DE10105101C1 - Hydraulischer Zuganschlag für Schwingungsdämpfer - Google Patents

Abstract

Hydraulischer Zuganschlag für Schwingungsdämpfer, Federbeine oder ähnliche Kolben-Zylinder-Aggregate, wobei jedes Aggregat einen flüssigkeitsgefüllten Arbeitsraum aufweist, der axial von einer Kolbenstangenführung und dem Kolben und radial von dem Zylinder und einer den Kolben tragenden Kolbenstange begrenzt wird und teilweise auch dem Zuganschlag zugeordnet ist. Zur hubabhängigen Änderung der Zugdämpfung ist auf der Kolbenstange ein Anschlagring angeordnet, der mit einem geschlitzten und außen spannenden Dämpfungsring zusammenwirkt. Dieser Dämpfungsring wirkt ab einer vorbestimmten Stellung des Anschlagrings mit einer in der zylinderfesten Gleitfläche vorgesehenen Ablagenut und einer Konusfläche zusammen.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zuganschlag für Schwingungsdämpfer, Federbeine oder ähnliche Kolben-Zylinder-Aggregate, entsprechend dem Oberbeg­ riff von Patentanspruch 1.

Durch die DE 39 07 531 C2 ist ein derartiger hydraulischer Zuganschlag für Schwin­ gungsdämpfer bekannt. Hierzu ist in einer Ringnut eines kolbenähnlichen Anschlag­ körpers ein außen spannender und geschlitzter Dämpfungsring radial beweglich an­ geordnet. Über einen schwach konisch verlaufenden Abschnitt, der sich axial an die zylindrische Lauffläche anschließt und verjüngend zur Kolbenstangenführung hin verläuft, wirkt der Dämpfring querschnittsveränderlich mit Durchlassöffnungen, die über die Ringnut führen, zusammen. Der Dämpfungsring ist immer, d. h. bei jeder Relativbewegung der Kolbenstange zum Zylinder in Kontakt mit der äußeren Laufflä­ che und erzeugt somit einen Reibwiderstand, der einem feinfühligen Einsetzen der Dämpfwirkung entgegenwirkt. Außerdem besteht durch den ständigen Kontakt des Dämpfungsrings mit der Lauffläche die Gefahr dass Partikel abgerieben werden, die funktionsbeeinträchtigend auf die Dämpfeinrichtungen wirken können.

Weiter sind Zuganschläge für hydraulische Kolben-Zylinder-Aggregate bekannt, bei denen ein auf der Kolbenstange befestigter ringförmiger Kolbenkörper ab einem vor­ bestimmten Ausfahrweg in einen der Zugdämpfung zugeordneten Dämpfungszylin­ der einfährt, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Zylinders. Um eine einwand­ freie Funktion der Zugdämpfung auch bei Einwirkung von Querkräften auf das Ag­ gregat zu gewährleisten, also bei einseitig gegen die Kolbenstangenführung ge­ drückter und durchgebogener Kolbenstange, müssen die bei der Zugdämpfung zu­ sammenwirkenden Bauteile sehr genau, d. h. mit äußerst engen Toleranzen herge­ stellt werden, wodurch die Herstellung dieser Teile sehr teuer ist.

So beschreibt z. B. die DE 28 06 540 A1 einen hydraulischen Zuganschlag für einen Schwingungsdämpfer, dessen flüssigkeitsgefüllter Arbeitsraum, der axial von einer Kolbenstangenführung und dem Kolben und radial von dem Zylinder und der Kol­ benstange begrenzt wird. Für eine hubhängige Änderung der Zugdämpfung ist auf der Kolbenstange ein Anschlagring angeordnet, der mit einem geschlitzten und au­ ßen spannenden Dämpfungsring zusammenwirkt, wobei der außen spannende Dämpfungsring ab einer vorbestimmte Stellung des Anschlagrings mit einem an der zylinderfesten Gleitfläche befindlichen Bund zusammenwirkend angeordnet ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hydraulischen Zuganschlag zu schaffen, dessen axialer Dämpfweg problemlos vorgegeben werden kann, der nur im Anschlagbereich wirksam ist und dessen Dämpfwirkung und Dämpfkraftverlauf prob­ lemlos auf geforderte Werte abgestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch die Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der gewünschte axiale Dämpfweg und der Beginn des Einsatzes des Zuganschlags wird durch eine entsprechende axiale Lage der Ablagenut im Arbeitsraum geschaf­ fen. Die Ablagenut ermöglicht, dass der Dämpfring nur in dem der Zugdämpfung zu­ geordneten Endbereich wirksam ist. Über die axiale Erstreckung der Konusfläche und/oder die Änderung des Schlitzquerschnitts des Dämpfungsrings ist der Durch­ lassquerschnitt und damit der Dämpfkraftverlauf an die gewünschten Werte anpass­ bar. Weitere bei Schwingungsdämpfer bekannte Bypasskanäle, die der Dämpfkraft­ änderung in bestimmten Stellungen des Dämpfkolbens dienen, sind auch zur Ände­ rung des Durchlassquerschnitts bei der hydraulischen Zugdämpfung anwendbar.

Eine möglichst geringe Reibung des Dämpfungsrings auf der zylinderfesten Gleitflä­ che wird geschaffen, wenn die Konusfläche zwischen der Gleitfläche und dem Nut­ grund der Ablagenut verlaufend angeordnet ist und der Dämpfungsring eine der Ko­ nusfläche angepasste Schrägfläche aufweist. Die Mitnahme des Dämpfungsrings bei einsetzender Zugdämpfung wird dadurch erleichtert und der Abrieb zwischen dem Dämpfungsring und der Gleitfläche minimiert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Gleitfläche und die Ablagenut für den der Zugdämpfung zugeordneten Dämpfungsring in einer mit dem Zylinder verbunde­ nen Hülse angeordnet. Beispielsweise ist diese Hülse in den Zylinder eingepresst, so dass für eine Baugröße eines Schwingungsdämpfers nur durch Austausch der Hülse eine Anpassung an andere geforderte Dämpfwerte für die Zugdämpfung ermöglicht wird.

Um unerwünschte Dämpfquerschnitte für die Zugdämpfung auszuschließen, wird vorteilhafterweise zwischen dem Anschlagring und dem Dämpfungsring eine Dicht­ scheibe angeordnet, wobei diese Dichtscheibe auf einfache Weise durch eine stirn­ seitig darauf einwirkende Anschlaghülse in Position gehalten wird. Die Anschlaghül­ se dient außerdem als Mitnahme für den Dämpfungsring, wenn die Kolbenstange in den Zylinder einfährt. Hierzu ist eine Mitnahmefläche und mindestens eine Durch­ lassöffnung an der Anschlaghülse vorgesehen, damit beim Einfahren der Kolben­ stange in den Zylinder die Ausfahrbewegung aus dem der Zugdämpfung zugeordne­ ten Arbeitsraum ungedämpft erfolgt. Für das Ablegen des Dämpfungsrings in der Ablagenut ist die Mitnahmefläche an der Anschlaghülse so ausgelegt, dass durch das Auffedern des Dämpfungsrings die Verbindung mit der Kolbenstange aufgeho­ ben wird.

Eine sehr große Freizügigkeit für die Wahl des Durchlaßquerschnitts wird erfin­ dungsgemäß geschaffen, wenn die Hülse selbst einen hubabhängigen Durchlass­ querschnitt aufweist. Dieser hubabhängige Durchlassquerschnitt wird durch mindes­ tens einen in der Längsrichtung sich verjüngenden Ausschnitt in der Hülse geschaf­ fen. Ebenso kann der Durchlassquerschnitt durch mehrere Radialbohrungen gebildet sein, die in Achsrichtung hintereinanderliegend in der Hülse angeordnet sind und in einen Durchlasskanal münden, der sich zwischen der Innenwand des Zylinders und der Hülse befindet und vorzugsweise aus einer zylinderseitigen Längsnut in der Hül­ se besteht.

Falls eine Dämpfung des Einsatzgeräusches des hydraulischen Zuganschlags erfor­ derlich ist, so wird zwischen dem Anschlagring und der Dichtscheibe eine Dämp­ fungsscheibe angeordnet. Um die Druckverhältnisse in dem Teil-Arbeitsraum, der dem hydraulischen Zuganschlag zugeordnet ist, zu verbessern, kann die im Teil- Arbeitsraum enthaltene Ölmenge auf einfache Weise vergrößert werden, wenn der Zylinder im Bereich des Zuganschlags aufgeweitet wird und dann eine entsprechend angepasste Hülse aufnimmt. Auch diese Maßnahme kann zur Minderung des Einsatzgeräusches dienen.

Eine Kombination des hydraulischen Zuganschlags mit einem an sich bekannten mechanischen Zuganschlag ist problemlos möglich und kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der mechanische Zuganschlag zwischen der Kolbenstangenführung und der Anschlaghülse wirkend angeordnet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für den erfindungsgemäßen hydrauli­ schen Zuganschlag dargestellt. Anhand dieser Ausführungsbeispiele wird nachfol­ gend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen hydraulischen Zuganschlag im Längsschnitt für einen Schwingungs­ dämpfer oder Federbein bei wirkendem Zuganschlag;

Fig. 2 den Zuganschlag nach Fig. 1, wobei die Kolbenstange in den Zylinder einfährt;

Fig. 3 eine Hülse für den Zuganschlag, die einen aus Radialbohrungen bestehenden Durchlassquerschnitt aufweist;

Fig. 4 eine Hülse für den Zuganschlag, bei der ein in Achsrichtung sich verjüngender Ausschnitt den Durchlassquerschnitt bildet;

Fig. 5 eine Ausführungsform des hydraulischen Zuganschlags im Längsschnitt mit einer in einem aufgeweiteten Ende des Zylinders angeordneten Hülse.

Da in der Fachwelt der Aufbau und die Wirkungsweise der handelsüblichen Kolben- Zylinder-Aggregate hinreichend bekannt ist, sind in den Figuren nur die im Bereich des Zuganschlags sichtbaren Bauteile dieser Aggregate gezeigt. Es wird davon aus­ gegangen, dass als Aggregat ein Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge dient, das mit einem erfindungsgemäßen hydraulischen Zuganschlag entsprechend den in den Figuren gezeigten Ausführungsformen versehen ist. Dementsprechend bezieht sich die nachfolgenden Beschreibung im Wesentlichen auf den Aufbau und die Wir­ kungsweise der Ausführungsformen für hydraulische Zuganschläge nach der Erfin­ dung.

Der in Fig. 1 gezeigte Ausschnitt eines Schwingungsdämpfers zeigt einen Zylinder 1 in den eine mittels einer Kolbenstangenführung 5 axial bewegliche und nach außen abgedichtete Kolbenstange 3 eintaucht. Ein nicht dargestellter und mit der Kolben­ stange 3 verbundener Dämpfkolben ist mit Dämpfeinrichtungen versehen und wirkt in dem mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum 7. Dieser Arbeitsraum 7 weist ei­ nen Teil-Arbeitsraum 9 auf, der einem hydraulischen Zuganschlag zugeordnet ist. Dieser hydraulische Zuganschlag besitzt einen in einer Nut der Kolbenstange 3 be­ festigten Anschlagring 11 auf dessen Stirnfläche eine Dichtscheibe 19 liegt, die an­ dererseits von einer Anschlaghülse 21 beaufschlagt ist, die auf der Kolbenstange 3 mittels einer Nut und eines eingelegten Drahtrings befestigt ist. Die Anschlaghülse 21 besitzt mindestens eine über deren gesamte axiale Länge verlaufende Durch­ lassöffnung 23 und eine Mitnahmefläche 25 für einen Dämpfungsring 13, der ge­ schlitzt ist und radial außen spannend in einer Ablagenut 15 abgelegt werden kann. Diese Ablagenut 15 ist in einer im Zylinder 1 befestigten Hülse 27 angeordnet, die eine Gleitfläche 29 und eine zwischen dem Grund der Ablagenut und der Gleitfläche 29 verlaufende Konusfläche 17 aufweist.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Zuganschlags wird nachfolgend, entsprechend der durch den eingezeichneten Pfeil angegebenen Be­ wegungsrichtung der Kolbenstange, beschrieben. Im Endbereich der Ausfahrbewe­ gung der Kolbenstange 3 aus dem Zylinder ist der hydraulische Zuganschlag wirk­ sam. Die rechte Hälfte der Fig. 1 entspricht der Phase bei einsetzendem hydrauli­ schem Zuganschlag. Hier legt sich die sich auf dem Anschlagring 11 abstützende Dichtscheibe 19 gegen die Stirnseite des in der Ablagenut 15 befindlichen Dämp­ fungsrings 13, wobei der Teil-Arbeitsraum 9 vom Arbeitsraum 7 abgetrennt wird. Bei weiterem Ausfahren der Kolbenstange 3 drückt die Dichtscheibe 19 abdichtend ge­ gen die Stirnfläche des Dämpfungsrings 13 und nimmt diesen mit. Dabei gleitet der Dämpfungsring 13 mit seiner der Konusfläche 17 angepassten Fläche aus der Abla­ genut 15 und weicht so lange radial nach innen aus, bis er mit der Gleitfläche 29 zu­ sammenwirkt. Als hubabhängig veränderlicher Durchlassquerschnitt kann der vom Schlitz des Dämpfungsrings 13 gebildete Querschnitt und/oder ein in der Hülse 27 vorhandener Durchlass vorgesehen sein. Derartige wegabhängig veränderbare Querschnitte sind beispielsweise bei Schwingungsdämpfern als Umgehung der Kol­ bendämpfung in der Mittellage bekannt und werden üblicherweise als Längsnuten im Zylinder ausgebildet. Dementsprechend kann der hubabhängige Durchlassquer­ schnitt aus mehreren verschieden lang ausgeführten Längsnuten in der Hülse 27 bestehen, so dass die Dämpfwirkung mit der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 3 zunimmt und am Ende des hydraulischen Zuganschlags eine Art hydraulische Blo­ ckierung erfolgt. Das Ende oder nahezu das Ende der Wirkung des hydraulischen Zuganschlags ist auf der linken Seite der Fig. 1 gezeigt, wobei verdeutlicht ist, dass der Dämpfungsring 13 ein geringes axiales Spiel zur Mitnahmefläche 25 der An­ schlaghülse 21 aufweist und dementsprechend nach dem Austreten aus der Abla­ genut 15 in der von der Anschlaghülse 21 und der Dichtscheibe 19 gebildeten Aufnahme mit axialem und gegebenenfalls auch mit radialem Spiel geführt wird.

Die Fig. 2 zeigt den hydraulischen Zuganschlag entsprechend Fig. 1 beim Einfahren der Kolbenstange 3 in den Zylinder 1. Der Pfeil verdeutlicht die Bewegungsumkehr der Kolbenstange 3 nach erfolgter Wirkung, entsprechend der Darstellung auf der linken Seite der Figur. Hierbei legt sich der Dämpfungsring 13 gegen die Mitnahme­ fläche 25, wobei die Durchtrittsöffnung 23 infolge der Axialbeweglichkeit des Dämp­ fungsrings 13 auf der Anschlaghülse 21 freigegeben wird und somit die Rückführbe­ wegung des Dämpfungsrings 13 auf der Gleitfläche 29 der Hülse 27 ohne hydrauli­ sche Dämpfung erfolgen kann.

Die rechte Seite der Fig. 2 zeigt das Ende dieser Rückführbewegung des Dämp­ fungsrings 13. In dieser Phase gleitet der Dämpfungsring 13 infolge seiner Eigen­ spannung über die Konusfläche 17 in die Ablagenut 15 und erfährt dadurch innen eine derartige Durchmesservergrößerung, dass er von der Mitnahmefläche 25 der Anschlaghülse 21 freigegeben wird. Die weitere Einfahrbewegung der Kolbenstange 3 erfolgt dann ohne Mitnahme des Dämpfungsrings 13. Somit ist im normalen Ar­ beitsbereich des Schwingungsdämpfers der Dämpfungsring 13 in Ruhestellung und wirkungslos.

In Fig. 3 ist eine Hülse 27 mit einem Durchlassquerschnitt 33 dargestellt. Dieser Durchlassquerschnitt 33 besteht aus mehreren axial hintereinander angeordneten Axialbohrungen, die in eine außen an der Hülse 27 angebrachte Längsnut münden. Auf diese Weise wird ein von der Lage des Dämpfungsrings abhängiger Durchlass­ querschnitt 33 zwischen dem Teil-Arbeitsraum und dem Arbeitsraum geschaffen.

Die Fig. 4 zeigt einen weiteren wegabhängig veränderlichen Durchlassquerschnitt 33 in der Hülse 27. Dieser Durchlassquerschnitt 33 wird durch einen Ausschnitt in der Hülse 27 gebildet, der im Bereich der Ablagenut 15 die größte Breite aufweist und die Breite in axialer Richtung abnimmt. Das Ende des Ausschnitts kann so gelegt werden, dass durch den hydraulischen Zuganschlag bei Erreichen dieser Position durch den Dämpfungsring eine quasi hydraulische Blockierung der ausfahrenden Kolbenstange erfolgt.

Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform des hydraulischen Zuganschlags unter­ scheidet sich von der nach den Fig. 1 und 2 dadurch, dass der Zylinder 1 im Be­ reich des Zuganschlags aufgeweitet ist und eine entsprechend angepasste Hülse 27 aufnimmt. Vorteilhafterweise entspricht der Innendurchmesser der Hülse 27 dem Innendurchmesser der zylindrischen Laufbahn des Zylinders 1, wodurch die serien­ mäßige Kolbenstangenführung 5 ohne Änderung verwendet werden kann. Durch die damit geschaffene Vergrößerung des Teil-Arbeitsraums 9 und die entsprechend größere Ölfüllung wird eine Verbesserung der Druckverhältnisse für den hydrauli­ schen Zuganschlag geschaffen. Mittels einer Dämpfungsscheibe 31, die zwischen dem Anschlagring 11 und der Dichtscheibe 19 angeordnet ist, wird eine Dämpfung des Einsatzgeräusches für den hydraulischen Zuganschlag erreicht. Im Übrigen ent­ spricht der Aufbau und die Wirkungsweise dieses Zuganschlags der Ausführungs­ form nach den Fig. 1 und 2, ebenso die Bezugszeichen.

Das Wesentliche der Erfindung besteht in dem Zusammenwirken des Dämpfungs­ rings 13 mit der Ablagenut 15 und der fest mit der Kolbenstange 3 verbundenen Aufnahme, die beispielsweise nur aus dem Anschlagring 11, und der Anschlaghülse 21 bestehen kann, jedoch vorteilhafterweise auch eine Dichtscheibe 19 und gege­ benenfalls auch eine Dämpfungsringscheibe 31 aufweist. Dabei ist eine Kombination dieses hydraulischen Zuganschlags mit einem mechanischen Zuganschlag problem­ los möglich. Z. B. kann der mechanische Zuganschlag durch einen elastischen Puffer gebildet sein, der zwischen der Kolbenstangenführung 5 und der Anschlaghülse 21 wirkt.

Claims (8)

1. Hydraulischer Zuganschlag für Schwingungsdämpfer, Federbeine oder ähnliche Kolben-Zylinder-Aggregate, wobei jedes Aggregat einen flüssigkeitsgefüllten Ar­ beitsraum aufweist, der axial von einer Kolbenstangenführung und dem Kolben und radial von dem Zylinder und einer den Kolben tragenden Kolbenstange be­ grenzt wird und teilweise auch dem Zuganschlag zugeordnet ist, während zu ei­ ner hubabhängigen Änderung der Zugdämpfung auf der Kolbenstange ein An­ schlagring angeordnet ist, der mit einem geschlitzten und außen spannenden Dämpfungsring zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der außen spannende geschlitzte Dämpfungsring (13) bis zu einer vorbe­ stimmten Stellung des Anschlagrings (11) mit einer in der zylinderfesten Gleitflä­ che (29) befindlichen Ablagenut (15) und einer Konusfläche (17) zusammenwir­ kend angeordnet ist und dass bei weiterem Ausfahren der Kolbenstange (3) der Anschlagring (11) den Dämpfungsring (13) mitnimmt, indem dieser aus der Ablagenut (15) gleitet und eine radiale Durchmesserverringerung erfährt, bis er mit der Gleitfläche (29) zusammenwirkt.

2. Hydraulischer Zuganschlag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konusfläche (17) zwischen der Gleitfläche (29) und dem Nutgrund der Ablagenut (15) verlaufend angeordnet ist und der Dämpfungsring (13) eine der Konusfläche (17) angepasste Schrägfläche aufweist.

3. Hydraulischer Zuganschlag nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (29) und die Ablagenut (15) in einer mit dem Zylinder (1) verbundenen Hülse (27) angeordnet sind.

4. Hydraulischer Zuganschlag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlagring (11) und dem Dämpfungsring (13) eine Dicht­ scheibe (19) angeordnet ist.

5. Hydraulischer Zuganschlag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine stirnseitig auf die Dichtscheibe (19) einwirkende Anschlaghülse (21) auf der Kolbenstange (3) befestigt ist und diese Anschlaghülse (21) mindestens eine Durchlassöffnung (23) und eine Mitnahmefläche (25) aufweist, die bei Ein­ wirkung des Dämpfungsrings (13) mit der Gleitfläche (29) eine begrenzte Axial­ bewegung des Dämpfungsrings (13) ermöglicht, jedoch bei Erreichen der Abla­ genut (15) den Dämpfungsring (13) freigibt.

6. Hydraulischer Zuganschlag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (27) einen hubabhängig veränderlichen Durchlassquerschnitt (33) aufweist, der durch mindestens einen in der Breite veränderlichen Aus­ schnitt in der Hülse (27) oder durch mehrere in Achsrichtung in der Hülse (27) hintereinander angeordnete Radialbohrungen, die in einen Durchlasskanal zwi­ schen der Innenwand des Zylinders (1) und der Hülse (27) münden, gebildet ist.

7. Hydraulischer Zuganschlag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlagring (11) und der Dichtscheibe (19) eine Dämp­ fungsringscheibe (31) angeordnet ist.

8. Hydraulischer Zuganschlag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher mechanischer Zuganschlag zwischen der Kolbenstangen­ führung (5) und der Anschlaghülse (21) angeordnet ist.