DE102004007961B4

DE102004007961B4 - Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag

Info

Publication number: DE102004007961B4
Application number: DE102004007961.7A
Authority: DE
Inventors: Günther Handke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: DE102004007961A1

Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend eine Kolbenstange, die axial beweglich in einem Zylinder geführt ist, wobei die Kolbenstange einen ersten Träger (17) für eine erste Feder (21) aufweist und diese erste Feder (21) wiederum einen zweiten Träger (23) für eine zweite Feder stützt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feder (21) als ein elastischer Körper und die zweite Feder (25) als eine Schraubenfeder ausgeführt ist, wobei der elastische Körper von einer Manschette (31) in seiner radialen Durchmesservergrößerung begrenzt ist und die Federrate der Schraubendruckfeder (25) kleiner ist als die Federrate des elastischen Körpers (21), wobei die Manschette (31) mit ihrer Stirnfläche (33; 35) einen Abstand a zu einem Träger (17; 23) aufweist, und bei maximalem Federweg liegt die Stirnfläche am Träger (17; 23) an.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 77 03 395 U und DE 78 37 029 U1 ist jeweils ein Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag bekannt. Die Kolbenstange des Schwingungsdämpfers trägt in einer umlaufenden Nut einen Anschlagring, auf dem ein ringförmiger elastischer Körper angeordnet ist. Auf diesem elastischen Körper wiederum lagert ein zweiter Anschlagring, der die Krafteinleitung von einem zylinderseitigen Bauteil in den an der Kolbenstange befestigten elastischen Körper ausführt.
Prinzipiell ist die Federrate eines derartigen elastischen Körpers vergleichsweise groß. Man erhält zwar einen u. U. sehr kompakt bauenden Zuganschlag, doch kann dieser Zuganschlag die Kolbenstangenausfahrbewegung häufig nicht ausreichend komfortabel begrenzen. Deshalb werden sehr häufig Zuganschläge mit Schraubenfeder verwendet, wie z. B. in der DE 196 26 143 A1 beschrieben ist. Zur Beeinflussung der Federkennlinie sind auch gestuft wirksame Schraubenfedern bekannt, z. B. durch Veränderungen der Windungsdurchmesser ( DE 44 20 134 C1 ) oder durch die Reihenschaltung von mindestens zwei Schraubenfedern ( JP H05-118 372 A ). Eine Schraubenfeder entsprechend der DE 44 20 134 C1 ist vergleichsweise teuer und schwierig in der Herstellung, da die Federkraftabweichungen in Grenzen bleiben sollen. Hingegen ergeben sich aus der JP H05-118 372 A einerseits ebenfalls Kostennachteile, aber durch die Reihenschaltung der beiden Schraubenfedern auch erhebliche Bauraumprobleme.
Die JP H11-37 205 A beschreibt einen mehrteiligen Druckanschlagpuffer. Der Druckanschlagpuffer weist zwei Kunststoff-Federn auf, die über eine Schraubendruckfeder miteinander verbunden sind. Die Federraten der Kunststoff-Federn sind kleiner als die Federrate der Schraubendruckfeder. Damit sind die Verformungswege offensichtlich größer als der Federweg der Schraubendruckfeder.
Die WO 02/066 856 A1 beschreibt einen mechanischen Zuganschlag mit einer einzigen Schraubendruckfeder innerhalb des Schwingungsdämpfers. Ein starres kolbenstangenseitiges Bauteil, das bezogen auf die Schraubdruckfeder in Richtung eines Verschlusses angeordnet ist, geht mit dem Verschluss eine Halteverbindung geht.
Die DE 11 45 445 B beschreibt eine Kappe aus homogenelastischem Material. Des Weiteren ist die Kappe mit einer Dichtlippe ausgestattet. Damit bildet die Kappe keinesfalls eine Manschette, die die Buchse wirksam gegen eine radiale Aufweitung schützt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Schwingungsdämpfer mit einem Zuganschlag mit einer gestuften Federkraftkennlinie zu erreichen, der einerseits kostengünstig und einen kleinen axialen Bauraum benötigt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch des Patentanspruch 1 gelöst.
Durch die Kombination der beiden verschiedenartigen Federn wird eine gestufte Federkennlinie mit sehr einfachen Mitteln erreicht. Die Manschette schützt den elastischen Körper, so dass auch die zweite Feder mit einer relativ kleinen Federkonstante ausgeführt sein kann.
Zur Vermeidung von Oberflächenbeschädigungen der Kolbenstange durch die Schraubenfeder ist der zweite Träger als ein Federteller mit einer Zentrierhülse ausgeführt.
Damit die Schraubenfeder innerhalb des Schwingungsdämpfers vollständig radial zentriert ist, ohne dass eine zylinderseitige Abstützung notwendig ist, weist die Schraubenfeder an beiden Enden einen Federteller auf.
Bei einer ersten vorteilhaften Variante sind der erste Träger und die Manschette einteilig ausgeführt sind. Das eröffnet die Möglichkeit, dass der zweite und der dritte Träger als identische Bauteile ausgeführt sind. Folglich gibt es keine Fehlerquelle, aufgrund der der Zuganschlag durch vertauschte Träger nicht die gewünschte Funktion erfüllt.
Man kann auch vorsehen, dass der zweite Träger und die Manschette einteilig ausgeführt sind. Der erste Träger ist in vielen Schwingungsdämpfern enthalten, die lediglich eine Ausfahrbegrenzung ohne Zuganschlagfeder aufweisen, beispielsweise um einen Ausfederweg zu begrenzen, wie er beim Radwechsel vorkommt. Wenn der zweite Träger und die Manschette einteilig ausgeführt sind, besteht die Möglichkeit, dass ein bereits vorhandener Träger weiter benutzt werden kann. Folglich kann auch die Baueinheit Kolbenstange-erster Träger unabhängig von der Verwendung eines Zuganschlags hergestellt und lagermäßig sehr einfach verwaltet werden.
Bei einer weiteren Ausführung sind der Federteller und die Manschette einteilig ausgeführt sind.
Es kann durchaus sinnvoll sein, wenn der zweiten Feder eine dritte Feder in Reihe nachgeschaltet ist, die von einem dritten Träger auf der zweiten Feder gehalten wird.
Um die erste und dritte Feder während der Montage leichter handhaben zu können, bilden die erste Feder mit dem zweiten Träger und die dritte Feder mit dem dritten Träger eine Presspassung bilden.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass der zweite und der dritte Träger mit der Schraubenfeder eine Montageverbindung eingehen.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer mit einen erfindungsgemäßen Zuganschlag;
2–5 Abwandlungen zur 1.
Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schwingungsdämpfer 1, in dessen Zylinder 3 eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich angeordnet ist. Endseitig begrenzt eine Kolbenstangenführung 9 einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11, in dem ein Zuganschlag 13 angeordnet ist, der von der Kolbenstange 5 getragen wird. Die Kolbenstange verfügt über eine umlaufende Nut 15, in die ein erster winkelförmiger Träger 17 mit einem Umformhals 19 eingreift. Auf diesem Träger stützt sich eine erste Feder ab, die von einem elastischen Körper 21 gebildet wird. Dem elastischen Körper schließt sich wiederum ein zweiter Träger 23 für eine zweite Feder 25 an, die als eine Schraubendruckfeder ausgeführt ist. Der zweite Träger 23 ist als Federteller mit einer Zentrierhülse 27 ausgeführt. An ihrem der Kolbenstange zugewandten Ende verfügt die Schraubendruckfeder über einen weiteren Federteller 29. Beide Federteller sind axial schwimmend auf der Kolbenstange gelagert. Der gesamte Zuganschlag 13 setzt sich aus dem Träger 17, dem elastischen Körper 21, dem zweiten Träger 23, der zweiten Feder 25 und dem weiteren Federteller 29 zusammen.
Ab einer definierten Kolbenstangenposition kann sich die Zuganschlag 13 mit seinen beiden in Reihe angeordneten Federn an einem zylinderseitig befestigten Bauteil, in diesem Fall der Kolbenstangenführung 9 abstützen. Die Federrate der Schraubendruckfeder ist kleiner als die Federrate der ersten Feder. Sobald der zweite Federteller an der Kolbenstangenführung 9 anliegt, wird die zweite Feder durch den sich axial bezogen auf die Kolbenstange verschobenen zweiten Federteller gespannt. Ist die Vorspannkraft auf ein bestimmtes Niveau gestiegen, dann wird auch die erste Feder 21 wirksam, womit ein deutlicher Anstieg der Wirkung des Zuganschlags verbunden ist.
Zum Schutz der ersten Feder 21 verfügt der Zuganschlag 13 über eine Manschette 31, die die radiale Durchmesservergrößerung begrenzt und damit die Lebensdauer der ersten Feder deutlich erhöht. Zwischen der Manschette 31 und dem ersten Träger 17 und dem ersten Federteller 23 für die zweite Feder 25 ist im entspannten Zustand der ersten Feder 21 jeweils ein Abstand a ausgeführt, der in Summe den maximalen Federweg der ersten Feder bestimmt, so dass sich bei Erreichen des maximalen Federwegs des gesamten Zuganschlags der zweite Träger 23 auf einer ersten Stirnfläche 33 und die Manschette 31 mit einer zweiten Stirnfläche 35 auf dem ersten Träger 17 abstützt.
In der 2 kommt eine Manschette 31 zur Anwendung, die mit dem ersten Träger 17 einteilig ausgeführt ist, z. B. durch eine Verschweißung. Der Vorteil besteht darin, dass die Manschette und die erste Feder im entspannten Zustand der ersten Feder 21 keinen radialen Kontakt bilden müssen, so dass für die erste Feder 21 ein größerer Abstimmungsbereich der Federkraftkennlinie zur Verfügung steht.
Die 3 zeigt eine Variante, bei der erste Träger 17 von einem standardmäßig verwendet Anschlagring gebildet wird. Die Manschette 31 und der zweite Träger 23 sind in diesem Fall einteilig ausgeführt. Damit ist ebenso wie in der 2 der Vorteil verbunden, dass beide Federteller 29a; 29b für die zweite Feder identisch ausgeführt sein können, da auch der Federteller 29b als ein separates Bauteil zum zweiten Träger 23 ausgeführt ist.
Eine weitere Abwandlung zeigt die 4, bei der der erste Federteller als zweiter Träger 23 und zusätzlich einteilig mit der Manschette 31 für die erste Feder 21 ausgeführt ist. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass eine minimale Teilezahl vorliegt.
In der 5 verfügt der Zuganschlag über eine erste Feder 21 auf dem ersten Träger 17 und dem zweiten Träger 23 für die zweite Feder 25 und einem dritten Träger für eine dritte Feder 39. Die erste und die dritte Feder 21; 39 sind als identische Bauteile und der zweite und der dritte Träger 23; 37 sind ebenfalls als identische Bauteile vorgesehen, wobei der zweite und der dritte Träger in der Bauform eines Federtellers mit Zentrierhülse ausgeführt sind. Die erste Feder 21 und der zweite Träger 23, sowie die dritte Feder 39 mit dem dritten Träger 37 bilden über ihre jeweilige Manschette 31 eine Presspassung. Zusätzlich gehen der zweite und der dritte Träger 23; 37 (bzw. beide Federteller mit der zweiten Feder 25 eine Montageverbindung, entweder kraftschlüssig oder formschlüssig durch eine Hinterschneidung innerhalb der Zentrierhülsen 27; 41 ein. Damit ist der Vorteil verbunden, dass alle drei Federn 21; 25; 39 und die Federteller 23; 37 zusammen mit der zweiten Feder 25 völlig unabhängig von der Kolbenstange 5 zu einer Baueinheit vormontiert werden können, wobei es bei dem Auffädeln des Zuganschlags auf die Kolbenstange keine Abhängigkeit gibt, ob die erste Feder oder die dritte Feder am ersten Träger anliegt. Es liegt auch kein Bauraumnachteil und kein Federwegverlust für den progressiven Kennlinienverlauf vor, da der Federweg a zweimal zur Verfügung steht.

Claims

Schwingungsdämpfer, umfassend eine Kolbenstange, die axial beweglich in einem Zylinder geführt ist, wobei die Kolbenstange einen ersten Träger (17) für eine erste Feder (21) aufweist und diese erste Feder (21) wiederum einen zweiten Träger (23) für eine zweite Feder stützt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feder (21) als ein elastischer Körper und die zweite Feder (25) als eine Schraubenfeder ausgeführt ist, wobei der elastische Körper von einer Manschette (31) in seiner radialen Durchmesservergrößerung begrenzt ist und die Federrate der Schraubendruckfeder (25) kleiner ist als die Federrate des elastischen Körpers (21), wobei die Manschette (31) mit ihrer Stirnfläche (33; 35) einen Abstand a zu einem Träger (17; 23) aufweist, und bei maximalem Federweg liegt die Stirnfläche am Träger (17; 23) an.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Träger (23) als ein Federteller mit einer Zentrierhülse (27) ausgeführt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (25) an beiden Enden einen Federteller (23; 27; 29a; 29b; 39) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (23; 37) und die Manschette (31) einteilig ausgeführt sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Träger (23) und die Manschette (31) einteilig ausgeführt sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Träger (17) und die Manschette (31) einteilig ausgeführt sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Feder (23) eine dritte Feder (39) in Reihe nachgeschaltet ist, die von einem dritten Träger (37) auf der zweiten Feder (25) gehalten wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und der dritte Träger (23; 37) als identische Bauteile ausgeführt sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feder (21) mit dem zweiten Träger (23) und die dritte Feder (39) mit dem dritten Träger (37) eine Presspassung bilden.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und der dritte Träger (23; 37) mit der Schraubenfeder (25) eine Montageverbindung eingehen.