DE102009058369A1 - Steuerkolben in einem Dämpfungssystem - Google Patents

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/50Special means providing automatic damping adjustment, i.e. self-adjustment of damping by particular sliding movements of a valve element, other than flexions or displacement of valve discs; Special means providing self-adjustment of spring characteristics
    • F16F9/512Means responsive to load action, i.e. static load on the damper or dynamic fluid pressure changes in the damper, e.g. due to changes in velocity
    • F16F9/5126Piston, or piston-like valve elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Ein Steuerkolben (1) in einem Dämpfungssystem (2) zur Änderung eines Dämpfungsverhaltens des Dämpfungssystems (2) verfügt über einen Trägerkörper (4) aus Kunststoff und eine den Trägerkörper (4) umfassende Hülse. Zur Vereinfachung der Herstellung des Steuerkolbens sind der Träger (4) und die Hülse (3) als ein einstückiges Kunststoff-Spritzgussteil ausgeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Steuerkolben in einem Dämpfungssystem zur Änderung eines Dämpfungsverhaltens mit einem Trägerkörper aus Kunststoff einer dem Trägerkörper umfassenden Hülse.
  • Kraftfahrzeuge sind zur Verbesserung des Fahrverhaltens und zur Erhöhung der Verkehrssicherheit mit selektiven oder adaptiven Dämpfungssystemen ausgestattet, um die Dämpfeigenschaften des Dämpfungssystems beispielsweise amplitudenabhängig zu verändern. Somit kann das Dämpfungsverhalten beispielsweise an verschiedene unebene Untergründe auch in Abhängigkeit einer momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst werden. Mit dem System werden amplitudenabhängige Dämpferkräfte erzeugt. Dies bedeutet, die Dämpfung ist abhängig vom Einfederweg des Federbeins
  • Zur Änderung oder Anpassung eines Dämpfungsverhaltens dient ein beweglicher Steuerkolben, der durch seine Verlagerung Strömungskanäle oder Bypässe für ein dämpfendes Fluid, vorzugsweise ein Öl, öffnet oder verschließt. Fließt beispielsweise ein Teilvolumenstrom durch einen solchen Bypass, wird ein weicheres Dämpfungsverhalten des Dämpfungssystems erreicht im Gegensatz zu dem Fall, dass der vollständige Volumenstrom des dämpfenden Fluids durch einen Hauptkolben des Dämpfungssystems strömt.
  • Ein derartiger Steuer- oder Trennkolben ist aus der DE 10 2006 046 333 B3 bekannt, der aus mehreren elastischen Pufferelementen, vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff, zusammengesetzt ist.
  • Als nachteilig bei den bekannten Steuerkolben ist es anzusehen, dass diese beispielsweise bei dem Zusammensetzen aus mehreren Einzelkomponenten einen erheblichen Fertigungs- und Qualitätssicherungsaufwand erfordern.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Steuerkolben der Eingangs genannten Art zu schaffen, der über einen einfachen Aufbau verfügt und der in einfacher Weise mit höherer Prozesssicherheit herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Steuerkolben mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Ein derart ausgebildeter Steuerkolben verfügt über einen einstückigen Aufbau in Form eines Kunststoff-Spritzgußteiles. Dabei kann die äußere Formgebung des Steuerkolbens gegenüber einem herkömmlichen, mehrteiligen Steuerkolbens im Wesentlichen unverändert bleiben, um das eigentliche Dämpfungssystem im Kraftfahrzeug nicht modifizieren zu müssen. Die Funktionalität des Steuerkolbens bleibt unverändert, er ist jedoch wesentlich kostengünstiger, prozesssicherer und einfacher herstellbar. Beispielsweise ein bisheriger Steuerkolben verfügt über einen Außenring aus Aluminium, wobei ein solches Aluminiumteil zunächst gedreht, gereinigt, und gegebenenfalls gebeizt werden muss, mit Haftvermittler beschichtet Anschließend muss ein Elastomer eingespritzt werden. Insbesondere bei der Herstellung des Aluminiumteils waren enge Toleranzen notwendig, um den passgenauen Sitz im Dämpfungssystem zu gewährleisten.
  • Besonders bei einer im Folgenden beschriebenen Herstellung des Steuerkolbens aus einem Polymer kann dieser in einem einzigen Herstellungsschritt hergestellt werden, wobei die verschiedenen Kunststoffkomponenten jeweils auch verschiedene mechanische Eigenschaften aufweisen.
  • Der Steuerkolben ist nach wie vor beweglich innerhalb des Dämpfungssystems angeordnet und öffnet oder verschließt je nach seiner Position verschiedene Arbeitsräume und Strömungskanäle für das dämpfende Fluid in an sich bekannter Weise. Bisherige Steuerkomponenten mit beispielsweise metallischen und Kunststoff-Komponenten verfügten über verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten, so dass die Abstimmung auf verschiedene Arbeitstemperaturen erheblichen Aufwand erforderte. Bei der nunmehr einstückigen Herstellung aus Kunststoff kann auch eine weitgehend gleichmäßige thermische Ausdehnung erreicht werden, so dass Maßtoleranzen gegebenenfalls etwas größer ausfallen können und die Herstellung somit nicht mit der gleichen Präzision erfolgen muss und somit kostengünstiger erfolgen kann. Auch verfügt ein derartiger Steuerkolben über eine geringer Masse, so dass sein Ansprechverhalten wesentlich verbessert ist.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Herstellung des Steuerkolbens aus Kunststoff gegebenenfalls auch Strömungskanäle oder Arbeitsräume im Dämpfungssystem sozusagen verlegt werden können, um eine optimale Anpassung an gewünschte Strömungsverhältnisse zu erreichen, da dem Steuerkolben im Kunststoff-Spritzgussverfahren praktisch beliebige Formgebungen verliehen werden können.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Gegenstand von Unteransprüchen.
  • In bevorzugter Weise wird der Steuerkolben in einem Mehrkomponenten-Fertigungsverfahren hergestellt. Bei einem solchen Verfahren erfolgt die Herstellung in einem einzigen gemeinsamen Spritzguss-Schritt, wobei gleichzeitig verschiedene Kunststoffe in die Spritzgussform eingespritzt werden können, um einen Steuerkolben gewünschten Aufbaus und Formgebung zu erhalten. Dabei können mit zwei oder mehr Einspritzeinheiten verschiedene Kunststoffschmelzen in einem Arbeitsgang verarbeitet werden, gegebenenfalls kann auch in einem so genannten Sandwich-Verfahren zwei Kunststoffe zeitversetzt durch eine gemeinsame Düse in das Werkzeug eingespritzt werden, um beispielsweise einen dreischichtigen Aufbau zu erhalten. Beim Co-Injektionsverfahren werden die beiden Komponenten durch zwei Düsen zeitlich oder sequentiell in ein gemeinsames Werkzeug eingespritzt.
  • In bevorzugter Weise besteht die Hülse des Steuerkolbens aus einem (vorzugsweise thermoplastischen) Polymer, insbesondere einem Polyamid, wie es beispielsweise unter dem Handelsnamen Grivory erhältlich ist. Gegebenenfalls kann es auch ein Polyvinylamid mit Verstärkung sein. Es könnten auch andere Polymersorten sein.
  • Als Material für den Trägerkörper ist ebenfalls ein Polymer vorgeschlagen, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer, zum Beispiel ein unter dem Handelsnamen Grilflex erhältliches Polyamid.
  • Weiterhin ist vorgeschlagen, dass ein zusätzlicher Gleitring, der die Hülse umfasst und für geringere Reibung sorgt, aus PTFE-Kunststoff besteht (Poly Tetra Fluor Ethylen).
  • Vorzugsweise sind sämtliche Komponenten beziehungsweise verwendeten Kunststoffe gegen die im Dämpfungssystem eingesetzten Öle beständig und werden auch bei den auftretenden Temperaturen nicht beschädigt.
  • In besonders bevorzugter Weise ist der gesamte Steuerkolben mit Hülse, Trägerkörper und Gleitring einstückig ausgeführt beziehungsweise in einem einzigen gemeinsamen Herstellungsschritt angefertigt worden.
  • Zur Formgebung des Steuerkolbens ist vorgeschlagen, dass dieser Hinterschneidungen aufweist, um beispielsweise korrespondierend ausgebildete und angeordnete Kanäle im Dämpfungssystem in gewünschter Weise zu öffnen und/oder zu verschließen.
  • Gegebenenfalls kann der PTFE-Ring beziehungsweise ein abdichtendes Teflonband entfallen, da das Polymer des Trägerkörpers aufgrund seiner Elastizität gewisse Maßtoleranzen ausgleicht und somit eine verbesserte Abdichtung ohne zusätzlich abdichtendes Teflonband erreicht werden kann und/oder dieses gleitfreudig ausgelegt ist.
  • Auch kann der Trägerkörper eine ungefähr konische Ausgestaltung, in Bewegungsrichtung gesehen, aufweisen, um vorzugsweise korrespondierend ausgebildete Strömungskanäle mit höchster Dichtwirkung abdichten zu können.
  • Vorzugsweise wird ein derartiger Steuerkolben in einem Dämpfungssystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Prinzipiell kann er aber auch bei anderen Dämpfungssystemen verwendet werden.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sowie den einzelnen Patentansprüchen entnommen werden.
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1 einen Steuerkolben in schematischer Querschnittsdarstellung und
  • 2 einen Steuerkolben in einem Dämpfungssystem.
  • In den 1 und 2 ist jeweils ein Steuerkolben 1 abgebildet, der Bestandteil eines in 2 schematisch angedeuteten Dämpfungssystems 2 vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug ist. Im Dämpfungssystem 2 zirkuliert ein dämpfendes Fluid wie ein praktisch inkompressibles Öl durch Kanäle und Arbeitsräume, wobei durch die Position des Steuerkolbens 1 innerhalb des Dämpfungssystems 2 dessen Dämpfungskennlinie, also ob bei einem Kraftfahrzeug eine weichere oder härtere Federung erfolgt, eingestellt werden kann.
  • Der Steuerkolben 1 ist in einem Mehrkomponenten-Fertigungsverfahren aus verschiedenen Kunststoffen in einem einzigen Arbeitsschritt vorzugsweise einstückig hergestellt worden. Seine härtere, starrere Hülse 3 besteht beispielsweise aus einem Polymer wie einem Polyamid und der elastischere, weichere Trägerkörper 4 beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer. Gegebenenfalls kann noch ein weiterer Gleitring 5 am Außenumfang der Hülse 3 angeordnet sein beispielsweise aus Polytetrafluorethylen oder ein Teflonband.
  • Wie durch den Doppelpfeil D angedeutet kann die Position des Steuerkolbens 1 innerhalb des Dämpfungssystems 2 verändert werden, wobei der Trägerkörper 4 einen oder mehrere konische Abschnitte 4a aufweist, um beispielsweise einen Strömungskanal 6 mit bestmöglicher Dichtwirkung abzudichten, wenn der konische Abschnitt 4a an der Öffnung des Strömungskanals 6 anliegt.
  • Mit einem solchen Steuerkolben 1, der auch mit Hinterschneidungen versehen sein kann, wird durch dessen geringes Eigengewicht ein rascheres Ansprechverhalten des Dämpfungssystems 2 erhalten und die Herstellung des Steuerkolbens 1 ist wesentlich vereinfacht, da beispielsweise eine metallische Hülse nicht mehr hochpräzis bearbeitet werden muss. Zudem kann der Durchmesser des Steuerkolbens mit größeren Toleranzen versehen sein, da durch die elastischen Eigenschaften insbesondere des Trägerkörpers 2 geringe Maßtoleranzen ausgeglichen werden können.
  • 1
    Steuerkolben
    2
    Dämpfungssystem
    3
    Hülse
    4
    Trägerkörper
    4a
    konischer Abschnitt des Trägerkörpers
    5
    Gleitring
    6
    Strömungskanal
    D
    Bewegung des Steuerkolbens
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102006046333 B3 [0004]

Claims (7)

  1. Steuerkolben (1) in einem Dämpfungssystem (2) zur Änderung eines Dämpfungsverhaltens des Dämpfungssystems (2) mit einem Trägerkörper (3) aus Kunststoff und einer den Trägerkörper (4) umfassenden Hülse (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (4) und die Hülse (3) als ein einstückiges Kunststoff-Spritzgussteil ausgeführt sind.
  2. Steuerkolben (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (1) in einem Mehrkomponenten-Fertigungsverfahren in einem einzigen Herstellungsschritt hergestellt ist.
  3. Steuerkolben (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) ein Polymer ist, insbesondere ein Thermoplast, vorzugsweise ein Polyamid.
  4. Steuerkolben (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (4) ein Polymer ist, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer, vorzugsweise ein Polyamid.
  5. Steuerkolben (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Gleitring (5) aus Polytetrafluorethylen versehen ist.
  6. Steuerkolben (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er einen konischen Abschnitt (4a) aufweist.
  7. Steuerkolben (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Steuerkolben (1) Hinterschneidungen ausgebildet sind.
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