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Dokumentenidentifikation DE102006028792A1 03.01.2008
Titel Dämpfungselement zur Bewegungsdämpfung eines Fahrzeugteils, insbesondere eines Antriebsaggregats, eines Fahrzeugs
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Münch, Norbert, 01662 Meißen, DE
DE-Anmeldedatum 23.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006028792
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse F16F 13/10(2006.01)A, F, I, 20060623, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16F 9/36(2006.01)A, L, I, 20060623, B, H, DE   F16F 9/08(2006.01)A, L, I, 20060623, B, H, DE   B60K 5/12(2006.01)A, L, I, 20060623, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Dämpfungselement zur Bewegungsdämpfung eines Fahrzeugteils eines Fahrzeugs, insbesondere eines Antriebsaggregats, mit einem Arbeitskolben (1), der in einem Grundkörper (3) beweglich geführt ist, der zusammen mit dem Arbeitskolben (1) eine volumenveränderliche Arbeitskammer (17) begrenzt. Erfindungsgemäß weist das Dämpfungselement zumindest einen Rolldichtring (13) auf, der einen Bewegungsspalt (12) zwischen Führungsflächen (7 bis 10) des Arbeitskolbens (1) und des Grundkörpers (3) abdichtet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Dämpfungselement zur Bewegungsdämpfung eines Fahrzeugteils, insbesondere eines Antriebsaggregats, eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solche Dämpfungselemente weisen eine geringe statische Steifigkeit auf und übernehmen bei Antriebsaggregaten von Fahrzeugen eine Schwingungsdämpfung. Im Unterschied dazu übernehmen Traglager die Tragfunktion zum Tragen des Antriebsaggregats.

Ein gattungsgemäßes Dämpfungselement ist aus der DE 103 36 680 B4 bekannt, das aus einem ersten Lagerteil und einem zweiten Lagerteil besteht, die über eine volumenveränderliche Arbeitskammer voneinander beabstandet sind. Zur Abdichtung der Arbeitskammer ist ein Rollbalg vorgesehen, der die beiden Lagerteile miteinander verbindet. Der Rollbalg ist aus einem blähsteifem Material hergestellt, sodass dieser sich bei einer Druckbeaufschlagung der Arbeitskammer nicht verformt. Das Dämpfungselement nimmt aufgrund seiner vernachlässigbaren statischen Steifigkeit die Schwingungsdämpfung wahr, während zusätzliche Traglager die Betriebslasten aufnehmen. Dadurch ist der Abstimmspielraum der eingesetzten Dämpfungselemente und der Traglager erweitert und werden statisch überbestimmte Lagerungen und damit Verspannungen durch Toleranzen, Setzungsvorgänge und Temperatureinfluss vermieden. Durch die oben genannte Funktionstrennung der Schwingungsdämpfung von der Tragfunktion ist es ermöglicht, die Eigenschaften von Traglagern zu verändern, ohne dass auf das Dämpfungselement Einfluss genommen wird und umgekehrt. In diesem Zusammenhang sind die statische und die dynamische Steifigkeit, das Dämpfungsmaß und die Frequenzlage des Dämpfungsmaximums wesentliche Abstimmparameter.

Das Maß der Dämpfung ist nachteilig durch die Blähsteifigkeit des Rollbalgs begrenzt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Dämpfungselement zur Bewegungsdämpfung eines Fahrzeugteils eines Fahrzeugs, insbesondere eines Antriebsaggregats, bereitzustellen, dass eine verbesserte Dämpfungsfunktion aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungsidee sind in den Unteransprüchen offenbart.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 weist das Dämpfungselement zumindest einen Rolldichtring auf, der einen Bewegungsspalt zwischen Führungsflächen des Arbeitskolbens und des Grundkörpers abdichtet. Der Rolldichtring kann bei einer Dämpfungsbewegung zwischen dem Arbeitskolben und dem Grundkörper frei abrollen, ohne dabei eine Rückstellkraft aufzubauen. Durch die Abrollbewegung des Rolldichtrings kann auch die bei üblichen Schwingungsdämpfern, etwa Achsstoßdämpfern, vorhandene Haftreibung vermieden werden. Eine solche Haftreibung führt bei sehr kleinen Dämpfungsbewegungen, beispielsweise weniger als 1 mm, zu einer Versteifung des Dämpfungselements.

Damit der Rolldichtring beim Abrollen aus seiner Ruhelage heraus keine Eigenspannungen erzeugt, kann der Rolldichtring aus einer zylindrischen Gummischnur geklebt werden. Auf diese Weise wird eine herstellungsbedingte Vorzugslage des Rolldichtrings verhindert. Alternativ kann der Querschnittsdurchmesser des Rolldichtrings im Verhältnis zum Ringdurchmesser sehr klein sein.

Um die Arbeitskammer druckmitteldicht zu gestalten, kann der Rolldichtring zusammen mit dem Arbeitskolben und dem Grundkörper die Arbeitskammer begrenzen.

Der Bewegungsspalt zwischen dem Grundkörper und dem Arbeitskolben kann über ein weiteres Dichtmittel, etwa einem elastischen Schutzbalg, geschlossen sein. Der Schutzbalg hält einerseits den Bewegungsspalt verschmutzungsfrei und fängt andererseits Lecköl auf. Durch eine druckmitteldichte Anordnung des Rolldichtrings in den Bewegungsspalt wird die Arbeitskammer auch bei einem größeren Überdruck zuverlässig druckmitteldicht abgedichtet. Ein Zwischenraum zwischen dem Rolldichtring und dem weiteren Dichtmittel ist daher im wesentlichen nicht druckbeaufschlagt, so dass darin ein Umgebungsdruck vorherrscht. Das Dichtmittel kann daher elastisch ohne jegliche Formsteifigkeit ausgeführt sein.

Bevorzugt ist es, wenn zumindest zwei in Axialrichtung voneinander beabstandete Rolldichtringe im Bewegungsspalt zwischen dem Arbeitskolben und dem Grundkörper vorgesehen sind. Der Arbeitskolben ist somit in einfacher Weise zuverlässig im Grundkörper geführt, ohne zu kippen.

Für einen einfachen Einbau des Arbeitskolbens in den Grundkörper kann die Führungsfläche des Grundkörpers zumindest einen Bewegungsanschlag für den Rolldichtring aufweisen. Beim Einbau wird zunächst der Rolldichtring vom Arbeitskolben auf den Bewegungsanschlag der Führungsfläche des Grundkörpers geschoben. Auf diese Weise nimmt der Rolldichtring eine vorgegebene Höhenposition ein. Im nächsten Schritt wird der Arbeitskolben durch den höhenfixierten Rolldichtring hindurch gepresst. Sofern zwei Rolldichtringe vorgesehen werden, sind in der grundkörperseitigen Führungsfläche zwei Bewegungsanschläge für die Rolldichtringe eingearbeitet, um deren Höhenposition beim Zusammenbau festzulegen.

Bevorzugt kann der Grundkörper fahrzeugfest an der Karosserie befestigt sein, während der Arbeitskolben an dem zu dämpfenden Fahrzeugteil angelenkt ist. Insbesondere zur Dämpfung eines Antriebsaggregats eines Fahrzeugs arbeitet das Dämpfungselement bevorzugt hydraulisch mit einer flüssigkeitsgefüllten Arbeitskammer, die über einen Dämpfungskanal mit einer Ausgleichskammer in Verbindung ist.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur beschrieben, in der im Seitenschnitt ein Dämpfungselement gezeigt ist.

Das Dämpfungselement gemäß der Figur wird zur Dämpfung von Aggregatsschwingungen eines Antriebsaggregats für ein Kraftfahrzeug eingesetzt. Wie aus der Figur hervorgeht, weist das Dämpfungselement einen Arbeitskolben 1 auf, der hier beispielhaft in einem Grundkörper 3 beweglich in einer Fahrzeughochachsenrichtung geführt ist. Hierzu weist der Grundkörper 3 eine hohlzylindrisch gebildete Führungswand 5 auf, entlang der der Arbeitskolben 1 geführt ist. Die Führungswand 5 des Grundkörpers 3 ist innenseitig mit einer ringförmigen Anschlagstufe abgestuft, die eine erste, obere Führungsfläche 7 großen Durchmessers von einer zweiten, unteren Führungsfläche 8 kleinen Durchmessers trennt. Die Führungsflächen 9, 10 des Arbeitskolbens 1 ist in korrespondierender Weise ebenfalls abgestuft ausgeführt.

Der Arbeitskolben 1 ist gemäß der Figur über einen Ringspalt 12 von der Führungsfläche 7 der Führungswand 5 beabstandet. Der Ringspalt 12 ist dabei mit Hilfe von zwei Rolldichtringen 13 geschlossen, die jeweils auf den Führungsflächen 7, 8 der Führungswand 5 und den Führungsflächen 9, 10 des Arbeitskolbens 1 frei abrollen können. Dabei begrenzt der untere Rolldichtring 13 zusammen mit dem Arbeitskolben 1 und einem beabstandet gegenüberliegenden Düsenkörper 15 des Grundkörpers 3 eine Arbeitskammer 17.

Die zylindrische Führungswand 5 des Grundkörpers 3 ist mit einer Basisplatte 21 einstückig in Verbindung. Das Dämpfungselement ist dabei mittels der in der Basisplatte 21 vorgesehenen Schraublöcher 23 beispielweise an einen nicht dargestellten Hilfsrahmen fahrzeugfest anbindbar. Demgegenüber ist der Arbeitskolben 1 mit einer gelenkigen Koppel 25 an das Antriebsaggregat anbindbar.

Für eine wirkungsvolle Dämpfung des Antriebsaggregats ist die Arbeitskammer 17 des Dämpfungselements mit einem Hydrauliköl gefüllt. Die Arbeitskammer 17 ist über einen, sich durch den Düsenkörper 15 erstreckenden Dämpfungskanal 27 mit einer Ausgleichskammer 29 strömungstechnisch in Verbindung. In der Figur ist lediglich ein Einlass des Dämpfungskanals 27 gezeigt, der sich spiralförmig durch den Düsenkörper 15 erstreckt. Die Ausgleichskammer 29 ist gemäß der Figur mittels einer Membran 31 zweigeteilt in eine erste, zwischen dem Düsenkörper 15 und der Membran 31 gebildete Ausgleichskammer und eine zweite, zwischen der Membran und der Basisplatte 21 gebildete Ausgleichskammer, die über Ausgleichsöffnungen 37 mit der Umgebung in Verbindung ist.

Um den Ringspalt 12 gegen Verschmutzungen von außen zu sichern, weist das Dämpfungselement gemäß der Figur einen oberseitigen Schutzbalg 39 auf. Außerdem begrenzt der Schutzbalg 39 zusammen mit dem oberen Rolldichtring 13 einen ringförmigen Zwischenraum 43, in dem ggf. austretendes Lecköl aufgefangen wird. Da der Zwischenraum 43 im Gegensatz zur Arbeitskammer 17 nicht druckbeaufschlagbar ist, kann der Schutzbalg 39 aus einem elastischen Kunststoffmaterial im wesentlichen ohne jegliche Formstabilität gebildet sein. Bei einer Dämpfungsbewegung des Arbeitskolbens 1 im Grundkörper 3 können so keine nennenswerten Rückstellkräfte im Schutzbalg 39 aufgebaut werden. Der Zwischenraum 43 ist mit der Ausgleichskammer 29 in Verbindung, damit das Lecköl vom Zwischenraum 43 über die Ausgleichskammer 29 wieder in das System rückführbar ist.

Bei Aggregatschwingungen wirken Kräfte über die Koppel 25 auf den Arbeitskolben 1, wodurch das in der Arbeitskammer 17 befindliche Hydrauliköl druckbeaufschlagt wird und durch den Dämpfungskanal 27 in die Ausgleichskammer 29 strömt. Dadurch verformt sich die Membran 31 in Richtung der zweiten Ausgleichskammer. Bei Aggregatsschwingungen wird die Flüssigkeitssäule im Dämpfungskanal 27 zu Schwingungen angeregt, wodurch eine Dämpfungskraft erzeugt wird. Die Dämpfungswirkung wird dabei vor allem durch den hydraulischen Durchmesser und die Länge des Dämpfungskanals 27 bestimmt.

Beim Zusammenbau des Dämpfungselements wird zunächst der in der Figur gezeigte untere Rolldichtring 13 mit dem kleineren Durchmesser auf einen in der Führungswand 5 des Grundkörpers 3 eingesetzten Sprengring 45 gelegt, der den Düsenkörper 15 hält, und anschließend der Rolldichtring 13 größeren Durchmessers auf den Ringanschlag 11 der Führungswand 5 gelegt. Durch diese Auflage der beiden Rolldichtringe 13 ist deren Axialabstand festgelegt. Darauffolgend kann der Arbeitskolben 1 durch die beiden Rolldichtringe 13 in seine Arbeitslage gedrückt werden. Während der Arbeitskolben 1 in den Grundkörper 3 gedrückt wird, verbleiben die beiden Rolldichtringe 13 zuverlässig auf der Anschlagstufe 11 sowie auf dem Sprengring 45. Durch die axialversetzte Anordnung der beiden Rolldichtringe 13 werden Kippbewegungen des Arbeitskolbens 1 verhindert und so eine widerstandsarme Hubbewegung des Arbeitskolbens 1 im Grundkörper 3 unterstützt.


Anspruch[de]
Dämpfungselement zur Bewegungsdämpfung eines Fahrzeugteils eines Fahrzeugs, insbesondere eines Antriebsaggregats, mit einem Arbeitskolben (1), der in einem Grundkörper (3) beweglich geführt ist, der zusammen mit dem Arbeitskolben (1) eine volumenveränderliche Arbeitskammer (17) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement zumindest einen Rolldichtring (13) aufweist, der einen Bewegungsspalt (12) zwischen Führungsflächen (7 bis 10) des Arbeitskolbens (1) und des Grundkörpers (3) abdichtet. Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rolldichtring (13) die Arbeitskammer (17) zusammen mit dem Arbeitskolben (1) und dem Grundkörper (3) begrenzt. Dämpfungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsspalt (12) mit dem darin angeordneten Rolldichtring (13) über ein weiteres Dichtmittel (39) geschlossen ist. Dämpfungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenraum (43) zwischen dem Dichtmittel (39) und dem Rolldichtring (13) in etwa ein Umgebungsdruck vorherrscht. Dämpfungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei in Axialrichtung voneinander beabstandete Rolldichtringe (13) im Bewegungsspalt (11) zwischen dem Arbeitskolben (1) und dem Grundkörper (3) vorgesehen sind. Dämpfungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Rolldichtring (13) eine Führungsfläche (7, 8) am Grundkörper (3) vorgesehen ist, die über eine Anschlagstufe (11) voneinander getrennt sind und unterschiedliche Führungsdurchmesser aufweisen. Dämpfungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (1) beim Einbau in den Grundkörper (3) jeden der Rolldichtringe (13) gegen einen Bewegungsanschlag (11, 45) schiebt, wodurch deren Höhenposition festgelegt ist. Dämpfungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) fahrzeugfest befestigt ist und der Arbeitskolben (1) an dem zu dämpfenden Fahrzeugteil angelenkt ist. Dämpfungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer (17) mit Flüssigkeit gefüllt ist, und über einen Dämpfungskanal (27) mit einer Ausgleichskammer (29) in Verbindung ist.






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