DE102006005621A1

DE102006005621A1 - Anschlagfeder für ein Kolben-Zylinderaggregat

Info

Publication number: DE102006005621A1
Application number: DE200610005621
Authority: DE
Inventors: Günther Ing. Handke; Robert Dipl.-Ing. Pradel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: DE102006005621B4

Abstract

Anschlagfeder für ein Kolben-Zylinderaggregat, umfassend eine hydraulische wirksame Baugruppe, bei der durch eine axiale Kompression Dämpfmedium durch mindestens eine Drosselöffnung verdrängt wird, wobei eine mechanische Baugruppe eine Schraubenfeder aufweist, die funktional in Reihe zur hydraulisch wirksamen Baugruppe angeordnet ist, die von einem axial elastischen Elastomerkörper gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlagfeder für ein Kolben-Zylinderaggregat gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der WO 00/42335 A1 ist für ein Kolben-Zylinderaggregat eine Anschlagfeder bekannt, die aus einer Mehrzahl von kegelförmigen Grundelementen besteht. In der Anschlagfeder sind Drosselöffnungen ausgeführt, über die das Dämpfmedium im Kolben-Zylinderaggregat bei Kompression der Anschlagfeder entweichen kann. Prinzipiell verfügt diese Anschlagfeder über eine vorteilhafte Federkennlinie. In der Anwendung insbesondere langer Anschlagfedern haben sich jedoch zwei negative Effekte bemerkbar gemacht.

Zum einen wurde festgestellt, dass bei einer langen Anschlagfeder, die auf einer Kolbenstange geführt ist, das zwischen der Kolbenstange und der Anschlagfeder befindliche Dämpfmediumvolumen nicht ausreichend sicher abströmen kann. In der Anschlagfeder sind zwar radiale Drosselöffnungen vorhanden, doch werden diese bei einer Kompressionsbewegung zunehmend verschlossen, so dass das Dämpfmedium über die Stirnflächen entweichen muss. In den Stirnflächen sind radial verlaufende Kanäle vorhanden, doch werden diese bei der Kompression zumindest teilweise in ihrem Wirkquerschnitt reduziert, so dass der Abfluss nur sehr stark gedrosselt erfolgen kann. Damit verändert sich die Kennlinie der Anschlagfeder tendenziell in Richtung zu einem progressiven Kraftverlauf.

Des Weiteren wurde festgestellt, dass der Elastomerkörper ab einer bestimmten Baulänge sehr starke Setzerscheinungen aufweist, die den Einsatzpunkt der Anschlagfeder deutlich verändern.

Die DE 10 2004 007 960 beschreibt ein Kolben-Zylinderaggregat mit einer Anschlagfeder entsprechend der WO 00/422335 A1 mit einem weiteren Elastomerkörper. Diese Lösung bewirkt jedoch eine sehr progressive Kennlinie.

Aus der EP 1 593 874 A1 ist ein Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag bekannt, der eine Schraubendruckfeder mit endseitigen Federtellern umfasst. Ab einer definierten Hublage stützt sich ein in Richtung der Kolbenstangenführung weisender Federteller an einem Kolben des hydraulischen Druckanschlags ab. Der Kolben wird von einer Feder in seine Ausgangsstellung vorgespannt. Der konstruktive Aufbau des hydraulischen Druckanschlags erscheint aufwändig und benötigt einen vergleichsweise großen axialen Bauraum.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anschlagfeder mit einer hydraulischen Dämpfwirkung zu realisieren, bei der ein über die Lebensdauer konstantes Betriebsverhalten gewährleistet werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die hydraulische Baugruppe von einem axial elastischen Elastomerkörper gebildet wird.

Der große Vorteil besteht darin, dass man einerseits einen dauerfesten hydraulischen Anschlag und andererseits einen einfachen mechanischen Anschlag vorliegen hat, die in Kombination die gewünschte Feder-Dämpfkraftkennlinie bewirken. Setzerscheinungen und kritische Abströmungseffekte am hydraulischen Bauteil treten auch bei einem sehr langen Federweg nicht auf.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind der Elastomerkörper und ein die Schraubenfeder abstützender Federteller einteilig ausgeführt. Der Montageaufwand reduziert sich beträchtlich.

Im Sinn einer Gleichteilkonstruktion ist an beiden Enden der Schraubenfeder jeweils ein einteilig mit dem Elastomerkörper ausgeführter Federteller angeordnet.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Elastomerkörper eine Führungshülse für die Schraubenfeder auf.

Damit eine zuverlässig haltende Klemmverbindung zwischen dem Federteller und der Schraubenfeder vorliegt, ist die Führungshülse auf einem Längenabschnitt axial geschlitzt ausgeführt.

Zusätzlich kann dass die Führungshülse mit mindestens einem axialen Mitnahmesteg für die Schraubenfeder ausgeführt sein, so dass der Federteller axial beidseitig zur Schraubenfeder fixiert ist.

Zum Schutz der hydraulischen Baueinheit vor einer Überlastung bestimmt ein Anschlag die minimale komprimierte Länge der hydraulischen Baueinheit.

Dabei ist auch der Anschlag einteilig mit dem Federteller ausgeführt.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Anschlag radial außerhalb der komprimierbaren hydraulischen Baueinheit angeordnet ist und auch die radiale Aufweitung begrenzt wird.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt;
1 Längsschnitt durch ein Kolben-Zylinderaggregat mit einem Anschlag
2 Alternativlösung zur 1
3–5 Detaildarstellungen zum Anschlag gemäß 2
Die 1 zeigt ein Kolben-Zylinderaggregat 1 in der Bauform eines Einrohrschwingungsdämpfers, wobei die konkrete Bauform für die Erfindung nicht relevant ist. Das Kolben-Zylinderaggregat 1 umfasst einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder 3, der endseitig von einer Kolbenstangenführung 5 verschlossen wird. Durch eine zentrale Öffnung 7 der Kolbenstangenführung erstreckt sich eine Kolbenstange 9, an der ein mit Dämpfventilen bestückter Kolben 11 befestigt ist. Auf der Kolbenstange zentriert sich eine Anschlagfeder 13, die mindestens eine hydraulische Baueinheit 15; 17 und als mechanische Baueinheit eine Schraubenfeder 19 umfasst. Die Anschlagfeder 13 verfügt für die radiale Zentrierung über jeweils endseitig angeordnete Federteller 21; 23, die über ihre Führungshülsen 25; 27 mit dem Innendurchmesser der Schraubenfeder eine Klemmverbindung eingehen. Einteilig mit dem Federteller ist die hydraulische Baueinheit 15; 17 ausgeführt, die von einem axial kompressiblen Elastomerkörper 29; 31 mit mindestens einer radialen Drosselöffnung 33; 35 gebildet wird.
Bei einer Kolbenstangenausfahrbewegung wird die Anschlagfeder 13 zwischen einer axialen Stirnfläche 37 der Kolbenstangenführung 5 und einer kolbenstangenseitigen Anschlagscheibe 39 axial komprimiert. Je nach Federrate der Schraubenfeder 19, dem wirksamen Drosselquerschnitt der mindestens einen Drosselöffnung 33; 35 und der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange werden die Baueinheiten der Anschlagfeder axial gestaucht, wodurch eine resultierende Kraft wirksam wird, die der Kolbenstangenausfahrbewegung entgegen gerichtet ist. Der maximale Federweg der Schraubenfeder ist dann erreicht, wenn die einander zugewandten Stirnflächen 41; 43 der Führungshülsen 25; 27 in Kontakt kommen.
Aufgrund des deutlich größeren Federwegs der Schraubenfeder 19 im Vergleich zu den hydraulischen Baueinheiten 15; 17 wirkt sich ein Setzverlust an den beiden Elastomerkörper 29; 31 nur wenig aus. Des Weiteren wird in den Ringräumen 45; 47 zwischen der Kolbenstange 9 und den beiden Elastomerkörpern 29; 31 nur eine vergleichsweise kleine Dämpfmediummenge gekammert, die bei Kompression der Elastomerkörper 29; 31 unter allen Umständen über die Drosselöffnungen 33; 35 verdrängt werden muss.
Die 2 zeigt ein im Prinzip gleichartiges Kolben-Zylinderaggregat 1. Unterschiede zeigen sich in der konstruktiven Ausgestaltung der hydraulischen Baueinheit 15. Der kreisringförmige Elastomerkörper 31 wird außenseitig von einem umlaufenden Ringsteg 49 eingefasst, der einen axialen Anschlag für die hydraulische Baueinheit 15 darstellt und damit deren minimale komprimierte Länge bestimmt. Der axiale Anschlag 49 ist ebenfalls einteilig mit dem Federteller ausgeführt.
Aus den 3 bis 5 ist erkennbar, wie die Schraubenfeder 19 mit einem Federteller z.B. 23 verbunden ist. Die Führungshülse 25 des Federtellers 23 ist auf einem Längenabschnitt axial geschlitzt und damit radial elastisch. Bei einer Einfädelungsbewegung des Federtellers in die Schraubenfeder 19 wird das geschlitzte Ende über eine Montageschräge 51 radial gestaucht. Die Schraubenfeder 19 wird über einen Mitnahmesteg 53 geschoben bis sie an dem Federteller 23 anliegt, wobei mindestens eine Windung zwischen dem Mitnahmesteg 53 und dem Federteller 23 verläuft, so dass eine axiale Sicherung des Federtellers zur Schraubenfeder besteht. Im montierten Zustand des Anschlags gemäß der 2 kann die Führungshülse aufgrund der durchgehenden Kolbenstange nicht radial gestaucht werden, so dass eine zuverlässige Verriegelung zwischen der Führungshülse 25 mit dem Mitnahmesteg 53 und der Schraubenfeder 19 vorliegt.

Claims

Anschlagfeder (13) für ein Kolben-Zylinderaggregat (1), umfassend eine hydraulische wirksame Baugruppe (15), bei der durch eine axiale Kompression Dämpfmedium durch mindestens eine Drosselöffnung (33; 35) verdrängt wird, wobei eine mechanische Baugruppe eine Schraubenfeder (19) aufweist, die funktional in Reihe zur hydraulisch wirksamen Baugruppe (33; 35) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Baugruppe (15) von einem axial elastischen Elastomerkörper (29; 31) gebildet wird.
Anschlagfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (29; 31) und ein die Schraubenfeder (19) abstützender Federteller (21; 23) einteilig ausgeführt sind.
Anschlagfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der Schraubenfeder (19) jeweils ein einteilig mit dem Elastomerkörper (29; 31) ausgeführter Federteller (21; 23) angeordnet ist.
Anschlagfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (29; 31) eine Führungshülse (25; 27) für die Schraubenfeder (19) aufweist.
Anschlagfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (25; 27) auf einem Längenabschnitt axial geschlitzt ausgeführt ist.
Anschlagfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag (42) die minimale komprimierte Länge der hydraulischen Baueinheit (15; 17) bestimmt.
Anschlagfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) einteilig mit dem Federteller (21; 23) ausgeführt ist.
Anschlagfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (49) radial außerhalb der komprimierbaren hydraulischen Baueinheit (15; 17) angeordnet ist.
Anschlagfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (29; 31) mit mindestens einem axialen Mitnahmesteg (53) für die Schraubenfeder (19) ausgeführt ist.