緊固有彈簧板的減振阻尼器和用于將彈簧板緊固至減振阻尼器的方法與流程
本發明涉及用于對振動進行阻尼的裝置，該裝置包括：中空的阻尼管、緊固有活塞的活塞桿、至少一個彈簧板以及至少一個固定元件，其中活塞被布置在阻尼管內，并且其中，彈簧板被布置在阻尼管的外側。
本發明還涉及這種類型的裝置在機動車輛中的用途。
本發明最后涉及用于將彈簧板緊固至阻尼管的方法。
背景技術：
在車輛工程領域、尤其底盤工程領域已知多種減振器
實踐中，尤其顯著地使用液壓減振器，液壓減振器具有圓筒形充油殼體，在該圓筒形充油殼體中類似的圓柱形活塞通過伸出殼體外的活塞桿沿軸向方向前后移動。活塞具有若干小開口，油能夠在活塞的運動過程中流動通過小開口。這導致流動阻力，振動能量通過該流動阻力轉化成熱量并因此被吸收。
由于減振器的圓筒形形狀，在早期已經實施了如下結構，其中所使用的彈簧是螺旋狀纏繞的螺旋彈簧，其布置成使得螺旋彈簧的繞圈在外側圍繞減振器延伸。因此減振器被布置“在螺旋彈簧中”。減振器和彈簧的這種結合也被稱為“支柱單元”或“支柱支承”并被廣泛地使用，例如在廣泛使用的“麥弗遜式(macpherson)”支柱單元(us2,660,449)。這種類型的支柱單元的特殊的挑戰在于以可靠的方式將彈簧緊固至減振器。為此，在減振器上有規則地設置用于彈簧的接觸面，所述接觸面環形地環繞減振器(“彈簧板”)。由于通過彈簧板引入減振器的高負載，必須通過尤其可靠的連接將彈簧板緊固至減振器的(通常薄壁的)阻尼管。
在現有技術已知的解決方案中，彈簧板通常通過焊接接合來緊固至減振器的阻尼管。焊接接合例如由于其較高的可靠性被使用。然而，由于阻尼管的薄壁設計以及相關的熱致變形的風險，僅特定的焊接方法能夠用于該目的，例如激光焊接。然而產生這種焊接接合相對復雜，為此目的需要特殊的焊接單元，其獲取需要較高的資本支出。焊接接合的另一固有缺點在于并非所有的材料配合件均能夠焊接至彼此。這會導致以下結果，即，不僅要在機械性能和費用方面來選擇材料，還必須針對材料的焊接特性進行選擇。
技術實現要素：
針對該背景，本發明基于以下目的，即，改進并開發一種如在開始描述并在上文中詳細解釋的用于對振動進行阻尼的裝置，使得以成本效益好的方式實現彈簧板與阻尼管之間的可靠連接。
該目的是在根據權利要求1的前序部分的裝置的情況下憑借彈簧板以力配合的方式和形狀配合的方式連接至阻尼管的事實得以實現的。
該裝置首要的特殊之處在于中空的阻尼管。阻尼管用于接收意在用于振動阻尼的液體、例如油。阻尼管優選地至少部分地或者完全成型為圓筒狀并且具有沿縱向方向、即沿軸向方向的縱軸線。阻尼管的壁厚可以處于1mm至5mm的范圍內。阻尼管優選地由金屬、尤其由鋼或鋁制成。阻尼管優選地為兩部分設計，其中這兩部分能夠以一部分在另一部分內的方式可伸縮地推動。也可以存在兩個單獨的阻尼管，其中第二阻尼管優選地布置在第一阻尼管中(雙管阻尼器)。該裝置還包括緊固有活塞的活塞桿。被引入該裝置的拉伸力或壓縮力經由活塞桿傳遞至活塞。活塞被布置在阻尼管中，使得所述活塞能夠沿軸向方向移位。另外，該裝置包括至少一個彈簧板。彈簧板能夠用作支承彈簧的抵靠部或止擋部。彈簧板、如支承彈簧因此優選地布置在阻尼管的外側。支承彈簧可以是螺旋彈簧或氣動彈簧，例如波紋管彈簧。該裝置還具有固定元件，固定元件例如用于以形狀配合的方式將彈簧板連接至阻尼管。
根據本發明，將彈簧板設置成以力配合的方式和形狀配合的方式連接至阻尼管。摩擦連接應理解為指的是基本上基于所連接的部件之間的摩擦形成的連接(例如壓配合連接)。相比之下，形狀配合連接應理解為指的是基本上基于所連接的部件之間的互相結合和抵靠形成的連接。通過摩擦連接和形狀配合連接的結合，能夠實現彈簧板至阻尼管的尤其可靠的連接。另外，能夠實現便利的生產，這是由于能夠使用形狀配合連接例如在形成摩擦連接的過程中定位并固定彈簧板。因此形狀配合連接能夠承擔“安裝輔助”的功能。彈簧板優選地專門以力配合的方式和形狀配合的方式連接至阻尼管。這具有以下優點：省去其他連接，例如整體結合的焊接接合或粘附連接。可以將摩擦連接和形狀配合連接設置成在不同的方向上起作用。例如，形狀配合連接可以(僅)沿軸向方向固定彈簧板而摩擦連接(還)沿徑向方向固定彈簧板。
根據本裝置的改進，將彈簧板設置成通過固定元件以形狀配合的方式連接至阻尼管。這能夠通過例如固定至阻尼管的固定環、尤其卡環實現。通過該方式，固定環構成用于彈簧板的形狀配合止擋部。彈簧板可以通過固定環在一側或兩側被固定。因此，可以尤其通過固定元件實現彈簧板的沿軸向方向的形狀配合固定。
該裝置的另外的拓展將彈簧板設置成通過壓配合連接以力配合的方式連接至固定元件和/或阻尼管。這種壓配合連接可以例如通過在具有溫度差的情況下進行安裝或者通過彈簧板的塑性變形來實現。借助于這種壓配合連接，既能在軸向方向上又能在徑向方向上實現對彈簧板的固定。
在裝置的進一步的改進中，將固定元件設置成是固定環、尤其是卡環(sprengring)。固定環通常不構造成完全環繞；反而，這些固定環具有斷開部或開口從而有利于安裝于軸上或孔中。固定環是價格合理且易于安裝的，并且能夠用于形成用于對彈簧板進行固定的可軸向加載的臺肩部。
為了便于固定上述固定元件，根據本裝置的拓展可以將該裝置設置成包括用于接收固定元件的凹槽。凹槽易于生產(例如通過車削)、尤其在旋轉對稱部件的情況下，并且提供了固定元件在軸向方向上準確的定位和可靠的固定。
關于該拓展，還提出了凹槽成型于阻尼管的外表面中并且是環形地環繞的。將凹槽直接成型于阻尼管的外表面中允許在阻尼管的任何期望的位置定位凹槽。完全環繞的凹槽可以比僅部分環繞的凹槽更容易生產，并且允許在阻尼管的任何期望的轉動位置安裝固定元件。
根據本裝置的進一步的改進，提出了彈簧板為環形設計并且繞阻尼管延伸。借助于彈簧板的環形的、即完全環繞的設計，彈簧板可以將支承彈簧、例如螺旋彈簧支承在任何轉動位置。另外，環形部件能夠構造成旋轉對稱的并且因此能夠以尤其簡單的方式(例如通過車削)生產和加工。另外，這種環形構造允許簡單的安裝，這是因為能夠在另外的生產階段(如果需要)進行之前將彈簧板簡便地推至阻尼管上。
在該裝置的進一步的拓展中，提出了彈簧板包括臺階部。關于該拓展，還提出了臺階部布置在彈簧板的內側并且是環形地環繞的。臺階部的形狀和尺寸能夠被協調，例如與固定元件協調，因此臺階部可以用作固定元件的抵靠部或支承部。由此還能夠實現彈簧板的對中。臺階部的另外的功能在于防止所不希望的例如由于強烈的振動引起的固定環從凹槽釋放和掉落。借助于臺階部的環形地環繞的構造，彈簧板能夠在任何轉動位置被放置于固定元件上。
根據該裝置的進一步的拓展，提出了彈簧板由金屬、尤其由鋼或鋁制成。金屬的特殊之處在于高剛度和高強度，因此彈簧板甚至能可靠地承受動載荷。另外，金屬的優點在于具有高度的韌性，因此例如能夠容易地塑性變形。
前文描述的在所有示出的改進中的用于對振動進行阻尼的裝置能夠以特定的方式適合用于機動車輛。這一點尤其歸因于該裝置能夠快速且成本效益好地生產，這對于汽車工業中常用的零件數量來說是至關重要的。另外，機動車輛中的減振器或振動阻尼器暴露于特定的負載，因為減振器不僅由要被阻尼的振動加載，而且經常受到其他影響(例如振動、溫度波動)。所描述的裝置將這些要求都考慮在內，例如借助于彈簧板至阻尼管的摩擦緊固和形狀配合緊固的特別可靠的結合。
在開始描述的目的還通過用于將彈簧板緊固至阻尼管的方法實現，該方法包括如下步驟：a)提供阻尼管、固定元件和彈簧板，b)在阻尼管中成型凹槽，c)將固定元件插入凹槽中，d)將彈簧板推至阻尼管上，和e)通過使彈簧板塑性變形在彈簧板和阻尼管之間形成壓配合連接。
該方法的特殊之處在于首先提供阻尼管、固定元件和彈簧板。然后在阻尼管中成型凹槽并且將固定元件插入凹槽中。凹槽能夠例如借助于車削來成型。然后將彈簧板推至阻尼管上。彈簧板優選地被推至阻尼管上直到彈簧板抵靠固定元件的程度。因此固定元件能夠用作彈簧板的軸向止擋部。最后，通過使彈簧板塑性變形在彈簧板與阻尼管之間形成壓配合連接。可以僅將彈簧板設置成被變形。替代地，可以將除了彈簧板之外其他部件、尤其固定元件和/或阻尼管設置成也發生塑性變形。
根據本方法的改進，提出了在步驟e)中，使至少兩個工具沿軸向方向移動并且在此作用于所述彈簧板的兩側。通過使用反作用于彼此的兩個工具所能夠實現的效果是，在變形過程中被引入彈簧板的力不必由固定元件或阻尼管支承，而是基本上被這兩個工具吸收。另外，使用多個工具允許彈簧板的尤其靈活的變形。例如，彈簧板在其上側能夠以與在其下側不同的方式變形。
關于該改進，還提出了上述工具是環形地環繞的并且被推至阻尼管上。由于上述工具是環形地構造的，因而上述工具能由阻尼管引導并且對中。工具的該構造的另外的優點在于以下事實：彈簧板能夠沿著其整個周向同時變形，這加快了生產過程。
關于工具的構造，最后還提出了工具具有凸部，所述工具借助凸部作用于彈簧板。借助于凸部，能夠實現尤其高的壓力集中并且因此能夠實現尤其有效的變形。另外，凸部能夠被布置并定型以符合要求。例如，即使在工具的環形構造的情況下，凸部也可以具有中斷部，從而能以非環形或環繞的方式構造。這允許彈簧板僅在特定區域或區段發生變形。
附圖說明
下文將參照僅示出了一個優選的示例性實施方式的附圖對本發明進行更詳細的說明，在附圖中：
圖1以截面視圖示出了根據本發明的裝置；
圖2a示出了本裝置的由圖1中的ⅱ指示的區域在第一生產階段的放大的細節圖；
圖2b示出了本裝置的由圖1中的ⅱ指示的區域在第二生產階段的放大的細節圖；
圖2c示出了本裝置的由圖1中的ⅱ指示的區域在生產已完成之后的放大的細節圖。
具體實施方式
圖1示出了根據本發明的用于對振動進行阻尼的裝置1。裝置1包括阻尼管2，阻尼管2成型為圓筒狀并且具有沿軸向方向延伸的縱軸線3。阻尼管2為中空設計并且在其內部能夠接收液體(未在圖1中示出)，例如油。裝置1還包括活塞桿4，在活塞桿4的下端緊固有活塞5。活塞桿4居中地布置在阻尼管2中，并且因此沿縱軸線3延伸。活塞5具有至少一個活塞閥6和環繞密封件7。密封件7防止存在于阻尼管2中的液體在活塞5的移動過程中流動通過活塞5。因此液體僅能流動通過活塞閥6，使得流動能量被轉化成熱量。
圖1中示出的裝置1還包括為環形或盤狀設計并且圍繞阻尼管2延伸的彈簧板8。彈簧板8用作螺旋彈簧9的止擋部，螺旋彈簧9的繞圈圍繞阻尼管2延伸。作為替代，彈簧板8可以用作氣動彈簧(未在圖1中示出)的止擋部。彈簧板8通過固定元件10被緊固，固定元件10沿縱軸線3的方向以形狀配合的方式并且通過摩擦壓配合連接將彈簧板8連接至阻尼管2。例如，固定元件10可以是例如固定環或卡環。固定元件10被布置在凹槽11中，凹槽11成型于阻尼管2的外表面中并且環形地環繞阻尼管2。
圖2a示出了上述裝置的由圖1中的ⅱ指示的區域在第一生產階段的放大的細節圖。特別地，以放大的視圖示出了阻尼管2與彈簧板8之間的連接區域。已經結合圖1進行描述的上述裝置的區域在圖2a中設置有相應的附圖標記。在圖2a中可以看到阻尼管2具有外徑為d2a的圓筒形外表面，并且彈簧板8具有內徑為d8i的圓筒形內表面，其中，在圖2a中所示的生產階段，阻尼管2的外徑d2a小于彈簧板8的內徑d8i。其結果是彈簧板8能夠被寬松地推至阻尼管2上。環繞的凹槽11從外側成型至阻尼管2中并用作固定元件10的坐置部。為了形成形狀配合連接，固定元件10具有內徑d10i和外徑d10a，其中固定元件10的內徑d10i小于阻尼管2的外徑d2a，并且其中固定元件10的外徑d10a大于阻尼管2的外徑d2a，在圖2a示出的生產階段的情況下，固定元件10的內徑d10a對應于凹槽的外徑d11a。彈簧板在其內側具有環繞臺階部12。臺階部12具有內徑d12i,該內徑d12i在圖2a示出的生產階段大于固定元件10的外徑d10a。彈簧板8由此能夠被寬松地推至固定元件10上。
圖2b示出了裝置1的由圖1中的ⅱ指示的區域在第二生產階段的放大的細節圖。已經結合圖1或圖2a進行描述的裝置1的區域在圖2b中設置有相應的附圖標記。與第一生產階段(圖2a)相比，在第二生產階段(圖2b)中，在彈簧板8的兩側將兩個環形工具13推至阻尼管2上。工具13具有凸部14，凸部14布置在各個工具13的被分配至彈簧板8的一側上。兩個工具13沿軸向方向、即沿著縱軸線3的方向彼此相向運動并且在這種情況下使彈簧板8的特定區域產生塑性變形。工具13的運動方向在圖2b中通過箭頭示意性地示出。
圖2c最后示出了裝置1的由圖1中的ⅱ指示的區域在生產已完成之后的放大的細節圖。同樣在圖2c中，已經結合圖1至圖2b進行描述的裝置1的區域在圖2b中設置有相應的附圖標記。圖2c示出了彈簧板8已經被工具13塑性變形并且工具13已經從阻尼管2再次移除的狀態。能夠清楚看到的是彈簧板8的塑性變形，其導致了彈簧板8的內徑d8i’的尺寸減小并且現在與阻尼管2的外徑d2a相對應。因此不會再發生彈簧板8和阻尼管2之間的徑向相對運動。彈簧板8的塑性變形還使得臺階部12的內徑d12i’的尺寸減小并且現在與固定元件10的外徑d10a相對應。因此還使得彈簧板8和固定元件10之間的徑向相對運動不能再發生。彈簧板8、尤其其臺階部12與固定元件10之間的接觸面處、以及彈簧板8與阻尼管2之間的接觸面處由于摩擦而形成摩擦連接。
圖1至圖2c描述的裝置1的變型是單管阻尼器。然而，所描述的特征、尤其彈簧板8與阻尼管2之間的連接還能夠被轉換到其他的減振器設計、尤其是雙管阻尼器。
附圖標記列表：
1：用于對振動進行阻尼的裝置
2：阻尼管
3：(阻尼管2的)縱軸線
4：活塞桿
5：活塞
6：活塞閥
7：密封件
8：彈簧板
9：螺旋彈簧
10：固定元件
11：凹槽
12：臺階部
13：工具
14：凸部
d2a：(阻尼管2的)外徑
d8i，d8i’：(彈簧板8)內徑
d10a：(固定元件10的)外徑
d10i：(固定元件10的)內徑
d11a：(凹槽11的)外徑
d12i，d12i’：(臺階部12的)內徑
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