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Dokumentenidentifikation DE102006004753B3 12.04.2007
Titel Schwingungsdämpfer
Anmelder ZF Friedrichshafen AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Litterscheid, Dirk, 53783 Eitorf, DE;
Hoof, Johannes, 51674 Wiehl, DE
DE-Anmeldedatum 02.02.2006
DE-Aktenzeichen 102006004753
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse F16F 9/34(2006.01)A, F, I, 20060202, B, H, DE
Zusammenfassung Schwingungsdämpfer bestehend aus einem Arbeitszylinder, einer Kolbenstange, einem an der Kolbenstange befestigten Kolben, der den Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume unterteilt, und dass der Kolben für die Zug- und/oder Druckstufe mit Durchlässen versehen ist, die zur Dämpfungskrafterzeugung durch mindestens eine Scheibe und/oder Federscheibe abgedeckt sind, wobei auf der der Stirnseite des Kolbens zugewandten Seite eine Zwischenscheibe vorgesehen ist, deren über mindestens einen Teil des Umfangs verlaufende Ausnehmungen mit Öffnungen einer benachbart angeordneten Scheibe korrespondieren, die Öffnungen weisen mindestens einen Radialschlitz auf, der in radial außen angeordnete weitere Öffnungen mündet, und dass die alle Öffnungen aufweisende Scheibe durch mindestens eine Abdeckscheibe abgedeckt wird und dass auf der der Stirnseite des Kolbens abgelegenen Seite mindestens eine Stützscheibe angeordnet ist, deren Außendurchmesser mindestens teilweise kleiner ist als der Außendurchmesser der weiteren Öffnungen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer bestehend aus einem Arbeitszylinder, einer Kolbenstange, einem an der Kolbenstange befestigten Kolben, der den Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume unterteilt, und dass der Kolben für die Zug- und/oder Druckstufe mit Durchlässen versehen ist, die zur Dämpfungskrafterzeugung durch mindestens eine Scheibe und/oder Federscheibe abgedeckt sind.

Bei derartigen Schwingungsdämpfern kommt im Regelfall an den Kolbenventilen eines Ein- und/oder Zweirohrschwingungsdämpfers ein definierter Bypass in Form von geprägten Nuten oder von Voröffnungsscheiben zur Anwendung, um bereits bei kleinen Kolbengeschwindigkeiten einen Ölstrom zwischen den Arbeitsräumen zu gewährleisten. Die Querschnittsgröße ist dabei als Abstimmmerkmal zu sehen und wird im Rahmen von Fahrabstimmungen fahrzeugspezifisch festgelegt. Bei der Vielzahl der bekannten Anwendungen wird dieser Bypass sowohl in der Zug- als auch in der Druckstufe gleichermaßen durchströmt, das heißt. die Dämpfungskräfte bei kleinen Kolbengeschwindigkeiten werden für beide Bewegungsrichtungen vom gleichen Bypassquerschnitt bestimmt. In der Praxis bedeutet dies eine immerwährende Kompromissfindung bezüglich des Verhältnisses von Zug- zu Druckdämpfung. Während bei Zweirohrdämpfern über das Bodenventil eine gewisse Einflussnahme möglich ist, steht diese Option bei Einrohrschwingungsdämpfern grundsätzlich nicht zur Verfügung. Es ist daher oftmals die gewünschte Dämpfungskennlinien-Charakteristik mit dieser Systematik nicht zu gewährleisten. In der Praxis sind daher Lösungsansätze bekannt, die zur Erzielung von unabhängig einstellbaren Bypäßen in der zug- und/oder druckunabhängigen Voröffnung betrieben werden.

Es sind z.B. Schwingungsdämpfer bekannt (US 2004/0069581 A1), bei denen diese gewünschte Ventilfunktion auf der der Bewegungsrichtung gegenüberliegenden Ventilseite des Kolbens angeordnet ist, wobei für eine Absenkung der Dämpfungskräfte in Druckrichtung die notwendigen Bauteile auf der Zugventilseite verbaut werden. Damit ist bei einer Änderung der Querschnittsverhältnisse auch immer eine unerwünschte Rückkopplung verbunden. Darüber hinaus muss die Stirnfläche des Dämpfungskolbens, insbesondere die Steuerkantengeometrie auf der Stirnfläche, auf die gewünschte Funktion angepasst werden, da die der Stirnseite des Kolbens zugewandte Scheibe in den Kolbengrund, das heißt in die Stirnfläche des Kolbens eintauchen muss. Aus diesem Grunde sollte ein genügender Bauraum für den Kolben vorhanden sein, damit die Funktion des Ventils gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Ventile des Kolbens eines Schwingungsdämpfers derart auszubilden, dass nicht nur eine einwandfreie Funktion gewährleistet ist, sondern dass auch die Geometrie des Kolbens unabhängig von den Dämpfungsventilen ohne Beeinflussung bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf der der Stirnseite des Kolbens zugewandten Seite eine Zwischenscheibe vorgesehen ist, deren über mindestens einen Teil des Umfangs verlaufende Ausnehmungen mit Öffnungen einer benachbart angeordneten Scheibe korrespondieren, die Öffnungen weisen mindestens einen Radialschlitz auf, der in radial außen angeordnete weitere Öffnungen mündet, und dass die alle Öffnungen aufweisende Scheibe durch mindestens eine Abdeckscheibe abgedeckt wird und dass auf der der Stirnseite des Kolbens abgelegenen Seite mindestens eine Stützscheibe angeordnet ist, deren Außendurchmesser mindestens teilweise kleiner ist als der Außendurchmesser der weiteren Öffnungen.

Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Verwendung einer Zwischenscheibe, einer Scheibe, einer Abdeckscheibe sowie einer Stützscheibe, unabhängig von der Geometrie des Kolbens, ein konstanter Durchlass in Form eines Bypasses erzeugt werden kann. Der Querschnitt des einzustellenden Bypasses wird dabei durch den Radialschlitz sowie der Dicke der Scheibe bestimmt. Eine Abdichtung in axialer Richtung des Radialschlitzes erfolgt dabei durch die Zwischenscheibe und der Abdeckscheibe.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass als Abdeckscheibe eine Federscheibe vorgesehen ist.

Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass als Stützscheibe eine Ovalscheibe vorgesehen ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Ausnehmungen mindestens zwei ringförmig über den Umfang verlaufende Ausnehmungen vorgesehen sind.

Eine Anpassung bzw. eine Änderung des Querschnittes des Bypasses ist problemlos möglich, da durch den Radialschlitz zusammen mit der Dicke der verwendeten Scheibe der Querschnitt eines konstanten Durchlasses bestimmt wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch Änderung einer einzigen Scheibe die Dämpfungscharakteristik für die kleinen Kolbengeschwindigkeiten angepasst werden kann.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Stützscheibe mindestens teilweise einen vom Kreisquerschnitt abweichenden Außendurchmesser aufweist. Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass die vom Kreisquerschnitt abweichenden Bereiche der Stützscheibe einen Außendurchmesser aufweisen, der maximal so groß ist, wie der Innendurchmesser der radial außen angeordneten weiteren Öffnungen der Scheibe.

Eine fertigungstechnisch einfache Möglichkeit sieht vor, dass die Zwischenscheibe, die Scheibe, die Abdeckscheibe und die Stützscheibe relativ zum Kolben fest eingespannt sind.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass mindestens ein Ringgraben in der Stirnseite des Kolbens eine von der kreiszylindrischen Form abweichende Form aufweist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt:

1 einen Schwingungsdämpfer, teils im Schnitt

2 als Einzelheit einen Teil des Kolbens, im Schnitt

3 die einzelnen Federscheiben an einer Stirnseite des Kolbens montiert

4 bis 7 die Scheiben als Einzelheit.

Der in 1 dargestellte Schwingungsdämpfer 1 besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 2 und dem an der Kolbenstange 3 befestigten Kolben 4. Der Kolben 4 unterteilt dabei den Arbeitszylinder 2 in einen oberen 5 und einen unteren Arbeitsraum 6, wobei der Kolben 4 selbst mit Durchlässen 7 versehen ist, die durch entsprechende Dämpfungsventile versehen sind und damit eine entsprechende Dämpfungskraft erzeugen.

In der 2 ist als Einzelheit der Kolben 4 dargestellt, wobei die in 3 näher erläuterten einzelnen Scheiben über ein Befestigungselement 16 auf der Kolbenstange 3, gegenüber dem Kolben 4, auf ihrer Innenseite fest verspannt sind.

3 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Teil des Kolbens 4, wobei der Durchlaß 7 in einen umlaufenden Ringgraben 17 mündet. Dieser Ringgraben 17ist durch eine Zwischenscheibe 8 abgedeckt, es folgen eine Scheibe 11, eine Abdeckscheibe 14 sowie eine Stützscheibe 15. Der Ringgraben 17 kann jedoch auch von der kreiszylindrischen Form abweichen.

Die Zwischenscheibe 8 ist mit Ausnehmungen 9 versehen, die mit Öffnungen 10 der Scheibe 11 korrespondieren. Die Öffnungen 10 werden durch eine Abdeckscheibe 14 abgedeckt, wobei deren Auslenkung bei Druckbeaufschlagung durch das Dämpfungsmittel von der Stützscheibe 15 bestimmt wird. Zusätzlich lassen sich noch weitere Scheiben 18 anordnen.

Aus den einzelnen Draufsichten der 4 bis 7 lässt sich die Wirkungsweise der einzelnen Scheiben darstellen. In 4 ist die Zwischenscheibe 8 dargestellt, deren Ausnehmungen 9 mit den Öffnungen 10 der Scheibe 11 korrespondieren. Die Zwischenscheibe 8 sowie die Scheibe 11 lassen sich ohne Lageorientierung verbauen, es verbleibt immer ein genügend großer Strömungsquerschitt zwischen den Ausnehmungen 9 der Zwischenscheibe 8 sowie den Öffnungen 10 der Scheibe 11 zur Verfügung. Der konstante Durchlaß wird durch den Radialschlitz 12 gebildet, indem die Dämpfungsflüssigkeit über die Öffnungen 10, den Radialschlitz 12 in die weiteren Öffnungen 13 der Scheibe 11 fließt.

Sowohl die Öffnungen 10 als auch die weiteren Öffnungen 13 der Scheibe 11 werden durch die in diesem Ausführungsbeispiel federnd gestaltete Abdeckscheibe 14 im Rohzustand des Kolbens 4 verschlossen. Bei Druckbeaufschlagung der Abdeckscheibe 14 durch das Dämpfungsmittel lässt die Stützscheibe 15 eine Abwinkelung der Abdeckscheibe 14 zu, wie dies in 3 dargestellt ist. Damit kann das Dämpfungsmittel im Bereich der niedrigen Kolbengeschwindigkeit problemlos von dem einen Arbeitsraum in den anderen Arbeitsraum strömen.

Die gemäß den 4 bis 7 dargestellte Zwischenscheibe 8, Scheibe 11, Abdeckscheibe 14 sowie die Stützscheibe 15 lassen sich ohne Lageorientierung auf der jeweiligen Stirnseite des Kolbens 4 anordnen. Durch die Verwendung der Zwischenscheibe 8 ist eine weitgehend unabhängige Anordnung von der Steuerkantengeometrie des Koblens 4 möglich. Durch die nierenförmige Gestaltung der Öffnungen 10 bzw. der weiteren Üffnungen 13 der Scheibe 11 werden zur Erzielung der gewünschten Funktion lediglich geringe Abhubwege der Abdeckscheibe 14 benötigt, was sich wiederum positiv auf die Standfestigkeit der Bauteile als auch der Ventildynamik auswirkt. Weiterhin ist durch die Übersetzung der bei kleinen Kolbengeschwindigkeiten vorherrschenden geringen Drücke auf die relativ große druchbeaufschlagte Fläche der Abdeckscheibe 14 ein sensibles Ansprech- und/oder Üffnungsverhalten dieser Abdeckscheibe 14 gewährleistet. Indem eine Stützscheibe 15 gemäß 7 in Form einer Ovalscheibe verwendet wird, lassen sich rein lineare Dämpfungskraftkennlinien erzielen, wobei in Verbindung mit aufgeschalteten Federelementen auch degressive Dämpfungskraftkennlinien erreichen. Die Stützscheibe 15 übernimmt dabei die Funktion einen möglichst großen Federhebelarm der Abdeckscheibe 14 einzustellen und darüber hinaus den eigentlichen Bypassquerschnitt, nämlich den Radialschlitz 12 konstant zu halten.

1
Schwingungsdämpfer
2
Arbeitszylinder
3
Kolbenstange
4
Kolben
5
oberer Arbeitsraum
6
unterer Arbeitsraum
7
Durchlässe
8
Zwischenscheibe
9
Ausnehmungen
10
Öffnungen
11
Scheibe
12
Radialschlitz
13
weitere Öffnungen
14
Abdeckscheibe
15
Stützscheibe
16
Befestigungselement
17
Ringgraben
18
weitere Scheiben


Anspruch[de]
Schwingungsdämpfer bestehend aus einem Arbeitszylinder, einer Kolbenstange, einem an der Kolbenstange befestigten Kolben, der den Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume unterteilt, und dass der Kolben für die Zug- und/oder Druckstufe mit Durchlässen versehen ist, die zur Dämpfungskrafterzeugung durch mindestens eine Scheibe und/oder Federscheibe abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Stirnseite des Kolbens (4) zugewandten Seite eine Zwischenscheibe (8) vorgesehen ist, deren über mindestens einen Teil des Umfangs verlaufende Ausnehmungen (9) mit Öffnungen (10) einer benachbart angeordneten Scheibe (11) korrespondieren, die Öffnungen (10) weisen mindestens einen Radialschlitz (12) auf, der in radial außen angeordnete weitere Öffnungen (13) mündet, und dass die alle Öffnungen (10, 13) aufweisende Scheibe (11) durch mindestens eine Abdeckscheibe (14) abgedeckt wird und dass auf der der Stirnseite des Kolbens (4) abgelegenen Seite mindestens eine Stützscheibe (15) angeordnet ist, deren Außendurchmesser mindestens teilweise kleiner ist als der Außendurchmesser der weiteren Öffnungen (13). Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Abdeckscheibe (14) eine Federscheibe vorgesehen ist. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützscheibe (15) eine Ovalscheibe vorgesehen ist. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausnehmungen (9) mindestens zwei ringförmig über den Umfang verlaufende Ausnehmungen (9) vorgesehen sind. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Radialschlitz (12) zusammen mit der Dicke der verwendeten Scheibe (11) der Querschnitt eines konstanten Durchlasses bestimmt wird. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheibe (15) mindestens teilweise einen vom Kreisquerschnitt abweichenden Außendurchmesser aufweist. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kreisquerschnitt abweichenden Bereiche der Stützscheibe (15) einen Außendurchmesser aufweisen, der maximal so groß ist, wie der Innendurchmesser der radial außen angeordneten weiteren Öffnungen (13) der Scheibe. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenscheibe (8), die Scheibe (11), die Abdeckscheibe (14) und die Stützscheibe (15) relativ zum Kolben (4) fest eingespannt sind. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ringgraben (17) in der Stirnseite des Kolbens (4) eine von der kreiszylindrischen Form abweichende Form aufweist.






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