DE10220517A1

DE10220517A1 - Hydraulischer Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE10220517A1
Application number: DE10220517A
Authority: DE
Inventors: Rolf Stumm
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2001-06-23
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-01-09

Abstract

Schwingungsdämpfer nach dem Einrohrprinzip, umfassend einen Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem ein Kolben an einer Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum unterteilt, dem ein Ausgleichsraum nachgeordnet ist, der teilweise mit Dämpfmedium und teilweise mit Luft gefüllt ist, wobei die Luft im Ausgleichsraum unabhängig vom Druckniveau in den beiden Arbeitsräumen stets den Atmosphärendruck aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdämpfer entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einem Schwingungsdämpfer besteht das grundsätzliche Problem, dass das Volumen der in den Zylinder ein- und ausfahrenden Kolbenstange ausgeglichen werden muss. Dazu wird bei einem Schwingungsdämpfer nach dem Einrohrdämpferprinzip ein Ausgleichsraum verwendet, der mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist. Vielfach setzt man einen Trennkolben ein, um eine Vermischung von Gas und Dämpfmedium zu verhindern.

Die DE-PS 97 36 46 beschreibt einen hydropneumatischen Schwingungsdämpfer in der Einrohrbauweise, bei dem innerhalb eines Zylinders eine Kolbenstange zusammen mit einem Kolben axial beweglich angeordnet ist. Der Kolben trennt den Zylinder in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum, wobei innerhalb einer Fluidenverbindung zwischen den Arbeitsräumen mindestens ein Dämpfventil angeordnet ist. Dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum ist ein Ausgleichsraum benachbart, der von einer Drosselscheibe abgetrennt ist. Der Ausgleichsraum verfügt über eine Teilfüllung von Dämpfmedium und eine Gasdruckfüllung. Aufgrund der Gasfüllung wirkt auf die Kolbenstange stets eine Ausschubkraft, die dem Produkt aus Gasdruck und Querschnittsfläche der Kolbenstange entspricht. Das Gaspolster hat aber den positiven Effekt, dass die Dämpfflüssigkeit innerhalb des Zylinders stets vorgespannt ist. Damit wird eine besonders leise Betriebsbewegung des Kolbens erreicht.

Dieser Schwingungsdämpfer verfügt über zwei Kolbenstangendichtungen, die zusätzlich noch über ein zwischengelagertes Schmiermittel aufweisen, die ebenfalls eine Dichtwirkung ausüben. Damit versucht man offensichtlich die Reibungskräfte bedingt durch die beiden Kolbenstangendichtungen zu minimieren.

Ein sehr ähnliches Bauprinzip ist aus der DE-AS 11 71 282, der DE-AS 11 13 147 und der DE 11 42 470 bekannt.

Es gibt aber technische Anwendungen, bei denen eine Ausschubkraft der Kolbenstange nicht gewünscht, aber der prinzipielle Aufbau eines Schwingungsdämpfers nach dem Einrohrprinzip gefordert ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Schwingungsdämpfer nach dem Einrohrdämpferprinzip zu schaffen, der keine Ausschubkräfte auf die Kolbenstange aufweist und einen sehr einfachen Aufbau aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Luft im Ausgleichsraum unabhängig vom Druckniveau in den beiden Arbeitsräumen stets den Atmosphärendruck aufweist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Ausgleichsraum zur äußeren Umgebung lediglich mit einer Staubdichtung an der Kolbenstange abgedichtet. In der Regel wird bei einem Schwingungsdämpfer eine Kolbenstangendichtung gegen Leckagen eingesetzt, die aber selbst bei hochwertigen Ausführungen immer mit einer Reibung behaftet sind. Diese Reibung kann nun nicht mehr auftreten und ermöglicht ein besonders sensibles Ansprechverhalten. Eine Dichtwirkung gegen Schleppöl und Leckagen beim Transport ist jedoch gewährleistet.

So ist vorgesehen, dass der Ausgleichsraum von einem topfförmigen Einsatz mit einer Durchgangsöffnung für die Kolbenstange gebildet wird, der sich axial an einer Kolbenstangenführung abstützt. Ein derartiger Einsatz ist besonders stabil und in seiner Lagerung zur Kolbenstange sehr genau herstellbar.

Um zusätzlich die Reibung zu minimieren, wird der Kolben zum Zylinder kolbenringlos über einen Leckspalt abgedichtet. Dem Anmelder ist ein technischer Anwendungsfall bekannt, bei dem der Schwingungsdämpfer mit einer Wiegemess- Einrichtung kombiniert ist. Die extrem niedrige Reibung im Schwingungsdämpfer verbessert die Messergebnisse nachhaltig, insbesondere was die Wiederholgenauigkeit betrifft.

Das in den Ausgleichsraum eintretende Dämpfmediumvolumen soll möglichst gering sein. Des weiteren darf der Strömungsübertritt vom kolbenstangenseitigen Arbeitsraum in den Ausgleichsraum keine Geräusche verursachen. Dazu ist der Ringspalt zwischen der Durchgangsöffnung und der Kolbenstange kleiner ausgeführt als der Leckspalt am Kolben.

Umfangreiche Versuche haben ergeben, dass das Geräuschproblem insbesondere dann nachhaltig beseitigt ist, wenn der Ringspalt zwischen der Kolbenstange und der Durchgangsöffnung eine Breite von weniger als 0,5 mm aufweist.

Eine besonders kostengünstige Fertigung wird dann erzielt, wenn der topfförmige Einsatz aus Druckguss besteht.

Für die Abstützung des Arbeitsdrucks im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum, aber auch für die Arbeitsschritte während der Fertigung des topfförmigen Einsatzes ist eine erhöhte Festigkeit vorteilhaft, die durch einen Boden mit Versteifungsrippen erreicht wird.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist an einem Hülsenteil des topfförmigen Einsatzes außenseitig eine Abflachung für einen Anguss ausgeführt. Damit kann sehr schnell und gleichmäßig das Gussmaterial in der Gießform verteilt und eine zuverlässige Fertigung erzielt werden.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 Schwingungsdämpfer in Schnittdarstellung;
Fig. 2 Schnitt durch den topfförmigen Einsatz;
Fig. 3 Draufsicht auf den topfförmigen Einsatz.
Die Fig. 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 in Einrohrdämpferbauweise, bei dem innerhalb eines Zylinders 3 eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich angeordnet ist. Endseitig wird der Zylinder 3 von einer Kolbenstangenführung 9 in Verbindung mit lediglich einer Staubdichtung 11 abgedichtet. Der Zylinder 3 weist einen kolbenstangeseitigen Arbeitsraum 12 und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 auf, die vollständig mit einem Dämpfmedium gefüllt sind. Am Kolben sind Dämpfventile 15; 17 für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange ausgeführt. Dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12 schließt sich ein Ausgleichsraum 19 an, der von einem topfförmigen Einsatz 21 im Zylinder 3 begrenzt wird. In einem Boden 23 des topfförmigen Einsatzes 21 ist eine Durchgangsöffnung 25 für die Kolbenstange 5 ausgeführt. Die Durchgangsöffnung 25 und die Kolbenstange 5 bilden einen Ringspalt 27. Der Ausgleichsraum ist, ausgehend von dem Boden 23, teilweise mit Dämpfmedium, ansonsten mit Luft gefüllt, deren Druck dem Atmosphärendruck entspricht. Folglich kann auf die Kolbenstange keine Ausschubkraft wirken. Ferner verfügt der topfförmige Einsatz über ein Hülsenteil 29, das sich axial an der Unterseite der Kolbenstangenführung 9 abstützt. Damit ist der topfförmige Einsatz zwischen der Kolbenstangenführung 9 und einer Versickung 31 axial verspannt.
Bei einer Kolbenstangenbewegung in Einfahrrichtung wird das Volumen der einfahrenden Kolbenstange durch den Ringspalt 27 in den Ausgleichsraum 19 verdrängt. Das sich im Ausgleichsraum bereits befindliche Dämpfmediumvolumen verhindert eine Blasenbildung mit der dort vorhandenen Luft, so dass keine Strömungsgeräusche des eintretenden Dämpfmediums auftreten können. Der Ringspalt 27 ist keinesfalls als ein Ersatz für ein Bodenventil zu sehen, da der Kolben 7 kolbenringlos ausgeführt ist und ein gezielter Leckspalt 32 zwischen Kolben und Zylinder vorliegt. Der Leckspalt ist größer als der Ringspalt 27. Zusätzlich besteht zwischen den beiden Arbeitsräumen 12; 13 ein nicht dargestellter Voröffnungsquerschnitt für beide Strömungsrichtungen. Der Leckspalt zwischen Kolben und Zylinder lässt es zu, dass der Ringspalt 27 eine Breite von bis zu 0,5 mm aufweisen kann. Der Verzicht auf eine Kolbenstangendichtung und einen Kolbenring minimiert die innere Reibung im Schwingungsdämpfer, so dass dieser Schwingungsdämpfer besonders geeignet für Anwendungen ist, bei der die Bewegung des gedämpften Bauteils sensiert wird.
Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den topfförmigen Einsatz 21. Dieser wird bevorzugt als Gussteil ausgeführt und verfügt am Boden 23 über Versteifungsrippen 33, die einerseits den Arbeitsdruck im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 12 abstützen können und andererseits während der Herstellung des topfförmigen Einsatzes den Entformvorgang in Verbindung mit der ansonsten sehr dünnen Wandstärke erleichtern.
In der Fig. 3 ist der topfförmige Einsatz 21 in der Draufsicht dargestellt, in der man besonders gut die vier gleichmäßig verteilten Versteifungsrippen 33 erkennt. Zusätzlich ist eine außenseitige Abflachung 35 des Hülsenteiles 29 sichtbar, die als Anguss während der Herstellung des topfförmigen Einsatzes dient. Die Abflachung 35 kann, wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 erkennbar ist, keine Undichtigkeit nach sich ziehen, da die Kolbenstangenführung und der äußere Rand der Staubdichtung 11 außenseitig zwischen dem Zylinder und der Kolbenstangenführung abdichtet.

Claims

1. Schwingungsdämpfer nach dem Einrohrprinzip, umfassend einen Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem ein Kolben an einer Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Kolben den Zylinder in einen kolbenstangenfernen und einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum unterteilt, dem ein Ausgleichsraum nachgeordnet ist, der teilweise mit Dämpfmedium und teilweise mit Luft gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft im Ausgleichsraum (19) unabhängig vom Druckniveau in den beiden Arbeitsräumen (12; 13) stets den Atmosphärendruck aufweist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsraum (19) zur äußeren Umgebung lediglich mit einer Staubdichtung (11) an der Kolbenstange (5) abgedichtet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsraum (19) von einem topfförmigen Einsatz (21) mit einer Durchgangsöffnung (25) für die Kolbenstange (5) gebildet wird, der sich axial an einer Kolbenstangenführung (9) abstützt.

4. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (7) zum Zylinder (3) kolbenringlos über einen Leckspalt (32) abgedichtet wird.

5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringspalt (27) zwischen der Durchgangsöffnung (25) und der Kolbenstange (3) kleiner ist als der Leckspalt (32) am Kolben (7).

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (27) eine Breite von weniger als 0,5 mm aufweist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der topfförmige Einsatz (32) aus Druckguss besteht.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden (23) des topfförmigen Einsatzes (21) Versteifungsrippen (33) aufweist.

9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Hülsenteil (29) des topfförmigen Einsatzes (21) außenseitig eine Abflachung (35) für einen Anguss ausgeführt ist.