DE102005004956A1

DE102005004956A1 - Bypassoptimierter Stoßdämpferkolben

Info

Publication number: DE102005004956A1
Application number: DE200510004956
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Schmitt; Rainer Gruber; Ümit Aydin
Original assignee: GKN Sinter Metals Holding GmbH
Current assignee: GKN Sinter Metals Holding GmbH
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-17
Also published as: WO2006082017A1

Abstract

Stoßdämpferkolbenanordnung zur Verringerung einer Toleranzanfälligkeit insbesondere einer Bypassfunktionseigenschaft eines Stoßdämpfers, umfassend wenigstens einen Kolben mit wenigstens einer Fluiddurchströmungsöffnung (401), deren Querschnittsfläche an wenigstens einer Stirnseite des Kolbens mit einer Abdeckung (404) teilweise überdeckt ist, wobei ein Rand (403) der Abdeckung (404) die Querschnittsfläche in einen abgedeckten Überdeckungsbereich und wenigstens einen zungenförmigen offenen, gegenüber dem Überdeckungsbereich flächenkleineren Bypassbereich (405) teilt, der eine Bypassöffnung (405) mit einer zumindest in etwa senkrecht zur Stirnseite ausgerichteten Durchtrittsrichtung bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßdämpferkolbenanordnung, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbens.

Es ist bekannt, eine permanente Bypassöffnung mit einem sichelförmigen Querschnitt zu bilden, indem eine Bohrung in einem Kolben durch eine Abdeckscheibe teilweise abgedeckt wird.

Des Weiteren ist es auch bekannt, in einer Kolbenoberfläche radial verlaufende Nuten unter einer Abdeckscheibe nach außen zu führen.

Außerdem ist bekannt, zur Bildung einer Bypassöffnung wenigstens ein Loch oder eine Aussparung in einer Abdeckscheibe vorzusehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Toleranzanfälligkeit insbesondere der Bypassfunktionseigenschaften eines Stoßdämpfers zu verringern. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Genauigkeit einer Bypassöffnung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch eine Stoßdämpferkolbenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Kolben einer Stoßdämpferkolbenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12, durch einen Stoßdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüche angegeben.

Eine erfindungsgemäße Stoßdämpferkolbenanordnung umfasst wenigstens einen Kolben mit wenigstens einer Fluiddurchströmungsöffnung, deren Querschnittsfläche an wenigstens einer Stirnseite des Kolbens mit einer Abdeckung teilweise überdeckt ist, wobei ein Rand der Abdeckung die Querschnittsfläche in einen abgedeckten Überdeckungsbereich und wenigstens einen zungenförmigen offenen, gegenüber dem Überdeckungsbereich flächenkleineren Bypassbereich teilt, der eine Bypassöffnung mit einer zumindest in etwa senkrecht zur Stirnseite ausgerichteten Durchtrittsrichtung bildet.

Bei der Stoßdämpferkolbenanordnung handelt es sich beispielsweise um eine Stoßdämpferkolbenanordnung in einer Maschine oder einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Des weiteren handelt es sich beispielsweise um eine Schwingungsdämpferanordnung.

Ein Grundriss der Querschnittsfläche im Überdeckungsbereich ist in seiner ersten Ausgestaltung beispielsweise in etwa rund. Dieser Grundriss kann jedoch auch elliptisch, rechteckig, polygonal oder allgemein unregelmäßig ausgestaltet sein. Vorzugsweise weist der Grundriss in etwa die Form des an einer Seite abgeflachten Kreises auf.

Bei der Abdeckung handelt es sich beispielsweise um eine Scheibe. Vorzugsweise ist diese konzentrisch zum Kolben angeordnet. Insbesondere ermöglicht die Abdeckung aufgrund ihrer elastischen Materialeigenschaften eine Verformung, so dass unter Einwirkung eines Druckes eines Dämpfungsfluids eine wirksame Fluiddurchströmungsöffnung vergrößert werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Abdeckung einen runden Querschnitt auf. In weiteren Ausgestaltungen kann der Querschnitt jedoch auch eckig, elliptisch, polygonal oder allgemein unregelmäßig sein. Die Abdeckung ist dabei insbesondere so angeordnet, dass ein Rand der Abdeckung auf einem Teilabschnitt durch die Querschnittsfläche der Fluiddurchströmungsöffnung verläuft. Bei einer kreisrunden Abdeckung wird die Querschnittsfläche beispielsweise entlang eines Kreisbogens in den Überdeckungsbereich und den Bypassbereich geteilt. Entsprechend verläuft die Teilung bei anderen geometrischen Ausgestaltungen der Abdeckung.

Vorzugsweise bildet der zungenförmige Bypassbereich zumindest in etwa senkrecht zur Stirnseite einen lichten Durchtritt durch den Kolben. Eine Querschnittsfläche des Bypassbereiches weist vorzugsweise einen zungenförmigen oder fingerförmigen Grundriss auf. In einer ersten Variante kann eine Fluiddurchströmungsöffnung eine einzige Bypassöffnung aufweisen. In einer weiteren Variante können jedoch auch mehrere Bypassöffnungen vorgesehen sein. Die Querschnittsfläche der Fluiddurchströmungsöffnung weist somit beispielsweise in der ersten Variante eine Birnenform auf. In einer weiteren Variante weist die Querschnittsfläche beispielsweise eine Kreisform mit mehreren zungenförmigen Ausformungen auf. Schließlich können auch weitere Formen einer Fluiddurchströmungsöffnung vorgesehen sein. Beispielsweise kann diese rechteckig, insbesondere mit abgerundeten Ecken sein.

Ein Flächenverhältnis von Bypassbereich zum Überdeckungsbereich ist vorzugsweise kleiner als 1. Besonders bevorzugt ist dieses Verhältnis deutlich kleiner als 1, beispielsweise in etwa 0,2 oder noch deutlich kleiner, beispielsweise zumindest bis hinab zu 1/1000. Bei Vorliegen mehrerer Bypassbereiche in einer Fluiddurchströmungsöffnung können die entsprechenden Bypassöffnungsflächen bei einer Bestimmung des Flächenverhältnisses zusammengezählt werden. In einer weiteren Variante können diese jedoch auch einzeln betrachtet werden.

Vorzugsweise wird gegenüber einer sichelförmigen Bypassöffnung ein Höhen-Breiten-Verhältnis verbessert. Insbesondere wird eine Beeinflussung der Bypassöffnungsfläche durch eine Toleranz der Abdeckung verringert. Des weiteren wird vorzugsweise eine Herstelltoleranz der Bypassöffnung insbesondere gegenüber anderen Methoden verringert. Daneben ist es vorzugsweise möglich, aufgrund der Verbesserungen Bypassöffnungen mit einer noch kleineren Querschnittsfläche herzustellen als es bislang ohne diese Maßnahmen möglich war.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn ein Verhältnis von einer Höhe zu einer Breite des Bypassbereiches wenigstens 0,1, bevorzugt wenigstens 0,3 und besonders bevorzugt wenigstens 0,5 beträgt. Vorzugsweise wird eine Streuung der Bypassöffnungsflächen im Vergleich zu sichelförmigen Bypassöffnungen bei gleicher Fläche der entsprechenden Bypassöffnungen zumindest um den Faktor 2 bis 3 verringert. Beispielsweise wird dabei eine Streuung der Bypassöffnungsflächen bei einer Änderung des Breiten-Höhen-Verhältnisses von 0,025 auf 0,17 um den Faktor 2 bis 3 verringert.

Bevorzugt weist eine Querschnittsfläche des Bypassbereiches auf einem Teilumfang eine kreisbogenförmige, elliptische oder polygonale Kontur auf. Besonders bevorzugt umfasst dieser Teilumfang zumindest die Zungen- bzw. Fingerkuppe des Bypassbereiches.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Querschnittsfläche in einem wesentlichen Teil des Bypassbereiches, insbesondere auf einem gesamten Umfang außerhalb des Umfangsbereiches, der durch den Rand der Abdeckung gebildet ist, eine kreisbogenförmige, elliptische oder polygonale Kontur aufweist. Vorzugsweise entspricht die Kontur der Kontur eines mit einer hohen Präzision herstellbaren Werkzeuges. Der wesentliche Teil des Bypassbereiches erstreckt sich beispielsweise zumindest über eine Hälfte der Querschnittsfläche. Bevorzugt umfasst der wesentliche Bereich die Zungen- bzw. Fingerkuppe des Bypassbereiches.

Des Weiteren ist es besonders zweckmäßig, wenn sich die kreisbogenförmige, elliptische oder polygonale Kontur über wenigstens zwei Quadranten erstreckt. Entsprechend wird beispielsweise die Kontur eines Halbkreises oder die Kontur einer Halbellipse gebildet. In analoger Weise wird beispielsweise die Kontur eines halben Rechteckes gebildet. Entsprechend ist dies im allgemeinen polygonalen Fall zu verstehen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die durch den Kolben gebildete Kontur des Bypassbereiches, zumindest im Bereich der kreisbogenförmigen, elliptischen oder polygonalen Kontur, werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung eine Linienprofilformtoleranz von höchstens 5 μm, vorzugsweise 3 μm sowie besonders bevorzugt höchstens 1 μm auf. Insbesondere wird damit eine scharfdefinierte Kante der Bypassöffnung gebildet. Bezüglich einer Definition der Linienprofilformtoleranz wird im Rahmen der Offenbarung auf den Entwurf der Norm „Deutsche Norm Form- und Lagetolerierung", E DIN ISO 1101, verwiesen. Werkzeugfallend ist insbesondere so zu verstehen, dass der Kolben nach Bearbeitung beispielsweise mittels Präge- bzw. Kalibrierstempeln keinerlei weitere Nachbearbeitung eines Oberflächenmaßes erfährt. Vorzugsweise für eine weitere Verbesserung des werkzeugfallend bereitgestellten Oberflächenmaßes kann jedoch außerdem noch eine Läpp- oder Schleifbearbeitung erfolgen.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Stirnfläche des Kolbens zumindest in einer Umgebung des Bypassbereiches werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder eine Schleifbearbeitung eine besseren Flächenprofilformtoleranz aufweist als Stoßdämpferkolben, die den Bypass durch Anprägen einer Vertiefung in der Stirnfläche bereitstellen, insbesondere eine Flächenprofilformtoleranz von höchstens 10 μm, bevorzugt höchstens 5 μm sowie besonders bevorzugt höchstens 3 μm. Bezüglich der Definition einer Flächenprofilformtoleranz wird im Rahmen der Offenbarung auf den Entwurf der Norm „Deutsche Norm Form- und Lagetolerierung", E DIN ISO 1101, verwiesen.

Besonders bevorzugt weist die Stirnfläche des Kolbens in einem Übergangsbereich von der durch den Kolben gebildeten Kontur des Bypassbereiches zur Stirnfläche werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder eine Schleifbearbeitung einen scharfkantigen, insbesondere gratfreien Übergang auf. Bezüglich einer Definition von Scharfkantigkeit und Grat wird an dieser Stelle im Rahmen der Offenbarung auf die Norm „Werkstückkanten mit unbestimmter Form", DIN ISO 13715, verwiesen. Gemäß der Norm liegt somit ein Grat von höchstens 50 μm und/oder ein Abtrag von höchstens 50 μm vor. Vorzugsweise beträgt der Grat höchstens 25 μm und/oder der Abtrag höchstens 25 μm. Insbesondere ermöglicht dies eine bündige bzw. spaltfreie Auflage einer Abdeckung auf der Stirnfläche des Kolbens und eine präzise definierte Bypassöffnungsfläche.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung genügt eine Maßtoleranz der durch den Kolben gebildeten Kontur des Bypassbereiches, zumindest im Bereich der kreisbogenförmigen, elliptischen oder polygonalen Kontur der IT6-Norm. Bezüglich einer Definition der IT6-Norm wird im Rahmen der Offenbarung auf die Norm DIN ISO 286 Teil 1 verwiesen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die gemäß einer der vorstehenden Varianten definierte Toleranz der kreisbogenförmigen Kontur im Bypassbereich, ausgehend von der Stirnseite, für jeden beliebigen Abstand von der Stirnseite bis zumindest zu einer Teillänge des Kolbens zumindest über eine Teillänge des Kolbens von wenigstens 0,1 mm einer Tiefe erfüllt ist. In einer ersten Variante kann somit vorgesehen sein, eine präzise Bearbeitung des Bypassbereiches lediglich auf einer Teillänge des Kolbens vorzunehmen. Insbesondere ermöglicht dies eine geringere mechanische Belastung eines zur Kalibrierung verwendeten Werkzeuges. Vorzugsweise werden dabei geringere Biege- oder Scherspannungen des Werkzeuges ermöglicht. In einer weiteren Variante kann hingegen des weiteren vorgesehen sein, die Toleranz über eine volle Länge des Kolbens einzuhalten. Vorzugsweise bildet die Kontur in einer Aufsicht auf den Kolben zumindest über die Teillänge eine scharfe Projektion der Kante der Kontur in die Tiefe des Kolbens.

Insbesondere für eine besonders kostengünstige Herstellung ist vorgesehen, dass der Kolben aus einem Sintermetall hergestellt ist. Beispielsweise werden dazu eisen- oder leichtmetallhaltige Legierungen verwendet. Bevorzugt wird insbesondere für eine gute Kaltumformbarkeit eine kohlenstoffarme eisenhaltige Legierung verwendet, beispielsweise eine SintC10-Legierung. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass der Kolben als Stanzteil aus einer eisen- oder leichtmetallhaltigen Legierung hergestellt ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kolben einer Stoßdämpferkolbenanordnung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Stoßdämpfer, insbesondere eines Fahrzeuges, mit wenigstens einer Stoßdämpferkolbenanordnung gemäß einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen. Beispielsweise ist der Kolben in einem Einrohrstoßdämpfer an einer Kolbenstange in einem mit einem Dämpfungsfluid gefüllten Rohr in einer an sich bekannten Weise angeordnet. Des Weiteren können auch andere gebräuchliche Stoßdämpferanordnungen vorgesehen sein.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Verfahren zur Herstellung eines Kolbens, insbesondere eines Stoßdämpferkolbens für eine Stoßdämpferkolbenanordnung gemäß einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen, wobei in einem ersten Schritt aus einem sinterbaren Metall ein Grünling des Kolbens gepresst wird, in welchem dabei mittels wenigstens eines Pressdornes wenigstens eine Fluiddurchströmungsöffnung gebildet wird, deren Querschnittsfläche an wenigstens einer Stirnfläche des Kolbens wenigstens einen zungenförmigen Bypassbereich und einen, gegenüber dem Bypassbereich flächengrößeren zweiten Bereich aufweist, und in einem zweiten Schritt der Grünling zu einem Kolben fertig gesintert wird. Bevorzugt weist der Kolben danach eine Toleranz der Oberflächen, zumindest in einer Umgebung des Bypassbereiches, von in etwa 10 bis 40 μm auf.

In einem alternativen Herstellungsverfahren kann vorgesehen sein, einen Kolben, insbesondere einen Stoßdämpferkolben für eine Stoßdämpferkolbenanordnung gemäß einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen, aus einem Rohling, insbesondere aus einer leichtmetall- oder eisenhaltigen Legierung, zu stanzen, wobei mittels eines Stanzwerkzeuges wenigstens eine Fluiddurchströmungsöffnung gebildet wird, deren Querschnittsfläche an wenigstens einer Stirnfläche des Kolbens wenigstens einen zungenförmigen Bypassbereich und einen, gegenüber dem Bypassbereich flächengrößeren zweiten Bereich aufweist.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass mit einem Kalibrierwerkzeug eine Randkontur zumindest im Teilbereich des Bypassbereiches auf ein Endmaß kalibriert wird, die auf einem Teilumfang eine kreisbogenförmige, elliptische oder polygonale Kontur aufweist, wobei ein Kalibrierwerkzeugteil, ausgehend von der Stirnfläche, zumindest über einen Teilbereiche einer Kolbenhöhe in den Kolben eintaucht. Insbesondere wird dabei eine nach einem Sintervorgang vorliegende Oberflächenbeschaffenheit wesentlich verbessert.

Bevorzugt wird als Pressdorn ein Profildorn verwendet. Beispielsweise ist der Profildorn mit Hilfe eines Drahterodierverfahrens hergestellt. Vorzugsweise lassen sich damit komplexe Geometrien eines Profildornes mit einer Genauigkeit von bevorzugt 10 μm, besonders bevorzugt 5 bis 10 μm, herstellen.

Des Weiteren wird als Kalibrierwerkzeug vorzugsweise ein elliptischer, polygonaler oder eine runder Dorn verwendet. Ein Querschnitt des Dornes entspricht dabei vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich dem Querschnitt des Bypassbereiches.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Dorn in einer Bohrung in einem Stempel hochpräzise geführt, wobei eine Dorntoleranz höchstens 2 μm und eine Bohrungstoleranz zumindest im Falle eines Runddornes höchstens 2 μm betragen. Im Falle eines elliptischen oder polygonalen Dornes beträgt die Bohrungstoleranz wenigstens 10 μm, bevorzugt ebenfalls 2 μm. Insbesondere wird damit eine präzise Kalibrierung des Bypassbereiches ermöglicht.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Kalibrierwerkzeug wenigstens 0,1 mm tief in den Kolben eintaucht. Zugunsten einer geringeren Materialbeanspruchung, insbesondere durch Scher- oder Biegemomente, kann somit lediglich auf einer Teillänge des Kolbens die Bypassöffnung kalibriert werden. In einer anderen Ausgestaltung kann jedoch auch eine Kalibrierung der Bypassöffnung über eine gesamte Höhe des Kolbens erfolgen.

Insbesondere zur Verbesserung einer Flächenprofilformtoleranz des Kolbens ist vorgesehen, dass mit einem Kalibrierstempel die Stirnfläche des Kolbens auf ein Endmaß kalibriert wird. Vorzugsweise wird dadurch die Ebenheit des gesinterten Kolbens verbessert.

Besonders bevorzugt wird die durch den Kolben gebildete Kontur des Bypassbereiches, zumindest im Bereich der kreisbogenförmigen, elliptischen oder polygonalen Kontur, werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung auf eine Linienprofilformtoleranz von höchstens 5 μm, bevorzugt höchstens 3 μm sowie besonders bevorzugt höchstens 1 μm kalibriert. Besonders bevorzugt ist nach einem Kalibriervorgang mittels des Kalibrierwerkzeuges bzw. eines Kalibrierstempels kein weiterer Bearbeitungsvorgang zur Verbesserung eines Oberflächenmaßes vorgesehen.

Weiter bevorzugt wird ein scharfkantiger, insbesondere gratfreier, Übergangsbereich von der durch den Kolben gebildeten Kontur des Bypassbereiches zur Stirnfläche werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung in der Stirnfläche erzeugt. Bevorzugt ist der Übergang zumindest gemäß der Norm „Werkstückkanten mit unbestimmter Form" DIN ISO 13715, auf die im Rahmen der Offenbarung verwiesen wird, mit den darin beschriebenen Definitionen einer Scharfkantigkeit bzw. eines Grates scharfkantig. Gemäß der Norm liegt somit ein Grat von höchstens 50 μm und/oder ein Abtrag von höchstens 50 μm vor. Vorzugsweise beträgt der Grat höchstens 25 μm und/oder der Abtrag höchstens 25 μm.

Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Stirnfläche in einer Umgebung des Bypassbereiches werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung auf eine Flächenprofil formtoleranz kalibriert wird, die besser ist als bei Stoßdämpferkolben, die den Bypass durch Anprägen einer Vertiefung in der Stirnfläche bereitstellen. Insbesondere wird die Stirnfläche im Bypassbereich mit einer Flächenprofilformtoleranz von höchstens 10 μm, bevorzugt höchstens 5 μm sowie besonders bevorzugt höchstens 3 μm kalibriert. Des weiteren werden vorzugsweise unkontrollierte Einzüge oder Materialverwerfungen vermieden, die bei einem Anprägen auftreten.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Die Merkmale sind dort jeweils jedoch nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt. Vielmehr sind jeweils in der Beschreibung einschließlich der Figurenbeschreibung und den Figuren gezeigte Merkmale miteinander zur Weiterbildungen kombinierbar.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt einer ersten Stoßdämpferkolbenanordnung,
2 einen Querschnitt einer zweiten Stoßdämpferkolbenanordnung,
3 eine Aufsicht auf eine dritte Stoßdämpferkolbenanordnung,
4 eine Aufsicht auf eine vierte Stoßdämpferkolbenanordnung,
5 bis 11 verschiedene Fluiddurchströmungsöffnungen,
12 einen Querschnitt eines Bypassbereiches,
13 einen Querschnitt einer ersten Kalibriervorrichtung,
14 einen Ausschnitt eines Querschnittes einer zweiten Kalibriervorrichtung,
15 einen Schnitt einer dritten Kalibriervorrichtung,
16 einen Querschnitt einer vierten Kalibriervorrichtung,
17 einen Ausschnitt einer fünften Kalibriervorrichtung,
18 eine angeprägte Bypassöffnung und
19 eine Aufsicht auf einen Kolben mit angeprägter Bypassöffnung.
1 zeigt einen Querschnitt einer ersten Stoßdämpferkolbenanordnung. Hierbei handelt es sich um eine aus dem Stand der Technik bekannte Variante. An einer ersten Kolbenstange 101 ist ein erster Stoßdämpferkolben 102 befestigt. Die Stirnflächen des ersten Stoßdämpferkolbens 102 sind mit einer ersten Abdeckscheibe 103 und einer zweiten Abdeckscheibe 104 abgedeckt. Die beiden Abdeckscheiben sind dabei so angeordnet, dass eine erste Fluiddurchströmungsöffnung 105 und eine zweite Fluiddurchströmungsöffnung 106 teilweise überdeckt sind. Dadurch wird an den Stirnseiten eine erste Bypassöffnung 107 und eine zweite Bypassöffnung 108 gebildet. Auf den jeweils gegenüberliegenden Stirnseiten ist eine erste Ausnehmung 109 und eine zweiten Ausnehmung 110 vorgesehen. Die Ausnehmungen 109, 110 erlauben dabei eine Fluiddurchströmung ohne einen nennenswerten Strömungswiderstand.
2 zeigt einen Querschnitt einer zweiten Stoßdämpferkolbenanordnung. Hierbei handelt es sich um eine erfindungsgemäße Stoßdämpferkolbenanordnung. Diese entspricht in weiten Teilen der in 1 gezeigten ersten Stoßdämpferkolbenanordnung. Im Unterschied dazu ist jedoch der zweite Stoßdämpferkolben 201 im Bereich der dritten Fluiddurchströmungsöffnung 202 sowie der vierten Fluiddurchströmungsöffnung 203 anders ausgestaltet. In einem ersten Randbereich 204 und einem zweiten Randbereich 205 der Fluiddurchströmungsöffnungen ist der Querschnitt derselben verringert. Dies ist hier nur schematisch angedeutet. Des weiteren zeigt die 2 eine erste Durchströmungsöffnung 206. Je nach Bewegung des Kolbens in einem hier nicht dargestellten Dämpfungsfluid strömt dieses in Richtung der Durchströmungsrichtung 206 nach oben bzw. nach unten durch die dritte Bypassöffnung 207. Entsprechendes gilt für die vierte Bypassöffnung 208 in analoger Weise.
3 zeigt eine Aufsicht auf eine dritte Stoßdämpferkolbenanordnung, die der in der 1 gezeigten Anordnung gemäß dem Stand der Technik entspricht.
Der in 1 zu sehende Querschnitt entspricht einem in 3 senkrecht zur Papierebene durchgeführten Schnitt längs der Verbindungslinie I-I'. Auf einem ersten Teilkreis 301 sind gleichmäßig sechs Fluiddurchströmungsöffnungen im dritten Stoßdämpferkolben 302 verteilt. Auf dem dritten Stoßdämpferkolben 302 ist eine kreisrunde Abdeckscheibe 303 angeordnet. Entsprechend sind darunter befindliche Konturlinien ebenso wie in folgenden Figuren nur gestrichelt dargestellt. Der Durchmesser der dritten Abdeckscheibe 303 ist dabei so dimensioniert, dass ein Rand 304 der dritten Abdeckscheibe 303 die fünfte Flu iddurchströmungsöffnung 305 an einem Rand schneidet. Durch eine resultierende Teilüberdeckung wird eine sichelförmige fünfte Bypassöffnung 306 gebildet. Im Bereich der auf der Neunuhrposition liegenden sechsten Fluiddurchströmungsöffnung 307 ist eine Nut 308 vorgesehen. In diesem Bereich ist die Stirnfläche des dritten Stoßdämpferkolbens 302 abgesenkt. Dadurch wird, wie bereits in 1 erwähnt, eine im Wesentlichen ungehinderte Durchströmung in diesem Bereich mit einem Dämpfungsfluid ermöglicht. Ein Höhen-Breiten-Verhältnis der fünften Bypassöffnung 306 beträgt in etwa 0,13. In anderen Ausführungen gemäß dem Stand der Technik kann dieses jedoch auch größer oder auch deutlich kleiner gewählt werden, beispielsweise zumindest bis hinab zu 1/100 oder sogar 1/1000. In diesem Falle wäre die Sichelform jedoch praktisch nicht mehr zeichnerisch darstellbar, so dass als Beispiel ein größerer Wert gewählt wurde.
4 zeigt eine Aufsicht auf eine vierte Stoßdämpferkolbenanordnung gemäß der Erfindung. Diese ist in weiten Teilen mit der in 3 gezeigten dritten Stoßdämpferkolbenanordnung identisch. Des weiteren entspricht die gezeigte Stoßdämpferkolbenanordnung der in 2 gezeigten zweiten Stoßdämpferkolbenanordnung. Insbesondere entspricht der in 2 gezeigte Querschnitt einem in 4 senkrecht zur Papierebene längs der Verbindungslinie II-II' durchgeführten Schnitt. Ein Unterschied zur dritten Stoßdämpferkolbenanordnung ist exemplarisch anhand der siebten Fluiddurchströmungsöffnung 401 veranschaulicht. Diese ist nicht kreisrund ausgestaltet, sondern als ein an einer Seite abgeflachter Kreisquerschnitt mit einer zungenförmigen Außenwölbung 402. Der Rand 403 einer vierten Abdeckscheibe 404 ist dabei so dimensioniert, dass eine zungenförmige sechste Bypassöffnung 405 gebildet wird. Diese weist gegenüber der in 3 gezeigten fünften Bypassöffnung 306 ein deutlich verbessertes Höhen-Breiten-Verhältnis auf.
5 zeigt schematisch eine achte Fluiddurchströmungsöffnung 501, gemäß dem Stand der Technik. Eine nur teilweise dargestellte fünfte Abdeckscheibe 502 ist so angeordnet, dass deren Rand 503 eine Begrenzung der sichelförmigen siebten Bypassöffnung 504 bildet. Ein Verhältnis einer ersten Höhe 505 zu einer ersten Breite 506 beträgt in diesem Fall 0,13. In anderen Ausführungen gemäß dem Stand der Technik kann dieses jedoch auch deutlich kleiner gewählt werden, beispielsweise zumindest bis hinab zu 1/100 oder sogar 1/1000. In diesem Falle wäre die Sichelform jedoch praktisch nicht mehr zeichnerisch darstellbar, so dass als Beispiel ein größerer Wert gewählt wurde.
6 zeigt eine entsprechende neunte Fluiddurchströmungsöffnung 601, gemäß der Erfindung. Die Fluiddurchströmungsöffnung ist so ausgestaltet, dass eine sechste Abdeckung 602 eine zungenförmige Bypassöffnung 603 offen lässt. Das Verhältnis einer zwei ten Höhe 604 zu einer zweiten Breite 605 beträgt 0,5. Eine Fläche der Bypassöffnung 603 ist so dimensioniert, dass sie in etwa einer Fläche der Bypassöffnung 504 in 5 entspricht. Die Fluiddurchströmungsöffnung ist in einen Bypassbereich und einen Überdeckungsbereich 606 aufgeteilt. Der Überdeckungsbereich 606 liegt unterhalb der sechsten Abdeckung 602. Daher ist die Kontur des Überdeckungsbereiches nur gestrichelt dargestellt.
7 zeigt eine zehnte Fluiddurchströmungsöffnung 701. Schematisch dargestellt ist in der schraffierten Fläche ein erster Kalibrierdorn 702. Diese Ausführungsvariante entspricht dem Stand der Technik.
8 zeigt eine elfte Fluiddurchströmungsöffnung 801, gemäß der Erfindung. Schematisch mit der schraffierten Fläche angedeutet ist ein zweiter Kalibrierdorn 802 zu sehen. Wie ersichtlich ist, ist in der erfindungsgemäßen Variante lediglich eine Kalibrierung in einem kleinen Teilbereich der elften Fluiddurchströmungsöffnung 801 vorgesehen.
9 zeigte eine gegenüber der elften Fluiddurchströmungsöffnung 801 leicht abgewandelte zwölfte Fluiddurchströmungsöffnung 901. Eine siebte Abdeckung 902 lässt eine neunte Bypassöffnung 903 offen. Das Verhältnis einer dritten Höhe 904 zu einer dritten Breite 905 beträgt in etwa 0,8. Aufgrund einer kreisförmigen Kontur der neunten Bypassöffnung 903 weist die Fluiddurchströmungsöffnung in einem Halsbereich 906 daher eine Einschnürung auf.
10 zeigt eine entsprechend dreizehnte Fluiddurchströmungsöffnung 1001 mit einem in der Struktur im Querschnitt schematisch dargestellten dritten Kalibrierdorn 1002. Dieser dritte Kalibrierdorn 1002 kalibriert die Umfangsfläche 1003 über annähernd drei Quadranten des querschnittig dargestellten zugehörigen dritten Kalibrierdornes 1002.
11 zeigt eine vierzehnte Fluiddurchströmungsöffnung 1101. Diese Öffnung weist eine in etwa halbkreisförmige zehnte Bypassöffnung 1102 auf. Die weist auf der entsprechenden in etwa halbkreisförmigen Kontur 1103 eine Linienprofilformtoleranz 1104 von höchstens 5 μm auf.
12 zeigt einen Querschnitt eines Bypassbereiches. In einem fünften Kolben 1201 ist eine elfte Bypassöffnung 1202 gebildet. Eine Kante 1203, welche der in 11 gezeigten halbkreisförmigen Kontur 1103 zugeordnet werden kann, ist scharfkantig, insbesondere gratfrei, zumindest im Sinne der Norm „Werkstückkanten mit unbestimmter Form" DIN ISO 13715, auf die im Rahmen der Offenbarung verwiesen wird, mit den darin beschriebenen Definitionen einer Scharfkantigkeit bzw. eines Grates. Gemäß der Norm liegt somit ein Grat von höchstens 50 μm und/oder ein Abtrag von höchstens 50 μm vor. Besonders bevorzugt weist die Kante 1203 einen Grat von höchsten 25 μm und/oder einen Abtrag von höchstens 25 μm auf.
13 zeigt einen Querschnitt einer ersten Kalibriervorrichtung. Diese umfasst einen ersten Kalibrieroberstempel 1301 sowie einen ersten Kalibrierunterstempel 1302. Dazwischen ist ein sechster Stoßdämpferkolben 1303 eingespannt. Dieser entspricht im Wesentlichen beispielsweise einem in 2 bzw. 4 gezeigten Stoßdämpferkolben. Des Weiteren wird der sechste Stoßdämpferkolben 1303 in einer ersten Matrize 1304 gehalten. Mittels eines vierten Kalibrierdornes 1305 und eines fünften Kalibrierdornes 1306 werden diese nicht im Detail dargestellten Bypassöffnung kalibriert. Dazu werden der vierte Kalibrierdorn 1305 und der fünfte Kalibrierdorn 1306, ausgehend jeweils von der entsprechenden Stirnfläche, in den sechsten Stoßdämpferkolben 1303 hineingeschoben. Des weiteren wird mit einem ersten Kalibriermitteldorn 1307 eine Öffnung zur Aufnahme einer bei einer späteren Verwendung des sechsten Stoßdämpferkolbens 1303 verwendeten nicht dargestellten Kolbenstange kalibriert. Vorzugsweise weisen der vierte Kalibrierdorn 1305 und der fünfte Kalibrierdorn 1306 eine Dorntoleranz hierbei von höchstens 2 μm auf, zumindest im Falle eines Runddornes. Gleichermaßen gilt dies für die zur Aufnahme der Dorne vorgesehenen Führungen, im ersten Kalibrieroberstempel 1301 und im ersten Kalibrierunterstempel 1302.
14 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnittes einer zweiten Kalibriervorrichtung. Bei diesem Ausschnitt handelt es sich im Wesentlichen um den in 13 dargestellten Ausschnitt 1308. Ausschnittsweise dargestellt ist ein siebter Stoßdämpferkolben 1401 in einer zweiten Matrize 1402, ein zweiter Kalibrierunterstempel 1403 sowie ein sechster Kalibrierdorn 1404. Nicht zu sehen in diesem Ausschnitt ist der zweite Kalibrieroberstempel. Der sechste Kalibrierdorn 1404 weist in einem spitzen Bereich 1405 eine Einführschräge auf.
15 zeigt einen Schnitt einer dritten Kalibriervorrichtung. Dieser Schnitt entspricht einem Schnitt längs der Linie IV-IV' in 13. In einer dritten Matrize 1501 ist ein achter Stoßdämpferkolben 1502 gehalten. Schraffiert dargestellt ist Schnittfläche 1503. In dieser Schnittfläche weist der achte Stoßdämpferkolben 1502 entsprechende Öffnungen 1504 auf, welche mit einer Nut in der nicht gezeigten Stirnfläche im Sinne der ersten Ausneh mung 109 in der 1 korrespondiert. Exemplarisch ist an der fünfzehnten Fluiddurchströmungsöffnung 1505 gezeigt, ein siebter Kalibrierdorn 1506 vorgesehen.
Im Unterschied zu den vorstehenden 13 bis 15 zeigt die 16 einen Querschnitt einer vierten Kalibriervorrichtung gemäß dem Stand der Technik. In einer vierten Matrize 1601 ist ein neunter Stoßdämpferkolben 1602 zwischen einem dritten Kalibrieroberstempel 1603 und einem dritten Kalibrierunterstempel 1604 eingespannt. Zur Kalibrierung von Fluiddurchströmungsöffnungen sind ein achter Kalibrierdorn 1605 und ein neunter Kalibrierdorn 1606 vorgesehen. Des Weiteren ist zur Kalibrierung einer Aufnahme einer Kolbenstange ein zweiter Kalibriermitteldorn 1607 vorgesehen. Zur Bildung einer Bypassöffnung in einer Stoßdämpferkolbenanordnung ist eine Nut 1608 in einer Stirnfläche 1609 des neunten Stoßdämpferkolbens 1602 eingesenkt.
17 zeigt einen entsprechenden Ausschnitt einer fünften Kalibriervorrichtung. Dieser Ausschnitt entspricht im Wesentlichen dem in 16 gezeigten Ausschnitt 1610. Ausschnittsweise zu sehen sind eine fünfte Matrize 1701, ein zehnter Stoßdämpferkolben 1702 mit einer zweiten Nut 1703, ein vierter Kalibrierunterstempel 1704 sowie ein zehnter Kalibrierdorn 1705. Dieser ist nur auf einer Teillänge in den Kolben eingeführt. Der entsprechende vierte Kalibrieroberstempel ist nicht sichtbar.
18 zeigt einen Ausschnitt einer entsprechenden fünften Stoßdämpferkolbenanordnung. Ein elfter Stoßdämpferkolben 1801 weist eine elfte Bypassöffnung 1802 auf, die durch eine zweiten Nut 1803 in einer Stirnfläche des elften Stoßdämpferkolbens 1801 gebildet ist. Die elfte Bypassöffnung 1802 bildet eine schrägverlaufende zweite Durchtrittsrichtung 1804.
19 schließlich zeigt eine Aufsicht auf einen entsprechenden zwölften Stoßdämpferkolben 1901. Dieser zwölfte Stoßdämpferkolben 1901 entspricht den in den 16 bis 18 dargestellten Ausführungsvarianten gemäß dem Stand der Technik. Der in 18 gezeigte Querschnitt entspricht im Wesentlichen einem längs der Verbindungslinie III-III' durchgeführten Schnitt senkrecht zur Papierebene durch den zwölften Stoßdämpferkolben 1901. Dieser Schnitt ist jedoch nur bis etwa zur Hälfte durchgeführt. Exemplarisch an der fünfzehnten Fluiddurchströmungsöffnung 1902 gezeigt, ist eine dritte Nut 1903 zur Bildung einer zwölften Bypassöffnung 1904 vorgesehen. Auf der Dreiuhrposition des zwölften Stoßdämpferkolbens 1901 ist eine Senkung 1905 zur Gewährleistung einer im Wesentlichen ungehinderten Fluiddurchströmung vorgesehen.

Claims

Stoßdämpferkolbenanordnung, umfassend wenigstens einen Kolben (201) mit wenigstens einer Fluiddurchströmungsöffnung (601), deren Querschnittsfläche an wenigstens einer Stirnseite des Kolbens mit einer Abdeckung (602) teilweise überdeckt ist, wobei ein Rand (403) der Abdeckung (602) die Querschnittsfläche in einen abgedeckten Überdeckungsbereich (606) und wenigstens einen zungenförmigen offenen, gegenüber dem Überdeckungsbereich flächenkleineren Bypassbereich (603; 903; 1102) teilt, der eine Bypassöffnung (405) mit einer zumindest in etwa senkrecht zur Stirnseite ausgerichteten Durchtrittsrichtung (206) bildet.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Höhe (604) zu einer Breite (605) des Bypassbereiches (603; 903; 1102) wenigstens 0,1, bevorzugt wenigstens 0,3 und besonders bevorzugt wenigstens 0,5 beträgt.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche des Bypassbereiches (603; 903; 1102) auf einem Teilumfang eine kreisbogenförmige, elliptische oder polygonale Kontur aufweist.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche in einem wesentlichen Teil des Bypassbereiches (603; 903; 1102), insbesondere auf einem gesamten Umfang außerhalb des Umfangsbereiches, der durch den Rand der Abdeckung gebildet ist, eine kreisbogenförmige, elliptische oder polygonale Kontur aufweist.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmige, elliptische oder polygonale Kontur sich über wenigstens zwei Quadranten erstreckt.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Kolben gebildete Kontur des Bypassbereiches (603; 903; 1102), zumindest im Bereich der kreisbogenförmigen, elliptischen oder polygonalen Kontur, werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung eine Linienprofilformtoleranz von höchstens 5 μm, bevorzugt höchstens 3 μm sowie besonders bevorzugt höchstens 1 μm aufweist.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Kolbens in einer Umgebung des Bypassbereiches (603; 903; 1102) werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung eine bessere Flächenprofilformtoleranz aufweist als Stoßdämpferkolben, die den Bypass (603; 903; 1102) durch Anprägen einer Vertiefung in der Stirnfläche bereitstellen, insbesondere eine Flächenprofilformtoleranz von höchstens 10 μm, bevorzugt höchstens 5 μm sowie besonders bevorzugt höchstens 3 μm.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Kolbens in einem Übergangsbereich von der durch den Kolben gebildeten Kontur des Bypassbereiches (603; 903; 1102) zur Stirnfläche werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung einen scharfkantigen, insbesondere gratfreien, Übergang (1203) aufweist.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maßtoleranz der durch den Kolben gebildeten Kontur des Bypassbereiches (603; 903; 1102), zumindest im Bereich der kreisbogenförmigen, elliptischen oder polygonalen Kontur, der IT6-Norm genügt.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Linienprofilformtoleranz der kreisbogenförmigen, elliptischen oder polygonalen Kontur im Bypassbereich (603; 903; 1102) ausgehend von der Stirnseite für jeden beliebigen Abstand von der Stirnfläche bis zumindest zu einer Teillänge des Kolbens von wenigstens 0,1 mm erfüllt ist.
Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben aus einem Sintermetall hergestellt ist.
Kolben einer Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Stoßdämpfer, insbesondere eines Fahrzeuges, mit wenigstens einer Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (201; 1303), insbesondere eines Stoßdämpferkolbens für eine Stoßdämpferkolbenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in einem ersten Schritt aus einem sinterbaren Metall ein Grünling des Kolbens (201; 1303) gepresst wird, in welchem dabei mittels wenigstens eines Press dornes wenigstens eine Fluiddurchströmungsöffnung gebildet wird, deren Querschnittsfläche an wenigstens einer Stirnfläche des Kolbens (201; 1303) wenigstens einen zungenförmigen Bypassbereich (603; 903; 1102) und einen, gegenüber dem Bypassbereich flächengrößeren zweiten Bereich (606) aufweist, und in einem zweiten Schritt der Grünling zu einem Kolben fertig gesintert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Kalibrierwerkzeug (1305; 1306) eine Randkontur zumindest in einem Teilbereich des Bypassbereiches auf ein Endmaß kalibriert wird, der auf einem Teilumfang eine kreisbogenförmige, elliptische oder polygonale Kontur aufweist, wobei ein Kalibrierwerkzeugteil ausgehend von der Stirnfläche zumindest über einen Teilbereich einer Kolbenhöhe in den Kolben (1303) eintaucht.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Pressdorn ein Profildorn verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Kalibrierwerkzeug ein elliptischer, polygonaler oder ein runder Dorn (1305; 1306) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (1305; 1306) in einer Bohrung in einem Stempel (1301; 1302) hochpräzise geführt wird, wobei eine Dorntoleranz höchstens 2 μm und eine Bohrungstoleranz zumindest im Falle eines Runddornes (1305; 1306) höchstens 2 μm betragen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierwerkzeug (1305; 1306) wenigstens 0,1 mm tief in den Kolben eintaucht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Kolbens mit einem Kalibrierstempel (1301; 1302) auf ein Endmaß kalibriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Kolben gebildete Kontur des Bypassbereiches (603; 903; 1102), zumindest im Bereich der kreisbogenförmigen, elliptischen oder polygonalen Kontur, werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung auf eine Linienprofilformtoleranz von höchstens 5 μm, bevorzugt höchstens 3 μm sowie besonders bevorzugt höchstens 1 μm kalibriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein scharfkantiger, insbesondere gratfreier, Übergangsbereich (1203) von der durch den Kolben gebildeten Kontur des Bypassbereiches zur Stirnfläche werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung in der Stirnfläche erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche in einer Umgebung des Bypassbereiches (603; 903; 1102) werkzeugfallend ohne eine Läpp- oder Schleifbearbeitung auf eine Flächenprofilformtoleranz kalibriert wird, die besser ist als bei Stoßdämpferkolben, die den Bypass (1802; 1903; 1904) durch Anprägen einer Vertiefung in der Stirnfläche bereitstellen, insbesondere auf eine Flächenprofilformtoleranz von höchstens 10 μm, bevorzugt höchstens 5 μm sowie besonders bevorzugt höchstens 3 μm.