DE4139131A1 - Schutzeinrichtung fuer die kolbenstange eines schwingungsdaempfers - Google Patents
Schutzeinrichtung fuer die kolbenstange eines schwingungsdaempfersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine Kolbenstange
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zum Schutz der Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers an einem Kraft
fahrzeug werden vielfältige Maßnahmen getroffen. Neben einer Korro
sionsschutzbehandlung der Kolbenstange, meist in Form einer Chrom
beschichtung, sind Schutzeinrichtungen bekannt, die als Hauptbe
standteil ein Schutzrohr aufweisen. Das Schutzrohr wird in der Regel
direkt oder indirekt mit der Kolbenstange verbunden, so daß sich
beide Teile synchron bewegen.
Bei Federbeinen besteht aber das Problem, daß der Einfederungsweg
und damit die Einfahrstrecke der Kolbenstange länger ist, als die
maximal mögliche Überdeckung zwischen dem Zylinderrohr und der
Schutzeinrichtung für die Kolbenstange. Bekanntlich setzt man in
solchen Fällen Schutzbälge ein, die sich elastisch verformen können,
wenn sie z. B. mit einem Federteller zur Anlage kommen.
In dem Gebrauchsmuster G 91 09 020 wird eine Schutzeinrichtung vor
geschlagen, die aus einem elastischen Schutzbalg in Verbindung mit
einer Zylinderrohrendkappe besteht. Die Zylinderrohrendkappe umfaßt
eine Anschlagfläche für eine Zusatzfeder, sowie einen Trägerab
schnitt mit einem Schutzbalghalteelement.
Bei einer Federungsbewegung des Kraftfahrzeugrades muß der Schutz
balg jede Längenänderung des Schwingungsdämpfers ausgleichen. Die
Version nach Fig. 4 läßt zwar eine geringe Ausfederungsstrecke des
Rades ohne Balgbewegung zu, doch kann man sagen, daß in der Regel
die Balglängenänderung gleich der Radbewegung entspricht.
Die dauernde Belastung durch die Längenänderung des Schutzbalges
haben natürlich negative Auswirkungen auf die Lebensdauer einer
Schutzeinrichtung. Zum Ausgleich müssen hochwertige Materialien
eingesetzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schutzeinrichtung
für einen Schwingungsdämpfer, insbesondere für die Kolbenstange zu
schaffen, die so ausgeführt ist, daß die Schutzeinrichtung einer
geringstmöglichen Belastung während des Dämpferbetriebes ausgesetzt
ist, einen zuverlässigen Schutz in Verbindung mit einer Kostensen
kung bietet und leicht zu montieren ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Teile
von Anspruch 1 gelöst.
Für die Schutzeinrichtung hat das zur Folge, daß sie nur in einem
kleinen Bewegungsbereich des federnden Rades belastet wird, wobei
noch anzumerken ist, daß sich dieser Bewegungsbereich auf die Aus
federungsrichtung beschränkt. Eine kleinere Belastungsfrequenz be
deutet gleichzeitig, daß die Lebensdauer nachhaltig erhöht wird,
oder andersherum betrachtet, bei gleicher Lebensdauer können die
Anforderungen an das zu verwendete Material reduziert werden.
Zur Erreichung einer funktionssicheren Schutzeinrichtung ist die
Länge der Schutzeinrichtung so bemessen sein, daß sie bei maximal
in das Druckrohr eingefahrener Kolbenstange eine Überdeckungslänge
mit dem Zylinderrohr besitzt, wobei das Schutzbalghalteelement den
Referenzpunkt darstellt, die kürzer ist, als die betriebsmäßig maxi
male Ausfahrstrecke der Kolbenstange. Je mehr sich die Überdeckungs
länge der betriebsmäßigen Ausfahrstrecke der Kolbenstange angleicht,
um so kleiner ist der Belastungsbereich der Schutzeinrichtung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Schutzeinrich
tung bei maximal in das Druckrohr eingefahrener Kolbenstange eine
Überdeckungslänge mit dem Zylinderrohr, wobei das Schutzbalghalte
element den Referenzpunkt darstellt, die kürzer ist, als der Abstand
zwischen dem Schutzbalghalteelement und einem zylinderrohrseitigen
Anbauteil wie z. B. einem Federteller. Es könnte ansonsten zu Beschä
digungen an der Schutzeinrichtung führen und der unbelastete Arbeits
bereich der Schutzeinrichtung in beiden Einfederungsrichtungen
würde reduziert.
Entsprechend einem vorteilhaften Unteranspruch besteht die Schutz
einrichtung aus einem starren und einem elastischen Längenabschnitt,
wobei der elastische Abschnitt mindestens eine gestreckte Länge
besitzt, die dem Betrag des Restweges der Kolbenstange in Ausfahr
richtung zum Zeitpunkt des Kontaktes der Haltefläche(n) an das
Schutzbalghalteelement entspricht. Ein starres Schutzrohr hat einen
niedrigeren Herstellungspreis als ein Faltenbalg. Zusätzlich ist
ein starres Schutzrohr widerstandsfähiger gegen äußere Einflüsse.
Eine Kombination eines starren Schutzrohres mit einem Faltenbalg
bietet preislich einen guten Kompromiß zwischen den schon bekann
ten Ausführungen.
Der Schutzbalg weist vorteilhafterweise an seiner Innenwandung min
destens eine Haltefläche auf, die im Bereich des dem Zylinderrohr
des Schwingungsdämpfers zugewandten Endes angeordnet ist. Diese
Haltefläche ist einteilig mit dem Schutzbalg ausgebildet. Es erleich
tert die Montage der Schutzeinrichtung und erhöht die Funktions
sicherheit gegenüber einer Haltefläche an einem separaten Bauteil,
da es zu keinen ungewollten axialen Verlagerungen der Haltefläche
kommen kann, das im Extremfall einen Ausfall der Schutzeinrichtung
für die Kolbenstange bedeuten würde.
Zur Vereinfachung der Montage sind auf der Rückseite der Halteflä
che(n) Schutzeinrichtungsmontageschrägen angeformt. Die Schutzein
richtung wird über die Zylinderrohrendkappe des Schwingungsdämpfers
geknöpft. Die im Querschnitt betrachtet nasenförmige Kombination
aus Haltefläche und Montageschräge stellt im übertragenen Sinn so
etwas wie eine Sperrklinke dar, die einerseits Haltekräfte auf den
elastischen Teil der Schutzeinrichtung überträgt, andererseits die
Montagebewegung zuläßt.
Im üblichen Arbeitsbereich des Schwingungsdämpfers erfolgt die Belüf
tung des Schutzbalginnenraums dadurch, daß der Außendurchmesser des
Schutzbalghalteelementes kleiner ist, als der minimale Innendurch
messer des Schutzbalges. Liegt jedoch die Schutzeinrichtung bei
einer Ausfederungsbewegung des Fahrzeugrades am Schutzbalghaltelement
an, so sorgen Verbindungskanäle, die die Haltefläche(n) aufweisen,
für eine Verbindung zwischen dem Schutzbalginnenraum und der Atmos
phäre.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher
erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 Schwingungsdämpfer mit Faltenschutzbalg,
Fig. 2 Endabschnitt des Faltenbalges,
Fig. 3 Schwingungsdämpfer mit Schutzrohr und
Faltenbalgendabschnitt.
Der in Fig. 1 dargestellte Schwingungsdämpfer 1, in dieser Ausführung
als Federbein, besteht im wesentlichen aus einem Zylinderrohr 2,
einem konzentrisch zum Zylinderrohr 2 positionierten Druckrohr 3
und einer Kolbenstange 4, dessen Kolben das Druckrohr 3 in zwei
Arbeitsräume unterteilt. Bei einem Schwingungsdämpfer in Einrohrbau
weise sind Druckrohr und Zylinderrohr identische Bauteile. Eine
Kolbenstangendichtungs-Führungseinheit 5 verschließt den Schwingungs
dämpfer 1 gegenüber der Atmosphäre. An der Kolbenstangenaustrittssei
te des Schwingungsdämpfers 1 ist eine Zylinderrohrendkappe 6 be
festigt, die aus einer Anschlagfläche und einem hülsenförmigen Trä
gerkörper 7 mit einem Schutzbalghalteelement 8 besteht. Direkt oder
indirekt mit der Kolbenstange 4 ist als Schutzeinrichtung 9 für die
Kolbenstange 4 ein Faltenbalg 10 montiert. Das einem nicht darge
stellte Stützlager zugewandte Ende des Faltenbalges 10 bewegt sich
so stets ohne jegliche Relativbewegung zur Kolbenstange 4. Innerhalb
des Faltenbalges 10 dient ein elastischer Puffer 11 als
Zusatzfeder.
Die linke Zeichnungshälfte zeigt ein ganz eingefedertes ebenfalls
nicht dargestelltes Rad, während die rechte Hälfte eine
größtenteils ausgefahrene Kolbenstange 4 zeigt. Ein Anschlag 12,
der an der Kolbenstange 4 zur Anlage kommt, bestimmt den
betriebsmäßig maximalen Ausfederungsweg des Fahrzeugrades. Fig. 2
beschreibt die dem Zylinderrohr 2 zugewandte Öffnung der
Schutzeinrichtung 9. Deutlich sind horizontale Halteflächen 13
dargestellt, auf dessen Rückseite Montageschrägen 14 angeordnet
sind. Die Halteflächen 13 kommen mit dem Schutzbalghalteelement 8
in Kontakt, wenn eine Überdeckungslänge 15 als Ausfahrstrecke der
Kolbenstange 4 zurückgelegt ist.
Die Überdeckungslänge 15 zwischen dem Zylinderrohr 2 und der Schutz
einrichtung 9 ist so ausgelegt, daß eine möglichst große Ausfahr
strecke für die Kolbenstange 4 besteht, bis die Halteflächen 13 der
Schutzeinrichtung 9 das Schutzbalghalteelement 8 der Zylinderrohr
endkappe 6 erreichen. Andererseits ist die Schutzeinrichtung 8 so
kurz ausgeführt, daß ein Kontakt mit einem Federteller 16 ausge
schlossen ist.
Ist das Fahrzeugrad so weit ausgefedert, daß die Halteflächen 13
mit dem Schutzbalghalteelement 8 zur Anlage kommen, muß der elasti
sche Teil 17 der als Faltenbalg ausgeführten Schutzeinrichtung 9
eine Verlängerung des Faltenbalges ermöglichen. Von diesem Referenz
punkt 18 an bis zu einer maximalen Ausfahrlänge der Kolbenstange 4
gibt es eine Relativbewegung zwischen der dem Zylinderrohr 2 zuge
wandten Öffnung der Schutzeinrichtung 9 und einem beliebigen Punkt
auf der Kolbenstange. Entsprechend wird die Schutzeinrichtung 9 nur
ab einem bestimmten Ausfederungsweg des Fahrzeugrades ausschließlich
auf Zug beansprucht. Gleiches gilt für die Zylinderrohrendkappe 6.
Diese wird vorzugsweise als ein Blechteil gefertigt, da bei einem
Blechteil die axiale Länge des Trägerkörpers 7 aufgrund der höheren
zulässigen Flächenpressung zwischen dem Zylinderrohr 2 und der Zylin
derrohrendkappe 6 kürzer ist, als bei einem Kunststoffbauteil, was
zu einer wesentlichen Verlängerung des für die Schutzeinrichtung 9
belastungsfreien Ausfederungsweges beiträgt.
Für die Entlüftung des Schutzbalginnenraumes 19 sorgt in weiten
Arbeitsbereichen des Schwingungsdämpfers der Ringspalt 20 zwischen
der Schutzeinrichtung 9 und der Zylinderrohrendkappe 6. Kommen die
Halteflächen 13 mit dem Schutzbalghalteelement 8 zur Anlage, so
stehen zur Belüftung Verbindungskanäle 21 zur Verfügung, die zwi
schen den Halteflächen 13 in die Schutzeinrichtung 9 eingearbeitet
sind (Fig. 2).
Fig. 3 entspricht weitestgehend der Fig. 1. Der wesentliche Unter
schied liegt darin, daß der Längenabschnitt 22 der Schutzeinrich
tung 9, der nicht unbedingt als elastischer Balg 17 ausgeführt ist,
um den nötigen Ausfahrweg der Kolbenstange 4 zu ermöglichen, als
ein starres Schutzrohr 23 ausgebildet ist. Starre Schutzrohre 23
sind gegenüber den elastischen Bälgen deutlich billiger und bieten
eine größere Lebensdauer.
Claims (7)
1. Schutzeinrichtung für eine Kolbenstange eines
Schwingungsdämpfers, bestehend aus einem Zylinderrohr, in dem ein
an der axial verschiebbaren Kolbenstange, die von einer Kolben
stangendichtungs-Führungseinheit radial gehalten wird, befestig
ter Kolben ein Druckrohr in zwei Arbeitsräume trennt, einer ela
stischen Schutzeinrichtung, einer Zusatzfedereinrichtung, die ab
einem definierten Einfahrweg der Kolbenstange mit einer Zylinder
rohrendkappe zur Anlage kommt, wobei die Zylinderrohrendkappe aus
einer Anschlagfläche und einer Trägerhülse mit einem Schutzbalg
halteelement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzbalghalteelement (8)
der Zylinderrohrendkappe (6) ab einem definierten Ausfahrweg der
Kolbenstange (4) mit (einer) Haltefläche(n) (13) der Schutzein
richtung (9) zur Anlage kommt, während die Schutzeinrichtung (9)
bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange (4) keinesfalls mit
dem Schutzbalghalteelement (8) in Kontakt kommt.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schutzeinrichtung (9) bei maximal in das Druckrohr (3) eingefahre
ner Kolbenstange (4) eine Überdeckungslänge (15) mit dem Zylinder
rohr (2) besitzt, wobei das Schutzbalghalteelement (8) den Refe
renzpunkt (18) darstellt, die kürzer ist, als die betriebsmäßig
maximale Ausfahrstrecke der Kolbenstange (4).
3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schutzeinrichtung (9) bei maximal in das Druckrohr (3) eingefahre
ner Kolbenstange (4) eine Überdeckungslänge (15) mit dem Zylinder
rohr (2) besitzt, wobei das Schutzbalghalteelement (8) den Refe
renzpunkt (18) darstellt, die kürzer ist, als der Abstand zwischen
dem Schutzbalghalteelement (8) und einem zylinderrohrseitigen
Anbauteil wie z. B. einem Federteller (16).
4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schutzeinrichtungsbalg (9) aus einem starren (22) und einem elasti
schen (17) Längenabschnitt besteht, wobei der elastische Ab
schnitt (17) mindestens eine gestreckte Länge besitzt, die dem
Betrag des Restweges der Kolbenstange (4) in Ausfahrrichtung zum
Zeitpunkt des Kontaktes der Haltefläche(n) (3) an das Schutzbalg
halteelement (8) entspricht.
5. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schutzbalg (17) an seiner Innenwandung mindestens eine Halteflä
che (13) aufweist, die im Bereich des dem Zylinderrohr (2) des
Schwingungsdämpfers (1) zugewandten Endes angeordnet ist.
6. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der
Rückseite der Haltefläche(n) (13) Schutzeinrichtungsmontage
schrägen (14) angeformt sind.
7. Schutzeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltefläche(n) (13) zwischen dem Schutzbalginnenraum (19)
und der Atmosphäre Verbindungskanäle (21) aufweist.
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