DE10126072C1 - Dämpferbein - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Dämpferbein mit einem Dämpferzylinder, einen in dem Dämpferzylinder verschiebbar vorgesehenen Dämpferkolben, der einen unteren Kolbenraum von einem oberen Kolbenraum trennt und mit einer aus dem Zylinder führenden Kolbenstange verbunden ist, und einer Federeinrichtung, die zwischen einem mit der Kolbenstange verbundenen Kolbenstangenfederteller und einem mit dem Dämpferzylinder verbundenen Zylinderfederteller vorgesehen ist. DOLLAR A Um Federeigenschaften, Dämpfungseigenschaften und eine Standhöhe des Fahrzeuges in gewünschter Weise einzustellen, wird vorgeschlagen, dass ein Zwischenfederteller (8) vorgesehen ist, der durch eine Höhenverstelleinrichtung (4, 16, 13, 20) höhenverstellbar ist, und die Federeinrichtung eine zwischen dem Kolbenstangenfederteller (10) und dem Zwischenfederteller (8) vorgesehene Hauptfeder (6) und eine zwischen dem Zwischenfederteller (8) und dem Zylinderfederteller (17) vorgesehene Nebenfeder (7) aufweist, wobei die Nebenfeder (7) bei einer Höhenverstellung der Nebenfeder in ihrer Länge veränderbar und vorteilhafterweise in einer unteren Stellung des Zwischenfedertellers (8) vollständig zusammengezogen ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Dämpferbein mit einem Dämpferzylinder, einem in den
Dämpferzylinder verschiebbar vorgesehenen Dämpferkolben, der einen unteren
Kolbenraum von einem oberen Kolbenraum trennt und mit einer aus dem Zylin
der führenden Kolbenstange verbunden ist, und einer Federeinrichtung, die zwi
schen einem mit der Kolbenstange verbundenen Kolbenstangenfederteller und
einem mit dem Dämpferzylinder verbundenen Zylinderfederteller vorgesehen ist.
Ein Dämpferbein dient aufgrund der Dämpfwirkung des Stoßdämpfers und der
Federsteifigkeit der Feder zur Einstellung der gewünschten dynamischen Fahr
eigenschaften des Fahrzeuges. Das Dämpferbein wird hierbei im allgemeinen
zwischen einer fahrwerkseitigen Anbindung, z. B. einem Radführungslenker, und
dem Fahrzeugaufbau vorgesehen.
Hierbei können Dämpferbeine auch höhenverstellbar ausgebildet sein. Bei der
artigen aus der DE 42 31 642 C2 oder der DE 196 06 991 A1 bekannten
Systemen wird z. B. zur Absenkung der Standhöhe die Feder über Drucksysteme
eingezogen. Die so gestauchte Feder weist hierbei eine höhere Federsteifigkeit
auf, so dass ein Sportfahrwerk mit abgesenktem Aufbau und höherer
Federsteifigkeit gebildet werden kann.
Problematisch hierbei ist jedoch im allgemeinen, dass beim Einziehen der Fe
dern die Federeigenschaften nicht so verändert werden, wie es benötigt wird.
Eine derartige Verstellung ist insbesondere für Fahrzeuge nicht ausreichend, die
im niedrigem Geschwindigkeitsbereich komfortabel gefedert und gedämpft sein
sollen und dennoch hohe Geschwindigkeiten erreichen sollen. Auch können die
aerodynamischen Eigenschaften durch Verstellung der Höhe des Aufbaus nicht
in gewünschter Weise zusätzlich eingestellt werden.
Die EP 0 425 283 B1 beschreibt ein Motorrad mit einem höhenverstellbaren
Aufbau und Federbeinen, deren Länge verstellbar ist. Dazu werden hydraulische
Zylinder eingesetzt, die mittels verschiedener Schlauchleitungen und geteilter
Anschlüsse nebst Kolben-Zylinder-Anordnungen eine recht aufwändige Verstell
barkeit ermöglichen.
Die DE 37 39 663 C2 betrifft ein einstellbares Federbein für Kraftfahrzeuge.
Zwischen zwei Federtellern befindet sich dabei ein Federpaket aus zwei Schrau
benfedern mit unterschiedlichen Federkonstanten. Ein Ringkörper zwischen den
beiden Schraubenfedern wirkt gegen eine verstellbare Anschlagbuchse, so dass
die Federsteifigkeit des Gesamtsystems in gewissem Rahmen beeinflusst wer
den kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber bekannten Dämpferbeinen
Verbesserungen zu schaffen und insbesondere die Einstellung unterschiedlicher
Federeigenschaften, Dämpfungseigenschaften und Standhöhen zu ermöglichen.
Dies soll vorteilhafterweise mit relativ geringem Aufwand möglich sein.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Dämpferbein gelöst, indem ein
Zwischenfederteller vorgesehen ist, der durch eine Höhenverstelleinrichtung hö
henverstellbar ist, die Federeinrichtung eine zwischen dem Kolbenstangenfe
derteller und dem Zwischenfederteller vorgesehene Hauptfeder und eine zwi
schen dem Zwischenfederteller und dem Zylinderfederteller vorgesehene Ne
benfeder aufweist, und die Nebenfeder bei einer Höhenverstellung des
Zwischenfedertellers in ihrer Länge veränderbar ist. Hierbei ist die Nebenfeder
insbesondere in einer unteren Stellung des Zwischenfedertellers vollständig
zusammengezogen sein.
Die Verstellung des Zwischenfedertellers kann vorteilhafterweise hydraulisch
erfolgen, indem der Zwischenfederteller mit einem Standhöhenkolben verbunden
ist, der in dem Zylinder oberhalb des Dämpferkolbens verschiebbar vorgesehen
ist. Somit wird der Zylinderraum des Dämpferzylinders durch den
Standhöhenkolben und den Dämpferkolben in einen Standhöhenkolbenraum,
einen oberen und einen unteren Kolbenraum getrennt. Durch Beaufschlagung
des Standhöhenkolbenraums mit Hydraulikfluid über einen oberen Anschluss
kann die Nebenfeder gestaucht werden.
Erfindungsgemäß wird somit eine Veränderung der Federeigenschaften bewirkt,
indem eine Federeinrichtung aus in Reihe geschalteter Hauptfeder und Neben
feder gebildet wird, die über einen Zwischenfederteller miteinander verbunden
sind. Hierdurch können wahlweise verschiedene Federsysteme gewählt werden.
Indemi die Nebenfeder durch den Zwischenfederteller auf Block gezogen werden
kann, können zwei Federsysteme gebildet werden, bei denen zum einen lediglich
die Hauptfeder und zum anderen beide in Reihe geschalteten Federn wirken.
Erfindungsgemäß können hierbei die Federkennlinien der Hauptfeder und
Nebenfeder in gewünschter Weise eingestellt werden, so dass in jedem der
beiden Zustände die gewünschten Federeigenschaften vorliegen. Insbesondere
kann auch die Federlänge der auf Block gezogenen Feder derartig gewählt
werden, dass in dem unteren Zustand die zusammengezogene Feder eine
gewünschte Standhöhe des Fahrzeuges gewährleistet.
Die erreichte Gesamtfederrate C kann hierbei gemäß der Reihenschaltung
ermittelt werden als C = (C1 × C2)/(C1 + C2).
Die Dämpfungseigenschaften können vorteilhafterweise in den beiden Zustän
den ebenfalls unterschiedlich eingestellt werden, in dem wahlweise der obere
Anschluss des Standhöhenkolbenraums mit einem unteren Anschluss des unte
ren Kolbenraums verbindbar ist. Hierdurch kann insbesondere im ersten, weich
gefederten, nicht abgesenkten Zustand des Fahrzeugs für niedrigere Geschwin
digkeiten eine weiche Dämpfung über die kurzgeschlossene Verbindung des
oberen und unteren Anschlusses erreicht werden. Die Drosselwirkung dieser
Verbindungsleitung kann hierbei in gewünschter Weise eingestellt werden, wobei
zusätzlich eine Dämpfung über die Einlass- und Auslassventile des Dämpferkol
bens erfolgt. Im zweiten, abgesenkten Zustand für höhere Geschwindigkeiten mit
höherer Federsteifigkeit kann diese Verbindungsleitung z. B. unterbrochen wer
den, so dass lediglich eine Dämpfung über die Einlass- und Auslassventile des
Dämpferkolbens erfolgt.
Erfindungsgemäß kann insbesondere im zweiten Zustand des Dämpferbeins, bei
dem nur noch der Dämpferkolben wie ein normaler Stoßdämpfer wirkt, auf den
unteren Kolbenraum über einem Gasraum ein gewünschter Druck aufgegeben
werden, um Kavitationen, das heißt Gasblasenbildungen durch in der Hydraulik
flüssigkeit gelöste Gase, zu vermeiden. Dieser Gasraum kann hierbei in ge
wünschter Weise zusätzlich Dämpfungseigenschaften besitzen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an eini
gen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Dämpferbeins mit
einer Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Zustand;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Dämpferbeins aus
Fig. 1 in einem zweiten Zustand;
Fig. 3 eine Steuereinrichtung mit einer Ausführungsform der Erfindung in
teilweise geschnittener Darstellung;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Steuereinrichtung aus
Fig. 3.
Ein Dämpferbein weist gemäß Fig. 1 einen Dämpferzylinder 1 auf, in dessen
mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten Innenraum ein Dämpferkolben 2 ver
schiebbar geführt ist. Der Dämpferkolben 2 ist mit einer Kolbenstange 3 verbun
den, die aus dem Zylinder 1 herausgeführt ist und in einer Kolbenstangenanbin
dung 12 am Fahrzeugaufbau befestigbar ist. An der Kolbenstange ist ein Kol
benstangenfederteller 10 zur Aufnahme einer Hauptfeder 6 vorgesehen. Über
eine Verstelleinrichtung 9 kann der Kolbenstangenfederteller 10 in seiner Höhe
variiert werden.
In dem Dämpferzylinder 1 ist weiterhin erfindungsgemäß ein Standhöhenkol
ben 4 oberhalb des Dämpferkolbens 2 verschiebbar vorgesehen. Der Standhö
henkolben 4 ist über eine Verbindungsstange 28, die konzentrisch zu der Kol
benstange 3 ausgebildet ist, mit einem Zwischenfederteller 8 außerhalb des
Dämpferzylinders 1 verbunden. Eine Hauptfeder 6 ist zwischen dem Kolbenstan
genfederteller 10 und dem Zwischenfederteller 8 vorgesehen. Eine Nebenfeder 7
ist zwischen dem Zwischenfederteller 8 und einem Zylinderfederteller 17, der fest
an dem Dämpferzylinder 1 angebracht ist, vorgesehen.
Der Zylinderinnenraum des Dämpferzylinders 1 wird erfindungsgemäß durch den
Dämpferkolben 2 und den Standhöhenkolben 4 unterteilt in einen unteren Kol
benraum 14 unterhalb des Dämpferkolbens 2, einen oberen Kolbenraum 15 zwi
schen Dämpferkolben 2 und Standhöhenkolben 4 und einen Standhöhenkolben
raum 16 oberhalb des Standhöhenkolbens 4. Der Standhöhenkolbenraum 16 ist
über eine in der Verbindungsstange 28 und dem Zwischenfederteller 8 ausgebil
dete Hydraulikleitung mit einem oberen Anschluss 13 für eine Hydraulikleitung
verbunden. Der untere Kolbenraum 14 ist über einen unteren Anschluss 18 an
eine weitere Hydraulikleitung anschließbar.
Der Anschluss dieser Hydraulikleitungen erfolgt an eine erfindungsgemäße
Steuereinrichtung 20, die in Fig. 3 gezeigt ist. Der obere Anschluss 13 kann
erfindungsgemäß an einen Hochdruckanschluss 29 eines Steuerventils 25, und
der untere Anschluss 18 an einen Gaspolsteranschluss 30 der Steuereinrich
tung 20 erfolgen. In dem Steuerventil 25 ist ein Steuerkolben 24 mit zumindest
zwei Stellungen verschiebbar vorgesehen, wobei in der in Fig. 3 gezeigten
zweiten Stellung der Hochdruckanschluss 29 von dem Gaspolsteranschluss 30
getrennt und in einer ersten Stellung über Verbindungsbohrungen 32 des Steu
erkolbens 24 eine Verbindung dieser Anschlüsse gewährleistet ist. Das Steuer
ventil 25 kann insbesondere als Magnetventil ausgebildet sein.
Der Gaspolsteranschluss 30 ist mit einem Hydraulikraum 21 der Steuereinrich
tung 20 verbunden, der über einen verschiebbaren Gaskolben mit einem Gas
raum 22 verbunden ist. Der Gasraum 22 kann über einen Gasanschluss 31 mit
Druck beaufschlagt werden. Eine Ölpumpe 26 mit Filter 27 ist in dem Hydraulik
raum 21 zur Erzeugung eines gewünschten Hydraulikdrucks vorgesehen.
In Fig. 1 ist eine erste Stellung des erfindungsgemäßen Dämpferbeins gezeigt,
in der die Hauptfeder 6 und die Nebenfeder 7 in einem vorgespannten Zustand
sind. Die Federung des Gesamtsystems wird somit durch diese beiden in Reihe
geschalteten Federn bewirkt, wodurch eine geringe Federsteifigkeit erreicht wird.
Der untere Hydraulikanschluss 18 und der obere Hydraulikanschluss 13 sind
über die Steuereinrichtung 20 über die Bohrungen 32 des Steuerkolbens 24 mit
einander verbunden, so dass eine Verbindungsleitung oder Bypassleitung zwischen
dem Standhöhenkolbenraum 16 und dem unteren Kolbenraum 14 ge
währleistet ist, die aufgrund ihres Strömungswiderstandes eine gewünschte
Dämpfung bewirkt. Weiterhin ist der Dämpferkolben 2 durch seine Einlass- und
Auslassventile in an sich bekannter Weise verschiebbar, so dass sich eine
Dämpfungswirkung durch zum einen die Verbindungsleitung und zum anderen
dem Dämpferkolben 2 ergibt. In diesem ersten Zustand ist eine relativ große
Standhöhe eingestellt. Diese Stellung eignet sich insbesondere für Fahrten mit
geringer Geschwindigkeit, da eine weiche Federkennung und eine weiche
Dämpfung vorgesehen ist und das Fahrzeug aufgrund der größeren Standhöhe
größere Schwingungen durchführen kann.
In Fig. 2 ist eine zweite Stellung gezeigt. Hierbei wird von dem Hochdruckan
schluss 29 unter Hochdruck stehende Hydraulikflüssigkeit an den oberen Hyd
raulikanschluss 13 gegeben. Das unter Hochdruck stehende Fluid drückt in dem
Standhöhenkolbenraum 16 den Standhöhenkolben 4 nach unten, bis die Ne
benfeder 7 vollständig zusammengezogen bzw. auf Block gezogen ist. Die Steu
ereinrichtung nimmt anschließend den in Fig. 3 gezeigten Zustand ein, bei dem
der Hochdruckanschluss 29 durch das Steuerventil 24 von dem Hydraulik
raum 21 getrennt ist. Über den Gaseinlass 21 wird in dem Gasraum ein erhöhter
Druck eingegeben, so dass die Hydraulikflüssigkeit im unteren Kolbenraum 14
und oberen Kolbenraum 15 zur Vermeidung von Kavitationen unter Druck ge
setzt ist.
In diesem zweiten Zustand wird eine abgesenkte Standhöhe erreicht, die von der
Länge der zusammengezogenen Nebenfeder 7 bestimmt ist. Da lediglich die
Hauptfeder 6 die Federeigenschaften des Systems bestimmt, wird eine höhere
Federsteifigkeit erreicht als in dem ersten Zustand der Fig. 1. Da der Standhö
henkolbenraum 16 nicht mehr mit dem unteren Kolbenraum 14 verbunden ist,
sind die Dämpfungseigenschaften durch die Einlass- und Auslassventile des
Dämpferkolbens 2 bestimmt, so dass eine härtere Dämpfung erreicht wird. Die
ser Zustand kann insbesondere für höhere Geschwindigkeiten mit härterer Fede
rung, härterer Dämpfung und abgesenktem Fahrzeugaufbau für bessere aerody
namische Eigenschaften verwendet werden.
1
Dämpferzylinder
2
Dämpferkolben
3
Kolbenstange
4
Standhöhenkolben
6
Hauptfeder
7
Nebenfeder
8
Zwischenfederteller
9
Verstelleinrichtung
10
Kolbenstangenfederteller
11
Zylinderanbindung
12
Kolbenstangenanbindung
13
oberer Anschluss
14
unterer Kolbenraum
15
oberer Kolbenraum
16
Standhöhenkolbenraum
17
Zylinderfederteller
18
unterer Anschluss
20
Steuereinrichtung
21
Hydraulikraum
22
Gasraum
23
Gaskolben
24
Steuerkolben
25
Steuerventil
26
Hydraulikpumpe
27
Filter
28
Verbindungsstange
29
Hochdruckanschluss
30
Gaspolsteranschluss
31
Gasanschluss
32
Verbindungsbohrungen
Claims (12)
1. Dämpferbein,
mit einem Dämpferzylinder (1),
mit einem in dem Dämpferzylinder (1) verschiebbar vorgesehenen Dämpferkolben (2), der einen unteren Kolbenraum (14) von einem oberen Kolbenraum (15) trennt und mit einer aus dem Zylinder führenden Kolbenstange (3) verbunden ist,
mit einer Federeinrichtung (6, 7), die zwischen einem mit der Kolbenstange (3) verbundenen Kolbenstangenfederteller (10) und einem mit dem Dämpferzylinder (1) verbundenen Zylinderfederteller (17) vorgesehen ist,
mit einem Zwischenfederteller (8), der durch eine Höhenverstelleinrichtung (4, 16, 13, 20) höhenverstellbar ist,
wobei die Federeinrichtung eine zwischen dem Kolbenstangenfederteller (10) und dem Zwischenfederteller (8) vorgesehene Hauptfeder (6) und eine zwischen dem Zwischenfederteller (8) und dem Zylinderfederteller (17) vorgesehene Nebenfeder (7) aufweist,
wobei die Nebenfeder (7) bei einer Höhenverstellung des Zwischen federtellers (8) in ihrer Länge veränderbar ist,
wobei die Höhenverstelleinrichtung einen Standhöhenkolben (4) aufweist, der in dem Dämpferzylinder (1) oberhalb des Dämpferkolbens (2) verschiebbar vorgesehen ist und einen Standhöhenkolbenraum (16) von dem oberen Kolbenraum (15) trennt,
wobei der Zwischenfederteller (8) mit dem Standhöhenkolben (4) verbunden ist und
wobei der Standhöhenkolbenraum (16) einen oberen Anschluss (13) für eine Hydraulikleitung aufweist.
mit einem Dämpferzylinder (1),
mit einem in dem Dämpferzylinder (1) verschiebbar vorgesehenen Dämpferkolben (2), der einen unteren Kolbenraum (14) von einem oberen Kolbenraum (15) trennt und mit einer aus dem Zylinder führenden Kolbenstange (3) verbunden ist,
mit einer Federeinrichtung (6, 7), die zwischen einem mit der Kolbenstange (3) verbundenen Kolbenstangenfederteller (10) und einem mit dem Dämpferzylinder (1) verbundenen Zylinderfederteller (17) vorgesehen ist,
mit einem Zwischenfederteller (8), der durch eine Höhenverstelleinrichtung (4, 16, 13, 20) höhenverstellbar ist,
wobei die Federeinrichtung eine zwischen dem Kolbenstangenfederteller (10) und dem Zwischenfederteller (8) vorgesehene Hauptfeder (6) und eine zwischen dem Zwischenfederteller (8) und dem Zylinderfederteller (17) vorgesehene Nebenfeder (7) aufweist,
wobei die Nebenfeder (7) bei einer Höhenverstellung des Zwischen federtellers (8) in ihrer Länge veränderbar ist,
wobei die Höhenverstelleinrichtung einen Standhöhenkolben (4) aufweist, der in dem Dämpferzylinder (1) oberhalb des Dämpferkolbens (2) verschiebbar vorgesehen ist und einen Standhöhenkolbenraum (16) von dem oberen Kolbenraum (15) trennt,
wobei der Zwischenfederteller (8) mit dem Standhöhenkolben (4) verbunden ist und
wobei der Standhöhenkolbenraum (16) einen oberen Anschluss (13) für eine Hydraulikleitung aufweist.
2. Dämpferbein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nebenfeder (7) in einer unteren Stellung des Zwischenfeder
tellers (8) vollständig zusammengezogen ist.
3. Dämpferbein nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der untere Kolbenraum (14) einen unteren Anschluss (18) für eine Hyd
raulikleitung aufweist, wobei in einem ersten Zustand der obere An
schluss (13) des Standhöhenkolbenraums (16) mit dem unteren An
schluss (18) des unteren Kolbenraums (14) verbunden ist.
4. Dämpferbein nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem zweiten Zustand, in dem die Nebenfeder (7) vollständig zu
sammengezogen ist, der obere Anschluss (13) von dem unteren An
schluss (18) getrennt ist.
5. Dämpferbein nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest in dem zweiten Zustand der untere Anschluss (18) über eine
Hydraulikleitung mit einem Hydraulikraum (21) verbunden ist, der von einem
Gasraum (22) mit Druck beaufschlagbar ist.
6. Dämpferbein nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hydraulikraum (21) von dem Gasraum (22) durch einen verschieb
baren Gaskolben (23) getrennt ist.
7. Dämpferbein nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Hydraulikraum (21) eine Hydraulikpumpe (26) zur Zuführung einer
Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikraum vorgesehen ist.
8. Dämpferbein nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Hydraulikraum (21) ein Steuerventil, vorzugsweise ein Magnet
ventil (25), zur wahlweisen Verbindung des oberen Anschlusses (13) mit dem
unteren Anschluss (18) vorgesehen ist.
9. Dämpferbein nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Standhöhenkolben (4) mit dem Zwischenfederteller (8) über eine
konzentrisch zur Kolbenstange (3) angeordnete und der Kolbenstange ge
genüber verschiebbaren Verbindungsstange (28) verbunden ist.
10. Dämpferbein nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Standhöhenkolbenraum (16) mit dem oberen Anschluss (13) über
eine in der Verbindungsstange (28) und dem Zwischenfederteller (8)
verlaufende Hydraulikleitung verbunden ist.
11. Dämpferbein nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federrate (C1) der Hauptfeder (6) und eine Federrate (C2) der
Nebenfeder (7) über die Gesamtfederrate (C) gemäß der Formel C = (C1 ×
C2)/(C1 + C2) in Verbindung steht.
12. Dämpferbein nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Federkennlinien der Hauptfeder (6) und der Nebenfeder (7) unter
schiedlich sind.
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