DE102011076200A1

DE102011076200A1 - Teleskop-Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102011076200A1
Application number: DE201110076200
Authority: DE
Inventors: Hubert Strobl; Holger Klein; Philipp Müller; Thomas Pfeufer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-22

Abstract

pfer, mit in einem mit Dämpfungsfluid gefüllten Arbeitszylinder verschiebbaren Kolben mit Kolbenstange, der den Raum im Arbeitszylinder in zwei über Dämpfungsventile miteinander in Verbindung stehende Arbeitsräume teilt und mit einem Außenrohr, das über eine Befestigungseinrichtung mit einem Befestigungselement zur Anlenkung des Schwingungsdämpfers kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement mittels eines Faserverbundwerkstoffs der Befestigungseinrichtung am Außenrohr angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Teleskop-Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Es ist bereits bekannt, die Außenrohre von Teleskop-Schwingungsdämpfern aus Kunststoff zu fertigen, wie in der britischen Patentschrift 1 491 251 beschrieben. Dies deshalb, dass das Volumen des Außenrohrs elastisch variieren kann. Über die Befestigung des Außenrohrs eines solchen Schwingungsdämpfers an zum Beispiel einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs ist in diesem Stand der Technik nichts offenbart.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine leichte, stabile Befestigungseinrichtung für ein Außenrohr eines Teleskop-Schwingungsdämpfers bereitzustellen, die unabhängig vom Werkstoff des Außenrohrs eingesetzt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
Nach der Erfindung ist ein Teleskop-Schwingungsdämpfer, mit in einem mit Dämpfungsfluid gefüllten Arbeitszylinder verschiebbaren Kolben mit Kolbenstange, der den Raum im Arbeitszylinder in zwei über Dämpfungsventile miteinander in Verbindung stehende Arbeitsräume teilt und mit einem Außenrohr, das über eine Befestigungseinrichtung mit einem Befestigungselement zur Anlenkung des Schwingungsdämpfers kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement mittels eines Faserverbundwerkstoffs der Befestigungseinrichtung am Außenrohr angebracht ist.
Das hat den Vorteil, dass die Befestigung des Außenrohrs, zum Beispiel an einem Kraftfahrzeug, besonders leicht und stabil ausgebildet werden kann, was auch eine Reduzierung der ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs bewirkt.
Bevorzugte Ausführungsformen von Teleskop-Schwingungsdämpfern sind dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr aus Leichtmetall oder aus Kunststoff, insbesondere Faserverbundwerkstoff, besteht. Dies bewirkt eine noch größere Gewichtsreduktion für den Schwingungsdämpfer. Wenn dann Außenrohr und Befestigungselement wenigstens abschnittsweise mit dem Faserverbundwerkstoff, insbesondere mehrschichtig, umwickelt sind, hat das den Vorteil, dass eine festigkeitsmäßig, entsprechend der notwendigen Anforderungen, einfach gestaltbare Verbindung zwischen Außenrohr und Befestigungselement hergestellt werden kann. Besondere Stabilität ist gewährleistet, wenn der Faserverbundwerkstoff durch Kohlefasern und/oder Glasfasern und/oder Aramidfasern verstärkt ist und als bettender Matrixwerkstoff thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff oder Metall oder Keramik verwendet wird.
Zusätzlich können dann am Außenrohr, zum Beispiel im unteren Bereich, insbesondere radial, nach außen ragende Vorsprünge ausgebildet sein, die vorteilhafterweise so angeordnet sind, das die Verstärkungsfasern mit diesen eine formschlüssige Verbindung eingehen, was die Festigkeit der Verbindung von Außenrohr und Faserverbundwerkstoff wesentlich erhöht. Vorteilhafterweise sind die, insbesondere nadelartigen, Vorsprünge am Außenrohr umlaufend, insbesondere regelmäßig, angeordnet. Das Befestigungselement der Befestigungseinrichtung des Außenrohrs kann, wie bereits im Stand der Technik üblich, als Gewindebolzen oder als Öse ausgebildet sein.
Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Teleskop-Schwingungsdämpfers für eine Kraftfahrzeugradaufhängung anhand einer beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: Einen schematisch dargestellten Teleskop-Stoßdämpfer im Schnitt, mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten kraftfahrzeugseitigen Befestigungseinrichtung für das Außenrohr und
2: einen Teleskop-Stoßdämpfer, schematisch als Ansicht dargestellt, mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten kraftfahrzeugseitigen Befestigungseinrichtung für das Außenrohr.
1 zeigt einen ölgefüllten Zweirohr-Teleskopschwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge, bei welchem ein an einer Kolbenstange 1 befestigter ventilbestückter Kolben 6 einen Arbeitszylinder 7 in zwei Arbeitsräume, einen deckelseitigen Arbeitsraum 8 und einen bodenseitigen Arbeitsraum 9 unterteilt. Die Arbeitsräume 8, 9 sind mit Öl als Dämpfungsfluid gefüllt und stehen über ein im Boden 10 des Arbeitszylinders 7 angeordnetes, nicht gezeichnetes, Bodenventil bzw. über nicht gezeichnete Durchlässe im Bereich eines gleichzeitig als Kolbenstangenführung wirkenden Deckels 11 mit einem Ausgleichsraum 12 in Verbindung. Der Ausgleichsraum 12 ist koaxial um den Arbeitszylinder 7 angeordnet und ist nach außen durch ein Außenrohr 13 begrenzt. Der Ausgleichsraum 12 umfasst einen unteren Ölbereich 12a und einen oberen Gasbereich 12b. Die Funktionsweise des dargestellten Schwingungsdämpfers beim Dämpfen von Stößen ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik geläufig. Der Arbeitszylinder 7 ist bodenseitig durch den Boden 10 abgestützt und mit diesem fest verbunden. Deckelseitig ist der Arbeitszylinder 7 gegenüber dem Außenrohr 13 axial verschieblich und radial kraftschlüssig fixiert und weist dort eine Abdichteinrichtung gegenüber dem Außenrohr 13 auf.
Das Außenrohr 13 wird nach unten durch eine Befestigungseinrichtung 17 zur Anlenkung des Schwingungsdämpfers verschlossen, die kraftschlüssig mittels eines Faserverbundwerkstoffs 14 mit dem Außenumfang des Außenrohrs 13 verbunden ist. Dabei kann das Außenrohr 13 aus Leichtmetall oder aus Kunststoff, insbesondere aus Faserverbundwerkstoff, bestehen und Außenrohr 13 bzw. Befestigungseinrichtung 17 sind mit dem Faserverbundwerkstoff 14 mehrschichtig umwickelt bzw. aufgebaut. Als Faserverbundwerkstoff 14 kommt hier CFK zur Anwendung, ein durch Kohlefasern verstärkter Duroplast als bettender Matrixwerkstoff. Die Befestigungseinrichtung 17 besitzt als Befestigungselement 5 ein ösenartiges Zweistofflager mit elastischem Gummielement 16. Das Zweistofflager ist über den Faserverbundwerkstoff 14 am Außenrohr 13 angebunden.
2 zeigt zusätzlich zu den zu 1 beschriebenen Merkmalen, dass am Außenrohr 13 in jeweils einem oberen und einem unteren Abschnitt 2, 4 nach außen ragende Vorsprünge 15 umlaufend, regelmäßig, jeweils in drei Reihen angeordnet, ausgebildet sind. Diese Vorsprünge 15, sind so ausgebildet, dass die Verstärkungsfasern des Faserverbundwerkstoffes 14, zum Beispiel ausgeführt als Gewebe, mit den Vorsprüngen 15 eine formschlüssige Verbindung eingehen und diese formschlüssige Verbindung zwischen den Außenrohrabschnitten 2, 4 durch Umwickeln mit dem Faserverbundwerkstoff 14 entsteht. Zur Anbindung des Befestigungselementes 5 wird dieses ebenfalls mit Faserverbundwerkstoff 14 umwickelt.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele können durchaus auch in weiteren Variationen zur Anwendung kommen. Je nach Anforderung ist es durchaus denkbar, dass das Außenrohr 13 aus alternativen Werkstoffen besteht bzw. in Hybridbauweise ausgeführt wird, zum Beispiel aus CFK und Aluminium oder einem anderen metallischen Werkstoff. Dabei ist der Außenrohrabschnitt 3 aus CFK gefertigt und die Außenrohrabschnitte 2 bzw. 4 aus Aluminium. Wobei auch noch weitere metallische Werkstoffe denkbar sind, zum Beispiel Magnesium. Eine Verbindung der Bauteile kann dann zum Beispiel durch einen Schrumpf-Presssitz mittels Fügen unter Temperatur hergestellt werden, gegebenenfalls zusätzlich geklebt. Auch können die Abschnitte 2, 3, 4 des Außenrohrs 13 zusätzlich zur Optimierung kraftschlüssig mit Fasern/Matten, zum Beispiel mit CFK Rovings, Aramidfasern, Glasfasern und/oder Kohlefasern umwickelt werden und mit bettenden Matrixwerkstoffen zum Beispiel mit Kunststoffen, insbesondere PEEK oder PA66 oder PA66 mit Faserverstärkung umgossen oder anderweitig verbunden werden, zum Beispiel aufgeklebt oder auflaminiert. Vorzugsweise wird das Gewebe zur Verstärkung aus Kohlefasern und Aramidfasern hergestellt, da dieser Verbund bei sehr hohen Festigkeiten und geringer Masse eine gewisse Elastizität aufweist, aufgrund der vergleichsweise hohen Bruchdehnung der Aramidfasern. Dies resultiert in Reserven in Bezug auf die maximale Belastbarkeit, das heißt, unter sehr hohen Lasten kann sich der Schwingungsdämpfer um einen Wert elastisch verformen, was das Risiko eines Defekts reduziert. Alternativ bzw. ergänzend ist auch ein Weglassen des Außenrohrabschnitts 3 denkbar, zur weiteren Gewichtseinsparung, durch Einbringung eines Kerns während des Aufbringens der Verstärkung im Fertigungsprozess. Nach der Fertigung des Gewebes wird der Kern wieder entnommen. Das Außenrohr 13 kann alternativ auch aus anderen Werkstoffen, zum Beispiel andere Kunststoffe oder Magnesium bestehen. Alternativ kann die Fixierung der Außenrohrabschnitte 2, 4 auch über andere Verbindungstechniken erfolgen, wie zum Beispiel Formschluss, Sprengring, Gewinde, Schweißen, Reibschweißen oder Stoffschluss. Auch das Außenrohr eines Einrohrdämpfers kann entsprechend ausgebildet werden. Alternativ können auch der untere Außenrohrabschnitt 4 direkt in Kunststoff oder anderem Werkstoff und der obere Außenrohrabschnitt 2 ebenso gefertigt sein. Das Befestigungselement 5 kann auch eingegossen bzw. im Herstellprozess mit integriert sein, bevorzugt bei Außenrohrabschnitt 4 in Kunststoff.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 1491251 [0002]

Claims

Teleskop-Schwingungsdämpfer, mit in einem mit Dämpfungsfluid gefüllten Arbeitszylinder (7) verschiebbaren Kolben (6) mit Kolbenstange (1), der den Raum im Arbeitszylinder (7) in zwei über Dämpfungsventile miteinander in Verbindung stehende Arbeitsräume (8, 9) teilt und mit einem Außenrohr (13), das über eine Befestigungseinrichtung (17) mit einem Befestigungselement (5) zur Anlenkung des Schwingungsdämpfers kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (5) mittels eines Faserverbundwerkstoffs (14) der Befestigungseinrichtung (17) am Außenrohr (13) angebracht ist.
Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (13) aus Leichtmetall oder aus Kunststoff, insbesondere Faserverbundwerkstoff (14), besteht.
Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Außenrohr (13) und Befestigungselement (5) wenigstens abschnittsweise mit dem Faserverbundwerkstoff (14), insbesondere mehrschichtig, umwickelt sind.
Teleskop-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff (14) durch Kohlefasern und/oder Glasfasern und/oder Aramidfasern verstärkt ist.
Teleskop-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Faserverbundwerkstoff (14) als bettender Matrixwerkstoff thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff oder Metall oder Keramik verwendet wird.
Teleskop-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenrohr (2, 4, 13) nach außen ragende Vorsprünge (15) ausgebildet sind.
Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (15) umlaufend, insbesondere regelmäßig, so angeordnet sind, das die Verstärkungsfasern mit den Vorsprüngen (15) eine formschlüssige Verbindung eingehen können.
Teleskop-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (17) einen Gewindebolzen oder eine Öse als Befestigungselement (5) besitzt.