DE102004059177A1

DE102004059177A1 - Vorrichtung zum unmittelbaren torsionsfreien Vorspannen eines Federsystems mit definierter Kraft gegen ein Widerlager und Montageverfahren sowie Spreiz-Klemmverbinder

Info

Publication number: DE102004059177A1
Application number: DE200410059177
Authority: DE
Inventors: Peter Giere
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2006-06-14

Abstract

Eine Vorrichtung zum torsionsfreien Vorspannen eines Federsystems (4) gegen ein Widerlager (7), umfasst ein Hülsenelement (12) zur axialen Abstützung des Federsystems (4), wobei das Hülsenelement (12) eine Längsöffnung (16) sowie einen Eingriffsabschnitt (14) zur Anordnung in einer Aufnahmeöffnung (15) des Widerlagers (7) aufweist, und einen Schaft (17), der sich durch die Längsöffnung in den Eingriffsabschnitt (14) des Hülsenelements (12) erstreckt. Ein Abschnitt des Schafts (17) und der Eingriffsabschnitt (14) sind derart konfiguriert, dass der Eingriffsabschnitt (14) infolge einer Längsverschiebung des Schafts (17) relativ zu dem Hülsenelement (12) radial in der Aufnahmeöffnung (15) des Widerlagers (7) verspreizt ist. Die Positionierung des Federsystems (4) kann direkt kraftgesteuert erfolgen. Anschließend lässt sich dieses sicher und schnell fixieren. Der durch das Hülsenelement (12) und den Schaft (17) gebildete Spreiz-Klemmverbinder (6) erlaubt eine kompakte Bauweise und ist magazinfähig.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum direkten torsionsfreien Vorspannen eines Federsystems mit definierter Kraft gegen ein Widerlager. Weiterhin bezieht sich diese auf ein Montageverfahren für ein torsionsfrei vorgespanntes Federsystem sowie schließlich auf einen Spreiz-Klemmverbinder.
In Ventilsystemen von Schwingungsdämpfern müssen Ventilscheiben und weitere Federelemente mit einer definierten Vorspannkraft eingestellt werden. Das Positionieren der einzelnen Bauteile soll hierbei vorzugsweise torsionsfrei und unmittelbar erfolgen, um Setzeffekte zu vermeiden und die Kennlinienstreuung bzw. Schwankungen durch Reibungseinflüsse bei mittelbarer Krafteinleitung in axialer Richtung (wie z. B. bei einer Gewinde/Mutter-Verbindung) gering zu halten.

Aus dem Stand der Technik sind Klemmverbindungen bekannt, die für die Einstellung der Vorspannkraft zunächst eine translatorische Verschiebung zulassen. Hernach erfolgt dann eine Fixierung der Klemmverbindung ohne eine Verdrehung relativ zu dem Federsystem. Entsprechende Klemmverbindungen in Form von Welle-Nabe-Verbindungen oder als separate Befestigungsorgane werden beispielsweise in der DE 199 450 97 A1 und der EP 0 529 047 B1 beschrieben. Die dort eingesetzten Mechanismen zum Fixieren der Verbindung sind jedoch verhältnismäßig kompliziert und benötigen viel Platz.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das torsionsfreie Vorspannen eines Federsystems gegen ein Widerlager zu vereinfachen und ein entsprechendes System kompakter zu gestalten.

Diese Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 durch eine Vorrichtung zum torsionsfreien Vorspannen eines Federsystems gegen ein Widerlager gelöst, die im folgenden umfasst: ein Hülsenelement zur axialen Abstützung des Federsystems, wobei das Hülsenelement eine Längsöffnung sowie einen Eingriffsabschnitt zur Anordnung in einer Aufnahmeöffnung des Widerlagers aufweist, und einen Schaft, der sich durch die Längsöffnung in den Eingriffsabschnitt des Hülsenelements erstreckt, wobei ein Abschnitt des Schafts und der Eingriffsabschnitt derart konfiguriert sind, dass der Eingriffsabschnitt infolge einer Längsverschiebung des Schafts relativ zu dem Hülsenelement radial in der Aufnahmeöffnung des Widerlagers verspreizt ist.

Hierdurch lässt sich eine exakte Positionierung sowie eine schnelle und sichere Fixierung gewährleisten. Der erfindungsgemäße Spreiz-Klemmverbinder aus Hülsenelement und Schaft ist ein kompaktes, platzsparendes Bauteil, das darüber hinaus magazinfähig ist und sich für eine automatisierte Montage eignet.

Alle für die Montage notwendigen Wege lassen sich translatorisch und koaxial zur Bauteilachse ausführen. Gemäß Patentanspruch 7 ergibt sich ein Montageverfahren, bei dem zunächst das Federsystem zwischen dem Hülsenelement des Spreiz-Klemmverbinders und dem Widerlager eingegliedert und das Hülsenelement mit einem Eingriffsabschnitt in eine Aufnahmeöffnung des Widerlagers eingeführt wird. Daraufhin werden das Hülsenelement und das Widerlager translatorisch gegeneinander verschoben, bis eine vorgegebene Federkraft und/oder ein vorgegebener Federweg eingestellt ist. Danach wird der sich in den Eingriffsabschnitt erstreckende Schaft des Spreiz-Klemmverbinders relativ zu dem Hülsenelement durch Druck oder Zug belastet, wodurch der Schaft den Eingriffsabschnitt des Hülsenelements gegen das Widerlager verspreizt.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird der Schaft des Spreiz-Klemmverbinders in dem Hülsenelement durch eine translatorische Zug- oder Druckbewegung verkeilt.

Nach erfolgter Montage können überstehende Abschnitte des Schafts, die zum Ansatz eines Werkzeugs dienen, entfernt werden. Im Falle einer durch Zug bewirkten Fixierung des Spreiz-Klemmverbinders kann an dem Schaft eine Sollbruchstelle vorgesehen werden, so dass die Fixierung und anschließende Abtrennung des überstehenden Abschnitts in einem Vorgang durchführbar sind.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Schnittansicht eines Ventilsystems eines Schwingungsdämpfers mit einer Vorrichtung zum torsionsfreien Vorspannen des Federsystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und in
2 eine räumliche Ansicht des eingesetzten Spreiz-Klemmverbinders.
Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Kolbenventil 1 für einen Schwingungsdämpfer an einem Kraftfahrzeug. Das Kolbenventil 1 trennt zwei nicht näher dargestellte Arbeitskammern des Schwingungsdämpfers, die über weitere Verschlusseinrichtungen und Überströmkanäle miteinander verbunden sein können. Das Kolbenventil 1 weist einen Grundkörper 2 auf, der hier beispielhaft als Folienkolben ausführt und an einer Kolbenstange 3 befestigt ist. Weiterhin weist das Kolbenventil 1 ein an dem Grundkörper 2 vorgesehenes Federsystem 4 mit einer federelastischen Verschlusseinrichtung auf, die im dargestellten Ruhezustand einen Strömungsweg 5 durch den Grundkörper 2 absperrt. Außerdem ist eine Befestigungsvorrichtung mit einem nachfolgend näher erläuterten Spreiz-Klemmverbinder 6 vorgesehen, die das Federsystem 4 gegen ein Widerlager 7, d.h. gegen den Grundkörper 2 und/oder die Kolbenstange 3 unter einer definierten Vorspannung hält. Der Grundkörper 2 kann unabhängig an der Kolbenstange 3 befestigt werden.
Das Federsystem 4 umfasst ein kompaktes Paket aus einer Vielzahl von dünnwandigen Ventilscheiben 8, die in der Art von Tellerfedern vorzugsweise ohne Zwischenräume flach aufeinanderliegen. Das Ventilscheibenpaket ist mit einer Seite gegen einen an dem Grundkörper 2 ausgebildeten Ventilsitz 9 vorgespannt und stützt sich mit seiner anderen Seite auf einem Ventilteller 10 des Federsystems 4 ab. Der Ventilteller 10 ist um einen Öffnungsweg axial verschiebbar an einem Vorsprung der Kolbenstange 3 gehalten. Eine Druckfeder 11 des Federsystems 4 sitzt zwischen dem Ventilteller 10 und dem Spreiz-Klemmverbinder 6. Die Druckfeder 11 ist hier beispielhaft als Zylinderschraubenfeder ausgebildet und in Reihe zu den Ventilscheiben 8 geschaltet. Wie 1 weiter zeigt, stützen sich das Ventilscheibenpaket 8 und der Ventilteller 10 axial an einem Absatz des Grundkörpers 2 ab und sind gegen diesen mittels der Druckfeder 10 verspannt.
Der Spreiz-Klemmverbinder 6, der in 2 näher dargestellt ist, weist ein Hülsenelement 12 auf, das einen Federsitz 13 für die Druckfeder 11 ausbildet. An dem Hülsenelement 12 ist weiterhin ein Eingriffsabschnitt 14 vorgesehen, der in eine Aufnahmeöffnung 15 des Widerlagers 7 bzw. der Kolbenstange 3 eingreift. Durch den Federsitz 13 und den Eingriffsabschnitt 14 erstreckt sich eine Längsöffnung 16.
Weiterhin weist der Spreiz-Klemmverbinder 6 einen Schaft 17 auf. Der Schaft 17 ist durch die Längsöffnung 16 des Hülsenelements 12 hindurchgeführt, so dass sich dieser mit einem Spreizdorn 18 in den Eingriffsabschnitt 14 des Hülsenelements 12 erstreckt. Durch eine translatorische Längsverschiebung des Schafts 17 relativ zu dem Hülsenelement 12 gelangt der Spreizdorn 18 stärker mit dem Eingriffsabschnitt 13 des Hülsenelements 12 in Eingriff, so dass letzteres radial in der Aufnahmeöffnung 15 des Widerlagers 7 verspreizt wird.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spreizdorn 18 an einem Ende des Schafts 17 vorgesehen, das zunächst über den Eingriffsabschnitt 14 vorsteht. Hierdurch kann die Längsöffnung 16 des Hülsenelements 12 als Zylinder mit konstantem Durchmesser ausgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, durch eine entsprechende Konfiguration der Innenflächen der Längsöffnung 16 und des Spreizdorns 18 letzteren vollständig in die Längsöffnung 16 einzubetten.
Zum Erleichtern des Aufspreizens des Eingriffsabschnitts 14 kann dieser zusätzlich mit einem oder mehreren Längsschlitzen 21 versehen sein. An dem Hülsenelement 12 kann ein Vorsprung 19 vorgesehen werden. Dieser kann gegebenenfalls in eine Nut 20 des Schafts 17 eingreifen, um u.a. zu verhindern, dass der Spreizdorn 18 vor der Montage zu tief in die Längsöffnung 16 eingeschoben wird.
Der Schaft 17 weist weiterhin einen zumindest teilweise über das Hülsenelement 12 hinausragenden Angriffsabschnitt 22 für ein Werkzeug auf. Über diesen Angriffsabschnitt 22 lässt sich eine Zugkraft auf den Schaft 17 aufbringen, mittels der der Spreizdorn 18 mit dem Eingriffsabschnitt 14 verkeilt wird.
An dem Schaft 17 kann weiterhin eine Sollbruchstelle 23 vorgesehen werden, die beispielsweise im Bereich der Nut 20 liegt. Dadurch kann der Angriffsabschnitt 22 des Schafts 17 nach erfolgter Montage abgetrennt werden.
Das Montageverfahren zum torsionsfreien Vorspannen des Federsystems 4 gestaltet sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wie folgt. Zunächst werden die Komponenten des Federsystems 4 auf den Vorsprung der Kolbenstange 3 aufgeschoben. Zuletzt folgt dann der vormontierte Spreiz-Klemmverbinder 6, dessen Schaft 17 und Hülsenelement 12 mit dem Spreizdorn 18 und Eingriffsabschnitt 14 in die Aufnahmeöffnung 15 des Widerlagers 7 bzw. Kolbenstangenvorsprungs eingeführt werden.
Anschließend werden das Hülsenelement 12 und das Widerlager 7 translatorisch gegeneinander verschoben, bis eine vorgegebene Federkraft F_D und/oder ein vorgegebener Federweg eingestellt ist. In diesem Zustand wird nun der Spreiz-Klemmverbinder 6 fixiert. Hierzu wird der Schaft 17 relativ zu dem Hülsenelement 12 mit einer Zugkraft F_Z beaufschlagt, so dass der Schaft 17 den Eingriffsabschnitt 14 des Hülsenelements 12 gegen das Widerlager 7 verspreizt. Werden das Hülsenelement 12 und das Widerlager 7 entlastet, so bleibt die eingestellte Vorspannung erhalten.
Wie bereits erläutert, wird der Schaft 17 durch Zug fixiert. Durch eine anschließende Erhöhung der Zugkraft F_Z kann anschließend der Werkzeugangriffsabschnitt 22 an einer Sollbruchstelle 23 abgetrennt werden.
Von dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So kann beispielsweise die Aufspreizung des Eingriffsabschnitts 14 bei entsprechender Anpassung des Hülsenelements 12 und des Schafts 17 auch durch eine Druckkraft bewirkt werden. In diesem Fall ist es beispielsweise denkbar, einen Schaft nach erfolgter Positionierung des Federsystems in den Eingriffsabschnitt des Hülsenelements einzupressen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Längsverschiebung zwischen dem Hülsenelement und dem Schaft über ein Gewinde zu erzeugen.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel und die genannten Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.

1: Kolbenventil
2: Grundkörper
3: Kolbenstange
4: Federsystem
5: Strömungsweg
6: Spreiz-Klemmverbinder
7: Widerlager
8: Ventilscheibe
9: Ventilsitz
10: Ventilteller
11: Feder
12: Hülsenelement
13: Federsitz
14: Eingriffsabschnitt
15: Aufnahmeöffnung
16: Längsöffnung
17: Schaft
18: Spreizdorn
19: Vorsprung
20: Nut
21: Längsschlitz
22: Angriffsabschnitt
23: Sollbruchstelle
F_D: Federkraft
F_Z: Zugkraft

Claims

Vorrichtung zum unmittelbaren torsionsfreien Vorspannen eines Federsystems (4) mit definierter Kraft gegen ein Widerlager (7), umfassend: – ein Hülsenelement (12) zur axialen Abstützung des Federsystems (4), wobei das Hülsenelement (12) eine Längsöffnung (16) sowie einen Eingriffsabschnitt (14) zur Anordnung in einer Aufnahmeöffnung (15) des Widerlagers (7) aufweist, und – einen Schaft (17), der sich durch die Längsöffnung in den Eingriffsabschnitt (14) des Hülsenelements (12) erstreckt, wobei ein Abschnitt des Schafts (17) und der Eingriffsabschnitt (14) derart konfiguriert sind, dass der Eingriffsabschnitt (14) infolge einer Längsverschiebung des Schafts (17) relativ zu dem Hülsenelement (12) radial in der Aufnahmeöffnung (15) des Widerlagers (7) verspreizt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (17) einen sich erweiternden Spreizdorn (18) zum Verkeilen mit dem Eingriffsabschnitt (14) des Hülsenelements (12) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsabschnitt (14) einen oder mehrere Längsschlitze (21) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizdorn (18) an einem Schaftende vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (17) einen zumindest teilweise über das Hülsenelement (12) hinausragenden Angriffsabschnitt (22) für ein Werkzeug aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schaft (17) eine Sollbruchstelle (23) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (12) einen Federsitz (13) ausbildet.
Montageverfahren für ein torsionsfrei vorgespanntes Federsystem (4), bei dem – das Federsystem (4) zwischen einem Hülsenelement (12) eines Spreiz-Klemmverbinders (6) und einem Widerlager (7) eingegliedert und das Hülsenelement (12) mit einem Eingriffsabschnitt (14) in einer Aufnahmeöffnung (15) des Widerlagers (7) eingeführt wird, – das Hülsenelement (12) und das Widerlager (7) translatorisch gegeneinander verschoben werden, bis eine vorgegebene Federkraft und/oder ein vorgegebener Federweg eingestellt ist, und – danach ein sich in den Eingriffsabschnitt (14) erstreckender Schaft (17) des Spreiz-Klemmverbinders (6) relativ zu dem Hülsenelement (12) durch Druck oder Zug belastet wird, wodurch der Schaft (17) in den Eingriffsabschnitt (14) des Hülsenelements (12) gegen das Widerlager (7) verspreizt.
Montageverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (17) durch Zug fixiert und hernach ein Angriffsabschnitt (22) für ein Werkzeug durch weitere Zugeinwirkung über eine Sollbruchstelle (23) abgetrennt wird.
Montageverfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (12) zusammen mit dem an diesem vormontierten Schaft (17) in eine Aufnahmeöffnung (15) des Widerlagers (7) eingeführt wird.
Montageverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (17) nach erfolgter Positionierung des Federsystems (4) in den Eingriffsabschnitt (14) des Hülsenelements (12) eingepresst wird.
Spreiz-Klemmverbinder, umfassend: – ein Hülsenelement (12) mit einer Längsöffnung (16) sowie einem Eingriffsabschnitt (14) zur Anordnung in einer Aufnahmeöffnung (15), und – einen Schaft (17), der sich durch die Längsöffnung (16) in den Eingriffsabschnitt (14) des Hülsenelements (12) erstreckt, wobei ein Abschnitt des Schafts (17) und der Eingriffsabschnitt (14) derart konfiguriert sind, dass bei einer translatorischen Längsverschiebung des Schafts (17) relativ zu dem Hülsenelement (12) der Eingriffsabschnitt (14) radial in der Aufnahmeöffnung (15) verspreizbar ist.
Spreiz-Klemmverbinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft einen sich erweiternden Spreizdorn (18) zum Verkeilen mit dem Eingriffsabschnitt (14) des Hülsenelements (12) aufweist.
Spreiz-Klemmverbinder nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsabschnitt (14) einen oder mehrere Längsschlitze (21) aufweist.
Spreiz-Klemmverbinder nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizdorn (18) an einem Schaftende vorgesehen ist.
Spreiz-Klemmverbinder nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (17) einen zumindest teilweise über das Hülsenelement (12) hinausragenden Angriffsabschnitt (22) für ein Werkzeug aufweist.
Spreiz-Klemmverbinder nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schaft (17) eine Sollbruchstelle (23) vorgesehen ist.
Spreiz-Klemmverbinder nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (12) einen Federsitz ausbildet.