紧固有弹簧板的减振阻尼器和用于将弹簧板紧固至减振阻尼器的方法与流程

本发明涉及用于对振动进行阻尼的装置，该装置包括：中空的阻尼管、紧固有活塞的活塞杆、至少一个弹簧板以及至少一个固定元件，其中活塞被布置在阻尼管内，并且其中，弹簧板被布置在阻尼管的外侧。

本发明还涉及这种类型的装置在机动车辆中的用途。

本发明最后涉及用于将弹簧板紧固至阻尼管的方法。

背景技术：

在车辆工程领域、尤其底盘工程领域已知多种减振器及其生产方法。减振器是机动车辆的底盘的一部分，并且通常与弹簧相互作用：弹簧保证车轮在偏转(auslenkung)后总是回到其初始位置，减振器保证由于安装有弹簧而不可避免地产生的车轮振动尽快地消退。因此“减振器”事实上无意于阻尼任何冲击，而是阻尼振动。因此，减振器是振动阻尼器有效的振动阻尼不仅是出于舒适原因而被寻求，其还用于降低车轮负载波动并因此保证车轮的良好的地面附着力的目的。

实践中，尤其显著地使用液压减振器，液压减振器具有圆筒形充油壳体，在该圆筒形充油壳体中类似的圆柱形活塞通过伸出壳体外的活塞杆沿轴向方向前后移动。活塞具有若干小开口，油能够在活塞的运动过程中流动通过小开口。这导致流动阻力，振动能量通过该流动阻力转化成热量并因此被吸收。

由于减振器的圆筒形形状，在早期已经实施了如下结构，其中所使用的弹簧是螺旋状缠绕的螺旋弹簧，其布置成使得螺旋弹簧的绕圈在外侧围绕减振器延伸。因此减振器被布置“在螺旋弹簧中”。减振器和弹簧的这种结合也被称为“支柱单元”或“支柱支承”并被广泛地使用，例如在广泛使用的“麦弗逊式(macpherson)”支柱单元(us2,660,449)。这种类型的支柱单元的特殊的挑战在于以可靠的方式将弹簧紧固至减振器。为此，在减振器上有规则地设置用于弹簧的接触面，所述接触面环形地环绕减振器(“弹簧板”)。由于通过弹簧板引入减振器的高负载，必须通过尤其可靠的连接将弹簧板紧固至减振器的(通常薄壁的)阻尼管。

在现有技术已知的解决方案中，弹簧板通常通过焊接接合来紧固至减振器的阻尼管。焊接接合例如由于其较高的可靠性被使用。然而，由于阻尼管的薄壁设计以及相关的热致变形的风险，仅特定的焊接方法能够用于该目的，例如激光焊接。然而产生这种焊接接合相对复杂，为此目的需要特殊的焊接单元，其获取需要较高的资本支出。焊接接合的另一固有缺点在于并非所有的材料配合件均能够焊接至彼此。这会导致以下结果，即，不仅要在机械性能和费用方面来选择材料，还必须针对材料的焊接特性进行选择。

技术实现要素：

针对该背景，本发明基于以下目的，即，改进并开发一种如在开始描述并在上文中详细解释的用于对振动进行阻尼的装置，使得以成本效益好的方式实现弹簧板与阻尼管之间的可靠连接。

该目的是在根据权利要求1的前序部分的装置的情况下凭借弹簧板以力配合的方式和形状配合的方式连接至阻尼管的事实得以实现的。

该装置首要的特殊之处在于中空的阻尼管。阻尼管用于接收意在用于振动阻尼的液体、例如油。阻尼管优选地至少部分地或者完全成型为圆筒状并且具有沿纵向方向、即沿轴向方向的纵轴线。阻尼管的壁厚可以处于1mm至5mm的范围内。阻尼管优选地由金属、尤其由钢或铝制成。阻尼管优选地为两部分设计，其中这两部分能够以一部分在另一部分内的方式可伸缩地推动。也可以存在两个单独的阻尼管，其中第二阻尼管优选地布置在第一阻尼管中(双管阻尼器)。该装置还包括紧固有活塞的活塞杆。被引入该装置的拉伸力或压缩力经由活塞杆传递至活塞。活塞被布置在阻尼管中，使得所述活塞能够沿轴向方向移位。另外，该装置包括至少一个弹簧板。弹簧板能够用作支承弹簧的抵靠部或止挡部。弹簧板、如支承弹簧因此优选地布置在阻尼管的外侧。支承弹簧可以是螺旋弹簧或气动弹簧，例如波纹管弹簧。该装置还具有固定元件，固定元件例如用于以形状配合的方式将弹簧板连接至阻尼管。

根据本发明，将弹簧板设置成以力配合的方式和形状配合的方式连接至阻尼管。摩擦连接应理解为指的是基本上基于所连接的部件之间的摩擦形成的连接(例如压配合连接)。相比之下，形状配合连接应理解为指的是基本上基于所连接的部件之间的互相结合和抵靠形成的连接。通过摩擦连接和形状配合连接的结合，能够实现弹簧板至阻尼管的尤其可靠的连接。另外，能够实现便利的生产，这是由于能够使用形状配合连接例如在形成摩擦连接的过程中定位并固定弹簧板。因此形状配合连接能够承担“安装辅助”的功能。弹簧板优选地专门以力配合的方式和形状配合的方式连接至阻尼管。这具有以下优点：省去其他连接，例如整体结合的焊接接合或粘附连接。可以将摩擦连接和形状配合连接设置成在不同的方向上起作用。例如，形状配合连接可以(仅)沿轴向方向固定弹簧板而摩擦连接(还)沿径向方向固定弹簧板。

根据本装置的改进，将弹簧板设置成通过固定元件以形状配合的方式连接至阻尼管。这能够通过例如固定至阻尼管的固定环、尤其卡环实现。通过该方式，固定环构成用于弹簧板的形状配合止挡部。弹簧板可以通过固定环在一侧或两侧被固定。因此，可以尤其通过固定元件实现弹簧板的沿轴向方向的形状配合固定。

该装置的另外的拓展将弹簧板设置成通过压配合连接以力配合的方式连接至固定元件和/或阻尼管。这种压配合连接可以例如通过在具有温度差的情况下进行安装或者通过弹簧板的塑性变形来实现。借助于这种压配合连接，既能在轴向方向上又能在径向方向上实现对弹簧板的固定。

在装置的进一步的改进中，将固定元件设置成是固定环、尤其是卡环(sprengring)。固定环通常不构造成完全环绕；反而，这些固定环具有断开部或开口从而有利于安装于轴上或孔中。固定环是价格合理且易于安装的，并且能够用于形成用于对弹簧板进行固定的可轴向加载的台肩部。

为了便于固定上述固定元件，根据本装置的拓展可以将该装置设置成包括用于接收固定元件的凹槽。凹槽易于生产(例如通过车削)、尤其在旋转对称部件的情况下，并且提供了固定元件在轴向方向上准确的定位和可靠的固定。

关于该拓展，还提出了凹槽成型于阻尼管的外表面中并且是环形地环绕的。将凹槽直接成型于阻尼管的外表面中允许在阻尼管的任何期望的位置定位凹槽。完全环绕的凹槽可以比仅部分环绕的凹槽更容易生产，并且允许在阻尼管的任何期望的转动位置安装固定元件。

根据本装置的进一步的改进，提出了弹簧板为环形设计并且绕阻尼管延伸。借助于弹簧板的环形的、即完全环绕的设计，弹簧板可以将支承弹簧、例如螺旋弹簧支承在任何转动位置。另外，环形部件能够构造成旋转对称的并且因此能够以尤其简单的方式(例如通过车削)生产和加工。另外，这种环形构造允许简单的安装，这是因为能够在另外的生产阶段(如果需要)进行之前将弹簧板简便地推至阻尼管上。

在该装置的进一步的拓展中，提出了弹簧板包括台阶部。关于该拓展，还提出了台阶部布置在弹簧板的内侧并且是环形地环绕的。台阶部的形状和尺寸能够被协调，例如与固定元件协调，因此台阶部可以用作固定元件的抵靠部或支承部。由此还能够实现弹簧板的对中。台阶部的另外的功能在于防止所不希望的例如由于强烈的振动引起的固定环从凹槽释放和掉落。借助于台阶部的环形地环绕的构造，弹簧板能够在任何转动位置被放置于固定元件上。

根据该装置的进一步的拓展，提出了弹簧板由金属、尤其由钢或铝制成。金属的特殊之处在于高刚度和高强度，因此弹簧板甚至能可靠地承受动载荷。另外，金属的优点在于具有高度的韧性，因此例如能够容易地塑性变形。

前文描述的在所有示出的改进中的用于对振动进行阻尼的装置能够以特定的方式适合用于机动车辆。这一点尤其归因于该装置能够快速且成本效益好地生产，这对于汽车工业中常用的零件数量来说是至关重要的。另外，机动车辆中的减振器或振动阻尼器暴露于特定的负载，因为减振器不仅由要被阻尼的振动加载，而且经常受到其他影响(例如振动、温度波动)。所描述的装置将这些要求都考虑在内，例如借助于弹簧板至阻尼管的摩擦紧固和形状配合紧固的特别可靠的结合。

在开始描述的目的还通过用于将弹簧板紧固至阻尼管的方法实现，该方法包括如下步骤：a)提供阻尼管、固定元件和弹簧板，b)在阻尼管中成型凹槽，c)将固定元件插入凹槽中，d)将弹簧板推至阻尼管上，和e)通过使弹簧板塑性变形在弹簧板和阻尼管之间形成压配合连接。

该方法的特殊之处在于首先提供阻尼管、固定元件和弹簧板。然后在阻尼管中成型凹槽并且将固定元件插入凹槽中。凹槽能够例如借助于车削来成型。然后将弹簧板推至阻尼管上。弹簧板优选地被推至阻尼管上直到弹簧板抵靠固定元件的程度。因此固定元件能够用作弹簧板的轴向止挡部。最后，通过使弹簧板塑性变形在弹簧板与阻尼管之间形成压配合连接。可以仅将弹簧板设置成被变形。替代地，可以将除了弹簧板之外其他部件、尤其固定元件和/或阻尼管设置成也发生塑性变形。

根据本方法的改进，提出了在步骤e)中，使至少两个工具沿轴向方向移动并且在此作用于所述弹簧板的两侧。通过使用反作用于彼此的两个工具所能够实现的效果是，在变形过程中被引入弹簧板的力不必由固定元件或阻尼管支承，而是基本上被这两个工具吸收。另外，使用多个工具允许弹簧板的尤其灵活的变形。例如，弹簧板在其上侧能够以与在其下侧不同的方式变形。

关于该改进，还提出了上述工具是环形地环绕的并且被推至阻尼管上。由于上述工具是环形地构造的，因而上述工具能由阻尼管引导并且对中。工具的该构造的另外的优点在于以下事实：弹簧板能够沿着其整个周向同时变形，这加快了生产过程。

关于工具的构造，最后还提出了工具具有凸部，所述工具借助凸部作用于弹簧板。借助于凸部，能够实现尤其高的压力集中并且因此能够实现尤其有效的变形。另外，凸部能够被布置并定型以符合要求。例如，即使在工具的环形构造的情况下，凸部也可以具有中断部，从而能以非环形或环绕的方式构造。这允许弹簧板仅在特定区域或区段发生变形。

附图说明

下文将参照仅示出了一个优选的示例性实施方式的附图对本发明进行更详细的说明，在附图中：

图1以截面视图示出了根据本发明的装置；

图2a示出了本装置的由图1中的ⅱ指示的区域在第一生产阶段的放大的细节图；

图2b示出了本装置的由图1中的ⅱ指示的区域在第二生产阶段的放大的细节图；

图2c示出了本装置的由图1中的ⅱ指示的区域在生产已完成之后的放大的细节图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于对振动进行阻尼的装置1。装置1包括阻尼管2，阻尼管2成型为圆筒状并且具有沿轴向方向延伸的纵轴线3。阻尼管2为中空设计并且在其内部能够接收液体(未在图1中示出)，例如油。装置1还包括活塞杆4，在活塞杆4的下端紧固有活塞5。活塞杆4居中地布置在阻尼管2中，并且因此沿纵轴线3延伸。活塞5具有至少一个活塞阀6和环绕密封件7。密封件7防止存在于阻尼管2中的液体在活塞5的移动过程中流动通过活塞5。因此液体仅能流动通过活塞阀6，使得流动能量被转化成热量。

图1中示出的装置1还包括为环形或盘状设计并且围绕阻尼管2延伸的弹簧板8。弹簧板8用作螺旋弹簧9的止挡部，螺旋弹簧9的绕圈围绕阻尼管2延伸。作为替代，弹簧板8可以用作气动弹簧(未在图1中示出)的止挡部。弹簧板8通过固定元件10被紧固，固定元件10沿纵轴线3的方向以形状配合的方式并且通过摩擦压配合连接将弹簧板8连接至阻尼管2。例如，固定元件10可以是例如固定环或卡环。固定元件10被布置在凹槽11中，凹槽11成型于阻尼管2的外表面中并且环形地环绕阻尼管2。

图2a示出了上述装置的由图1中的ⅱ指示的区域在第一生产阶段的放大的细节图。特别地，以放大的视图示出了阻尼管2与弹簧板8之间的连接区域。已经结合图1进行描述的上述装置的区域在图2a中设置有相应的附图标记。在图2a中可以看到阻尼管2具有外径为d2a的圆筒形外表面，并且弹簧板8具有内径为d8i的圆筒形内表面，其中，在图2a中所示的生产阶段，阻尼管2的外径d2a小于弹簧板8的内径d8i。其结果是弹簧板8能够被宽松地推至阻尼管2上。环绕的凹槽11从外侧成型至阻尼管2中并用作固定元件10的坐置部。为了形成形状配合连接，固定元件10具有内径d10i和外径d10a，其中固定元件10的内径d10i小于阻尼管2的外径d2a，并且其中固定元件10的外径d10a大于阻尼管2的外径d2a，在图2a示出的生产阶段的情况下，固定元件10的内径d10a对应于凹槽的外径d11a。弹簧板在其内侧具有环绕台阶部12。台阶部12具有内径d12i,该内径d12i在图2a示出的生产阶段大于固定元件10的外径d10a。弹簧板8由此能够被宽松地推至固定元件10上。

图2b示出了装置1的由图1中的ⅱ指示的区域在第二生产阶段的放大的细节图。已经结合图1或图2a进行描述的装置1的区域在图2b中设置有相应的附图标记。与第一生产阶段(图2a)相比，在第二生产阶段(图2b)中，在弹簧板8的两侧将两个环形工具13推至阻尼管2上。工具13具有凸部14，凸部14布置在各个工具13的被分配至弹簧板8的一侧上。两个工具13沿轴向方向、即沿着纵轴线3的方向彼此相向运动并且在这种情况下使弹簧板8的特定区域产生塑性变形。工具13的运动方向在图2b中通过箭头示意性地示出。

图2c最后示出了装置1的由图1中的ⅱ指示的区域在生产已完成之后的放大的细节图。同样在图2c中，已经结合图1至图2b进行描述的装置1的区域在图2b中设置有相应的附图标记。图2c示出了弹簧板8已经被工具13塑性变形并且工具13已经从阻尼管2再次移除的状态。能够清楚看到的是弹簧板8的塑性变形，其导致了弹簧板8的内径d8i’的尺寸减小并且现在与阻尼管2的外径d2a相对应。因此不会再发生弹簧板8和阻尼管2之间的径向相对运动。弹簧板8的塑性变形还使得台阶部12的内径d12i’的尺寸减小并且现在与固定元件10的外径d10a相对应。因此还使得弹簧板8和固定元件10之间的径向相对运动不能再发生。弹簧板8、尤其其台阶部12与固定元件10之间的接触面处、以及弹簧板8与阻尼管2之间的接触面处由于摩擦而形成摩擦连接。

图1至图2c描述的装置1的变型是单管阻尼器。然而，所描述的特征、尤其弹簧板8与阻尼管2之间的连接还能够被转换到其他的减振器设计、尤其是双管阻尼器。

附图标记列表：

1：用于对振动进行阻尼的装置

2：阻尼管

3：(阻尼管2的)纵轴线

4：活塞杆

5：活塞

6：活塞阀

7：密封件

8：弹簧板

9：螺旋弹簧

10：固定元件

11：凹槽

12：台阶部

13：工具

14：凸部

d2a：(阻尼管2的)外径

d8i，d8i’：(弹簧板8)内径

d10a：(固定元件10的)外径

d10i：(固定元件10的)内径

d11a：(凹槽11的)外径

d12i，d12i’：(台阶部12的)内径