-
Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen von Anspruch 1.
-
Aus der
EP 2 910 811 B1 ist ein Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt.
-
Der Schwingungsdämpfer gemäß
EP 2 910 811 B1 weist einen Hydraulikanschlag auf, der ein Hubbegrenzungselement umfasst, das an die sich hin und her bewegende Stange des Schwingungsdämpfers montiert ist, mit dem Zweck, das Strömen eines viskosen Fluids mittels einer mechanischen Interaktion zwischen dem Hubbegrenzungselement und der zylinderförmigen Innenwand des Mantels des Schwingungsdämpfers zu steuern. Das Hubbegrenzungselement umfasst einen Haltering, einen Klemmring und einen Dichtungsring. Der Haltering umschließt den Klemmring teilweise und definiert zusammen mit dem Klemmring eine Rille, die in der Lage ist, den einen Dichtungsring aufzunehmen.
-
Ein Ziel der Patentschrift
EP 2 910 811 B1 ist es, einen Hydraulikanschlag anzugeben, der automatisiert und sequentiell zusammengebaut werden kann. Ein weiteres Ziel der Patentschrift
EP 2 910 811 B1 ist es, einen verbesserten hydraulischen Anschlag mit verringerten Spalten zwischen seinen Bauteilen anzugeben, um die Geräusche zu unterdrücken oder zumindest wesentlich zu reduzieren, die durch die Relativbewegung der Bauteile des hydraulischen Anschlags bei der praktischen Verwendung eines Stoßdämpfers für Fahrzeuge entstehen.
-
Um diese Ziele zu erreichen schlägt die der
EP 2 910 811 B1 zu Grunde liegende Erfindung vor, dass der Haltering einen ringförmigen Körper umfasst, der einen unteren ringförmigen Vorsprung und einen oberen ringförmigen Vorsprung aufweist, wobei die Vorsprünge einander diametral gegenüberliegen und wobei der untere ringförmige Vorsprung elastisch und derart geformt ist, dass er in die Vertiefung der sich hin und her bewegenden Stange eintritt, wenn sich der Haltering in seinem eingebauten Zustand befindet, und wobei sich der obere ringförmige Vorsprung fern der zylinderförmigen Oberfläche der sich hin und her bewegenden Stange befindet, wodurch zwischen dem oberen ringförmigen Vorsprung des Halterings und der zylinderförmigen Oberfläche der sich hin und her bewegenden Stange eine ringförmige Tasche gebildet ist. Diese ringförmige Tasche nimmt ein dem Haltering zugewandtes Ende des Klemmrings auf.
-
In der Patentschrift
EP 2 910 811 B1 wird neben dem auf der Kolbenstange angeordneten Hydraulikanschlag auch ein hydraulischer Schwingungsdämpfer für die Radaufhängung von Kraftfahrzeugen beschrieben, der ein mit Dämpfungsmedium gefülltes Dämpferrohr („tubular shell containing viscous fluid“) aufweist. In dem Dämpferrohr ist konzentrisch zu diesem ein röhrenförmiger Körper angeordnet („tubular body (20) mounted inside and concentric to the tubular shell“). Der röhrenförmige Körper weist in Axialrichtung einen ersten Abschnitt mit einem Innendurchmesser DI1 und einen zweiten Abschnitt mit einem Innendurchmesser DI2 auf, wobei der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt über einen konischen Übergangsabschnitt verbunden ist. In der Innenwand des röhrenförmigen Körpers sind axiale Strömungskanäle („axial flow channels 27“) vorgesehen, die sich in Axialrichtung ausgehend von dem konischen Übergangsabschnitt in den zweiten Abschnitt des röhrenförmigen Körpers erstrecken. Der Querschnitt der axialen Strömungskanäle nimmt ausgehend von dem konischen Übergangsabschnitt hin zum zweiten Abschnitt des röhrenförmigen Körpers ab. Der auf der Kolbenstange angeordnete Hydraulikanschlag fährt bei einer Bewegung der Kolbenstange in Zugrichtung in den zweiten Abschnitt des röhrenförmigen Körpers ein und verdrängt dabei das in dem zweiten Abschnitt befindliche Dämpfungsmedium. Das verdrängte Dämpfungsmedium strömt durch die axialen Strömungskanäle aus dem zweiten Abschnitt in den ersten Abschnitt des röhrenförmigen Körpers. Dabei wird eine hydraulische Dämpfungskraft erzeugt. Da der durchströmbare Querschnitt der axialen Strömungskanäle 27 mit zunehmender Eindringtiefe des Hydraulikanschlags in den zweiten Abschnitt des röhrenförmigen Körpers abnimmt, entsteht bei konstanter Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikanschlags eine progressiv ansteigende hydraulische Dämpfungskraft. Eine solche progressiv ansteigende Dämpfungskraft im Endbereich der Kolbenstangenbewegung in Zugrichtung ist unter anderem deshalb erwünscht, weil durch die progressiv ansteigende Zuganschlagkraft die Dämpfung der Kolbenstangenbewegung in Zugrichtung mit zunehmendem Hub immer größer wird. Dadurch wird die Bewegung der Kolbenstange immer stärker gedämpft, je näher der Hydraulikanschlag seinem Endanschlag kommt. Auf diese Weise wird ein hartes Anschlagen des Hydraulikanschlags an dem Endanschlag verhindert, was sowohl die Geräuschentwicklung als auch Verschleiß und Beschädigungen verringert.
-
Nachteilig bei dem aus der
EP 2 910 811 b1 bekannten Hydraulikanschlag ist, dass er vier verschiedene Bauteile umfasst, nämlich den „retaining ring 7“, den „locking ring 8“, den „sealing ring 9“ und den „retaining ring 10“. Dies führt im Fertigungsprozess des den Hydraulikanschlag aufweisenden Schwingungsdämpfers zu einer aufwendigen Bauteillogistik, weil die vier Bauteile jeweils beschafft, gelagert, an der Montagelinie bereitgestellt und bei der Montage gehandhabt werden müssen. Außerdem führt dies zu einem aufwendigen Montageprozess beim Zusammenbau einer Kolbenstangenbaugruppe, welche die Kolbenstange und den darauf montierten Hydraulikanschlag umfasst.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hydraulikanschlag für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge anzugeben, der zu einer verringerten Bauteillogistik im Fertigungsprozess des Schwingungsdämpfers führt. Außerdem soll der Hydraulikanschlag einfach und mit wenig Montageaufwand auf der Kolbenstange montierbar ist.
-
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Hydraulikanschlag für einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
-
Die Erfindung geht aus von einem Hydraulikanschlag für einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Ringelement das Kolbenelement zumindest teilweise umschließt und relativ zu dem Kolbenelement bewegbar angeordnet ist, wobei an der äußeren Mantelfläche des Kolbenelements eine axiale ringförmige Anlagefläche für das Ringelement ausgebildet ist, wobei eine Außenfläche des zweiten Endbereichs des Kolbenelementes eine Stützfläche für das Ringelement bildet, und wobei die Anlagefläche und die Stützfläche Endanschläge für die Relativbewegung des Ringelementes bilden.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Hydraulikanschlags sind nur noch zwei Bauteile nötig, um den Hydraulikanschlag zu bilden. Die Anzahl der Bauteile, die für den Hydraulikanschlag benötigt werden, ist somit gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert. Dadurch müssen bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Hydraulikanschlags weniger Bauteile beschafft, gelagert, an der Montagelinie bereitgestellt und bei der Montage gehandhabt werden als bei dem gattungsgemäßen, aus dem Stand der Technik bekannten Hydraulikanschlag. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ist die Bauteillogistik deutlich weniger aufwendig. Der Aufwand für den Zusammenbau des Hydraulikanschlags ist gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert.
-
Gemäß der erfindungsgemäßen Konstruktion umfasst der Hydraulikanschlag lediglich zwei Bauteile, nämlich ein ringförmiges Kolbenelement und ein Ringelement. Das Ringelement ist relativ zu dem Kolbenelement in axialer Richtung, d.h. in Längsrichtung der Kolbenstange, beweglich. Die axiale Beweglichkeit des Ringelementes wird in Druckrichtung, d.h. in Richtung einer Einfahrbewegung der Kolbenstange in den Schwingungsdämpfer hinein, durch eine axiale ringförmige Anlagefläche begrenzt. In die entgegengesetzte Richtung, d.h. in Zugrichtung der Kolbenstangenbewegung, wird die axiale Beweglichkeit des Ringelementes durch die axiale Stützfläche des Kolbenelementes begrenzt.
-
Bei einer Bewegung der Kolbenstange in Zugrichtung legt sich das Ringelement an die axiale ringförmige Anlagefläche des Kolbenelementes an. Eine radiale Außenfläche des Ringelementes wirkt mit einer Innenmantelfläche des Zuganschlagraumes zusammen, wenn das Ringelement in den Zuganschlagraum eingetreten ist. Bei einer Bewegung der Kolbenstange in Druckrichtung legt sich das Ringelement an die axiale Stützfläche des Kolbenelementes an. Auch in dieser Position wirkt die radiale Außenfläche des Ringelementes mit der Innenmantelfläche des Zuganschlagraumes zusammen, solange sich das Ringelement im Innenraum des Zuganschlagsraumes befindet.
-
Während der hin und her Bewegung des Ringelementes relativ zu dem Kolbenelement wird das Ringelement von einer zylindrischen Außenmantelfläche des Kolbenelementes geführt. Dadurch wird eine stabile und sichere Relativbewegung des Ringelementes zu dem Kolbenelement gewährleistet und ein Verkanten oder Verklemmen des Ringelementes wird verhindert.
-
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Kolbenelement am zweiten Endbereich eine stirnseitige Wellenkontur mit Wellenbergen und Wellentälern aufweist, wobei die Wellenberge radial nach außen geformt sind und die axiale Stützfläche an den Außenflächen der Wellenberge ausgebildet ist. Auf diese Weise kann auf konstruktiv einfache Art und Weise erreicht werden, dass eine Strömungsverbindung geschaffen wird, durch die bei einer Kolbenstangenbewegung in Druckrichtung das Dämpfungsmedium aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum in den Zug Anschlag Raum zurückströmen kann. Die Gestaltung der Wellenberge und der Wellentäler kann in weiten Grenzen frei gewählt werden. So können die Wellenberge und die Wellentäler abgerundete Konturen aufweisen, alternativ können die Wellenberge und die Wellentäler aber auch spitz zulaufen, d.h. einen V-förmigen Querschnitt aufweisen. Auch können abgerundete Wellentäler in Kombination mit spitzen, V-förmigen Wellenbergen vorgesehen werden, oder umgekehrt. Oder es können über den Umfang des Kolbenelementes verteilt sowohl abgerundete als auch spitze, V-förmige Welltäler bzw. Wellenberge vorgesehen sein.
-
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der axiale Abstand zwischen der axialen Stützfläche und den tiefsten Punkten der Wellentäler größer ist als die axiale Dicke des Ringelements. Dadurch wird auf konstruktiv einfache Weise erreicht, dass sich ein frei durchströmbarer Durchflussquerschnitt ausbildet, wenn sich das Ringelement bei einer Kolbenstangenbewegung in Druckrichtung an die axiale Stützfläche angelegt.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ringelement als geschlossener Dichtungsring ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform können die Durchflusskanäle, durch die das Dämpfungsmedium aus dem Zuganschlagraum unter Erzeugung einer Zuganschlagkraft in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum strömt, in der Innenmantelfläche des den Zuganschlagraum begrenzenden Bauteils ausgebildet sein.
-
Alternativ kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass das Ringelement als C-förmiger, geschlitzter Kolbenring ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Kolbenring durch die Innenmantelfläche des Zuganschlagraumes zusammengedrückt, wenn der Kolbenring in den Zuganschlagraum einfährt. Zwischen den freien Enden des C-förmigen Kolbenrings bildet sich dann ein definierter freier Durchflussquerschnitt aus, durch den das Dämpfungsmedium bei einer Kolbenstangenbewegung in Zugrichtung aus dem Zuganschlagraum in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum strömt. Dabei wird eine hydraulische Zuganschlagkraft erzeugt. Die Größe des freien Durchflussquerschnittes, der sich zwischen den freien Enden des C-förmigen Kolbenringes ausbildet, kann durch die Wahl der radialen Erstreckung des Kolbenringes im Verhältnis zum Innendurchmesser des Zuganschlagraumes bestimmt werden. Auf diese Weise werden dem Konstrukteur sehr einfache Einflussparameter an die Hand gegeben, mit denen er die Größe und den Verlauf der Kennlinie der Zuganschlagkraft beeinflussen kann. Dadurch kann die hydraulische Zuganschlagkraft sehr einfach und kostengünstig zum Beispiel an die Vorgaben bzw. Wunschverläufe eines Automobilherstellers angepasst werden. Es muss nur ein entsprechend dimensionierter C-förmiger Kolbenring zum Einsatz kommen.
-
Bei ein und derselben Bauform eines Schwingungsdämpfers können auf diese Weise sehr kostengünstig unterschiedliche Kennlinienverläufe der Zuganschlagkraft realisiert werden. Dies ermöglicht eine kostengünstige Produktion von Schwingungsdämpfern mit unterschiedlichem Zuganschlagverhalten, wobei bei der Herstellung der Dämpfer mit unterschiedlichem Zuganschlagverhalten möglichst viele Gleichteile zum Einsatz kommen können. Dies verringert die Herstellkosten. Alle Bauteile, welche den Zuganschlagraum und den Hydraulikanschlag bilden, können im Sinne eine Gleichteilestrategie bei den Dämpfern mit unterschiedlichem Zuganschlagverhalten gleich ausgebildet sein, und es werden nur unterschiedliche C-förmige Kolbenringe verwendet, um die unterschiedlichen Kennlinienverläufe der Zuganschlagkraft zu realisieren.
-
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kolbenelement aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Stahlwerkstoff besteht. Die Verwendung eines Metallwerkstoffes, insbesondere eines Stahlwerkstoffes, ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des Kolbenelementes. Insbesondere kann bei einem Kolbenstangenelement aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Stahlwerkstoff, der zweite Endbereich des Kolbenelementes unter Ausbildung der axialen Stützfläche plastisch in radialer Richtung nach außen verformt sein. Fertigungstechnisch ist die Ausbildung der axialen Stützfläche damit auf einfache Weise umsetzbar. Das Ringelement kann bei dieser Ausführungsform auf einfache Weise auf die zylindrische Führungsfläche des Kolbenelementes aufgeschoben werden, bevor der zweite Endbereich des Kolbenelementes plastisch verformt wird. Der zweite Endbereich des Kolbenelementes wird erst dann plastisch in radialer Richtung nach außen verformt, wenn das Ringelement auf das Kolbenelement aufgefädelt worden ist. Nach der plastischen Umformung ist das Ringelement unverlierbar an dem Kolbenelement angeordnet, und das Ringelement ist zwischen der axialen ringförmigen Anlagefläche und der axialen Stützfläche relativ zum Kolbenelement verschiebbar.
-
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Endbereich des Kolbenelements dazu eingerichtet ist, mittels einer Crimpverbindung mit der Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers verbunden zu werden. Eine solche Crimpverbindung ist eine kostengünstige und zuverlässige Verbindungsmethode, die zu einem kostengünstigen und einfachen Montageprozess beiträgt.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Schwingungsdämpfer für die Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Hydraulikanschlag, wobei der Zuganschlagraum des Schwingungsdämpfers durch einen ersten Abschnitt eines Dämpferrohres des Schwingungsdämpfers begrenzt wird, wobei der erste Abschnitt des Dämpferrohres einen Innendurchmesser DI2 aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesser DI1 eines an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten Abschnitts des Dämpferrohres, wobei ein Übergangsabschnitt vorgesehen ist, über den sich der Innendurchmesser DI1 des Dämpferrohres ausgehend von dem zweiten Abschnitt hin zum ersten Abschnitt kontinuierlich verjüngt. Bei dieser Ausführungsform bildet also ein Dämpferrohr die Begrenzung des Zuganschlagraumes.
-
Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer kann sowohl als Zweirohrdämpfer als auch als Einrohrdämpfer ausgebildet sein. Bei einem als Zweirohrdämpfer ausgebildeten Schwingungsdämpfer bildet das Innenrohr (Druckrohr) die Begrenzung des Zuganschlagraumes. Bei einem als Einrohrdämpfer ausgebildeten Schwingungsdämpfer wird der Zuganschlagraum durch das einzige Druckrohr des Schwingungsdämpfers begrenzt.
-
Um ein Strömen von Dämpfungsmedium unter Erzeugung einer hydraulischen Zuganschlagkraft zu ermöglichen, können in der Innenwandfläche des den Zuganschlagraum begrenzenden Druckrohres Nuten vorgesehen sein, welche axiale Strömungskanäle ausbilden, durch welche das Dämpfungsmedium bei einer Bewegung der Kolbenstange in Zugrichtung aus dem Zuganschlagraum in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum strömen kann. Diese Nuten können so ausgebildet sein, dass sie einen Strömungsquerschnitt aufweisen, der mit zunehmendem Kolbenstangenweg, d.h. mit zunehmender Eindringtiefe des Ringelementes in den Zuganschlagraum, immer kleiner wird. Auf diese Weise wird bei konstanter Kolbenstangengeschwindigkeit ein progressiver Kennlinienverlauf der Zuganschlagkraft erreicht.
-
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers ist vorgesehen, dass der Zuganschlagraum des Schwingungsdämpfers durch ein in ein Dämpferrohr des Schwingungsdämpfers eingesetztes Hülsenelement begrenzt wird, wobei das Hülsenelement einen Innendurchmesser DI2 aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser DI1 des Dämpferrohrs, wobei das Hülsenelement an seinem dem Hubbegrenzungselement zugewandten Ende einen Einlaufabschnitt mit einer Durchmessererweiterung aufweist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Zuganschlagraum also durch ein in das Druckrohr des Schwingungsdämpfers eingesetztes Hülsenelement begrenzt. Diese Ausführungsform der Erfindung ist sowohl bei Zweirohrdämpfern als auch bei Einrohrdämpfern einsetzbar. Um ein Strömen von Dämpfungsmedium unter Erzeugung einer hydraulischen Zuganschlagkraft zu ermöglichen, können in der Innenwandfläche des den Zuganschlagraum begrenzenden Hülsenelementes Nuten vorgesehen sein, welche axiale Strömungskanäle ausbilden, durch welche das Dämpfungsmedium bei einer Bewegung der Kolbenstange in Zugrichtung aus dem Zuganschlagraum in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum strömen kann. Diese Nuten können so ausgebildet sein, dass sie einen Strömungsquerschnitt aufweisen, der mit zunehmendem Kolbenstangenweg, d.h. mit zunehmender Eindringtiefe des Ringelementes in den Zuganschlagraum, immer kleiner wird. Auf diese Weise wird bei konstanter Kolbenstangengeschwindigkeit ein progressiver Kennlinienverlauf der Zuganschlagkraft erreicht.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Zusammenbau einer Kolbenstangenbaugruppe eines Schwingungsdämpfers, umfassend eine Kolbenstange mit einem daran befestigten Hubbegrenzungselement für einen erfindungsgemäßen Hydraulikanschlag, wobei eine Kolbenstange mit wenigstens einem Befestigungsabschnitt bereitgestellt wird, wobei ein Kolbenelement-Rohling mit einem an der Kolbenstange zu befestigenden ersten Endbereich, einem dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich und einer zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich angeordneten zylindrischen Führungsfläche bereitgestellt wird, wobei ein Außendurchmesser des zweiten Endbereichs dem Außendurchmesser der zylindrischen Führungsfläche entspricht, wobei der Kolbenelement-Rohling eine an seiner äußeren Mantelfläche ausgebildete axiale ringförmige Anlagefläche für ein Ringelement aufweist, wobei der erste Endbereich des Kolbenelement-Rohling fest mit einem Befestigungsabschnitt der Kolbenstange verbunden wird, wobei das Ringelement des Hubbegrenzungselementes über den zweiten Endbereich und die zylindrische Führungsfläche auf den Kolbenelement-Rohling aufgeschoben und auf die axiale Anlagefläche aufgelegt wird, und wobei der zweite Endbereich in Radialrichtung nach außen von der Kolbenstange weg plastisch umgeformt wird, um eine Stützfläche für das Ringelement zu bilden, so dass die Anlagefläche und die Stützfläche Endanschläge für eine Relativbewegung des Ringelementes zum Kolbenelement bilden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den kostengünstigen und einfachen Zusammenbau einer Kolbenstangenbaugruppe, die einen erfindungsgemäßen Hydraulikanschlag aufweist.
-
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der erste Endbereich des Kolbenelement-Rohlings mittels einer Crimpverbindung fest mit dem Befestigungsabschnitt der Kolbenstange verbunden wird. Dadurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Befestigung des Kolbenelement-Rohlings an der Kolbenstange erreicht.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen, die konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, näher erläutert. Im Einzelnen zeigen
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Schwingungsdämpfer als Zweirohrdämpfer ausgebildet ist und der Zuganschlagraum durch das innere Druckrohr des Schwingungsdämpfers begrenzt wird;
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kolbenstangenbaugruppe, dargestellt im axialen Halbschnitt;
- 3 das Ausführungsbeispiel gemäß 2 in Seitenansicht;
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Schwingungsdämpfer als Einrohrdämpfer ausgebildet ist und der Zuganschlagraum durch eine in das Dämpferrohr eingesetzte röhrenförmige Hülse begrenzt wird.
-
1 zeigt einen Teil eines als Zweirohrdämpfer ausgebildeten Schwingungsdämpfers 1 mit einem Außenrohr 30 und einem Innenrohr 2. In dem Innenrohr 2 ist koaxial zu dem Innenrohr 2 eine Kolbenstange 3 angeordnet. Der Schwingungsdämpfer 1 ist durch ein Dichtungs- und Führungspaket 40 verschlossen. Die Kolbenstange 3 ist durch das Dichtungs- und Führungspaket 40 hindurchgeführt und wird durch das Dichtungs- und Führungspaket 40 bei ihrer oszillierenden Ein- und Ausfahrbewegung geführt. Eine Ausfahrbewegung der Kolbenstange 3 ist eine Bewegung der Kolbenstange 3 in Zugrichtung Z, bei der sich die Kolbenstange 3 aus dem Innenrohr 2 heraus bewegt. Eine Einfahrbewegung der Kolbenstange 3 ist eine Bewegung der Kolbenstange 3 in die zur Zugrichtung Z entgegengesetzte Druckrichtung D, bei der sich die Kolbenstange 3 in das Innenrohr 2 hinein bewegt.
-
An dem innerhalb des Innenrohres 2 angeordneten Ende der Kolbenstange 3 trägt die Kolbenstange 3 einen Arbeitskolben 4. Der Arbeitskolben 4 unterteilt den Innenraum des Innenrohres 2 in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 5 mit kreisringförmigem Querschnitt und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 6 mit zylindrischem Querschnitt. Das Innenrohr 2 weist einen ersten Abschnitt mit einem ersten Innendurchmesser DI1 und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Innendurchmesser DI2 auf. Der erste Innendurchmesser DI1 geht in einem konischen Übergangsabschnitt 7 in den zweiten Innendurchmesser DI2 über. Der zweite Abschnitt des Innenrohres 2 mit dem zweiten Innendurchmesser DI2 begrenzt einen Zuganschlagraum 15.
-
Zwischen dem Arbeitskolben 4 und dem Dichtungs- und Führungspaket 40 ist an der Kolbenstange 3 ein erfindungsgemäßer Hydraulikanschlag 8 befestigt. Der Hydraulikanschlag 8 wird weiter unten näher beschrieben unter Bezugnahme auf die 2 und 3.
-
In der Innenwand 16 des Innenrohrs 2 sind axiale Strömungskanäle 50 vorgesehen, die in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch Nuten gebildet werden, die in die Innenwand 16 des Innenrohres 2 eingearbeitet sind. Die axialen Strömungskanäle 50 erstrecken sich ausgehend von dem zweiten Abschnitt des Innenrohres 2 in den Übergangsanschnitt 7 hinein. Über die Strömungskanäle 50 kann Dämpfungsmedium (z.B. Hydrauliköl), welches durch den Hydraulikanschlag 8 aus dem Zuganschlagraum 15 verdrängt wird, in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum strömen. Dabei wird eine hydraulische Zuganschlagkraft erzeugt. Die Strömungskanäle 50 können so ausgebildet sein, dass sich ihr Querschnitt in Richtung des Dichtungs- und Führungspakets 40 verringert, insbesondere kontinuierlich verringert. Dadurch kann auch bei konstanter Kolbenstangengeschwindigkeit ein progressiver Kennlinienverlauf der Zuganschlagkraft erreicht werden, denn der Strömungswiderstand der Strömungskanäle 50 steigt wegen des geringer werdenden freien Strömungsquerschnitts der Strömungskanäle 50 immer weiter an, wenn sich der Hydraulikanschlag 8 in dem Zuganschlagraum 15 in Zugrichtung Z bewegt.
-
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hydraulikanschlag 8 mittels einer Crimpverbindung mit der Kolbenstange 3 fest verbunden. Andere Befestigungsmethoden sind jedoch ebenfalls denkbar, wie z.B. Schweißverbindungen, Lötverbindungen oder Klebeverbindungen.
-
In 1 ist eine Position der Kolbenstange 3 dargestellt, in welcher sich der Hydraulikanschlag 8 noch in dem ersten Abschnitt des Innenrohres 2 mit dem ersten Innendurchmesser DI1 befindet. Der Hydraulikanschlag 8 weist ein Kolbenelement 9 und ein Ringelement 10 auf. Das Ringelement 10 tritt ab einer vorgebbaren Position der Kolbenstangenbewegung in Zugrichtung Z in Wechselwirkung mit der Innenwand 16 des zweiten Abschnitts des Innenrohres 2. Das Ringelement 10 legt sich dabei einerseits dichtend an die axiale Anlagefläche 12 (vgl. auch 2 und 3) des Kolbenelements 9 an, und andererseits dichtet das Ringelement 10 in radialer Richtung gegen die Innenwand 16 des zweiten Abschnitts des Innenrohrs 2 ab.
-
Das Ringelement 10 kann z.B. als geschlossener Ring ausgebildet sein. Dann dichtet das Ringelement 10 den Zuganschlagraum 15 gegen den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 5 ab, und das von dem Hydraulikanschlag 8 aus dem Zuganschlagraum 15 verdrängte Dämpfungsmedium kann nur noch über die Strömungskanäle 50 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 5 strömen. Alternativ zu der Ausführungsform als geschlossener Ring kann das Ringelement 10 als C-förmiger Kolbenring ausgebildet sein, der einander in Umfangsrichtung gegenüberliegende freie Enden aufweist. Bei diese Ausführungsform des Ringelements 10 kann durch die Dimensionierung der Erstreckung des C-förmigen Kolbenrings in radialer Richtung das Ma festgelegt werden, um welches der C-förmige Kolbenring in radialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung zusammengedrückt wird, wenn er in den zweiten Abschnitt des Innenrohres 2 mit dem Innendurchmesser DI2 einfährt. Dadurch kann ein durch den C-förmigen Kolbenring definierter, zwischen den freien dessen freien Enden verbleibender freier Durchflussquerschnitt festgelegt werden, durch den Dämpfungsmedium aus dem Zuganschlagraum 15 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 5 strömen kann.
-
Dieser in dem C-förmigen Kolbenring verbleibende freie Durchflussquerschnitt kann nach einer Ausführungsform der Erfindung zusätzlich zu in der Innenwand 16 des Innenrohes 2 vorhandenen Strömungskanälen 50 vorgesehen sein. In diesem Fall bietet dieser verbleibende freie Durchflussquerschnitt dem Konstrukteur eine zusätzliche Gestaltungsgröße, mit welcher der Kennlinienverlauf der Zuganschlagkraft an einen gewünschten bzw. vorgegebenen Verlauf angepasst werden kann.
-
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der Innenwand 16 des Innenrohres 2 keine axialen Strömungskanäle 50 vorgesehen sind und der durch den C-förmigen Kolbenring definierte, verbleibende freie Durchflussquerschnitt die einzige Strömungsverbindung darstellt, durch welche das Dämpfungsmedium aus dem Zuganschlagraum 15 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 5 strömen kann. Bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung kann dann bei konstanter Kolbenstangengeschwindigkeit kein progressiver Verlauf der Zuganschlagkraft erreicht werden, weil nur ein konstanter verbleibender freier Durchflussquerschnitt zur Verfügung steht.
-
Die 2 und 3 zeigen einen Teil einer erfindungsgemäßen Kolbenstangenbaugruppe mit einer Kolbenstange 3 und einem darauf befestigten Hydraulikanschlag 8. Das Kolbenelement 9 des Hydraulikanschlags 8 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer Crimpverbindung mit der Kolbenstange 3 fest verbunden. Die Kolbenstange 3 weist eine Radialnut auf, in welchem der plastisch verformte erste Endbereich 20 des Kolbenelements 9 formschlüssig und kraftschlüssig einsitzt. An den ersten Endbereich 20 schließt sich eine äußere, zylindrische Mantelfläche 23 des Kolbenelements 9 an. Die Mantelfläche 23 springt in radialer Richtung zurück, so dass eine axiale ringförmige Anlagefläche 12 entsteht, an die sich das Ringelement 10 dichtend anlegen kann, wenn sich die Kolbenstangenbaugruppe in Zugrichtung Z bewegt.
-
In den 1, 2, 3 und 4 ist der Bewegungsbereich, in dem sich das Ringelement 10 in Axialrichtung relativ zu dem Kolbenelement 9 bewegen kann, mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet.
-
In dem in 2 dargestellten Zustand liegt das Ringelement 10 nicht an der axialen Anlagefläche 12 an, sondern es bewegt sich in Axialrichtung entlang der zylindrischen Führungsfläche 26 relativ zu dem Kolbenelement 9. An dem zweiten Endbereich 21 weist das Kolbenelement 9 eine Außenfläche 24 auf, die einen Endanschlag für die axiale Bewegung des Ringelementes 10 in Zugrichtung Z bildet. Das Ringelement 10 stützt sich bei Erreichen dieses Endanschlags an der axialen Stützfläche 25 ab, die durch die Außenfläche 24 gebildet wird.
-
In dem in 3 dargestellten Zustand der Kolbenstangenbaugruppe stützt sich das Ringelement 10 an der Stützfläche 25 ab. In 3 ist gut zu erkennen, dass das Kolbenelement 9 an seinem zweiten Endbereich 21 eine durch Wellenberge 60 und Wellentäler 61 gebildete Kontur aufweist. Die Stützfläche 25 wird durch die Außenfläche 24 der radial nach außen geformten Wellenberge 60 gebildet und stellt einen Endanschlag für die Relativbewegung des Ringelements 10 zum Kolbenelement 9 in Zugrichtung Z dar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kolbenelement 9 aus einem Stahlwerkstoff gefertigt. Die durch die Wellenberge 60 und die Wellentäler 61 gebildete Kontur kann z.B. durch spanende Fertigungsverfahren in den zweiten Endbereich 21 eingebracht werden. Durch plastisches Verformen der Wellenberge 60 in Radialrichtung weg von der Kolbenstange 3 wird die Stützfläche 25 als Endanschlag für das Ringelement 10 ausgebildet.
-
Wenn das Ringelement 10 bei einer Bewegung der Kolbenstangenbaugruppe in Druckrichtung D an der Stützfläche 25 anliegt, dann bilden die Wellentäler 61 Strömungsquerschnitte 62 aus, durch die das Dämpfungsmedium aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 5 in den Zuganschlagraum 15 zurückströmen kann. Dadurch ist die Rückströmungsfunktion auf konstruktiv einfache Weise in das Kolbenelement 9 bzw. den Hydraulikanschlag 8 integriert und das Kolbenelement 9 ist fertigungstechnisch einfach herstellbar. Indem der axiale Abstand zwischen der Stützfläche 25 und den tiefsten Punkten der Wellentäler 61 einerseits und die axiale Erstreckung bzw. Dicke des Ringelements 10 aufeinander abgestimmt werden, kann die Größe der durch die Wellentäler 61 gebildeten Strömungsquerschnitte 62 für die Rückströmung des Dämpfungsmediums gezielt gestaltet werden.
-
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Schwingungsdämpfer als Einrohrdämpfer ausgebildet ist.
-
Die Erläuterungen zur Funktionsweise des erfindungsgemäßen Hydraulikanschlags und zu dessen Wechselwirkung mit dem Zuganschlagraum 15, die vorstehend zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1, 2 und 3 gemacht worden sind, gelten analog auch für das Ausführungsbeispiel gemäß 4.
-
Im Unterschied zu 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 der Zuganschlagraum 15 begrenzt durch ein röhrenförmiges Hülsenelement 70, das in dem Dämpferrohr 2 des Einrohrdämpfers angeordnet ist. Das Hülsenelement 70 weist einen Innendurchmesser DI2 auf und ist in dem Dämpferrohr 2 angeordnet, welches einen Innendurchmesser DI1 aufweist. Das Hülsenelement 70 weist an seinem dem Hydraulikanschlag 8 zugewandten Ende einen konischen Übergangsbereich 7 auf, in dem sich der Innendurchmesser DI2 des Hülsenelements 70 hin zum Innendurchmesser DI1 des Dämpferrohres 2 erweitert. Der Übergangsbereich 7 bildet einen konischen Einlaufabschnitt für das Ringelement 10 des Hydraulikanschlags 8.
-
In der Innenwand des Hülsenelements 70 sind axiale Strömungskanäle vorgesehen, durch die das Dämpfungsmedium aus dem Zuganschlagraum 15 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 5 strömen kann, wenn das Dämpfungsmedium durch den Hydraulikanschlag 8 aus dem Zuganschlagraum 15 verdrängt wird. Diese Strömungskanäle sind in 4 zur Erreichung einer besseren Übersicht nicht dargestellt. In dem in 4 dargestellten Bewegungszustand der Kolbenstangenbaugruppe bewegt sich diese in Druckrichtung D. Das Ringelement 10 stützt sich in dem in 4 dargestellten Bewegungszustand an der Stützfläche 25 (vgl. 3) ab.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schwingungsdämpfer
- 2
- Innenrohr; Dämperrohr
- 3
- Kolbenstange
- 4
- Arbeitskolben
- 5
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 6
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 7
- Übergangsabschnitt
- 7`
- Einlaufabschnitt
- 8
- Hydarulikanschlag
- 9
- Kolbenelement
- 10
- Ringelement
- 11
- Bewegungsbereich
- 12
- Anlagefläche
- 15
- Zuganschlagraum
- 16
- Innenwand
- 20
- erster Endbereich
- 21
- zweiter Endbereich
- 23
- Mantelfläche
- 24
- Außenfläche
- 25
- Stützfläche
- 26
- Führungsfläche
- 30
- Außenrohr
- 40
- Dichtungs- und Führungspaket
- 50
- Strömungskanäle
- 60
- Wellenberge
- 61
- Wellentäler
- 62
- Strömungsquerschnitte
- 70
- Hülsenelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2910811 B1 [0002, 0003, 0004, 0005, 0006]
- EP 2910811 b1 [0007]