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Title:
SPRING UNIT FOR A DAMPER AND RELATED DAMPER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/130653
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a spring unit (10) for a damper (26), comprising at least one spring element (12a, 12b), which can be used to control a flow of a damping fluid (14) through at least one flow channel (16) in order to set characteristic damping values, the channel comprising at least one control gap (18a, 18b) for specifying a characteristic damping curve, and a corresponding damper (26), in particular for a vehicle, which has at least one spring unit (10) according to the invention for setting characteristic damping values. According to the invention, the at least one spring element (12a, 12b) comprises a spring disk (12.1 a, 12.1 b) having a cut-out spring tongue (12.2a, 12.2b), which forms the at least one control gap (18a, 18b) with an inside wall (16.1) of the flow channel (16).

Inventors:
KRATZER DIETMAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/056257
Publication Date:
November 18, 2010
Filing Date:
May 07, 2010
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
KRATZER DIETMAR (DE)
International Classes:
F16F9/348
Foreign References:
JPH0814306A1996-01-16
DE102007025966A12008-12-11
DE102008042619A12010-04-08
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Federeinheit (10) für einen Dämpfer (26) mit mindestens einem Federelement (12a, 12b), mit welchem zur Einstellung von Dämpferkennwerten ein Fluss eines Dämpferfluids (14) durch mindestens einen Durchflusskanal (16) regelbar ist, der mindestens einen Steuerspalt (18a, 18b) zur Vorgabe einer

Dämpfungskennliniencharakteristik aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (12a, 12b) eine Federscheibe (12.1 a, 12.1 b) mit einer ausgeschnittenen Federzunge (12.2a, 12.2b) aufweist, die mit einer Innenwand (16.1 ) des Durchflusskanals (16) den mindestens einen Steuerspalt (18a, 18b) bildet.

2. Federeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Federzunge (12.2a, 12.2b) zur Aufbiegung definierte elastische Eigenschaften aufweist, um das Dämpferfluid (14) in Durchflussrichtung (44, 46) passieren zu lassen.

3. Federeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (12.1a, 12.1 b) möglichst steif und im Wesentlichen unbeweglich ausgeführt ist, um eine Fließkraft des strömenden Dämpferfluids (14) aufzunehmen und eine Abdichtfunktion zur Innenwand (16.1 ) des Durchflusskanals (16) zu gewährleisten.

4. Federeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (12.1a, 12.1 b) über einen Formschluss und/oder ei- nen Stoffschluss im Durchflusskanal (16) befestigt ist.

5. Federeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (12.1a, 12.1 b) über einen Bajonettverschluss im Durchflusskanal (16) befestigt ist.

6. Federeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (12.1a, 12.1 b) und die Federzunge (12.2a, 12.2b) materialgleich aus einem Werkstück gefertigt sind.

7. Federeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens ein erstes Federelement (12a), das in einer in eine erste Durchflussrichtung (46) wirkenden Druckstufe des Durchflusskanals (16) angeordnet ist, und mindestens ein zweites Federelement (12b), das in einer in eine zweite Durchflussrichtung (44) wirkenden Zugstufe des Durchflusskanals (16) angeordnet ist.

8. Federeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Federelement (12a) und dem zweiten Federelement (12b) eine Zwischenplatte (24) angeordnet ist.

9. Dämpfer (26), insbesondere für ein Fahrzeug, wobei zur Einstellung von Dämpferkennwerten der Fluss eines Dämpferfluids (14) durch mindestens einen Durchflusskanal (16) mit Verstellmitteln (10) regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellmittel mindestens eine Federeinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfassen.

Description:
Beschreibung

Titel

Federeinheit für einen Dämpfer und zugehöriger Dämpfer

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Federeinheit für einen Dämpfer nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und einen korrespondierenden Dämpfer, ins- besondere für ein Fahrzeug, der mindestens eine solche Federeinheit umfasst.

Aus dem Stand der Technik sind passive Stoßdämpferkolben bekannt, bei denen in der Regel Federeinheiten mit als Federpakete ausgeführten Federelementen eingesetzt werden, die aus mehreren Federscheiben zur Erzeugung einer be- stimmten Dämpfungskraftkennlinie bestehen. Die Federsteifigkeit des Federpakets in diesen konventionellen Stoßdämpferkolben wird einmalig während der Entwicklung abgestimmt und lässt sich danach nicht mehr verstellen. Dieses Prinzip ermöglicht einen kostengünstigen und robusten Aufbau eines Dämpferkolbens bei gleichzeitig sehr guten und in der Praxis bewährten Verläufen der Dämpferkennlinien.

In der Offenlegungsschrift DE 10 2006 037 172 A1 wird ein Dämpfer für ein Fahrzeug beschrieben. Der beschriebene Dämpfer umfasst einen Dämpferzylinder, in welchem ein Kolbenstempel über eine Kolbenstange geführt ist. Zur Ein- Stellung von Dämpferkennwerten ist der Durchfluss eines Dämpferfluids regelbar.

Zu diesem Zweck sind innerhalb des Dämpferzylinders Regelungsmittel angeordnet, welche zwei unabhängige Regelkreise für eine Zugstufenperiode und eine Druckstufenperiode aufweisen, wobei die Regelungsmittel den Durchfluss des Dämpferfluids während der Druckstufenperiode in eine erste Durchflussrichtung mit ersten Verstellmitteln und während der Zugstufenperiode in eine zweite

Durchflussrichtung mit zweiten Verstellmitteln regeln. Die Verstellmittel umfassen auf Federpaketen verschiebbare Schiebeeinheiten, die durch Verschieben auf den Federpaketen die Biegebalkenlänge der Federpakete und damit die Steifigkeit der Federpakete verändern. Die Verstellgrößen für die Verstellmittel können beispielsweise durch Auswerten von Signalen von Sensoreinheiten ermittelt wer- den. Die Sensoreinheiten sind beispielsweise als Drucksensoren, Beschleunigungssensoren und/oder Wegesensoren ausgeführt und umfassen zur Ansteuerung und Signalauswertung zugehörige Elektronikschaltungen.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2007 025 966 A1 ist eine gattungsgemäße Federeinheit bekannt. Die Federeinheit weist mindestens ein Federelement auf, das beispielweise als Federscheibe ausgeführt werden kann. Das Federelement ist in einen Lagerbereich eines Trägerelementes eingelegt. Mit dem Federelement ist zur Einstellung von Dämpferkennwerten ein Fluss eines Dämpferfluids durch mindestens einen Durchflusskanal regelbar. Zur Vorgabe einer Dämp- fungskennliniencharakteristik weist die Trägereinheit im Bereich des Durchflusskanals einen Steuerspalt auf.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Federeinheit für einen Dämpfer mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass das mindestens eine Federelement eine Federscheibe mit einer ausgeschnittenen Federzunge aufweist, die mit einer Innenwand des Durchflusskanals den mindestens einen Steuerspalt bildet. Dadurch, dass der Steuerspalt ohne Beteiligung ei- nes weiteren Bauteils zwischen der Federzunge und der Innenwand des Durchflusskanals gebildet wird, ergibt sich sowohl eine kostengünstigere Herstellung der einzelnen Bauteile als auch eine einfachere und kostengünstigere Montage des Dämpfers. In vorteilhafter Weise wird die Bildung des Steuerspalts vereinfacht, wobei sich zudem eine Vereinfachung der Geometrien der einzelnen Bau- teile ergibt. Zusätzlich ist der Dämpfer konstruktiv einfacher ausgestaltet und kann somit robuster beziehungsweise weniger störanfällig ausgeführt werden. Dadurch, dass der Steuerspalt ohne Beteiligung eines weiteren Bauteils zwischen der Federzunge und der Innenwand des Durchflusskanals gebildet wird, kann zudem der restliche Bereich der Innenwand des Durchflusskanals eine un- präzisere Formgebung aufweisen und somit einfacher hergestellt werden. In vorteilhafter Weise sind über kleine Veränderungen des Steuerspalts beziehungs- weise über kleine Veränderungen der Geometrien der den Steuerspalt bildenden Bauteile Veränderungen der Dämpferkennwerte erzielbar.

Ein erfindungsgemäßer Dämpfer, insbesondere für ein Fahrzeug, umfasst zur Regelung einer Dämpferfluidströmung in mindestens einem Durchflusskanal mindestens eine erfindungsgemäße Federeinheit, um Kennwerte des Dämpfers einzustellen.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter- bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Federeinheit für einen Dämpfer möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Federzunge zur Aufbiegung definierte elastische Eigenschaften aufweist, um das Dämpferfluid in Durchflussrichtung passie- ren zu lassen. In vorteilhafter weise kann durch die Auslegung der Federzunge auf einfache Weise das Öffnungsverhalten des Federelements verändert werden, so dass der Fluss des Dämpferfluids durch mindestens einen Durchflusskanal gezielt regelbar ist.

Bevorzugt ist die Federscheibe möglichst steif und im Wesentlichen unbeweglich ausgeführt, um eine Fließkraft des strömenden Dämpferfluids aufzunehmen und eine Abdichtfunktion zur Innenwand des Durchflusskanals zu gewährleisten. In vorteilhafter weise kann die in Form und Herstellung einfache Federscheibe kostengünstig hergestellt werden. In vorteilhafter Weise wird der Steuerspalt ohne Beteiligung eines weiteren Bauteils zwischen der Federzunge und der Innenwand des Durchflusskanals gebildet, wodurch die mit der Innenwand des Durchflusskanals gebildete Funktionsgeometrie nicht an der Innenwand umlaufend vorhanden sein muss, sondern nur in direkter Nähe der Spitze der Federzunge, wo die Präzision für die Stellgenauigkeit notwendig ist. Es ist also möglich, an den restlichen Bereichen der Innenwand des Durchflusskanals eine etwas unpräzisere Formgebung zuzulassen, da diese Formgebung nur eine Abdichtfunktion zwischen Federscheibe und Innenwand nicht aber eine hydraulische Ventilfunktion erfüllt.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Federeinheit ist die Federscheibe über einen Formschluss und/oder einen Stoffschluss im Durchflusskanal befestigt. In vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch eine einfache Montage des Federelementes im Durchflusskanal. In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Federeinheit ist die Federscheibe über einen Bajonettverschluss im Durchflusskanal befestigt. In vorteilhafter weise kann hierdurch der oben erwähnte Bereich der Innenwand mit präziser Formgebung mit relativ großem Freiheitsgrad optimal gestaltet werden, um die Steuerkantenfunktion für eine Druckstufe und eine Zugstufe des Dämpfers zu erfüllen.

Bevorzugt sind die Federscheibe und die Federzunge materialgleich aus einem Werkstück gefertigt. In vorteilhafter Weise ist hierdurch eine einfache Herstellung des Federelementes und somit der Federeinheit möglich.

In weiterer Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Federeinheit mindestens ein erstes Federelement, das in einer in eine erste Durchflussrichtung wir- kenden Druckstufe des Durchflusskanals angeordnet ist, und mindestens ein zweites Federelement, das in einer in eine zweite Durchflussrichtung wirkenden Zugstufe des Durchflusskanals angeordnet ist. In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Federeinheit ist zwischen dem ersten Federelement und dem zweiten Federelement eine Zwischen platte angeordnet. Dadurch, dass der Steuerspalt ohne Beteiligung eines weiteren Bauteils zwischen der Federzunge und der Innenwand des Durchflusskanals gebildet wird, kann die Zwischenplatte als einfaches, vorzugsweise scheibenförmiges Bauteil ausgeführt werden, dessen Herstellung erheblich einfacher und kostengünstiger ist als die derzeit in Dämpfern eingesetzten Zwischenplatten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dämpfers mit einem Dämpferzylinder und einer Kolbeneinheit, welche eine Kolbenstange und einen Kolbenstempel umfasst. Figur 2 zeigt einen Teilschnitt durch die Kolbeneinheit des Dämpfers mit einer erfindungsgemäßen Federeinheit, die zwei Federelemente umfasst, zwischen denen eine Zwischenplatte angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Federeinheit mit zwei

Federelementen in einer Seitenansicht, wobei die Federelemente Federscheiben und Federzungen umfassen.

Fig. 4 zeigt den Ausschnitt eines Federelementes mit einer Federscheibe und ei- ner Federzunge aus Fig. 3 in einer Draufsicht.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßer Dämpfer 26, der vorzugsweise als Stoßdämpfer eines Fahrzeugs ausgeführt ist, einen mit einem

Dämpferfluid 14 befüllten Dämpferzylinder 28, in dem eine Kolbeneinheit 30 beweglich angeordnet ist, die eine Kolbenstange 32 und einen Kolbenstempel 34 umfasst, wobei der Kolbenstempel 34 über die Kolbenstange 32 in dem Dämpferzylinder 28 geführt wird. Der Kolbenstempel 34 teilt den Dämpferzylinder 28 in eine obere Dämpferkammer 36 und in eine untere Dämpferkammer 38. Bei einer axialen, vorzugsweise in Richtung einer Hochachse 40 des Dämpfers 26 verlaufenden Bewegung der Kolbenstange 32 und damit des Kolbenstempels 34 gegenüber dem Dämpferzylinder 28 muss das Dämpferfluid 14 durch eine innerhalb des Dämpferzylinders 28 angeordnete Durchflusseinrichtung 42 fließen, die mindestens einen Durchflusskanal 16 aufweist, der in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist. Die Durchflusseinrichtung 42 bildet bevorzugt einen geschlossenen Kreislauf. Im Betrieb beziehungsweise während einer Beanspruchung des Dämpfers 26 strömt durch die in Richtung der Hochachse 40 des Dämpfers 26 beziehungsweise des Dämpferzylinders 28 gerichtete Bewegung der Kolbeneinheit 30 der Dämpferfluidstrom 14 in der Durchflusseinrichtung 42. Die Durchflusseinrichtung

42 umfasst mindestens eine in eine erste Durchflussrichtung 46 wirkende Druckstufe und/oder mindestens eine in eine zweite Durchflussrichtung 44 wirkende Zugstufe. Zur Einstellung von Dämpferkennwerten ist der Fluss des Dämpferflu- ids 14 durch mindestens einen Durchflusskanal 16 mit Verstellmitteln 10 gemäß Fig. 2 bis 5 regelbar, wobei die Verstellmittel mindestens eine Federeinheit 10 umfassen. Wie aus Fig. 2 bis 4 ersichtlich, ist eine erfindungsgemäße Federeinheit 10 in die mindestens einen Durchflusskanal 16 aufweisende Durchflusseinrichtung 42 des Fahrzeugdämpfers 26 eingebracht und wird zur Einstellung von Dämpferkenn- werten verwendet. Der Durchflusskanal 16 kann beispielsweise in dem Kolbenstempel 34 angeordnet werden, welcher über die Kolbenstange 32 in dem Dämpferzylinder 28 des Fahrzeugdämpfers 26 geführt ist.

Die dargestellte Federeinheit 10 weist vorzugsweise zwei Federelemente 12a, 12b auf, mit welchen zur Einstellung von Dämpferkennwerten der Fluss des

Dämpferfluids 14 durch den Durchflusskanal 16 regelbar ist, wobei das erste Federelement 12a in einer in eine erste Durchflussrichtung 46 wirkenden Druckstufe des Durchflusskanals 16 und das zweite Federelement 12b in einer in eine zweite Durchflussrichtung 44 wirkenden Zugstufe des Durchflusskanals 16 ange- ordnet ist.

Um den Fluss des Dämpferfluids 14 durch mindestens einen Durchflusskanal 16 zur Einstellung von Dämpferkennwerten auf einfache Weise zu ermöglichen, weist das mindestens eine Federelement 12a, 12b eine Federscheibe 12.1 a, 12.1 b mit einer ausgeschnittenen Federzunge 12.2a, 12.2b auf, die mit einer Innenwand 16.1 des Durchflusskanals 16 den mindestens einen Steuerspalt 18a, 18b bildet. Die Federzunge 12.2a, 12.2b wird durch Schneiden, Stanzen oder einem anderen einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Verfahren ausgeschnitten. Der Steuerspalt 18a, 18b und die daran angrenzenden Kanten der Bauteile 12.2a, 12.2b, 16.1 , 16 bilden eine Steuerkante, die eine einen Widerstand bildende Funktion gegen das durchströmende Dämpferfluid 14 erfüllt. Die Steuerkante hat unter anderem eine Dämpferkennlinien bestimmende Funktion. Insbesondere dient die Steuerkante zur gezielten Beeinflussung der Durchflussmenge des Dämpferfluids 14 und der Druckdifferenz über den Steuerspalt 18a, 18b. Dass der Steuerspalt 18a, 18b ohne Beteiligung eines weiteren Bauteils zwischen Federzunge 12.2a, 12.2b und Innenwand 16.1 des Durchflusskanals 16 gebildet wird, setzt eine entsprechend präzise Gestaltung der Innenwandgeometrie des Durchflusskanals 16 und der Federzunge 12.2a, 12.2b voraus. Es muss insgesamt ein im Wesentlichen enger Steuerspalt 18a, 18b über die ge- samte Höhe h gewährleistet sein, wobei die Höhe h größer oder gleich der maximalen Öffnung der Federzunge 12.2a, 12.2b ist. Insbesondere bei geschlosse- ner Federzunge 12.2a, 12.2b muss ein sehr enger Steuerspalt 18a, 18b vorliegen. Aber auch bei sich öffnender Federzunge 12.2a, 12.2b muss die Geometrie der Innenwand 16.1 des Durchflusskanals 16 mit hoher Genauigkeit konstant beziehungsweise abstimmungsgemäß bleiben.

Die Federzunge 12.2a, 12.2b ist durch zwei Spalte 20a, 20b von der Restfederscheibe 12.1a, 12.1 b getrennt. Vorzugsweise sind die Federscheibe 12.1 a, 12.1 b und die Federzunge 12.2a, 12.2b materialgleich aus einem Werkstück gefertigt.

Zwischen den Federelementen 12a, 12b der Federeinheit 12 ist eine Zwischenplatte 24 angeordnet, die eine Auflagefläche für die Federelemente 12a, 12b bildet. Hierbei sind das in der Druckstufe wirkende Federelement 12a auf der Zwischenplatte 24 und das in der Zugstufe wirkende Federelement 12b unter der Zwischenplatte 24 vorgesehen. Die Federelemente 12a, 12b sind auf der Zwi- schenplatte 24 zumindest örtlich beziehungsweise teilweise, vorzugsweise durch

Schweißen befestigt, um ein Durchkriechen des Dämpferfluids 14 unter den Federscheiben 12.1 a, 12.1 b der Federelemente 12a, 12b zu vermeiden.

Die Federzunge 12.2a, 12.2b weist zur Aufbiegung eine definierte Federcharak- teristik auf, um das Dämpferfluid 14 in die durch Pfeile gemäß Fig. 1 angezeigte

Durchflussrichtung 44 oder 46 passieren zu lassen. Fig. 3 zeigt die aufgebogene Federzunge 12.2a des in der Druckstufe wirkenden Federelements 12a und die aufgebogene Federzunge 12.2b des in der Zugstufe wirkenden Federelements 12b.

Die Federscheibe 12.1a, 12.1 b ist möglichst steif und im Wesentlichen unbeweglich ausgeführt, um eine Fließkraft des strömenden Dämpferfluids 14 aufzunehmen und eine Abdichtfunktion zur Innenwand 16.1 des Durchflusskanals 16 zu gewährleisten.

Die Federscheibe 12.1a, 12.1 b ist vorzugsweise über einen Formschluss und/oder einen Stoffschluss im Durchflusskanal 16 befestigt. Hierbei ist vorstellbar, die Montage der Federscheibe 12.1 a, 12.1 b in einer Kombination von einer linearen Bewegung und einer rotatorischen Bewegung auszuführen. Beispiels- weise indem die Federscheibe 12.1 a, 12.1 b über einen Bajonettverschluss durch

Schieben, Drehen und Positionieren im Durchflusskanal 16 befestigt wird.