den Kolben in Richtung des verstellbaren Dämpfventils belastet. Andererseits kann es auch sehr sinnvoll sein wenn der Kolben auf der einen Seite von einer Failsafe-Feder in Richtung des Dämpfventils vorgespannt ist und mit der gegenüberliegenden Seite den Druckraum begrenzt. Der Betriebsdruck im Druckraum wirkt dann gegen die Kraft der Failsafe-Feder. Bei Ausfall des Betriebsdruckes steht die maximale Vor­ spannung der Failsafe-Feder am Dämpfventil an.

Um den Einsatz einer Zusatzfeder zu vereinfachen, ist der Druckanschluß für die Druckkammer radial an dem Träger ausgeführt. Damit steht am Boden des Trä­ gers eine größere Angriffsfläche für die Zusatzfeder zur Verfügung.

Um eventuelle Dichtheitsprobleme möglichst einfach zu lösen, ist in der Druck­ kammer ein flexibler Schlauch angeordnet, der mit dem Druckmedium gefüllt ist und die Druckkammer abdichtet.

Als besonders platzsparend und einfach in der Abdichtung hat sich eine Lösung herausgestellt, bei der der Boden des Trägers zwei konzentrisch angeordnete Führungsringstege aufweist, zwischen denen der Kolben angeordnet ist.

Häufig ist das Ende des Schwingungsdämpfers im Bereich der Kolbenstangenfüh­ rung oder des Bodens verrollt oder versickt. Entsprechende Umformwerkzeuge benötigen einen freien Rand für die Umformbewegung, da ansonsten die Be­ triebsbewegung des Umformwerkzeuges behindert ist. Deshalb ist der Träger über einen Adapterring mit dem Schwingungsdämpfer verbunden, wodurch der Träger einen vom Ende des Schwingungsdämpfers definierten Mindestabstand einhält.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Kolbenstangenseitiges Ende eines Schwingungsdämpfers mit verstell­ barem Dämpfventil

Fig. 2 Verstellbares Dämpfventil mit Druckschlauch innerhalb der Druckkam­ mer

Fig. 3 Verstellbares Dämpfventil mit Failsafe-Feder

Fig. 4 Träger als Einzelteil

Fig. 5 Schnittdarstellung der Fig. 4

Fig. 6 Schwingungsdämpfer mit Zusatzfeder

Fig. 7 Schwingungsdämpfer mit Adapterring

Die Fig. 1 zeigt das kolbenstangenseitige Ende eines Schwingungsdämpfers 1, der innerhalb eines Zylinders 3 eine axial beweglich Kolbenstange 5 aufweist. Eine Kolbenstangenführung 7 begrenzt endseitig den Zylinder und damit einen Arbeitsraum 9. Innerhalb der Kolbenstangenführung 7 ist ein verstellbares Dämpfventil 11 angeordnet, das aus einer Ventilplatte 13 und einer Dämpfventil­ feder 15 besteht. Innerhalb der Kolbenstangenführung ist eine Fluidenverbindung 17 zu einem Ausgleichsraum 19 ausgebildet, die freigegeben wird, wenn die Ventilplatte von dem Druck im dämpfmittelgefüllten Arbeitsraum von ihrem Ven­ tilsitz abhebt.

Der gesamte Schwingungsdämpfer 1 wird von einer Kolbenstangendichtung 21 verschlossen, die über eine Armierung verfügt und sich über eine Übertragungs­ hülse 23 auf der Ventilplatte 13 abstützt.

Dem Zylinder schließt sich axial ein hülsenförmiger Träger 25 an, der einen Bo­ den 27 aufweist. Der Boden, der Hülsenteil und ein Ringsteg 29 des Trägers bil­ den zusammen mit einem Kolben 31 eine Druckkammer 33, die mit einem Druckmedium, z. B. Öl oder Luft, gefüllt ist und über einen Druckanschluß 35 mit einem Betriebsdruck beaufschlagbar ist. Der Kolben 31 wird von dem Betriebs­ druck innerhalb der Druckkammer in Richtung des verstellbaren Dämpfventils vorgespannt und stützt sich über die Kolbenstangendichtung und die Übertra­ gungshülse auf der Ventilplatte ab und übt damit auf das verstellbare Dämpfven­ til eine Schließkraft aus. Am Innen- und am Außendurchmesser des Kolbens ist eine Dichtung gegen Druckmediumverlust angeordnet. In Abhängigkeit des Ver­ hältnisses Schließkraft in der Druckkammer zu Betriebsdruck im Arbeitsraum 9 kann Dämpfmedium über die Fluidenverbindung in den Ausgleichsraum 19 strö­ men. Zwischen dem gesamten Träger und den Arbeitskammern im Schwin­ gungsdämpfer besteht keine Strömungsverbindung.

Der Träger 25 verfügt über Rastmittel 37, die zusammen mit einem Anschlag 39 des Schwingungsdämpfers eine Rastverbindung bilden. Bei der Montage wird der Träger als in sich geschlossene Baueinheit einfach auf den Schwingungsdämpfer geschoben, bis die Rastmittel elastisch hinter dem Anschlag einrasten. In Demon­ tagerichtung ist der Träger axial fixiert. In Richtung des verstellbaren Dämpfven­ tils kann der Träger jedoch weiter auf den Schwingungsdämpfer gedrückt wer­ den. Der Betriebsdruck innerhalb der Druckkammer sorgt dafür, daß die Rastmit­ tel stets am Anschlag anliegen. Deshalb ist eine weitere axiale Sicherung für den Träger nicht notwendig. Damit der Betriebsdruck das verstellbare Dämpfventil nicht zu hoch belastet, verfügt der Kolben 31 über einen Anschlag 41, der den Kolbenweg begrenzt.

Die Ausführung nach der Fig. 2 entspricht weitgehend der Fig. 1. Abweichend wird anstelle der Dichtungen im Kolben 31 ein flexibler Schlauch 43 eingesetzt, der die Druckkammer 33 abdichtet. Der Kolben 31 kann dann als einfaches Blechbiegeteil ausgeführt sein.

Ein weiterer Unterschied liegt in einem radial angeordneten Druckanschluß 35 für die Druckkammer 33. Der Boden 27 des Trägers 25 steht damit als Anschlagflä­ che für eine Zusatzfeder zur Verfügung.

Die Fig. 3 zeigt ein verstellbares Dämpfventil mit einer Failsafe-Feder 47. Diese Failsafe-Feder 47 drückt über den Kolben 41 auf eine Spannhülse 49, die wie­ derum über die Kolbenstangendichtung 21 und die Übertragungshülse 23 auf die Ventilplatte 13 einwirkt. Damit wird der Kolben 41 von der einen Seite von der Failsafe-Feder 47 in Richtung des verstellbaren Dämpfventils vorgespannt und auf seiner gegenüberliegenden Seite von dem Druck innerhalb der Druckkam­ mer 33 belastet, bzw. der Kolben begrenzt die Druckkammer. Der Druck inner­ halb der Druckkammer wirkt der Federkraft der Failsafe-Feder entgegen, so daß bei einem Druckausfall die maximale Schließkraft auf die Ventilplatte einwirkt.

Mit den Fig. 4 soll der Träger 25 in einer Ausführung dargestellt werden, die den Kolben zwischen zwei Führungsringstegen 29a; 29b führt, wobei die Führungs­ ringstege die Druckkammer 33 begrenzen. Als Kolben kann ein Rohrkörper einge­ setzt werden, dem man einen einfachen O-Ring 51 als Dichtmittel zuordnet. In dieser Darstellung sind die als radial elastisch Segmente ausgeführten Rastmittel 37 erkennbar.

In der Fig. 5 ist der zur Fig. 4 gehörige Schnittverlauf dargestellt. Zur Versteifung verfügt der Träger, insbesondere der Boden 27 über radial verlaufenden Verstär­ kungsrippen 53. Diese Rippen sind u. a. dann sinnvoll, wenn, wie in der Fig. 6 dargestellt, eine Zusatzfeder 55 verwendet wird.

Der Druckanschluß 35 ist zwar radial zum Träger, aber tangential zum Druck­ raum 33 angeordnet. Man erreicht damit, daß ein sehr schmaler Druckraum un­ abhängig vom Durchmesser des Druckanschlusses möglich ist.

Die Fig. 6 beinhaltet das verstellbare Ventil entsprechend der Fig. 1 in Verbin­ dung mit dem Träger nach den Fig. 4 und 5. Es soll verdeutlicht werden, daß die Zusatzfeder 55 zusätzlich oder auch unabhängig vom Kolben 31 die Dämpfwir­ kung des verstellbaren Dämpfventils beeinflußt. Dazu ist der Träger 25 axial be­ weglich und kann die Bewegung der Zusatzfeder auf die Ventilplatte 13 übertra­ gen.

Die Fig. 7 umfaßt zwei Ausführungsformen. In der rechten Schnitthälfte ist ein Träger 25 dargestellt, der axial fest am Schwingungsdämpfer 1 befestigt ist. Der Boden 27 verfügt über zwei Führungsringstege 29a; 29b und kann sich axial zum Träger verschieben. Ein umgebördelter Rand 25a verhindert, daß der Boden 27 vom Druck innerhalb der Druckkammer 33 aus dem Träger gedrückt wird. Zur Abdichtung des Druckraums ist die dem Druckraum zugewandte Seite des Kol­ bens 31 ganzflächig mit einer Dichtung abgedeckt, die am Innen- und am Außen­ durchmesser des Kolbens eine Dichtfunktion ausübt. Auch bei dieser Variante kann eine Zusatzfeder 55, s. Fig. 6, verwendet werden.

Im der linken Schnitthälfte der Fig. 7 ist ein mechanisch verstellbarer Kolben 31 zusammen mit einer Federeinrichtung 57 verwendet worden. Die Federeinrich­ tung 57 sorgt für die nötige Vorspannung auf die Ventilplatte 13, der Verstell­ weg des Kolbens 31 bewirkt die Änderung der Vorspannung der Federeinrichtung 57. Der Träger weist einen Gewindeabschnitt 59 auf, der mit einem Gewinde 61 am Außendurchmesser des Kolben in Eingriff ist. Ein Sicherungsring 63 verhin­ dert, daß der Kolben 31 aus dem Träger 25 gedrückt wird oder versehentlich herausgeschraubt wird. Für die Verstellbewegung, die von einem nicht dargestell­ ten Werkzeug auf den Kolben übertragen wird, steht mindestens eine Werkzeug­ fläche 65 zur Verfügung.

Für beide Varianten der Fig. 7 verfügt der Schwingungsdämpfer 1 über einen A­ dapterring 67. Der Adapterring 67 ist mit dem Schwingungadämpfer ver­ schweißt, wobei ein verzugarmes Schweißverfahren bevorzugt ist. Bereits bei der Herstellung des äußeren Rohres des Schwingungsdämpfers wird der Adapterring angeschweißt Der Adapterring verfügt über einen radial ausgestellten Be­ reich 67a, der wiederum mit dem Träger 25 verschweißt oder mittels eines Spannbandes 69 verbunden ist

Wie man in der linken Schnitthälfte erkennen kann, soll vom oberen Ende des Schwingungsdämpfers ein Mindestabstand A eingehalten werden, um Platz für ein Umformwerkzeug, das den Rand des äußeren Rohres des Schwingungsdämp­ fers verrollt oder versickt, zur Verfügung zu haben.

Claims (13)

1. Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft, umfassend einen Zylin­ der, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist und der einen Arbeitsraum bildet, wobei der Arbeitsraum endseitig ein Dämpfventil auf­ weist, das in seiner Drosselwirkung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich dem Zylinder (3) axial ein hülsenförmiger Träger (25) anschließt, der einen axial verstellbaren Kolben (31) aufweist, der wiederum in Wirkverbin­ dung mit dem Dämpfventil steht.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25) einen Gewindeabschnitt (59) aufweist, der mit einem Gewinde (61) des verstellbaren Kolbens (31) zusammenwirkt.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (31) einen Anschlag (41) aufweist, der den Vorspannweg des Kolbens (31) auf das Dämpfventil (11) beschränkt.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (31) mindestens eine Werkzeugfläche (65) für eine Verstell­ bewegung aufweist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25) einen Boden (27) aufweist, so daß Träger (25) und Bo­ den (27) eine mit Druckmedium gefüllte Druckkammer (33) bilden, in der der Kolben (31) axial beweglich geführt ist.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25) axial beweglich ausgeführt ist und einen Anschlag (39) aufweist, der eine Endposition in Demontagerichtung des Trägers (25) be­ stimmt.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25) Rastmittel (37) aufweist, die mit dem Anschlag (39) eine Rastverbindung bilden.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25) von einer Zusatzfeder (55) axial beaufschlagt wird und der Träger (25) das verstellbare Dämpfventil (11) beeinflusst.

9. Schwingungadämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (31) auf der einen Seite von einer Failsafe-Fede (47) in Richtung des verstellbaren Dämpfventils (11) vorgespannt ist und mit der gege­ nüberliegenden Seite den Druckraum (33) begrenzt.

10. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanschluß (35) für die Druckkammer (33) radial an dem Trä­ ge (25) ausgeführt ist.

11. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckkammer (33) ein flexibler Schlauch (43) angeordnet ist, der mit dem Druckmedium gefüllt ist und die Druckkammer (33) abdichtet.

12. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (27) des Trägers (25) zwei konzentrisch angeordnete Füh­ rungsringstege (29a; 29b) aufweist, zwischen denen der Kolben (31) ange­ ordnet ist.

13. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25) über einen Adapterring (67) mit dem Schwingungsdämp­ fer (1) verbunden ist, wodurch der Träger (25) einen vom Ende des Zylinders definierten Mindestabstand (A) einhält.