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Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheit mit innerer Niveauregelung, mit einem ölgefüllten unter dem Druck von Gaspolstern stehenden Arbeitszylinder und einem in diesem Dämpfungsventile für die Zug- und Druckstufe aufweisenden verschiebbaren Dämpfungskolben am Ende einer hohlen Kolbenstange, deren Hohlraum als Pumpenraum und zusammen mit einer am Arbeitszylinder befestigten Pumpenstange als Pumpe dient, wobei beim Ausfahren der Kolbenstange Öl aus einem Reserveraum angesaugt und beim Einfahren der Kolbenstange in den Arbeitsraum und von dort in einen, ein Hochdruckgaspolster aufweisenden, Hochdruckraum gefördert wird, wobei eine Abregelöffnung in der Pumpenstange zu einem Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen vorgesehen ist.
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Es sind bereits selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheiten mit innerer Niveauregelung bekannt (
DE 10 2006 036 695 A1 ,
DE 10 2006 013 072 B3 ,
DE 102 44 484 C1 ), bestehend aus einem ölgefüllten unter dem Druck von Gaspolstern stehenden Arbeitszylinder und einem, in diesem verschiebbaren, Dämpfungskolben am Ende einer hohlen Kolbenstange, deren Hohlraum als Pumpenraum einer am Arbeitszylinder befestigten Pumpenstange dient, wobei beim Ausfahren der Kolbenstange Öl aus einem Reserveraum angesaugt und beim Einfahren der Kolbenstange in den Arbeitsraum gefördert wird, und dass eine Abregelöffnung in der Pumpenstange zu einem Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen vorgesehen ist, wenn der Fahrzeugaufbau sein vorgeschriebenes Niveau erreicht. Die Niederdruckkammer sowie die Hochdruckkammer sind mit dem Arbeitszylinder verbunden. Der Arbeitszylinder wird vom Dämpfungskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt, dabei besitzt der Dämpfungskolben für die Zug- und Druckstufe Dämpfungsventile zur Erzeugung einer Dämpfungskraft.
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Darüber hinaus sind Schwingungsdämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft bekannt (
DE 10 2005 060 309 B3 ,
DE 10 2006 044 557 A1 ,
DE 103 60 140 A1 ), bestehend aus einem Zylinderrohr, einem in dem Zylinderrohr axial verschiebbaren Dämpfungskolben, der an einer Kolbenstange befestigt ist, wobei der Dämpfungskolben mit entsprechenden Dämpfungskraftventilen versehen ist. Zusätzlich besitzt dieser Schwingungsdämpfer einen Trennkolben innerhalb der hohlen Kolbenstange, welcher axial beweglich angeordnet ist, der dazu dient, dass bei einer Kolbenstangenbewegung und einem in seiner Ausgangslage mittigen Position des Trennkolbens das verdrängte Dämpfmedium von einer der beiden Kammern aufgenommen wird und der Trennkolben dabei einen Verschiebeweg ausführt. Erst wenn der Trennkolben mit seinem einen oder anderen Ende die Endposition erreicht, öffnen sich bei fortgesetzter Kolbenstangenbewegung die eigentlichen Dämpfungsventile im Dämpfungskolben. Dies führt dazu, dass bei hochfrequenten Bewegungen der Kolbenstange sich lediglich der Trennkolben verschiebt, die eigentlichen Dämpfungsventile jedoch noch nicht öffnen. Das Öffnen der Dämpfungsventile erfolgt erst bei niederfrequenten Schwingungen mit großer Amplitude, nämlich nachdem der Trennkolben eine seiner Endpositionen erreicht hat, so dass bei weiterer Kolbenstangenbewegung die Dämpfungsventile öffnen.
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Des Weiteren sind hydropneumatische Federbeine bekannt (z. B.
DE 198 38 728 C1 ), bei denen der zweite kolbenstangenseitige Arbeitsraum nicht mit Öl gefüllt ist und über mindestens eine Öffnung mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Da nur ein Arbeitsraum mit Öl gefüllt ist, wird dem Arbeitszylinder im oberen Bereich ein Boden zugeordnet, in dem die für die Dämpfung in der Zug- und Druckstufe notwendigen Ventile angeordnet sind. Der obere Arbeitsraum des Arbeitszylinders ist über diese Ventile mit einer Hockdruckkammer verbunden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine selbstpumpende hydropneumatische Feder-Dämpfer-Einheit mit innerer Niveauregelung zu schaffen, bei der die Dämpfung amplitudenabhängig einsetzt, wobei ein Hubverlust vermieden wird, dabei soll diese Zusatzfunktion kostengünstig und konstruktionstechnisch einfach in das Aggregat integriert werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem Arbeitsraum und dem Hochdruckraum in einer Strömungsverbindung mindestens ein Ventil vorgesehen ist, welches in beide Strömungsrichtungen mit jeweils einem Ventilkörper und jeweils einem Ventilsitz korrespondiert, wobei das Ventil in mindestens einer Strömungsrichtung mit einer Feder beaufschlagt wird.
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Hierbei ist von Vorteil, dass bei kleiner hochfrequenter Fahrbahnanregung die Dämpfkraft welch bzw. gar nicht erst einsetzt und dass bei niederfrequenter langhubiger Anregung durch die Fahrbahn die volle Dämpfkraft im Aggregat zur Verfügung steht.
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Eine weitere günstige Ausführungsform sieht vor, dass die Feder das Ventil in Richtung des Hochdruckraums beaufschlagt. Vorteilhaft ist hierbei, dass es sich um eine kostengünstige Ausführung lediglich für die Druckstufe handelt, ohne dass die Zugrichtung beeinflusst wird.
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Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass zwei Federn auf das Ventil wirken, die sowohl in Richtung des Hochdruckraums als auch in Richtung des Arbeitsraumes wirken. Hierbei ist von Vorteil, dass die Funktion der amplitudenselektiven Dämpfung sowohl für die Zug- als auch für die Druckstufe ausgebildet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen dem Arbeitsraum und dem Hochdruckraum mindestens zwei Ventile vorgesehen sind, die jeweils in beide Strömungsrichtungen jeweils einen Ventilsitz aufweisen, und das eine Ventil in der einen Strömungsrichtung und das andere Ventil in der anderen Strömungsrichtung mit jeweils mindestens einer Feder beaufschlagt ist. Hierbei ist von Vorteil, dass für jede Bewegungsrichtung des Dämpfungskolbens, nämlich für die Druck- und die Zugrichtung ein eigenständiges Ventil vorgesehen wird.
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Eine einfache, kostengünstige konstruktive Ausgestaltung sieht vor, dass der jeweilige Ventilsitz in der Strömungsverbindung angeordnet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Ventilkörper eines Ventils miteinander verbunden sind. Hierbei lässt sich mit Vorteil vorsehen, dass die beiden Ventilkörper einander zugewandt sind.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Ventilkörper in einer Mittenstellung mit keinem der zugehörigen Ventilsitze in Kontakt sind.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens zwei Ventilkörper nur bei Druckbeaufschlagung in der einen oder anderen Richtung mit ihrem zugehörigen Ventilsitz zusammenwirken.
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Eine günstige Ausgestaltung sieht vor, dass das Ventil in mindestens einer Durchflußrichtung einen ständig offenen konstanten Durchlass aufweist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine Feder-Dämpfer-Einheit im Schnitt
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1a, 1b und 1c verschiedene Positionen des Ventilkörpers im Ventil als Einzelheit
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2 bis 5 eine weitere Ausführungsform, wobei für die jeweilige Bewegungsrichtung der Kolbenstange ein separates Ventil vorgesehen ist, im Schnitt
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6 bis 9 als Einzelheit ein Ventil, welches in beide Bewegungsrichtungen wirksam ist.
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Die in 1 dargestellte Feder-Dämpfer-Einheit 1 für Kraftfahrzeuge besteht im Wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 2, in dem ein Dämpfungskolben 3 am Ende einer Kolbenstange 4 gleitet. Der Arbeitszylinder 2 ist unterhalb des Dämpfungskolbens 3 mit dem Hochdruckraum 9 verbunden. Die Feder-Dämpfer-Einheit 1 ist am Aufbau eines Fahrzeugs bzw. an der Achse eines Fahrzeuges, in nicht gezeigter Weise, befestigt. Die Dämpfungskräfte werden während des Fahrbetriebes durch die Dämpfungsventile 17 erzeugt.
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Die Feder-Dämpfer-Einheit gemäß 1 zeigt eine Pumpe, die aus der Pumpenstange 6 und dem durch die hohle Kolbenstange 4 gebildeten Pumpenraum 5 besteht. Die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Bewegungen der Fahrzeugachse betätigen diese Pumpe, die ständig Dämpfungsmittel gesteuert durch das Saugventil 18, aus dem Reserveraum 7 über das Auslaßventil 19 in den Arbeitsraum 8 und damit in den Hochdruckraum 9 fördert. Dadurch werden der Dämpfungskolben 3 und die Kolbenstange 4 so lange auswärts geschoben, bis die dynamische Niveauregelung über eine Bypaßbildung einsetzt. Bei Entlastung des Systems wird die Abregelöffnung 11 der Pumpenstange 6 freigegeben, so dass das Fahrzeug wieder abgeregelt wird.
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Das Ablassventil 20 dient im Wesentlichen dazu, dass es in Saugrichtung öffnet und in Ablassrichtung eine Drosselung herbeiführt, damit der Fahrzeugaufbau sanft abgeregelt werden kann. Der Vorteil dieses Ventils ist der, dass die Ablasskerbe 21 beim Saughub durch den abhebenden Ventilkörper 20 geöffnet und somit von Schmutzpartikeln freigespült werden kann. Somit wird einer Verstopfungsgefahr an dieser engen Drosselstelle entgegen gewirkt. Die Abregelöffnung 11 ist auf Grund ihrer Große drosselfrei und von daher nicht verstopfungsgefährdet.
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Der Hochdruckraum 9 ist darüber hinaus von einem Hochdruckgaspolter 10 beaufschlagt und wird je nach Position des Dämpfungskolbens 3 mehr oder weniger vorgespannt.
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Zwischen dem oberen Arbeitsraum 8b und dem Hochdruckraum 9 ist in einer Strömungsverbindung 12 ein Ventil 13 angeordnet.
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Aus der 1a ist zu entnehmen, dass das Ventil 13 in der Strömungsverbindung 12 über einen Ventilkörper 14b, beaufschlagt von einer Feder 16, an einem Ventilsitz 15b anliegt. Der Ventilkörper 14a hat in dieser Position keinen Kontakt zu seinem zugehörgen Ventilsitz 15a. Das Ventil 13 befindet sich in einer geschlossenen Stellung, das heißt, die Feder-Dämpfer-Einheit 1 befindet sich in der Zugstufe oder hat zu diesem Zeitpunkt keine Fahrbahnanregung.
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In der 1b ist das Ventil 13 in geöffneter Stellung dargestellt, wobei der Ventilkörper 14a und 14b von der Strömung des Dämpfungsmittels gegen die Feder 16 gedrückt wird, dies ist z. B. bei Überfahrt von Kopfsteinpflaster der Fall oder sonstiger Anregung durch die Fahrbahn. Der Volumenstrom des Dämpfungsmittels ist hierbei klein und das Fahrzeugrad wird weich gedämpft, denn die Dämpfungsventile 17 sind noch nicht im Eingriff.
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Die 1c zeigt die Anregung der Feder Dämpfer-Einheit 1 mit einer größeren Amplitude, hierbei gelangt der Ventilkörper 14a an den zugehörigen Ventilsitz 15a und wird dabei gegen die Feder 16 in Schließrichtung gebracht. In diesem Fall reißt der Volumenstrom des Dämpfungsmittels über die Strömungsverbindung 12 ab und die Dämpfung der Feder-Dämpfer-Einheit 1 erfolgt ausschließlich über die Dämpfungsventile 17.
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Das Ventil gemäß der 1, 1a, 1b und 1c wirkt somit ausschließlich in der Druckrichtung, so dass hochfrequente Fahrbahnanregungen in Druckrichtung nicht beeinflusst werden, lediglich bei einer niederfrequenten, langhubigen Anregung durch die Fahrbahn soll die volle Dämpfung in der Druckstufe über die Dämpfungsventile 17 im Dämpfungskolben 3 bereit stehen.
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Aus den 2 bis 5 ist jeweils ein Ventil 13 dargestellt, wobei die Ventile 13a jeweils der Druckstufe der Feder-Dämpfer-Einheit 1 zugeordnet sind, während die Ventile 13b ausschließlich in der Zugrichtung der Feder-Dämpfer-Einheit 1 herangezogen werden. Die Funktion des Ventils 13a und 13b ist mit der Funktion des Ventils 13 aus den 1a bis 1c gleichzusetzen. Die 2 zeigt die Feder-Dämpfer-Einheit 1 bei leichter Belastung in der Druckstufe, so dass das Ventil 13a gegen die Feder 16 in der Mittenposition angeordnet ist und die hochfrequenten Schwingungen passieren lässt, während das Ventil 13b durch die Feder 16 den Ventilkörper 14a in Richtung des Ventilsitzes 15a bewegt.
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3 zeigt eine Feder-Dämpfer-Einheit 1, bei der die Kolbenstange eine leichte Zugbewegung ausführt, so dass das Ventil 13a für die Zugstufe durch die Feder 16 in Richtung des Ventilsitzes 15b gelangt und das Ventil 13b durch den Druck des Arbeitsraumes 8a den Ventilkörper 14a gegen den Feder 16 in die Mittenposition bewegt, so dass hier hochfrequente Schwingungen, angeregt durch die Fahrbahn, in der Zugstufe ungedämpft passieren können.
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Langhubige, niederfrequente Anregungen durch die Fahrbahn sind schematisch in den 4 und 5 dargestellt, dabei handelt es sich bei der 4 um eine Bewegung der Kolbenstange 4 in Druckrichtung, während die 5 eine Bewegung der Kolbenstange 4 in Zugrichtung darstellt. Es ist zu erkennen, dass sowohl in der 4 als auch in der 5 jeweils die Ventilkörper 14 des Ventils 13a sowohl des Ventils 13b an ihren entsprechenden Ventilsitzen 15 anliegen.
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Aus den 6 bis 9 ist wiederum eine Feder-Dämpfer-Einheit 1 dargestellt, bei der in der Strömungsverbindung 12 ein Ventil 13 angeordnet ist. Dieses Ventil 13 besteht jeweils aus den Ventilkörpern 14a und 14b und den entsprechenden Ventilsitzen 15a und 15b. Jeder Ventilkörper 14a und 14b ist mit einer Feder 16a bzw. 16b beaufschlagt, so dass dieses Ventil 13 sowohl in der Zug- als auch in der Druckstufe wirksam ist. Die 6 und 7 zeigen dabei das bei geringer Bewegung der Kolbenstange 4 sowohl in der Druckstufe (5) als auch in der Zugstufe (7) das Ventil 13 durch die Federn 16a und 16b ausgeglichen ist, das bedeutet, dass die Strömungsverbindung 12 in beide Druckrichtungen geöffnet ist, um somit hochfrequente Schwingungen, hervorgerufen durch Fahrbahnunebenheiten, ungedämpft vom oberen Arbeitsraum 8b und dem Hochdruckraum 9 passieren lässt.
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Die 8 zeigt dagegen eine niederfrequente, langhubige Anregung, so dass in der Druckstufe gemäß 8 die Kolbenstange entsprechend eintaucht und der Druck aus der Hochdruckkammer 9 den Ventilkörper 14a in Richtung seines Ventilsitzes 15a bewegt. Ab diesem Zeitpunkt wird dann die Dämpfung über die Dämpfungsventile 17 des Dämpfungskolbens 3 vorgenommen.
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Die 9 zeigt in umgekehrter Richtung, nämlich in Zugrichtung eine niederfrequent, langhubige Anregung durch die Fahrbahn, so dass das Dämpfungsmittel aus dem oberen Arbeitsraum 8b über die Strömungsverbindung 12 zusätzlich zur Feder 16b den Ventilkörper 14b in Richtung seines Ventilsitzes 15b bewegt. Auch in dieser Position wird jetzt die Dämpfung über die Ventile 17 im Dämpfungskolben 3 vorgenommen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Feder-Dämpfer Einheit
- 2
- Arbeitszylinder
- 3
- Dämpfungskolben
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Pumpenraum
- 6
- Pumpenstange
- 7
- Reserveraum
- 8
- Arbeitsraum
- 9
- Hochdruckraum
- 10
- Hochdruckgaspolster
- 11
- Abregelöffnung
- 12
- Strömungsverbindung
- 13
- Ventil
- 14
- Ventilkörper
- 15
- Ventilsitz
- 16
- Feder
- 17
- Dämpfungsventile
- 18
- Saugventil
- 19
- Auslassventil
- 20
- Ablassventil
- 21
- Ablasskerbe
