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Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Druckanschlag gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1
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Die
DE 11 2016 000 579 T5 betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Druckanschlag, bei dem eine Kolbenstange zwei axial beabstandete Kolben mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, wobei der Kolben mit der kleineren Nennweite ab einem definierten Einfahrweg der Kolbenstange in einen Druckzylinder einfährt und dabei eine zusätzliche Dämpfkraftfunktion zum größeren der beiden Kolben erzeugt.
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Der Druckzylinder wird von einer einfachen Hülse gebildet, die sich endseitig auf einem Sockel abstützt. Bedingt durch großen Druckkräfte ist der Boden deutlich massiver ausgeführt als die Wandstärke der Hülse. Andererseits verfügt der Sockel über eine ringförmige Stützfläche, die auf einem Bodenventilkörper aufsitzt. Ein gravierender Nachteil dieser Bauform besteht in den stark unterschiedlichen Wandstärken des Sockels, wodurch die Herstellung des Druckzylinders stark erschwert wird.
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Die
US 2018/0223942 A1 betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem identischen Funktionsprinzip. Abweichend wird bei dieser Bauform der Druckzylinder von einer Hülse mit einem Boden gebildet. Der Sockel verfügt ebenfalls über einen Ringsteg mit einer Stützfläche und zusätzlich über einen Sockelboden, der mit dem Boden der Hülse mittels eines Bajonettverschlusses verbunden ist. Dadurch entsteht ein sehr hochbelastbarer Boden.
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Der Bajonettverschluss verlangt vergleichsweise komplizierte Bauteilgeometrien, die dieses Konstruktionsprinzip stark verteuern. Des Weiteren wird zwischen dem Druckzylinder und dem Zylinder eine Strömungsverbindung zu einem Bodenventil benötigt. Der Querschnitt der Strömungsverbindung wird durch den Querschnitt des Sockels, insbesondere des Bajonettverschlusses maßgeblich bestimmt.
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Aus der
WO2016146660 A1 ist ein Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Druckanschlag bekannt, bei dem der Druckzylinder kraftschlüssig in dem Arbeitszylinder befestigt ist. Dazu verfügt der Druckzylinder über drei Funktionsabschnitte, wobei ein erster Funktionsabschnitt mit konstantem Außendurchmesser eine Klemmfläche für die kraftschlüssige Verbindung aufweist. Die Klemmfläche ist derart lang bemessen, dass darüber auch die radiale Fixierung erfolgt. Dadurch weist der Druckzylinder eine vergleichsweise große Baulänge im Verhältnis zur nutzbaren Länge auf. Ein weiterer Nachteil dieser Bauform besteht darin, dass der Druckzylinder bei der Montage über seinen gesamten Montageweg reibend mit dem Arbeitszylinder in Kontakt steht, wodurch unkontrolliert Späne in den Arbeitszylinder gelangen können.
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Die
US 9 605 726 B2 betrifft ebenfalls einen Schwingungsdämpfer, dessen Druckzylinder über eine Formschlussverbindung im Arbeitszylinder gehalten wird. Dafür muss der Druckzylinder einen umlaufenden Flansch aufweisen, der wiederum den Einsatz eines Blechrohlings für den Druckzylinder unmöglich macht. Des Weiteren muss der Arbeitszylinder in zwei Längenabschnitte unterteilt sein, um den Formschluss zu bilden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen einfach zu montierenden Druckzylinder für einen Schwingungsdämpfer mit einem Druckanschlag bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Zylinder einen Klemmbereich für den Druckzylinder aufweist, wobei der Klemmbereich eine kleinere lichte Weite aufweist als die Gleitfläche des Zylinders.
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Aufgrund der strikten funktionalen Trennung zwischen der Gleitfläche und dem Klemmbereich kann der Druckzylinder montiert werden, ohne dass ein Schleifkontakt ausgehend von einem offenen Ende des Zylinders bis zum Montageort des Druckzylinders innerhalb des Zylinders auftritt.
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Grundsätzlich kann der Klemmbereich im Zylinder vollständig umlaufend ausgeführt sein. Bevorzugt ist der Klemmbereich in Umfangsrichtung segmentartig ausgeführt, um einen Strömungsweg außerhalb des Druckzylinders zusätzlich nutzen zu können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Zylinder in einem axialen Abstand zu dem Klemmbereich einen zweiten Klemmbereich auf, der radial an einer zweiten Klemmfläche des Druckzylinders anliegt. Damit ist die Lage des Druckzylinders innerhalb des Zylinders eindeutig bestimmt. Ein Schiefstand kann somit zuverlässig vermieden werden. Die zweite Klemmfläche führt dabei nicht zu einer Verlängerung des Druckzylinders.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der zweite Klemmbereich des Zylinders eine kleinere lichte Weite auf als der erste Klemmbereich, wobei der zweite Klemmbereich an einer zweiten Klemmfläche des Druckzylinders anliegt. Damit wird erreicht, dass der Druckzylinder bei der Montage innerhalb des Zylinders mit seiner zweiten Klemmfläche den ersten Klemmbereich ohne Kontakt passieren kann.
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Optional ist zwischen der ersten und der zweiten Klemmfläche ein Übergangskonus ausgeführt. Mit dem Übergangskonus kann der Umformaufwand bei einem Druckzylinder aus einem Blechkörper minimiert werden. Zusätzlich erreicht man ein sanftes Eintauchen des Verdrängers in den Druckzylinder.
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Im Hinblick auf eine einfache Montage, die sich mit geringem Aufwand automatisieren lässt, ist vorgesehen, dass der zweiten Klemmfläche in Richtung eines Bodens des Druckzylinders ein Zentrierprofil vorgelagert ist. Über das Zentrierprofil kann sich der Druckzylinder auf einem Montageweg ausrichten.
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Zusätzlich zu der mindestens einen Klemmfläche für die kraftschlüssige Befestigung weist der Druckzylinder eine axiale Anschlagfläche auf. In Richtung des ersten Klemmbereichs sorgt die Anschlagfläche für eine Formschlussverbindung zwischen dem Druckzylinder und dem Klemmbereich des Zylinders. Des Weiteren bietet der Anschlag eine Werkzeugfläche für die Verschiebebewegung des Druckzylinders innerhalb des Zylinders.
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Die Anschlagfläche weist einen radialen Abstand zur Gleitfläche des Zylinders auf, jedoch in der Projektion mit dem ersten Klemmbereich eine radiale Überdeckung. Die Anschlagfläche muss nicht unbedingt auf dem Klemmbereich des Zylinders axial aufsitzen.
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Außerhalb der Klemmbereiche weist der Zylinder einen konstanten Querschnitt auf und kann deshalb von einem einfachen Halbzeug gebildet werden. Der mindestens eine Klemmbereich kann von einer umlaufenden Sicke oder auch Sickenelementen oder auch nach radial innen geprägten Nocken gebildet werden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch greift der zweite Klemmbereich des Zylinders außerhalb eines Hubbereichs des Verdrängers an der zweiten Klemmfläche des Druckzylinders an. Damit wird zuverlässig verhindert, dass der Verdränger innerhalb des Druckzylinders aufgrund einer u. U. auftretenden Formabweichung klemmt.
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Bevorzugt weist der Druckzylinder mindestens eine Durchgangsöffnung auf, die einen Druckraum des Druckzylinders mit einem Ringraum zwischen dem Druckzylinder und dem Zylinder verbindet. Diese Durchgangsöffnungen vereinfachen die räumliche Ausgestaltung von Strömungswegen zwischen einem Arbeitsraum innerhalb des Zylinders und einem Arbeitsraum, der dem Druckzylinder räumlich nachgeordnet ist.
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Dabei ist vorgesehen, dass der Klemmbereich des Zylinders außerhalb der Durchgangsöffnung im Druckzylinder verläuft. Es soll ausgeschlossen sein, dass der Klemmbereich in eine Durchgangsöffnung eintaucht und damit ihre Klemmfunktion nicht erfüllt.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1: Schwingungsdämpfers mit einem Druckanschlag
- 2a/2b Teilausschnitt aus 1
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Die Erfindung wird am Beispiel eines Schwingungsdämpfers 1 in der Bauform eines Zweirohrschwingungsdämpfers beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf diese Bauform beschränkt.
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Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst einen vollständig mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder 3, in dem eine Kolbenstange 5 axial beweglich geführt ist. Eine Kolbenstangenführung 7 verschließt ein Ende des Zylinders 3. An der Kolbenstange 5 ist ein Kolben 9 befestigt, dessen Nenndurchmesser D1, 2, dem Innendurchmesser Z1 des Zylinders 3 angepasst ist und der den Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11; 13 unterteilt. Dabei bildet eine Innenwandung des Zylinders 3 eine Gleitfläche 15 für den Kolben 7. Der Kolben 9 verfügt über ein Dämpfventil, das bei einer Einfahrbewegung und ein Dämpfventil 17, 19 das bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 eine Dämpfkraft erzeugt.
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Des Weiteren ist an der Kolbenstange 5 ein Verdränger 21 befestigt, der hubabhängig in einen Druckzylinder 23 mit einem Druckraum 25 eintaucht. (s. auch 2). Der Verdränger 21 und der Druckzylinder 23 bilden einen hydraulischen Druckanschlag 27. Der Verdränger 21 verfügt über mindestens eine Drosselöffnung 29, durch die das von dem Verdränger 21 aus dem Druckraum 25 verdrängte Dämpfmedium in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 fließen kann. Der Druckzylinder 23 stellt bezogen auf den Zylinder 3 ein separates Bauteil dar und weist einen Innendurchmesser Z2 auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser Z1 des Zylinders 3. Folglich weist auch der Verdränger 21 einen kleineren Nenndurchmesser D2 auf als der Kolben 9.
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Der Druckzylinder 23 verfügt über eine Hülse 31 und einen Boden 33. Zwischen dem Boden 33 und einem Bodenventilkörper 35, der den Zylinder 3 endseitig begrenzt, besteht ein axialer Abstand.
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Der Druckzylinder 23 ist über eine äußere Klemmfläche 37 kraftschlüssig in dem Zylinder 3 fixiert. Dafür weist der Zylinder 3 einen Klemmbereich 39 auf, wobei der Klemmbereich 39 eine kleinere lichte Weite DK aufweist als die Gleitfläche 15 des Zylinders bzw. Z1. Die äußere Klemmfläche 37 kann von einem Zylinderabschnitt 41 mit einem konstanten Außendurchmesser oder auch mit einem zunehmenden Außendurchmesser gebildet werden.
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Der Klemmbereich 39 wird von Teilen der Innenwandung des Zylinders 3 gebildet. Es wird also kein zusätzliches Bauteil benötigt.
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In der einfachsten Form kann der Klemmbereich 39 z. B. von einer umlaufenden Sicke im Zylinder 3 gebildet werden. Bevorzugt ist der Klemmbereich 39 in Umfangsrichtung segmentartig ausgeführt. Dadurch entstehen zwischen den Segmenten Freiräume 43, die wiederum bei einer Presspassung zwischen dem Druckzylinder 23 und dem Zylinder 3 etwaige Unrundheiten des Druckzylinders 23 kompensieren. Diese Unrundheiten würden die Funktionsfähigkeit des Druckanschlags nicht beeinflussen, da der Längenabschnitt innerhalb der Klemmfläche 37 keinen Arbeitsbereich des Verdrängers 21 darstellt.
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Wie insbesondere in der Zusammenschau mit der 2 ersichtlich ist, weist der Zylinder 3 in einem axialen Abstand zu dem Klemmbereich 39 einen zweiten Klemmbereich 45 auf, der radial an einer zweiten äußeren Klemmfläche 47 des Druckzylinders 23 anliegt. Damit ist ein Schiefstand des Druckzylinders 23 im Zylinder 3 ausgeschlossen. Die beiden Klemmbereiche 39; 45 werden schon vor der Verbindung des Zylinders 3 mit dem Druckzylinder 23 in den Zylinder 3 eingeformt, so dass kein Zwischenarbeitsschritt für die Fixierung des Druckzylinders 23 notwendig ist.
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Bei der Montage wird der Druckzylinder 23 über das von der Kolbenstangenführung 7 verschlossene Ende des Zylinders 3 eingesetzt. Für eine schadensfreie Montage weist der zweite Klemmbereich 45 des Zylinders 3 eine kleinere lichte Weite DK 2 auf als der erste Klemmbereich DK.
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Zwischen der ersten und der zweiten Klemmfläche 37; 47 ist ein Übergangskonus 49 ausgeführt. Dieser Übergangskonus 49 sorgt bei der Einschubbewegung des Druckzylinders 23 für eine optimale Einführbewegung der ersten Klemmfläche 37 in den ersten Klemmbereich 39.
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Bei der weiteren Montagebewegung erreicht die zweite Klemmfläche 47 mittels einem in Richtung eines Bodens 33 des Druckzylinders 23 vorgelagerten Zentrierprofil 51 den zweiten Klemmbereich 45 des Zylinders 3. Das Zentrierprofil 51 kann z. B. von einem Übergangsradius zwischen der Hülse 31 und dem Boden 33 des Druckzylinders 23 gebildet werden. Über eine weitere Zustellbewegung auf den Druckzylinder 23 wird die zweite kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Druckzylinder 23 und dem Zylinder 3 geschlossen.
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Optional kann der Druckzylinder 23 eine axiale Anschlagfläche 53 an einem umlaufenden Flansch 55 aufweisen. Diese Anschlagfläche 53 dient u. a. für ein Montagewerkzeug, um die kraftschlüssigen Verbindungen zu schließen.
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Bevorzugt weist die axiale Anschlagfläche 53 in der Projektion mit dem ersten Klemmbereich 39 eine radiale Überdeckung auf und dient bei Belastungsspitzen innerhalb des Druckzylinders 23 als formschlüssiger Anschlag zwischen dem Zylinder 3 und dem Druckzylinder 23.
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Abgesehen von den Klemmbereichen 39; 45 weist der Zylinder 3 einen konstanten Querschnitt auf, so dass ein einfacher Rohrkörper als Halbzeug für den Zylinder 3 verwendbar ist. Für die kraftschlüssige Halteverbindung des Druckzylinders 23 ist keine spanende Bearbeitung des Zylinders 3 notwendig.
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Der zweite Klemmbereich 45 des Zylinders 3 greift ebenfalls bevorzugt außerhalb eines Hubbereichs 57 des Verdrängers 21 an der zweiten Klemmfläche 47 des Druckzylinders 23 an, so dass Verformungen aufgrund der geschlossene Halteverbindung zwischen der zweiten Klemmfläche 47 und dem zweiten Klemmbereich 45 keinen Einfluss auf die Funktionstüchtigkeit des Verdrängers 21 ausübt.
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Der Druckzylinder 23 weist mindestens eine Durchgangsöffnung 59 auf, die den Druckraum 25 des Druckzylinders 23 mit einem Ringraum 61 zwischen dem Druckzylinder 23 und dem Zylinder 3 verbindet. Grundsätzlich kann man auch einen Ringspalt 63 zwischen dem Flansch 55 und dem Zylinder 3 nutzen. Die mindestens eine Durchgangsöffnung 59 ermöglicht jedoch deutlich größere Volumenströme. Der Klemmbereich 39 des Zylinders 3 verläuft jedoch außerhalb der Durchgangsöffnung 59 im Druckzylinder 23.
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Der Ringraum 51, stellt eine Strömungsverbindung zum Bodenventilkörper 35 dar.
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Der Bodenventilkörper 35 umfasst ein Dämpfventil 63, das bei einer Anströmung aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 wirksam wird und dabei das von der Kolbenstange 5 verdrängte Volumen passieren lässt. Zusätzlich verfügt der Bodenventilkörper 35 über ein Rückschlagventil 65, das bei einer Strömung ausgehend von einem Ausgleichsraum 67 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 öffnet und dabei keine nennenswerte Dämpfkraft erzeugt. Der Ausgleichsraum 67 wird von einem den Zylinder 3 einhüllenden Behälterrohr 69 begrenzt, das zusammen mit einer Außenwandung des Zylinders 3 einen Ringraum bildet, der teilweise mit Dämpfmedium und teilweise mit einem Gas gefüllt ist. Der Bodenventilkörper 35 stützt sich auf einem Boden 71 des Behälterrohres 63 ab.
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Bei einer Einfederungsbewegung der Kolbenstange 5 innerhalb einer bestimmten Größenordnung ist nur der Kolben 9, bzw. das Dämpfventil 17 für die Einfahrrichtung aktiv. Der Verdränger 21 befindet sich dann stets axial außerhalb des Druckzylinders 23. Sollte dieser Komfortbereich verlassen werden, dann fährt der Verdränger 21 in den Druckzylinder 23 ein, wodurch das Volumen des Druckraums 25 reduziert und Dämpfmedium aus dem Druckraum 25 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 verdrängt wird, so dass dann sowohl der Kolben 5 wie auch der Verdränger 21 mit ihren Dämpfventilen 17; 29 eine deutlich größere Dämpfkraft erzeugen, da beide Dämpfventile 17; 29 hydraulisch parallelgeschaltet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Zylinder
- 5
- Kolbenstange
- 7
- Kolbenstangenführung
- 9
- erster Kolben
- 11
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 13
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 15
- Gleitfläche
- 17
- Dämpfventil
- 19
- Dämpfventil
- 21
- Verdränger
- 23
- Druckzylinder
- 25
- Druckraum
- 27
- Druckanschlag
- 29
- Drosselöffnung
- 31
- Hülse
- 33
- Boden
- 35
- Bodenventilkörper
- 37
- Klemmfläche
- 39
- Klemmbereich
- 41
- Zylinderabschnitt
- 43
- Freiräume
- 45
- zweiter Klemmbereich
- 47
- zweite Klemmfläche
- 49
- Übergangskonus
- 51
- Zentrierprofil
- 53
- Anschlagfläche
- 55
- Flansch
- 57
- Hubbereich
- 59
- Durchgangsöffnung
- 61
- Ringraum
- 63
- Dämpfventil
- 65
- Rückschlagventil
- 67
- Ausgleichsraum
- 69
- Behälterrohr
- 71
- Boden
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112016000579 T5 [0002]
- US 2018/0223942 A1 [0004]
- WO 2016146660 A1 [0006]
- US 9605726 B2 [0007]
