DE102018207911A1

DE102018207911A1 - Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Endanschlag

Info

Publication number: DE102018207911A1
Application number: DE102018207911.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hertz; Stefan STEINES; Monika AHR
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-11-21
Also published as: KR102625996B1; CN110500374B; CN110500374A; KR20190132235A; US10760638B2; US20190353221A1

Abstract

Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Endanschlag, umfassend einen Zylinder, in dem eine Hülse aus Kunststoff als Teil des Endanschlags axial fixiert ist, wobei die Hülse außenseitig einen umlaufenden Kragen aufweist, über den sich die Hülse zylinderseitig axial abstützt, wobei sich die Hülse über den umlaufenden Kragen direkt auf einem Tragring abstützt, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist und zwischen einer endseitigen Stirnfläche des Zylinder und einer Kolbenstangenstangenführung des Schwingungsdämpfers axial verspannt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit hydraulischem Endanschlag gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die DE 10 2011 089 140 B3 betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Endanschlag, der eine Kunststoffhülse aufweist, die innerhalb eines Zylinders fixiert ist. Die Fixierung erfolgt über einen radial umlaufenden Kragen, der zwischen einer Stirnfläche des Zylinders und einer Unterseite einer Kolbenstangenführung verspannt ist.
Wenn ein kolbenstangenseitiger Dichtring in einen Steuerraum einfährt, dann steigt der Druck in einer Steuerkammer u. U. extrem an. Dadurch übt der Druck auf die in Richtung der Kolbenstangenführung weisenden Stirnfläche der Kunststoffhülse eine große Axialkraft aus, die von dem Druck in einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum auf die gegenüberliegende Stirnfläche der Kunststoffhülse nicht kompensiert werden kann. Infolge dessen wirkt eine Scherkraft auf den umlaufenden Kragen, so dass die Kunststoffhülse aus ihrer Verankerung gedrückt werden kann.
Bei der Hülse gemäß der DE 10 2014 223 480 A1 kann dieser Mangel nicht auftreten, da die Hülse aus einem metallischen Werkstoff besteht. Grundsätzlich ist eine metallische Hülse deutlich teurer und hinsichtlich der geometrischen Auslegung von Nuten für einen weichen Dämpfkraftanstieg weniger variabel.
Die DE 10 2004 008 956 A1 beschreibt einen hydraulischen Endanschlag mit einer Kunststoffhülse, die einfach mittels einer Presspassung im Zylinder fixiert ist. Ein umlaufender Kragen liegt nicht vor. In der Kunststoffhülse ist zwischen der Steuerkammer und mindestens einem Axialkanal zwischen einer äußeren Mantelfläche und einer Innenwandung des Zylinders ein Radialkanal vorgesehen, so dass der maximale Druck in der Steuerkammer durch die Drosselwirkung des Radialkanals begrenzt ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Endanschlag derart weiterzubilden, so dass die geforderte Lebensdauer einer Kunststoffhülse gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass sich die Hülse über den umlaufenden Kragen direkt auf einem Tragring abstützt, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist und zwischen einer endseitigen Stirnfläche des Zylinder und einer Kolbenstangenstangenführung des Schwingungsdämpfers axial verspannt ist.
Der Tragring sorgt für eine Verspannungskette zwischen der Kolbenstangenführung und dem Zylinder. Der Zylinder kann als ein einfaches Rohr ohne besondere Bearbeitungsschritte ausgeführt sein. Trotz der Auflagefläche für den Kragen der Hülse verbleibt durch die L-Form eine ausreichend große Kontaktfläche zur Kolbenstangenführung und zur Stirnfläche des Zylinders.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weisen der Kragen und der Tragring plan parallel verlaufende Kontaktflächen auf. Die plan parallelen Kontaktflächen verlaufen im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse des Schwingungsdämpfers und bieten deshalb einen zuverlässigen Formschluss, der auch bei größeren Druckbelastungen die auf die endseitige in Richtung der Kolbenstangenführung weisenden Stirnfläche zuverlässig hält.
Für die Montagephase ist vorgesehen, dass die Hülse und der Tragring eine kraftschlüssige Halteverbindung eingehen. Damit wird ein Auseinanderfallen beider Teile verhindert. Die Haltekraft kann deshalb vergleichsweise klein dimensioniert sein, so dass wegen der Halteverbindung auch keine nennenswerte radiale Deformation der Hülse auftritt.
Eine Ausführungsvariante der Halteverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Hülse über eine Anzahl von einzelnen Klemmblöcken radial am Tragring abstützt.
Bevorzugt sind die Klemmblöcke an einer äußeren Mantelfläche des Kragens der Hülse angeordnet, da bei einer derartigen Ausführung keine zusätzlichen Fertigungsschritte am Haltering durchgeführt werden müssen. Die Klemmblöcke an der Hülse lassen sich mit dem Spritzverfahren für die Hülse ohne Mehraufwand fertigen.
Des Weiteren weist die Hülse eine Anzahl von Federblöcken auf, über die die Hülse axial zwischen dem Tragring und der Kolbenstangenführung verspannt ist. Damit soll eine axiale Relativbewegung zwischen dem Zylinder und der Hülse unterbunden werden.
Im Hinblick auf eine hohe Betriebsfestigkeit weist der Kragen eine axiale Höhe auf, die mindestens der mittleren Wandstärke der Hülse entspricht.
Insbesondere bei einem Schwingungsdämpfer mit einem dünnwandigen Zylinder besteht die Möglichkeit, dass der Tragring eine Stützhülse aufweist, die am Zylinder anliegt. Die Stützhülse versteift den Zylinder nur in dem Bereich, der einer besonders hohen Druckbelastung ausgesetzt ist.
Bevorzugt liegt die Stützhülse des Tragrings außenseitig am Zylinder an, sodass innenseitig weiterhin ein ausreichender Bauraum für den Endanschlag zur Verfügung steht.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers mit hydraulischem Endanschlag;
2 Detaildarstellung zur 1;
3 Hülse als Einzelteil
4 Draufsicht zur 3;
5 Detaildarstellung zur 3
6 Tragring mit Stützhülse

Die 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 in Zweirohrbauweise, bei dem eine Kolbenstange 3 mit einem Kolben 5 in einem Zylinder 7 axial beweglich geführt ist. Dazu dient eine Kolbenstangenführung 9, die den Zylinder 7 endseitig abschließt.
Der Kolben 5 unterteilt den Zylinder 7 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11; 13, wobei über Dämpfventile 15; 17 im Kolben 5 bei einer Kolbenstangenbewegung eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen 9; 11 besteht.
Beispielhaft ist im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11 ein hydraulischer Endanschlag 19 ausgeführt, der aus einer zylinderseitig fixierten Hülse 21 und einem kolbenstangenseitigen Verdränger 23 besteht. Der Verdränger 23 ist in der DE 10 211 089 140 B3 ausführlich offenbart, so dass eine detaillierte Beschreibung entbehrlich ist, da der Verdränger 23 konstruktiv auch abweichend ausgeführt sein kann.
Die Hülse 21 besteht aus Kunststoff und bildet einen Steuerraum 25, der von dem Verdränger 23 zu einer Steuerkammer 27 abgetrennt wird, die ebenfalls von der Kolbenstangenführung 9 begrenzt wird. Grundsätzlich wäre es auch möglich die Hülse 21 im bodenseitigen Bereich des Zylinders 7 anzuordnen.
Die Hülse 21 liegt mit ihrer Mantelfläche 29 an einer Innenwandung 31 des Zylinders 7 an und wird von der Innenwandung 31 radial abgestützt. An ihrem in Richtung des Kolbens 5 weisenden Ende sind in der Hülse 21 Einlaufnuten 33 unterschiedlicher Längen eingeformt, die beim Eintritt des Verdrängers 23 in die Hülse für einen sanften Anstieg der Kraft des Endanschlags 19 sorgt. An ihrem in Richtung der Kolbenstangenführung 9 weisenden Ende verfügt die Hülse 21 über einen umlaufenden Kragen 35, aufweist, über den sich die Hülse 21 zylinderseitig axial abstützt
Die Hülse 21 stützt über den umlaufenden Kragen 35 direkt auf einem Tragring 37 ab, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist und zwischen einer endseitigen Stirnfläche 39 des Zylinders 7 und einer Ringfläche 41 der Kolbenstangenstangenführung 9 des Schwingungsdämpfers 1 axial verspannt ist.
Wie insbesondere aus der 2 erkennbar ist, weisen der Kragen 35 und der Tragring plan parallel verlaufende Kontaktflächen 43; 45 auf. Die Kontaktflächen 43; 45 erstrecken sich im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse 47 der Hülse 21 und damit auch zur Längsachse des gesamten Schwingungsdämpfers 1. Der Kragen 35 der Hülse 21 weist eine axiale Höhe H auf, die mindestens der mittleren Wandstärke S der Hülse 21 entspricht. Damit können auch größere Abscherkräfte, die zwischen dem Tragring 37 und dem Kragen 35 wirken, aufgenommen werden. Die planen Kontaktflächen 43; 45 verhindern ein axiales Ausgleiten des Kragens 35 von dem Tragring 37. Am Zylinder 7 selbst sind keine aufwändigen Konturierungsmaßnahmen notwendig, da der Tragring 37 die für die Tragfunktion der Hülse 21 relevanten Funktionsflächen stellt.
Die 3 zeigt die Hülse 21 als Einzelteil. Die Hülse 21 und der Tragring 37 gehen eine kraftschlüssige Halteverbindung ein. Dafür stützt sich die Hülse 21 über eine Anzahl von einzelnen Klemmblöcken 49 radial am Tragring 37 ab. In der Detaildarstellung nach 5 als Ausschnitt der Draufsicht nach 4 ist erkennbar, dass die Klemmblöcke 49 an einer äußeren Mantelfläche 51 des Kragens 35 der Hülse 21 angeordnet sind. Dabei sind mindestens drei Klemmblöcke 49 vorgesehen, um eine Zentrierung der beiden Bauteile 35; 37 zueinander zu erreichen.
Aus der Zusammenschau der 3 und der 4 wird deutlich, dass die Hülse 21 eine Anzahl von Federblöcken 53 aufweist, die die Hülse 21 axial zwischen dem Tragring 37 und der Kolbenstangenführung 9 verspannt. Die Federblöcke 53 erheben sich über eine in Richtung der Kolbenstangenführung weisende Stirnfläche 55 und verfügen über einen konischen Querschnitt. Auch hier kommen mindestens 3 Federblöcke zur Anwendung, damit über die Verspannungskette zwischen der Kolbenstangenführung und dem Tragring kein Schiefstand zwischen zu den angrenzenden Bauteilen auftreten kann. Die Federblöcke 53 sind, wie die Bezeichnung schon angibt, federnd dimensioniert, so dass mit einem vertikalen Schenkel 57 des Tragrings 37 und dem Kragen 35 zwischen der Stirnfläche 39 des Zylinders 7 und der Kolbenstangenführung 9 keine Doppelpassung auftreten kann.
Die 6 zeigt eine Variante, bei der der Tragring 37 eine Stützhülse 59 aufweist, die außenseitig am Zylinder 7 anliegt. Diese Bauform bietet sich insbesondere dann an, wenn der Zylinder 7 im Hinblick auf eine möglichst geringe Wandstärke optimiert ist und die Wandstärke für die hohen Drücke innerhalb der Steuerkammer 27 zu schwach bemessen wäre. Die Stützhülse 59 stabilisiert den Zylinder 7, so dass trotz der Stützhülse 59 noch ein Vorteil aufgrund der geringeren Wandstärke des Zylinders 7 zur Verfügung steht.
Die Stützhülse 59 des Tragrings 37 liegt bevorzugt außenseitig am Zylinder 7 an, so dass man bei unterschiedlichen Wandstärken des Zylinders 7 stets denselben Verdränger für eine Innendurchmessergröße des Zylinders 7 verwenden kann.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungsdämpfer
3: Kolbenstrange
5: Kolben
7: Zylinder
9: Kolbenstangenführung
11: kolbenstangenseitigen Arbeitsraum
13: kolbenstangenfernen Arbeitsraum
15: Dämpfventil
17: Dämpfventil
19: Endanschlag
21: Hülse
23: Verdränger
25: Steuerraum
27: Steuerkammer
29: Mantelfläche
31: Innenwandung
33: Einlaufnut
35: Kragen
37: Tragring
39: Stirnfläche
41: Ringfläche
43: Kontaktfläche
45: Kontaktfläche
47: Längsachse
49: Klemmblock
51: Mantelfläche
53: Federblock
55: Stirnfläche
57: vertikaler Schenkel
59: Stützhülse

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

DE 102011089140 B3 [0002]
DE 102014223480 A1 [0004]
DE 102004008956 A1 [0005]
DE 10211089140 B3 [0021]

Claims

Schwingungsdämpfer (1) mit einem hydraulischen Endanschlag (19), umfassend einen Zylinder (7), in dem eine Hülse (21) aus Kunststoff als Teil des Endanschlags axial fixiert ist, wobei die Hülse (21) außenseitig einen umlaufenden Kragen (35) aufweist, über den sich die Hülse (21) zylinderseitig axial abstützt, dadurch gekennzeichnet, sich die Hülse (21) über den umlaufenden Kragen (35) direkt auf einem Tragring (37) abstützt, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist und zwischen einer endseitigen Stirnfläche (39) des Zylinder (7) und einer Kolbenstangenstangenführung (9) des Schwingungsdämpfers axial verspannt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (35) und der Tragring (37) plan parallel verlaufende Kontaktflächen (41; 43) aufweisen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (21) und der Tragring (37) eine kraftschlüssige Halteverbindung eingehen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hülse (21) über eine Anzahl von einzelnen Klemmblöcken (49) radial am Tragring (37) abstützt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmblöcke (49) an einer äußeren Mantelfläche (51) des Kragens (35) der Hülse (21) angeordnet sind.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (21) eine Anzahl von Federblöcken (53) aufweist, über die die Hülse (21) axial zwischen dem Tragring (37) und der Kolbenstangenführung (9) verspannt ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (35) eine axiale Höhe (H) aufweist, die mindestens der mittleren Wandstärke (S) der Hülse (21) entspricht.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Tragring (37) eine Stützhülse (59) aufweist, die am Zylinder (7) anliegt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (59) des Tragrings (37) außenseitig am Zylinder (7) anliegt.