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Patent Searching and Data


Title:
VIBRATION DAMPER HAVING AN ACCELERATION-DEPENDENT DAMPING-FORCE APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/082810
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vibration damper having an acceleration-dependent damping-force apparatus, comprising a cylinder filled with damping medium, in which cylinder a piston rod performs an axial translational motion, wherein at least one damping apparatus through which the damping medium flows is actuated in dependence on the translational motion, wherein the piston rod is operatively connected to a spindle drive, by means of which the translational motion of the piston rod is converted into a rotational motion of an inertial mass of the damping-force apparatus, wherein the acceleration-dependent damping apparatus is arranged radially outside of the cylinder in which the piston rod performs the translational motion of the piston rod.

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Inventors:
GAIL, Steffen (Brückenstr. 4 - 6, Schweinfurt, 97421, DE)
RENNINGER, Markus (Rainstr. 25, Rottershausen, 97714, DE)
Application Number:
EP2013/072661
Publication Date:
June 05, 2014
Filing Date:
October 30, 2013
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Graf-von-Soden-Platz 1, Friedrichshafen, 88046, DE)
International Classes:
F16F7/10
Domestic Patent References:
WO2012054774A2
WO2012054774A2
Foreign References:
US20060086582A1
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Claims:
Patentansprüche

1 . Schwingungsdämpfer (1 ) mit einer beschleunigungsabhängigen Dämpfkrafteinrichtung (25), umfassend einen mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder (7), in dem eine Kolbenstange (9) eine axiale Verschiebebewegung ausführt, wobei in Abhängigkeit der Verschiebebewegung mindestens eine vom Dämpfmedium durchströmte Dämpfeinrichtung betätigt wird, wobei die Kolbenstange (9) mit einem Spindelantrieb (23) in Wirkverbindung steht, über den die Verschiebebewegung der Kolbenstange (9) in eine Rotationsbewegung einer Trägheitsmasse (35) der Dämpfkrafteinrichtung (25) umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung (25) radial außerhalb des Zylinders (7) angeordnet ist, in dem die Kolbenstange (9) ihre Verschiebebewegung ausführt.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung (25) in einem Gehäuse (21 ) angeordnet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (7) und das Gehäuse (21 ) für die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung (25) eine Baueinheit bilden.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (9) und das Gehäuse (21 ) von einem Strangpressprofil gebildet wird.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Zylindern (7) mit der mittels Dämpfmedium betriebenen Dämpfeinrichtung (25) mit mindestens einer beschleunigungsabhängigen Dämpfeinrichtungen kombiniert ist, wobei eine räumlich symmetrische Anordnung der Aggregate (7; 25) vorliegt.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl beschleunigungsabhängigen Dämpfeinrichtungen (25) mit mindestens einem Zylinder (7) mit der mittels Dämpfmedium betriebenen Dämpfeinrichtung kombiniert ist, wobei eine räumlich symmetrische Anordnung der Aggregate (7; 25) vorliegt.

7. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (9) zwei endseitige Verschlusselemente (17; 19) des Zylinders (7) durchdringt.

8. Schwingungsdämpfer nach der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (1 ) als ein Federbein mit einer Tragfeder (37) ausgeführt ist.

9. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfeder (37) radial innerhalb der mindestens einen Kolbenstange (9) und /oder des Spindelantriebs (23) angeordnet ist.

10. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung (39) zwischen der mindestens einen Kolbenstange (1 ) und des mindestens einen Spindelantriebs (23) einen Federteller (41 ) für die Tragfeder bildet.

Description:
Schwinqunqsdämpfer mit einer beschleuniqunqsabhänqiqen Dämpfkrafteinrichtunq

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einer beschleunigungsabhängigen Dämpfkrafteinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .

Aus der WO 2012054774 A2 ist ein Schwingungsdämpfer mit einer beschleunigungsabhängigen Dämpfkrafteinrichtung bekannt, der einen Spindelantrieb für eine rotationsfähigen Masse aufweist, die innerhalb eines Zylinders angeordnet ist. Die Massenträgheit der rotationsfähigen Masse wird als Dämpfkraft zur Bedämpfung der Relativbewegung zwischen Zylinder und Kolbenstange genutzt. Die räumliche Anordnung des Spindelantriebs erfordert eine besondere Ausgestaltung des Schwingungsdämpfers. So muss eine hohle Kolbenstange zur Aufnahme des Spindelantriebs eingesetzt werden. Des Weiteren ist der Ausgleichsraum außerhalb des Zylinders angeordnet. Dadurch ergibt sich eine insgesamt aufwändige Gesamtkonstruktion des Schwingungsdämpfers.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer zu realisieren, der einen insgesamt einfachen Aufbau aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung radial außerhalb des Zylinders angeordnet ist, in dem die Kolbenstange ihre Verschiebebewegung ausführt.

Der große Vorteil besteht darin, dass die in Abhängigkeit der Kolbenstangengeschwindigkeit betätigte, in der Regel hydraulisch wirksame Dämpfeinrichtung von einem handelsüblichen Schwingungsdämpfer gebildet werden kann, der eine in sich abgeschlossene Baueinheit bildet, d. h. es müssen keine Verbindungen zu einem weiteren Zylinder bestehen, um z. B. einen Ausgleichsraum aufnehmen, da der gesamte Spindelantrieb außerhalb des Zylinders angeordnet ist. Man kann die hydraulisch wirksame Dämpfeinrichtung optimal gestalten, da im Zylinder kein Bauteil der beschleunigungsabhängigen Dämpfeinrichtung angeordnet ist und auch die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung lässt sich einfach ausführen, da keine die hydraulische Dämpf kraft beeinflussenden Bauteile im Gehäuse zu berücksichtigen sind.

Zum Schutz gegen Verschmutzung ist die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung in einem Gehäuse angeordnet ist.

Im Hinblick auf eine kompakte Bauform bilden der Zylinder und das Gehäuse für die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung eine Baueinheit.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Zylinder und das Gehäuse von einem Strangpressprofil gebildet wird.

Die vom Dämpfmedium erzeugte Dämpf kraft ist einerseits im Maximum größer und setzt zu einem anderen Schwingungszeitpunkt ein als die Dämpf kraft, die von der beschleunigungsabhängigen Dämpfkrafteinrichtung erzeugt wird. Würde man beide Dämpfeinrichtungen parallel nebeneinander anordnen und betreiben, dann würde ohne eine Kompensationsmaßnahme, z. B. durch den Einsatz von jeweils einem Anschlussorgan für den Spindelantrieb und einem Anschlussorgan für die Kolbenstange, ein Biegemoment in den Schwingungsdämpfer eingeleitet. Um dieses Problem zu lösen, wird eine Mehrzahl von Zylindern mit der mittels Dämpfmedium betriebenen Dämpfeinrichtung mit mindestens einer beschleunigungsabhängigen Dämpfeinrichtungen kombiniert, wobei eine räumlich symmetrische Anordnung der Aggregate vorliegt. Beispielhaft kann z. B. ein Spindelantrieb räumlich zwischen zwei hydraulischen Schwingungsdämpfern angeordnet sein.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass eine Mehrzahl beschleunigungsabhängigen Dämpfeinrichtungen mit mindestens einem Zylinder mit der mittels Dämpfmedium betriebenen Dämpfeinrichtung kombiniert ist, wobei eine räumlich symmetrische Anordnung der Aggregate vorliegt.

Prinzip bedingt benötigt der Spindelantrieb einen Bauraum, der dem Hubweg der Kolbenstange entspricht, zuzüglich der Baulänge für eine Spindelmutter, einer Lagerung der Gewindespindel und der Baulänge der Trägheitsmasse. Diese Bau- raumlänge steht damit auch dem dämpfmedium betriebenen Schwingungsdämpfer zur Verfügung, so dass die Möglichkeit besteht, dass die Kolbenstange zwei endsei- tige Verschlusselemente des Zylinders durchdringt. Diese Bauform bietet den großen Vorteil, dass man einerseits keinen Ausgleichsraum für die Kompensation des von der Kolbenstange verdrängten Volumens benötigt und andererseits die Dämpf kraft- kennlinie für die Ein- und Ausbewegung der Kolbenstange im Zylinder besonders variabel auslegen kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Schwingungsdämpfer als ein Federbein mit einer Tragfeder ausgeführt.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Tragfeder radial innerhalb der mindestens einen Kolbenstange und /oder des Spindelantriebs angeordnet ist. Sollte z. B. eine Windung der Tragfeder brechen, dann kann die Tragfeder nicht radial ihre Einbauposition verlieren. Die Kolbenstange(n) und die Spindel(n) bilden damit eine Federfangfunktion.

Zur optimalen funktionalen Ausnutzung der verwendeten Bauteile ist vorgesehen, dass die Verbindung zwischen der mindestens einen Kolbenstange und des mindestens einen Spindelantriebs einen Federteller für die Tragfeder bildet.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Schwingungsdämpfer mit einem Zylinder und einem Gehäuse

Fig. 2 Schwingungsdämpfer mit zwei Zylinder und einem Gehäuse

Die Figur 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 , der zwei Einzel-Schwingungsdämpfer 3; 5 mit unterschiedlichem Funktionsprinzip und Dämpfkraftkennlinie um- fasst. Ein erster mittels Dämpfmedium betriebener Schwingungsdämpfer 3 umfasst einen mit dem Dämpfmedium gefüllten Zylinder 7, in dem eine Kolbenstange 9 eine axial Verschiebebewegung ausführt. Die Kolbenstange 9 trägt einen Kolben 1 1 , der mit nicht dargestellten Dämpfventilen bestückt ist. Der Kolben unterteilt den Zylinder 7 zwei Arbeitsräume 13; 15, die von zwei endseitigen Verschlusselementen 17; 19 begrenzt werden. In dieser bevorzugten Bauweise des Schwingungsdämpfers 3 durchdringt die Kolbenstange 9 beide endseitigen Verschlusselemente 17; 19, so dass das bei einer Kolbenstangenbewegung vom Kolben 1 1 verdrängte Dämpfmedium für beide Bewegungsrichtungen gleich ist. Die Kolbenstange 9 ist axial zweigeteilt ausgeführt, wobei der Kolben 1 1 zwischen den beiden Kolbenstangenabschnitten 9a; 9b fixiert ist.

Die Zylinderlänge ist derart gewählt, so dass die Kolbenstange 9 auch bei maximaler Einfahrposition des Kolbens 1 1 in Richtung des unteren Verschlusselements 19 noch vom Zylinder 7 eingehüllt wird.

Radial außerhalb des Zylinders 7 weist der Schwingungsdämpfer 1 mit dem zweiten Schwingungsdämpfer 5 ein achsparalleles Gehäuse 21 auf, in dem ein Spindelantrieb 23 für eine beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung 25 angeordnet ist. Der Zylinder 7 und das Gehäuse 21 bilden eine Baueinheit, die z. B. von einem Strangpressprofil gebildet wird. Die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung 25 umfasst eine Gewindespindel 27, die mit einer Spindelmutter 29 zusammenwirkt. Die Spindelmutter 29 ist an einem Betätigungsrohr 31 befestigt, wobei die Spindelmutter 29 in Umfangsrichtung fixiert, in Längsrichtung des Gehäuses 21 jedoch axial beweglich geführt ist. Die Gewindespindel kann bei einer Betriebsbewegung in die Betätigungsrohr 31 einfahren.

An dem dem Betätigungsrohr 31 entgegengesetzten Ende der Gewindespindel 27 ist dieser im Gehäuse 21 axial und radial durch eine Lageranordnung 33 abgestützt. Der Lageranordnung 33 schließt sich axial eine Trägheitsmasse 35 an, die über ein offenes Ende des Gehäuses 21 direkt zugänglich ist und dadurch leicht veränderbar oder auswechselbar ist.

Der Schwingungsdämpfer 1 ist als ein Federbein mit einer Tragfeder 37 ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Tragfeder 37 konzentrisch zum Betäti- gungsrohr 31 angeordnet. Der Spindelantrieb 23, d. h. das Betätigungsrohr 31 mit der Spindelmutter 29 und die Gewindespindel 27 stehen mit der Kolbenstange 9 in Wirkverbindung. Eine Axialbewegung der Kolbenstange 9 erfolgt stets synchron mit einer Relativbewegung zwischen dem Betätigungsrohr 31 mit der Spindelmutter 29 und der Gewindespindel 27. Eine Verbindung 39 zwischen dem Spindelantrieb 23 und der Kolbenstange 9 wird von einem Federteller 41 für die Tragfeder 37 gebildet.

Der dämpfmediumgefüllte Schwingungsdämpfer 3 und die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung 25 weisen deutlich unterschiedliche Dämpfkraftkennlinien auf, die sich funktional überlagern. So kann die beschleunigungsabhängige Dämpfkrafteinrichtung 25 schon z. B. bei einer geringen Kolbenstangengeschwindigkeit mit einer großen vergleichsweise großen Dämpfkraft wirksam sein, während zeitgleich aufgrund der geringen Kolbenstangengeschwindigkeit nur eine geringe Dämpf kraft von den Dämpfventilen erzeugt wird. Würde man ein Anschlussorgan 43 exakt in der Mitte der Verbindung 39 zwischen dem Betätigungsrohr 31 und der Kolbenstange 9 anordnen, so träte ein Biegemoment auf, das wiederum für eine erhöhte Reibung zwischen der Kolbenstange 9 und den endseitigen Verschlusselementen 17; 19 führen würde. Deshalb ist das Anschlussorgan 43 unter Berücksichtigung der auftretenden Dämpf kräfte eben nicht exakt in der Mitte zwischen den Längsachsen der Kolbenstange 9 und des Spindelantriebs 23 angeordnet, sondern leicht versetzt in Richtung der Kolbenstange 9.

Alternativ bestünde die Möglichkeit, dass man ein erstes Anschlussorgan für die Kolbenstange 9 und ein zweites Anschlussorgan für den Spindeltrieb 23 vorsieht. Auch bei dieser Ausgestaltung wäre das Problem der Einleitung von Biegemomenten in den gesamten Schwingungsdämpfer 1 behoben.

Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung von schädlichen Biegemomenten in den Schwingungsdämpfer 1 kann darin bestehen, dass eine Mehrzahl von Zylindern 7 mit der mit Dämpfmedium getriebenen Dämpfeinrichtung mit mindestens einer beschleunigungsabhängigen Dämpfeinrichtung 25 kombiniert ist, wobei eine räumlich symmetrische Anordnung der Aggregate vorliegt. Die Figur 2 zeigt z. B. eine derartige Anordnung, bei der zwischen zwei parallelen Zylindern 7 ein Gehäuse 21 mit dem Spindelantrieb 23 angeordnet ist. Selbstverständlich kann man auch vorsehen, dass eine Mehrzahl von beschleunigungsabhängigen Dämpfeinrichtungen 25 jeweils in Gehäusen 21 mit mindestens einem Zylinder 7 mit der mittels Dämpfmedium betriebenen Dämpfeinrichtung kombiniert ist, wobei auch dann eine räumlich symmetrische Anordnung vorliegt. Symmetrisch ist so zu verstehen, dass z. B. bei zwei Aggregaten eines Typs und einem Aggregat des anderen Typs die in Figur 2 dargestellte Reihenanordnung gewählt wird. Kommen z. B. drei Aggregate eines Typs in Kombination mit einem Aggregat des anderen Typs zur Anwendung, dann kann man z. B. eine Anordnung eines Dreiecks mit den drei Aggregaten vorsehen und in der Mitte zwischen den besagten drei Aggregaten positioniert man das einzelne Aggregat des anderen Typs.

Beide Ausführungen nach den Fig. 1 und 2 arbeiten nach demselben Prinzip.

Bei einer Relativbewegung zwischen dem kolbenstangenseitigen Anschlussorgan 43 und einem zylinderseitigen Anschlussorgan 45 sorgt die Kolbenbewegung für eine Verdrängung von Dämpfmedium aus einem Arbeitsraum 13;15 durch eines der Dämpfventile im Kolben 1 1 in den anderen Arbeitsraum 13;15. Über die Verbindung 39 bzw. den Federteller 41 wird diese Verschiebebewegung auf das Betätigungsrohr 31 des Spindelantriebs 23 übertragen. Dabei wird die Trägheitsmasse 35 am Ende der Gewindespindel 27 in Rotation versetzt. In Abhängigkeit der Kolbenstangenbewegungsparameter, Geschwindigkeit und Beschleunigung wird eine überlagerte Dämpf kraft von dem dämpfmedium betriebenen Schwingungsdämpfer 3 und der beschleunigungsabhängigen Dämpfkrafteinrichtung 25 erzeugt.

Sollte sich dabei herausstellen, dass Änderungen am mit Dämpfmedium betriebenen Schwingungsdämpfer 3 notwendig sind, dann kann der Zylinder 7 über die endseitigen Verschlusselemente 17; 19 geöffnet werden, um einen Zugang zu den Dämpfventilen zu erreichen. Die beschleunigungsabhängige Dämpfeinrichtung 25 wäre davon überhaupt nicht betroffen. Andererseits kann z. B. die Trägheitsmasse 35 angepasst werden, ohne den mit Dämpfmedium gefüllten Zylinder 7 zu öffnen. Diese strikte bauliche und räumliche Trennung vereinfacht den Betrieb und eventuelle Einstellarbeiten am Schwingungsdämpfer. Bezugszeichen

Schwingungsdämpfer

Schwingungsdämpfer

Schwingungsdämpfer

Zylinder

Kolbenstange

Kolben

Arbeitsraum

Arbeitsraum

Verschlusselement

Verschlusselement

Gehäuse

Spindelantrieb

Dämpfeinrichtung

Gewindespindel

Spindelmutter

Betätigungsrohr

Lageranordnung

Trägheitsmasse

Tragfeder

Verbindung

Federteller

Anschlussorgan

Zylinderseitiges Anschlussorgan