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Reibungsdämpfer, insbesondere für eine Heckklappenstütze bei Kraftfahrzeugen
Die DAS 1 914 878, P16f, 7/08, beschreibt einen Reibungsdämpfer mit einer eine Reibbelaganordnung
tragenden, in einem Außenrohr verschiebbaren Kolbenstange und mit sich an dieser
abstützenden Mitteln zum Andrucken der Reibbelaganordnung an das Außenrohr. Während
bei dem bekannten Reibungsdämpfer die Andrückmittel durch Federn gebildet sind und
eine weitgehend konstante Reibkraft bei axialen Relativbewegungen zwischen der dort
als zylindrische Aufnahme für eine Wendelfeder ausgebildeten Kolbenstange einerseits
und dem Außenrohr andererseits erzeugen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Reibungsdämpfer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er nur bei
axialen Relativbewegungen in einer Richtung eine Reibkraft erzeugt, die noch dazu
auf einen vorgegebenen Wert begrenzt ist. Bedarf an einem derartigen Reibungsdämpfer
besteht beispielsweise im Rahmen von Heckklappenstützen bei Kraftfahrzeugen. Diese
Stützen sollen automatisch beim Öffnen der Seckklappe wirksam werden und diese in
allen Öffnungsstellungen
sicher halten, dagegen einer Öffnungsbewegung
der Heckklappe praktisch keinen Widerstand entgegensetzen.
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Auch darf die Reibkraft des Reibungsdämpfers nicht so groß sein, daß
sie Schließbewegungen durch Aufbringen einer Zusatzkraft von Rand verhindert.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Reibungsdämpfer
der eingangs genannten Art mit dem Kennzeichen, daß die Andrückmittel einen durch
die Kolbens tange verschiebbaren, zumindest ungefähr konischen Bereich enthalten,
dem ein Anschlag zur Begrenzung zum Andrücken der Reibbelaganordnung führender Relativverschiebungen
zwischen dem konischen Bereich und der Reibbelaganordnung zugeordnet ist.
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Ein erstes Merkmal des erfindungsgemäßen Reibungsdämpfers besteht
also darin, daß die Reibbelaganordnung und der konische Bereich an der Kolbenstange
eine Anordnung nach Art eines Freilaufs bilden. Freilaufanordnungen mit einem konischen
Bereich sind bei Stoßdämpfern beispielsweise aus der OS 2 209 279, F16f, 9/12, bekannt,
bei denen mittels des konischen Bereichs Kugeln mehr oder weniger tief in eine elastische
Auskleidung des außenrohres hineingedrückt werden.
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Ein zweites wichtiges Merkm-al der Erfindung besteht in der Begrenzung
der maximal auftretenden Reibkräfte durch Vorsehen eines Anschlags an der Kolbenstange.
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Sobald der Anschlag wirksam wird, erfolgt keine weitere Relativbewegung
zwischen dem konischen Bereich der Kolbenstange einerseits und der Reibbelaganordnung
andererseits und damit kein weiteres Aufspreizen derselben, so daß jetzt die maximale
Reibkraft eingestellt ist und bleibt. Die Lage des Anschlags beim Einsatz der Erfindung
im Rahmen einer Heckklappenstütze
ist so gewählt, daß weitere axiale
Relativbewegungen zwischen Kolbenstange und Außenrohr nur bei von Hand erfolgendem
Aufbringen einer Zusatzkraft auf die Heckklappe erfolgen. Im Gegensatz zu echten
Stoßdämpferanordnungen, deren Aufgabe in einem Energieverzehr beispielsweise bei
einem Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis besteht, liegt dem erfindungsgemäßen
Reibungsdämpfer die spezielle Aufgabe zugrunde, nur eine definierte maximale Reibkraft
zu erzeugen, die durch Aufbringen einer Zusatzkraft überwunden werden kann.
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Gegenüber bekannten, mit Arretierungsstellungen versehenen Reckklappenstützenbietet
der erfindungsgemäße Reibungsdämpfer den Vorteil, daß er, ohne eine Handbetätigung
zu erfordern, automatisch die Klappe in jeder beliebigen Stellung hält.
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Eine erste Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß der konische Bereich zumindest in axialer Richtung starr mit der Kolbenstange
verbunden ist und diese den Anschlag als Durchmesservergrößerung trägt, die erst
bei ihrem Wirksamwe den die Reibbelaganordnung in axialer Richtung mitnimmt. Zur
Verringerung der Reibung zwischen dem konischen Bereich einerseits und der Reibbelaganordnung
andererseits ist es zweckmäßig, daß die Andrückmittel ferner starre Körper in Ausnehmungen
eines den konischen Bereich umgebenden hülsenartigen Führungskö.rpers enthalten,
der mit zumindest einer äußeren Vertiefung zur axialen Führung der Reibbelaganordnung
versehen ist und eine dem Anschlag gegenüberstehende Stirnfläche aufweist. In jedem
Fall soll dafür gesorgt werden, daß die Reibung zwischen der Reibbelaganordnung
und dem Außenrohr erheblich größer als die Reibung zwischen der Reibbelaganordnung
und den Andrückmitteln ist. Bei dieser Konstruktion werden hierfür zusätzliche Körper
vorgesehen,
die bevorzugt Kugeln sind.
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Während bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung der konische
Bereich in axialer Richtung fest an der Kolbenstange gehalten, also bevorzugt einteilig
mit dieser ausgeführt ist, sieht eine andere Konstruktion gemäß der Erfindung vor,
daß der konische Bereich durch ein gegen die Kraft zumindest einer Feder axial verschiebbar
von der Kolbenstange gehaltenes Teil gebildet ist. Sorgt man dafür, daß sich die
Feder mit ihrem dem konischen Bereich abgekehrten Ende an der Kolbenstange über
eine Scheibe abstützt, die im voll ausgefahrenen Zustand des Reibungsdämpfers auf
einer Durchmesserverringerung des Außenrohres aufliegt, so erhält man eine federnde
Begrenzung der Ausfahrbewegung der Kolbenstange. Dabei ist natürlich vorausgesetzt,
daß die erwähnte Scheibe nur einseitig, nämlich-unter der Wirkung der Feder, auf
einer Durchmesservergrößerung der Kolbenstange aufliegt, während sie in entgegengesetzter
Richtung entgegen der Wirkung dieser Feder auf der Kolbenstange verschiebbar ist.
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Insbesondere diese Ausführungsform der Erfindung kann konstruktiv
in verschiedener Weise realisiert werden. Einige dieser konstruktiven Möglichkeiten
werden bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung angegeben.
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Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Längsschnitte darstellenden Figuren erläutert.
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Die Hauptbestandteile aller dargestellten Reibungsdämpfer sind die
- ggf. auch als Rohr ausgebildete - Kolbenstange 1 und das Außenrohr 2; beide Teile
sind mit Befestigungsaugen 3 bzw. 4 an ihren einander abgekehrten Enden versehen.
Die Kolbenstange 1 wird mittels der Stützscheibe 5 und der die Reibkräfte erzeugenden
Anordnung 6 in dem Außenrohr 2 geführt.
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Betrachtet man nun Figur 1, so weist die Kolbenstange 1 an ihrem innerhalb
des Außenrohres 2 befindlichen Ende den konischen Bereich 7 auf, an den sich
dew
zylind-rische Bereich 8 ur Zen+rorun0 der rolbenstange 1 in dem Führungskörper 9
anschließt. Der Anschlag 10 an der Kolbenstange 1 wirkt dann, wenn die maximale
Reibkraft erseugt ist, zusammen mit der Stirnfläche 11 des Führungskörpers 9.
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Der Führungskörper 9 ist im Prinzip hülsenförmig aufgebaut.
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Er weist sich radial erstreckende Ausnehmungen 12 und 13 zur Aufnahme
von Kugeln 14 und 15 auf, die je nach der relativen axialen Lage von Kolbenstange
1 und Führungskörper 9 durch den konischen Bereich 7 mehr oder weniger gegen die
Reibkörperanordnung 16 gedrückt werden, die in zumindest einer äußeren Ausnehmung
17 des Führungskörpers 9 in axialer Richtung geführt ist. Diese Reibkörperanordnung
besteht in dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Halbschalen;
es können auch mehrere Segmente mit einer entsprechenden Anzahl von Kugeln Einsatz
finden. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Reibkörperanordnung 16 als zumindest
etwas elastische Hülle auszubilden, die dann örtlich durch Kugeln oder dergleichen
mehr oder weniger stark gegen die Innenf3äche des Außenrohres 2 zur Erzeugung der
gewünschten Reibkraft gedrückt wird.
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Der Führungskörper 9 ist also mit etwas Spiel zwischen dem Anschlag
10 und der auf das Gewindeende 18 der Kolbenstange 1 aufgeschraubten Mutter 19 eingespannt.
Infolge der gewählten Neigung des konischen Bereichs 8 tritt bei einer Relativbewegung
zwischen den Teilen 1 und 2 im Sinne einer Verlängerang des Reibungsdämpfers praktisch
keine Reibkraft auf, während bei einer axialen Relativbewegung der genannten Teile
in umgekehrter Richtung der Führungskörper 9 infolge der ersten auftretenden Reibkräfte
zwischen der Reibbelaganordnung 16 und der Innenwand des Außenrohres 2 zunächst
seine Lage bezüglich des Außenrohres 2 beibehält und demgemäß die Kugeln 14
und
15 nach außen gedrückt werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Reibkraft, bis schließlich
der Anschlag 10 sich gegen die Stirnfläche 11 des PührungskörperP 9 legt. Jetzt
ist die maximale Spreizung der Kugeln 14 und 15 und damit die maximale Reibkraft
erzeugt. Letztere ist so bemessen, daß bei Einsatz des Reibungsdämpfers im Rahmen
einer Reckklappenstütze bei allen Stellungen derselben die von der Schwerkraft ausgeübte
Kraft nicht ausreicht, um die Reibkraft zu überwinden, dagegen eine von Hand aufgebrachte
Kraft das Schließen der Heckklappe entgegen der Wirkung der Reibkraft zuläßt.
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Wie bei 20 angedeutet, weisen der Führungskörper 9 und die Reibbelaganordnung
16 dort schräge Flächen auf, damit das Auseinanderspreizen der Reibbelaganordnung
16 bei zu einer Verkürzung des gesamten Reibungsdämpfers führenden Relativbewegungen
zwischen Kolbenstange 1 und Außenrohr 2 unterstützt wird. Im Bereich der anderen
Stirnkante 21 der Reibbelaganordnung 16 dagegen wäre eine derartige Schräge unerwünscht,
da dann, wenn sich diese Stirnkante gegen die ihr gegenüberstehende Fläche des Führungskörpers
9 legt, also bei im Sinne einer Verlängerung des Reibungsdämpfers wirkenden Relativbewegungen
zwischen den Teilen 1 und 2, eine möglichst geringe Reibkraft erwünscht ist.
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Statt der Kugeln können auch ein geschlitzter Konus oder mehrere Konus
segmente Einsatz finden. Auch die Reibbelaganordnung kann eine geschlitzte und daher
elastische Hülse enthalten.
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Während in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 der konische Bereich
7 an der Kolbenstange 1 festgelegt, nämlich einteilig mit dieser ausgebildet ist,
ist in den Konstruktionen
nach den Figuren 2 und 3 der konische
Bereich durch ein zusätzliches Teil gebildet, das in axialer Richtung verschiebbar
zur Kolbenstange ist.
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Betrachtet man nun die Konstruktion nach Figur 2, so wird das den
konischen Bereich bildende hülsenartige Teil 30 durch die Druckfeder 31 gegen die
auf das Ende der Kolbenstange 1 aufgenietete Anschlagscheibe 32 gedrückt. Diese
Scheibe bildet also zugleich den bereits mehrfach erwähnten Anschlag zur Begrenzung
der maximalen Reibkraft. Zu diesem Zweck ist die Scheibe 32 von der Ausnehmung 33
in der Reibbelaganordnung 34 aufgenommen. Die Reibbelaganordnung enthält mehrere
in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende diskrete Körper, die auf ihren Außenflächen
mit einem Reibbelag versehen sind. Bei einer Bewegung der Kolbenstange 1 im Sinne
des Einfederns wird auf den konischen Bereich 30 durch die Feder 31 eine Kraft übertragen;
die Feder 31 stützt sich über die Scheibe 35 mit ihrem dem konischen Bereich 30
abgewandten Ende ab. Die Scheibe 35 ihrerseits liegt auf einer Durchmesservergrößerung
der Eolbenstange 1 auf; im übrigen ist sie in axialer Richtung verschiebbar auf
der Kolbenstange gelagert. Dies bietet den Vorteil, daß bei Bewegung der Kolbenstange
in entgegengesetzter Richtung die Scheibe 35 schließlich zur Auflage auf der Stützscheibe
5 gelangt, die eine Durchmesserverringerung des Außenrohres 2 darstellt, und daß
dadurch gleichsam ein federnder Anschlag für die -maximale Ausfederungsstellung
des Reibungsdämpfers gebildet wird.
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Betrachtet man aber wieder die Bewegung der Kolbenstange im Sinne
des Einfederns, so ist zunächst eine gewisse Reibkraft gesichert durch den Federring
36, der die Reibbelaganordnung 34 radial nach außen, wenn auch mit begrenzter Kraft,
drückt.
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Diese Kraft reicht aber aus, die Reibbelaganordnung 34 im Außenrohr
2 zu halten, wenn der konische Bereich durch entsprechende
Bewegung
der Kolbenstange 1 im Sinne des Einfederns verschoben wird. Die Oberfläche des konischen
Bereichs 30 ist zweckmäßigerweise geglättet, so daß hier nur eine geringe Reibung
auftritt. Bei dieser Bewegung des konischen Bereichs 30 werden die einzelnen Körper
der Reibbelaganordnung 34 radial nach außen bewegt, so daß eine Spreizung dieser
Anordnung auftritt, die eine Vergrößerung der Reibkraft zwischen der Anordnung 34
einerseits und dem Außenrohr 2 andererseits zur Folge hat. Diese Kraftvergrößerung
wird jedoch dadurch begrenzt, daß der von der Ausnehmung 36 der Anordnung 34 aufgenommene,
durch die Scheibe 32 gebildete Anschlag zur Anlage kommt an der Einziehung 37, da
damit die Relativbewegungen zwischen dem konischen Bereich 30 einerseits und der
Reibbelaganordnung 34 andererseits beendet werden. Bei einer weiteren Vergrößerung
der auf den Reibungsdämpfer aufgebrachten Kraft wird daher die Reibbelaganordnung
34 entgegen der Wirkung der Reibkraft mitgenommen.
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Bei Bewegung in entgegengesetzter Richtung, also im Sinne der Verlängerung
des Reibungsdämpfers, rutscht der konische Bereich schnell wieder in seine in Figur
2 dargestellte Lage, und die Scheibe 32 nimmt die Reibbelaganordnung 34 entgegen
der Wirkung der jetzt sehr kleinen, durch den Federring 36 erzeugten Reibkraft mit.
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Auch in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist der hier eine etwas
ballige Oberfläche besitzende konische Bereich 40 eingespannt zwischen einer den
Anschlag darstellenden Durchmesservergrößerung 41 der Kolbenstange 1 einerseits
und der Druckfeder 42 andererseits, die wiederum mit ihrem dem konischen Bereich
abgekehrten Ende auf einer Scheibe 43 aufliegt.
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Auch hier stützt sich die Scheibe 43 auf eine Durchmesservergrößerung
der Kolbenstange 1 ab; die Scheibe 43 besitzt einen solchen Durchmesser, daß sie
im voll ausgefahrenen Zustand des
Reibungsdämpfers wieder auf der
Stützscheibe 5 aufliegt. Hier ist auch zwischen dem anderen Ende der Feder einerseits
und dem konischen Bereich 40 andererseits eine Scheibe 44 als Feder teller vorgesehen.
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Der Anschlag 41 weist einen Innenkonus 45 auf, dem ein derart geformter
Gegenkonus 46 an der Reibbelaganordnung 47 gegenübersteht, daß dann, wenn durch
entsprechende Relativbewegung zwischen konischem Bereich 40 und Reibbelaganordnung
47 der gewunschte Maximalwert der Reibkraft eingestellt ist, beide Klonen zur Berührung
kommen und dadurch die Einzelkörper der Reibbelaganordnung 47 radial nach innen
entgegen der Kraft des Federrings 48 bewegt werden. Wie Versuche gezeigt haben,
stellt sich dann ein konstanter Maximalwert der Reibkraft, erzeugt durch die Reibung
zwischen Reibbelaganordnung 47 und Außenrohr 2,ein.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,
daß dann, wenn der konische Bereich etwas aus der Reibbelaganordnung herausragt,
er bei Abnutzung des Reibbelags nachrutschen kann, so daß auch dann die vorgesehene
maximale Reibkraft gewahrt bleibt.