DE102004034942A1

DE102004034942A1 - Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag

Info

Publication number: DE102004034942A1
Application number: DE200410034942
Authority: DE
Inventors: Peter Giere
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-03-16

Abstract

Ein Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag umfasst ein Zylinderrohr (2) mit einem Endanschlag (5), eine Kolbenstange (3), die in das Zylinderrohr (2) eingetaucht und einen Anschlag (6) aufweist, und einen Balg (8), der in dem Zylinderrohr (2) zwischen dem Endanschlag (5) und dem Anschlag (6) der Kolbenstange (3) angeordnet und derart konfiguriert ist, dass dieser in einem komprimierten Zustand mit einem Dichtabschnitt (9) gegen die Innenwand des Zylinderrohrs (2) oder die Außenwand der Kolbenstange (3) in Anlage gelangt, wobei der Dichtabschnitt (9) des Balgs (8) reibungsmindernd ausgebildet ist. Unter Last erfährt der Balg (8) eine Vergrößerung seines Außendurchmessers bzw. Verringerung seines Innendurchmessers. Hierdurch wird eine hydraulische Endlagendämpfung ermöglicht und der Anschlagimpuls in der Zugstufe vermindert. Durch die Verwendung eines Balgs werden zudem die Anschlaggeräusche in der Endlage gering gehalten. Hierzu trägt neben der definierten Beabstandung des Balgs vom Endabschlag vor allem die reibungsmindernde Ausgestaltung des Dichtabschnitts am Balg bei, die sich überdies günstig auf die Lebensdauer auswirkt. Insgesamt werden so hohe dynamische Bauteilbelastungen am Dämpfer vermieden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag, umfassend ein Zylinderrohr mit einem Endanschlag und eine Kolbenstange, die in das Zylinderrohr eintaucht.
Derartige Schwingungsdämpfer sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Weiterhin sind vielfältige Maßnahmen bekannt, mit denen ein Anschlagimpuls bei einem maximalen Auszug der Kolbenstange vermindert werden kann. Hierzu werden beispielsweise Elastomerpuffer, um die Kolbenstange angeordnete Federn oder hydraulische Drosseln vorgesehen. Diese Maßnahmen können auch miteinander kombiniert werden.

So offenbart beispielsweise die DE 100 16 641 A1 einen Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag, bei dem neben einer um die Kolbenstange angeordneten Zuganschlagfeder zusätzlich eine hydraulische Drossel vorgesehen ist. Die hydraulische Drossel wird dabei durch einen Hilfszylinder gebildet, in den ein an der Zuganschlagfeder gelagerter, gegenüber der Kolbenstange relativ verschiebbarer Kolben eindringt. Der Kolben dichtet beim Eindringen in den Hilfszylinder gegen diesen ab. Das verdrängte Fluidvolumen wird über eine Drossel in Form eines Schaltventils außerhalb des Kolbens geleitet und in die Arbeitskammer des Zylinders zurückgeführt. Hierdurch kann der Zuganschlag bei einem Fahrzeug mit Niveauregulierung an unterschiedliche Fahrbedingungen angepasst werden. Es ist allerdings unschwer erkennbar, dass die in der DE 100 16 641 A1 vorgeschlagene Konfiguration aufgrund ihrer Kompliziertheit mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist.

Einen rein hydraulischen Zuganschlag der eingangs genannten Art offenbart die US 2003/0015382 A1 im Zusammenhang mit einem Einrohrdämpfer. Der dort beschriebene Zuganschlag wird durch eine in das Zylinderrohr eingepresste Metallhülse gebildet, die sich gegen eine Kolbenstangenführung axial abstützt. Die Metallhülse, welche gegen die Innenwand des Zylinderrohrs anliegt, verjüngt dessen Innendurchmesser und bildet mit einer an der Kolbenstange befestigten Scheibe eine hydraulische Drossel. Diese Scheibe dringt bei einem starken Ausziehen der Kolbenstange in die Hülse ein. Das dabei verdrängte Fluidvolumen strömt durch den zwischen der Scheibe und der Hülse gebildeten Ringspalt und bewirkt dadurch einen zusätzlichen starken Dämpfungseffekt.

Beim Zurückschieben sorgen die Elastizität der Scheibe sowie an dieser vorgesehene Öffnungen für eine Verminderung des Widerstands, so dass sich die Kolbenstange mit verringerter Kraft in ihre Ausgangsstellung zurückfahren lässt. Dieses Prinzip lässt sich jedoch wirkungsvoll nur bei Dämpfern mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser realisieren, so dass es schwierig ist, dieses z. B. auf einen Zweirohrdämpfer mit einem verhältnismäßig schlanken Innenrohr zu übertragen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, bei einem Schwingungsdämpfer mit einfachen Mitteln eine wirkungsvolle Endlagendämpfung in der Zugstufe zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Dieser umfasst ein Zylinderrohr mit einem Endanschlag, eine Kolbenstange, die in das Zylinderrohr eintaucht und einen Anschlag aufweist, und einen Balg, der in dem Zylinderrohr zwischen dem Endanschlag und dem Anschlag der Kolbenstange angeordnet und derart konfiguriert ist, dass dieser in einem komprimierten Zustand mit einem Dichtabschnitt gegen die Innenwand des Zylinderrohrs oder die Außenwand der Kolbenstange in Anlage gelangt, wobei der Dichtabschnitt des Balgs reibungsmindernd ausgebildet ist.

Unter Last erfährt der Balg eine Durchmesserveränderung, nämlich entweder eine Vergrößerung seines Außendurchmessers bei beabsichtigter Anlage gegen die innenwand des Zylinderrohrs oder, bei beabsichtigter Anlage gegen die Außenwand der Kolbenstange, eine Verringerung seines Innendurchmessers. Der hierbei auftretende Drosseleffekt an dem Dichtabschnitt ermöglicht eine hydraulische Endlagendämpfung. Hierdurch wird der Anschlagimpuls in der Zugstufe vermindert. Durch die Verwendung eines Balgs werden zudem die Anschlaggeräusche in der Endlage gering gehalten. Hierzu trägt neben der definierten Beabstandung des Balgs vom Endabschlag vor allem die reibungsmindernde Ausgestaltung des Dichtabschnitts am Balg bei, die sich überdies günstig auf die Lebensdauer auswirkt. Insgesamt werden so hohe dynamische Bauteilbelastungen am Dämpfer vermieden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Balg an dem Dichtabschnitt mit einer reibungsmindernden Dichtfolie überzogen. Anstelle einer Dichtfolie kann an dem Dichtabschnitt jedoch auch eine reibungsmindernde Beschichtung oder eine reibungsmindernde Oberflächenbehandlung vorgesehen werden.

Beim Komprimieren des Balgs legt sich dieser je nach Ausgestaltung gegen die Innenwand des Zylinderrohrs oder die Außenwand der Kolbenstange an. Das hierbei über dem Balg eingeschlossene Volumen passiert dabei den Dichtabschnitt, kann aber auch über zusätzlich vorgesehene Überströmkanäle abgeführt werden. Diese befinden sich beispielsweise an dem Dichtabschnitt und/oder im Balg.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich eine federelastische Rückstelleinrichtung zwischen den Anschlägen angeordnet werden, die in der Art eines elastischen Puffers wirkt.

Die Rückstelleinrichtung ist vorzugsweise zwischen dem Balg und dem Endanschlag des Zylinderrohrs angeordnet. Insbesondere kann diese auch an dem Zylinderrohr fixiert werden.

Es ist jedoch auch möglich, die Rückstelleinrichtung mit dem Balg fest zu verbinden oder gar einstückig mit diesem auszubilden.

Der Balg kann seinerseits an der Kolbenstange bzw. deren Anschlag festgelegt werden. Letzterer ist vorzugsweise als an der Kolbenstange befestigte Buchse ausgebildet. Dabei kann die Anschlagbuchse mit dem Faltenbalg auch zu einem Bauteil zusammengefasst sein, das unmittelbar an der Kolbenstange befestigt wird.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für einen Dämpfer nach der Erfindung, wobei hier lediglich der Bereich des Zuganschlags dargestellt ist und die Anlage gegen die Innenwand des Zylinderrohrs erfolgt, und in
2 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels für einen Dämpfer nach der Erfindung, wobei hier lediglich der Bereich des Zuganschlags dargestellt ist und die Anlage gegen die Außenwand der Kolbenstange erfolgt.
Das erste Ausführungsbeispiel zeigt einen Schwingungsdämpfer 1, der in der hier dargestellten Ausgestaltungsform in eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden kann.
Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst ein Zylinderrohr 2, das mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt ist. In das Zylinderrohr 2 taucht eine Kolbenstange 3 ein. Nach oben ist das Zylinderrohr 2 durch eine Kolbenstangenführung 4 abgeschlossen, die einen Endanschlag 5 des Zylinderrohrs 2 in der Zugstufe ausbildet.
An der Kolbenstange 3 ist ein weiterer Anschlag 6 für die Zugstufe vorgesehen. Dieser weitere Anschlag 6 wird durch eine Anschlagbuchse 7 gebildet, die an der Kolbenstange 3 befestigt ist. Es ist jedoch auch denkbar, den Anschlag 6 als Schulter oder Radialvorsprung unmittelbar an der Kolbenstange 3 auszubilden.
Zwischen dem Endanschlag 5 des Zylinderrohrs 2 und dem Anschlag 6 der Kolbenstange 3 ist ein Faltenbalg 8 innerhalb des Zylinderrohrs 2 angeordnet. Dieser stützt sich auf den Anschlag 6 der Kolbenstange 3 ab. Wird die Kolbenstange 3 in der Zugstufe bis zum Anschlag ausgezogen, so wird der Faltenbalg 8 zwischen den Anschlägen 5 und 6 komprimiert. Im unbelasteten Zustand liegt der Faltenbalg 8 nicht gegen die Innenwand des Zylinderrohrs 2 an. Jedoch ist der Faltenbalg 8 derart konfiguriert, dass dieser in einem komprimierten Zustand mit einem Dichtabschnitt 9 gegen die Innenwand des Zylinderrohrs 2 in Anlage gelangt. Nimmt die Druckkraft auf den Faltenbalg 8 zu, so baucht dieser im Bereich des ringförmigen Dichtabschnitts 9 aus und vergrößert dort seinen Außendurchmesser, bis der zunächst vorhandene Zwischenraum zu der Zylinderrohrinnenwand nahezu oder vollständig geschlossen wird. In Abhängigkeit von der Position und der Geschwindigkeit der Kolbenstange 3 wird durch die hiermit verbundene Drosselwirkung im Bereich des Dichtabschnitts 9 eine hydraulische Dämpfung erzielt.
Um die Haltbarkeit des Faltenbalgs 8 zu verbessern, ist der Dichtabschnitt 9 zwischen den Endabschnitten 10 und 11 reibungsmindernd ausgebildet. Hierzu kann der Dichtabschnitt 9 mit einer reibungsmindernden Dichtfolie 12 überzogen werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, den Dichtabschnitt 9 mit einer reibungsmindernden Schicht zu beschichten oder aber den Faltenbalg 8 an dem Dichtabschnitt 9 einer reibungsmindernden Oberflächenbehandlung zu unterziehen.
Im Bereich der Endlagedämpfung strömt das oberhalb der Dichtkante des Dichtabschnitts 9 eingeschlossene Medium an dem Dichtabschnitt vorbei. Dabei kann der Dichtabschnitt 9 bei Anlage an die Innenwand des Zylinderrohrs 2 mit dieser Überströmkanäle mit definiertem Überströmquerschnitt ausbilden. Alternativ oder ergänzend können auch an dem Faltenbalg 8 einer oder mehrere Überströmkanäle 13 mit definiertem Überströmquerschnitt und/oder definierte Innen- und/oder Stirnflächenkonturen 14 vorgesehen sein, um den Dichtabschnitt 9 zu überbrücken bzw. die Kennlinie der Dämpfung im Anschlagbereich zu beeinflussen. Die Überströmkanäle 13 können durch den Faltenbalg 8 verlaufen.
Weiterhin ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen den Anschlägen 5 und 6 eine federelastische Rückstelleinrichtung 15 vorgesehen. Diese ist beispielhaft als Elastomerpuffer dargestellt, kann jedoch auch durch eines oder mehrere federelastische Elemente anderer Bauart gebildet werden. Durch ein zusätzliches Anlegen der Rückstelleinrichtung 15 an die Innenwand des Zylinderrohrs 2 kann die Druckkraft auf den Faltenbalg 8 durch eine hydraulische Komponente unterstützt werden.
Die Rückstelleinrichtung 15 ist zwischen dem Endanschlag 5 und dem Faltenbalg 8 angeordnet. Sie ist hier mit dem Faltenbalg 8 verbunden, kann jedoch auch einstückig mit diesem ausgebildet sein.
Sowohl der Faltenbalg 8 als auch die Rückstelleinrichtung 15 bzw. deren Komponenten können lose zwischen den Anschlägen 5 und 6 angeordnet oder aber am Zylinderrohr 2 oder der Kolbenstange 3 fixiert werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Faltenbalg 8 an dem Anschlag 6 der Kolbenstange 3 festgelegt. Es ist jedoch auch möglich, den Faltenbalg 8 und die Rückstelleinrichtung 15 an dem Endanschlag 5 zu fixieren.
Der Faltenbalg 8 und die Rückstelleinrichtung 15 können grundsätzlich aus allen geeigneten Materialien mit ausreichender Rückstellkraft hergestellt werden. Im Hinblick auf eine Minimierung des Anschlaggeräuschs ist die Verwendung von dämpfungsfähigen Materialien wie beispielsweise TPE empfehlenswert.
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in 2 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die nach innen umgekehrte Krümmung des Faltenbalgs 8', dessen reibungsverminderter Dichtabschnitt 9' zu der Kolbenstange 3 weist. Bei einer Kompression des Faltenbalgs 8' legt sich dieser mit seinem Dichtabschnitt 9' an die Kolbenstange 3 an, so dass der oben erläuterte Drosseleffekt zwischen der Außenwand der Kolbenstange 3 und dem Faltenbalg 8' auftritt.
Das Rückstellelement 15 besitzt hingegen keinen Kontakt zur Kobenstange 3. Vielmehr kann dieses wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet werden und sich unter Kompression gegebenenfalls gegen die Innenwand des Zylinderrohrs 2 anlegen. Zudem können in dem Rückstellelement 15 Bohrungen oder Kanäle 16' ausgebildet werden, die den Raum zwischen der Kolbenstange 3 und dem Rückstellelement 15 mit dem Raum zwischen dem Rückstellelement 15 und dem Zylinderrohr 2 verbinden.
Die Endabschnitte 10' und 11' des Faltenbalgs 8' bilden eine stetige, definierte Dichtung zur Innenwand des Zylinderrohrs 2. Dies kann beispielsweise durch definierte Überströmquerschnitte erfolgen, die als Bohrungen oder Kanäle 17' bzw. 18' ausgeführt sein können.
Im übrigen kann der Schwingungsdämpfer 1' des zweiten Ausführungsbeispiels wie der Schwingungsdämpfer 1 des ersten Ausführungsbeispiels einschließlich der im Zusammenhang mit diesem erläuterten Abwandlungen ausgeführt werden.

1, 1': Schwingungsdämpfer
2: Zylinderrohr
3: Kolbenstange
4: Kolbenstangenführung
5: Endanschlag
6: Anschlag
7: Anschlagbuchse
8, 8': Faltenbalg
9, 9': Dichtabschnitt
10, 10': Endabschnitt
11, 11': Endabschnitt
12: Dichtfolie
13: Überströmkanäle
14: Stirnflächenkonturen
15: Rückstelleinrichtung
16': Bohrungen bzw. Kanäle
17': Bohrungen bzw. Kanäle
18': Bohrungen bzw. Kanäle
A: Dämpferachse

Claims

Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag, umfassend: – ein Zylinderrohr (2) mit einem Endanschlag (5), – eine Kolbenstange (3), die in das Zylinderrohr (2) eintaucht und einen Anschlag (6) aufweist, und – einen Balg (8), der in dem Zylinderrohr (2) zwischen dem Endanschlag (5) und dem Anschlag (6) der Kolbenstange (3) angeordnet und derart konfiguriert ist, dass dieser in einem komprimierten Zustand mit einem Dichtabschnitt (9) gegen die Innenwand des Zylinderrohrs (2) oder die Außenwand der Kolbenstange (3) in Anlage gelangt, wobei der Dichtabschnitt (9) des Balgs (8) reibungsmindernd ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (9) ringförmig ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (8) einschließlich des Dichtabschnitts (9) im unbelasteten Zustand von der Innenwand des Zylinderrohrs (2) bzw. der Außenwand der Kolbenstange (3) beabstandet ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (8) an dem Dichtabschnitt (9) mit einer reibungsmindernden Dichtfolie (12) überzogen ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (8) an dem Dichtabschnitt (9) mit einer reibungsmindernden Schicht beschichtet ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (8) an dem Dichtabschnitt (9) einer reibungsmindernden Oberflächenbehandlung unterzogen worden ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (9) bei Anlage an die Innenwand des Zylinderrohrs (2) bzw. die Außenwand der Kolbenstange (3) mit der Innenwand bzw. Außenwand Überströmkanäle mit definiertem Überströmquerschnitt ausbildet.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Balg (8) einer oder mehrere Überströmkanäle (13) mit definiertem Überströmquerschnitt vorgesehen sind, die den Dichtabschnitt (9) überbrücken.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmkanäle (13) durch den Balg (8) verlaufen.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (8) aus TPE hergestellt ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Anschlägen (5, 6) zusätzlich eine federelastische Rückstelleinrichtung (15) vorgesehen ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die federelastische Rückstelleinrichtung (15) mit dem Balg (8) verbunden ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die federelastische Rückstelleinrichtung (15) einstückig mit dem Balg (8) ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die federelastische Rückstelleinrichtung (15) zwischen dem Endanschlag (5) und dem Balg (8) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (8) an dem Anschlag (6) der Kolbenstange (3) festgelegt ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (6) an der Kolbenstange (3) durch eine an dieser befestigte Anschlagbuchse (7) gebildet wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbuchse (7) einstückig mit dem Balg (8) ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die federelastische Rückstelleinrichtung (15) an dem Zylinderrohr (2) fixiert ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die federelastische Rückstelleinrichtung (15) im komprimierten Zustand in Anlage gegen die Innenwand des Zylinderrohrs (2) gelangt.