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Die
Erfindung betrifft einen Steuerkolben in einem Dämpfungssystem
zur Änderung eines Dämpfungsverhaltens mit einem
Trägerkörper aus Kunststoff einer dem Trägerkörper
umfassenden Hülse.
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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
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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.
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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.
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Als
nachteilig bei den bekannten Steuerkolben ist es anzusehen, dass
diese beispielsweise bei dem Zusammensetzen aus mehreren Einzelkomponenten
einen erheblichen Fertigungs- und Qualitätssicherungsaufwand
erfordern.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Steuerkolben mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind der Gegenstand von Unteransprüchen.
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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.
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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.
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Als
Material für den Trägerkörper ist ebenfalls
ein Polymer vorgeschlagen, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer,
zum Beispiel ein unter dem Handelsnamen Grilflex erhältliches
Polyamid.
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Weiterhin
ist vorgeschlagen, dass ein zusätzlicher Gleitring, der
die Hülse umfasst und für geringere Reibung sorgt,
aus PTFE-Kunststoff besteht (Poly Tetra Fluor Ethylen).
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Vorzugsweise
sind sämtliche Komponenten beziehungsweise verwendeten
Kunststoffe gegen die im Dämpfungssystem eingesetzten Öle
beständig und werden auch bei den auftretenden Temperaturen
nicht beschädigt.
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In
besonders bevorzugter Weise ist der gesamte Steuerkolben mit Hülse,
Trägerkörper und Gleitring einstückig
ausgeführt beziehungsweise in einem einzigen gemeinsamen
Herstellungsschritt angefertigt worden.
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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.
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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.
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Auch
kann der Trägerkörper eine ungefähr konische
Ausgestaltung, in Bewegungsrichtung gesehen, aufweisen, um vorzugsweise
korrespondierend ausgebildete Strömungskanäle
mit höchster Dichtwirkung abdichten zu können.
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Vorzugsweise
wird ein derartiger Steuerkolben in einem Dämpfungssystem
eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Prinzipiell kann er aber auch bei anderen
Dämpfungssystemen verwendet werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden
Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
sowie den einzelnen Patentansprüchen entnommen werden.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 einen
Steuerkolben in schematischer Querschnittsdarstellung und
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2 einen
Steuerkolben in einem Dämpfungssystem.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 1
- Steuerkolben
- 2
- Dämpfungssystem
- 3
- Hülse
- 4
- Trägerkörper
- 4a
- konischer
Abschnitt des Trägerkörpers
- 5
- Gleitring
- 6
- Strömungskanal
- D
- Bewegung
des Steuerkolbens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006046333
B3 [0004]