DE10115978A1 - Gasfeder-Dämpfereinheit - Google Patents

Gasfeder-Dämpfereinheit

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Abstract

Bekannte Gasfeder-Dämpfereinheiten sind in der Regel großbauend ausgeführt und erfordern demnach einen großen Einbauraum. Dieser Einbauraum geht dann zu Lasten des Ladevolumens am Fahrzeug. DOLLAR A Es wird daher eine Gasfeder-Dämpfereinheit vorgeschlagen, die aus einer Dämpfereinheit (5) mit einem ersten Dämpferraum (18) und einem zweiten Dämpferraum (19) und die aus einer Federeinheit (6) mit einem Federraum (24) besteht, wobei die Dämpfereinheit (5) und die Federeinheit (6) räumlich getrennt voneinander angeordnet sind und über eigene Krafteinleitungspunkte (3, 3' und 4, 4') am Fahrzeugaufbau (1) und an der Radaufhängung (2) befestigt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasfeder-Dämpfereinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Gasfeder-Dämpfereinheilen werden in der Fahrzeugindustrie insbesondere zur Aufhängung von Rädern eingesetzt.
Gasfeder-Dämpfereinheiten jeder Art haben die Aufgabe, Federkräfte aufzubauen, die den Belastungskräften des Fahrzeuges entgegenwirken und Dämpfungskräfte zu entwi­ ckeln, um die Bewegungsabläufe des Fahrzeugaufbaus stoß- und schwingungsarm zu hallen. Dabei sollen die Bewegungsabläufe so gedämpft werden, dass die Abwärtsbe­ wegung des Fahrzeugaufbaus als sanft empfunden wird und die Aufwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus die Räder in der Bodenhaftung belässt.
Es gibt Gasfeder-Dämpfereinheilen in der Zweiraumausführung, wie sie beispielsweise in der DE 36 41 623 A1 beschrieben ist. Diese Zweiraum-Gasfeder-Dämpfereinheit be­ steht aus einem zylindrischen Gehäuse mil einem Deckel und einem im Gehäuse einge­ passten, doppeltwirkenden Kolben. Der Kolben besitzt eine einseitige Kolbenstange, die den Deckel des Gehäuses durchdringt. Diese Kolbenstange einerseits und das Gehäuse andererseits sind fest mit dem Karosserieteil bzw. mit der Radaufhängung verbunden. Der Kolben teilt den Zylinderraum des Gehäuses in einen auf der Kolbenseite liegenden und beim Einfedern kleiner werdenden Feder-Dämpferraum und in einen auf der Kol­ benslangenseite liegenden und beim Einfedern größer werdenden Dämpferraum. Dabei ist der auf der Kolbenstangenseite liegende Dämpferraum durch einen Balg abgedeckt.
Beide Druckräume sind untereinander durch ein oder mehrere, im Kolben befindliche Überströmdrosseln und nach außen mil einer Druckluftquelle verbunden.
Eine Gasfeder-Dämpfereinheit in der Dreiraumausführung ist beispielsweise in der EP 0 160 277 B1 beschrieben. Diese Gasfeder-Dämpfereinheit besitzt den gleichen Grund­ aufbau wie die bereits beschriebene Zweiraumausführung mit dem Unterschied, dass die beiden am Kolben gegenüberliegenden Druckräume als reine Dämpfungsräume ausgebildet sind und der Balg einen separaten, als Federraum wirkenden zusätzlichen Druckraum umschließt. Dieser Federraum ist über einen Kanal mit dem beim Einfedern kleiner werdenden Dämpfungsraum verbunden und so funktionell zu einem kombinier­ ten Feder-Dämpfungsraum zusammengeschlossen.
Bei beiden Ausführungsformen von Gasfeder-Dämpfereinheiten ist der Balg stets auf der Kolbenstangenseite des Zylinders angeordnet. Diese Anordnung und der Umstand, dass der Balg relativ voluminös und flexibel ausgelegt ist und einen zusätzlichen Frei­ raum benötigt, erfordert ein erhebliches Maß an Einbauraum im Bereich des Fahrzeug­ aufbaus. Das führt zu räumlichen Einschränkungen bei der Bemessung des Fahrzeug­ aufbaus, was sich insbesondere bei Lastfahrzeugen nachteilig auswirkt, weil damit eine Verkleinerung der Ladeflächen bzw. des Ladevolumens verbunden ist und so wertvolle Ladekapazität verloren geht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, den Einbauraum von Gasfeder- Dämpfereinheiten der vorliegenden Gattung zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5. Die neue Gasfeder-Dämpfereinheit beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Dabei liegt der besondere Vorteil in der erheblichen Raumausnutzung. Auf Grund der zweiteiligen Ausführung von Dämpfereinheit und Federeinheit wird die Dämpfereinheit bedeutend kürzer und obendrein schlanker. Damit fügt sich die verkleinerte Dämpfungseinheit ohne Schwierigkeiten in den stets beengten Raum zwischen der Radaufhängung und dem Fahrzeugaufbau ein. Die Raumeinsparung führt sogar dazu, dass der Fahrzeugaufbau und damit insbesondere die Ladefläche wesentlich verbreitert werden kann. Die Federereinheit ist nicht ortsgebunden und kann daher an jeder ande­ ren zur Verfügung stehenden Position untergebracht werden. Die dadurch entstehende räumliche Entfernung zwischen der Dämpfereinheit und der Federeinheit kann durch die flexible ausgeführte Druckluftleitung ohne Probleme überwunden werden, sodass beide Einheiten funktionell verbunden bleiben.
Dazu ist die bei Gasfeder-Dämpfereinheit sowohl in der Zweiraumausführung als auch in der Dreiraumausführung anwendbar.
Es ist auch von Vorteil, dass die Federeinheit einen sehr einfachen Aufbau besitzt und eigentlich nur aus drei einzelnen Funktionsteilen besteht. Dadurch lässt sich die Feder­ einheit kostengünstig herstellen und in der Gestaltung frei an die räumlichen Bedingun­ gen des Fahrzeuges anpassen.
Es ist auch vorteilhaft, dass zwischen der Federeinheit und der Dämpfereinheit ein schaltbares Sperrventil angeordnet ist, das den Federraum der Federeinheit und einen der beiden Dämpferräume der Dämpfereinheil miteinander verbindet oder trennt. Das ermöglicht ein stabiles Niveau der Federeinheit in seine vorgesehene Mittellage. Von Vorteil ist auch, dass zwischen der Kolbenstange und dem Zylindergehäuse eine Abdichtung vorgesehen ist, die aus zwei axial voneinander beabstandeten Dichtelemen­ te besteht und die zwischen sich einen Gassammelraum ausbilden. Damit ist eine erhöh­ te Sicherheit der Abdichtung nach außen gewährleistet. Besonders geeignet sind dazu Dichtelemente, die aus PTFE bestehen.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dazu zeigen:
Fig. 1 eine Gasfeder-Dämpfereinheil in der Dreiraumausführung in der Einbaulage,
Fig. 2 die Gasfeder-Dämpfereinheit in einer vergrößerten Darstellung und
Fig. 3 eine Abdichtungsmöglichkeit im Bereich der Kolbenstange.
Nach der Fig. 1 befindet sich die Gasfeder-Dämpfereinheit zwischen einem Fahrzeug­ aufbau 1 und einer Radaufhängung 2, die jeweils mil zwei Krafteinleitungspunkten 3, 3' und 4, 4' für die Gasfeder-Dämpfereinheit ausgerüstet sind. Die Gasfeder-Dämpferein­ heit ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einer Dämpfereinheit 5 und einer Feder­ einheit 6, die beide durch eine Druckluftleitung 7 miteinander verbunden sind. Dabei ist die Dämpfereinheit 5 dem Krafteinleitungspunkt 3 des Fahrzeugaufbaus 1 und dem gegenüberliegenden Krafteinleitungspunkt 3' der Radaufhängung 2 und die Feder­ einheit 6 dem Krafteinleitungspunkt 4 des Fahrzeugaulbaus 1 und dem gegenüberlie­ genden Krafteinleitungspunkt 4' der Radaufhängung 2 zugeordnet. Die Achsen der Dämpfereinheit 5 und der Federeinheit 6 sind vorzugsweise parallel zueinander ausge­ richtet.
Die Fig. 2 zeigt diese Gasfeder-Dämpfereinheit detaillierter und losgelöst vom Fahr­ zeug. Danach besteht die Dämpfereinheit 5 aus einem Hauptkörper 8 mit einer Endkap­ pe 9 einerseits und einem Gehäusedeckel 10 andererseits und einem Zylinderkolben 11 mil einer Kolbenstange 12. Die Endkappe 9 verschließt den Hauptkörper 8 druckdicht nach außen und ist gleichzeitig als Stützlager für den Krafteinleitungspunkt 3' der Rad­ aufhängung 2 ausgebildet. Die Endkappe 9 trägt außerdem im Inneren des Hauptkörpers 8 einen elastomeren Endanschlag 13. Der Gehäusedeckel 10 dichtet den Hauptkörper 8 gegenüber der Kolbenstange 12 nach außen druckdicht ab und ist obendrein als ein Kolbenstangenführungselement ausgebildet. Dazu besitzt der Gehäusedeckel 10 eine Kolbenstangendichtungseinheit 14, die aus einem elastomeren Material mit gleitfähigen und reibungsarmen Eigenschaften besteht. Vorzugsweise besteht diese Kolbenstangen­ dichtungseinheit 14 aus zwei voneinander beabstandeten Memory-Manschetten aus PTFE, die zwischen sich einen Gassammelraum 15 ausbilden. An ihrem freien Ende ist die Kolbenstange 12 mit einem Stützlager 16 ausgerüstet, der als Stützelement für den Krafteinleitungspunkt 3 für den Fahrzeugaufbau ausgebildet ist. Der Zylinderkolben 11 besitzt an seinem Umfang ein Dichtelement 17, das den Zylinderkolben 11 gegenüber dem Hauptkörper 8 abdichtet und das damit den Innenraum des Hauptkörpers 8 in einen auf der Kolbenseite liegenden und beim Einledern kleiner werdenden ersten Dämp­ fungsraum 18 und in einen auf der Kolbenstangenseite liegenden und beim Einfedern größer werdenden zweiten Dämpferraum 19 aufteilt. Im Zylinderkolben 11 befinden sich ein oder mehrere federbelastete und in beiden Richtungen wirkende Überström­ drosseln 20, die wechselweise den ersten Dämpferraum 18 und den zweiten Dämpfer­ raum 19 in einer solchen Weise miteinander verbinden, dass dem unter einer äußeren Belastung stehenden Zylinderkolben 11l in jeder seiner beiden Bewegungsrichtungen ei­ ne Dämpfkraft in einer vorbestimmten und unterschiedlichen Größe entgegengesetzt wird.
Die Federeinheit 6 besteht aus einem Abrollkolben 21 und einem Gehäuseoberteil 22, wobei der Gehäuseoberteil 22 als Stützlager für den Krafteinleitungspunkt 4 des Fahr­ zeugaufbaus 1 und der Abrollkolben 21 als Stützlager für den Krafteinleitungspunkt 4' der Radaufhängung 2 ausgebildet sind. Der Abrollkolben 21 und der Gehäuseoberteil 22 sind durch einen Balg 23 aus einem elastomeren Material mit Festigkeitsträgern so mit­ einander verbunden, dass sich ein nach außen druckdicht verschlossener und volumen­ veränderlicher Federraum 24 ergibt. Dieser Federraum 24 ist über die Druckluftleitung 7 mit dem ersten Dämpferraum 18 der Dämpfereinheit 5 verbunden, wobei sich diese Druckluftleitung 7 vom Abrollkolben 21 der Federeinheit 6 bis zur Endkappe 9 der Dämpfereinheit 5 erstreckt. Im Bereich dieser Druckluftleitung 7, vorzugsweise im Ab­ rollkolben 21 der Federeinheit 6, ist ein elektrisches Schaltventil 25 angeordnet, dass im Betriebszustand unter dem Einfluss eines Steuersignals geöffnet und in Ruhestellung unter Fortfall des Steuersignals geschlossen ist. Damit ist der Federraum 24 während des Betriebszustandes mit dem ersten Dämpferraum 18 verbunden und im Ruhestellung vom ersten Dämpferraum 18 getrennt. Die Druckluftleitung 7 besitzt obendrein eine Anschlussleitung 26 zu einer Druckluftquelle 27, um in den beiden Dämpfungsräumen 18, 19 und im Federraum 24 einen vorbestimmten Gasdruck aufzubauen und zu erhal­ ten.
Im Betriebszustand des Fahrzeuges liegt ein elektrisches Signal am Schaltventil 25 an, dass dadurch offen gehalten wird und den Federraum 24 der Federeinheit 6 mit dem ers­ ten Dämpferraum 18 der Dämpfereinheit 5 verbindet.
Bei einer drückenden Belastung auf den Fahrzeugaufbau 1 greift über den Krafteinlei­ tungspunkt 3 und den Krafteinleitungspunkt 4 jeweils eine entsprechende Kraft glei­ chermaßen auf die Dämpfereinheit 5 und die Federeinheit 6 an. Diese gleichen Kräfte belasten die Kolbenstange 12 der Dämpfereinheit 5 und das Gehäuseoberteil 22 der Fe­ dereinheit 6. Unter Mitwirkung der von der Radaufhängung 2 ausgehenden und auf die Krafteinleitungspunkte 3' und 4' wirkenden Gegenkräfte verschieben sich der Zylinder­ kolben 11 in der Dämpfereinheit 5 und der Gehäuseoberteil 22 der Federeinheit 6. Da­ bei verkleinern sich der erste Dämpferraum 18 der Dämpfereinheil 5 und der Federraum 24 der Federeinheit und bauen über die Druckluftleitung 7 in beiden Räumen einen gleichen Druck auf, sodass eine entsprechende Menge an Gas über die Überströmdros­ seln 20 aus dem ersten Dämpferraum 18 in den zweiten Dämpferraum 19 ausweicht. Die dabei an den Überströmdrosseln 20 auftretenden Strömungswiderstände wirken der Bewegungsrichtung des Zylinderkolbens 11 der Dämpfungseinheit 5 und des Gehäuse­ oberteiles 22 der Federeinheit 6 entgegen und dämpfen diese Bewegung auf ein vorbe­ stimmtes Maß ab.
Die gleichen Bewegungen und Funktionen laufen in der entgegengesetzten Richtung ab, wenn die Belastungskräfte des Fahrzeugaulbaus 1 ziehend auf den Zylinderkolben 11 der Dämpfereinheit 5 und den Gehäuseoberteil 22 der Federeinheit 6 wirken. Die dabei auftretenden Dämpfungskräfte sind in der Regel geringer ausgelegt, um beim Ausfedern die Räder am Boden zu halten.
In Ruhestellung liegt am Schaltventil 25 der Federeinheit 6 kein elektrisches Steuersig­ nal an, weil das Fahrzeug zum Beispiel in einer Parksituation ab- und ausgestellt ist.
Damit ist das Schallventil 25 geschlossen und der Federraum 24 der Federeinheit 6 vom ersten Dämpferraum 18 der Dämpfereinheit 5 abgetrennt. Das so im Federraum 24 ein­ geschlossene Gas baut für jede am Fahrzeugaufbau 1 angreifende Belastung einen sol­ chen Druck auf, der das Gehäuseoberteil 22 und damit den Fahrzeugaufbau 1 in seiner neutralen Höhenlage hält.
Zur Sicherung der Funktion sind erhöhte Anforderungen an die Dichtigkeit nach außen zu stellen. Dabei besteht eine erhöhte Gefahr einer Undichtheit an den gleitenden Dicht­ flächen zwischen der Kolbenstange 12 und der Innenfläche des Gehäusedeckels 10, weil dieser Bereich im Gegensalz zu Gasfeder-Dämpfereinheilen nach dem Stand der Tech­ nik nicht mehr durch einen Balg abgesichert ist. Diese Absicherung an der besagten Stelle übernimmt jetzt die Kolbenstangendichtungseinheit 14. Dabei wirkt die dem Zy­ linderkolben 11 nächstliegende Dichtmanschette als Hauptdichtelement und die entfernt liegende Dichtmanschette als Schmutzschutzelement, wobei dieses Schmutzschutzele­ ment auch als ein Reservedichtelement ausgeführt sein kann. Dadurch bleibt die Dicht­ heit nach außen erhalten, auch wenn die nächstliegende Dichtmanschette nicht mehr ausreichend abdichtet.
Liste der Bezugszeichen
1
Fahrzeugaufbau
2
Radaufhängung
3
,
3
' Krafteinleitungspunkt
4
,
4
' Krafteinleitungspunkt
5
Dämpfereinheit
6
Federeinheit
7
Druckluftleitung
8
Hauptkörper
9
Endkappe
10
Gehäusedeckel
11
Zylinderkolben
12
Kolbenstange
13
Endanschlag
14
Kolbenstangendichtungseinheit
15
Gassammelraum
16
Stützlager
17
Dichtelement
18
Erster Dämpferraum
19
Zweiter Dämpferraum
20
Überströmdrossel
21
Abrollkolben
22
Gehäuseoberteil
23
Balg
24
Federraum
25
Schaltventil
26
Anschlussleitung
27
Druckluftquelle

Claims (5)

1. Gasfeder-Dämpfereinheil, bestehend aus einem Zylindergehäuse (8), aus ei­ nem verschiebbaren Zylinderkolben (11) mil einer Kolbenstange (12) und aus einem flexiblen Balg (23), die zusammen einen beim Einfedern kleiner werdenden Federraum (24), einen beim Einfedern kleiner werdenden ersten Dämpferraum (18) und einen beim Einfedern größer werdenden zweiten Dämpferraum (19) ausbilden, wobei der Feder­ raum (24) über eine Druckluftleitung (7) mit dem ersten oder zweiten Dämpferraum (18, 19) und der erste Dämpferraum (18) mil dem zweiten Dämpferraum (19) über ein oder mehrere Überströmdrosseln (20) verbunden sind und die Gasfeder-Dämpfereinheit über Krafteinleitungspunkte einerseits am Fahrzeugaufbau (1) und andererseits an der Radaufhängung (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dämpferraum (18) und der zweite Dämpferraum (19) einer Dämpfereinheit (5) und der Federraum (24) einer Federeinheit (6) zugeordnet sind und die Dämpfereinheit (5) und die Federeinheit (6) räumlich getrennt voneinander angeordnet sind und über ei­ gene Krafteinleitungspunkte (3, 3' und 4, 4') am Fahrzeugaufbau (1) und an der Rad­ aufhängung (2) befestigt sind.
2. Gasfeder-Dämpfereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheit (6) aus einem Gehäuseunterteil (21) mit dem Kraftangriffspunkt (4') und aus einem Gehäuseoberteil (22) mil dem Kraftan­ griffspunkt (4) besteht und beide Gehäuseteile (21, 22) durch den Balg (23) miteinander verbunden sind.
3. Gasfeder-Dämpfereinheil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Federraum (24) der Federeinheit (6) und dem ersten Dämpferraum (18) der Dämpfereinheil (5) ein schaltbares Sperrventil (25) angeordnet ist, das im Betriebszustand offen und im Ruhezustand geschlossen geschal­ tet ist.
4. Gasfeder-Dämpfereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dämpferraum (19) nach außen durch eine Abdichtungseinheit (14) abgedichtet ist, die aus zwei axial beabstandete und zwischen sich eilen Gassammelraum (15) ausbildende Dichtelemente besteht.
5. Gasfeder-Dämpfungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dichtelemente der Abdichtungseinheit (14) aus PTFE besteht.
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