DE102008024037A1

DE102008024037A1 - Kolben-Zylinder-Aggregat

Info

Publication number: DE102008024037A1
Application number: DE102008024037A
Authority: DE
Inventors: Norbert Ackermann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Kolben-Zylinder-Aggregat, umfassend einen Arbeitszylinder, in dem eine einen Kolben tragende Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Kolben den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und dass für das von der Kolbenstange verdrängte Dämpfungsmittel ein zum Teil mit Dämpfungsmittel und zum Teil mit Gas gefüllter Arbeitsraum vorgesehen ist, wobei dem mit Dämpfungsmittel gefüllten Teil des Ausgleichsraums direkt und/oder indirekt über ein Reservoir Dämpfungsmittel zugeführt oder entnommen werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder-Aggregat, umfassend einen Arbeitszylinder, in dem eine, einen Kolben tragende, Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Kolben den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei für das von der Kolbenstange verdrängte Dämpfungsmittel ein zum Teil mit Dämpfungsmittel und zum Teil mit Gas gefüllter Arbeitsraum vorgesehen ist.
Es sind bereits Schwingungsdämpfer bekannt ( DE 10 2005 025 511 B3 ), bei denen der Arbeitszylinder einen an einer Kolbenstange angeordneten Dämpfungskolben aufweist, wobei der Dämpfungskolben im Arbeitszylinder axial verschieblich angeordnet ist und bei dem vom unteren Arbeitsraum ausgehend eine Strömungsverbindung vorgesehen ist, welche den unteren Arbeitsraum mit einem Ausgleichsraum verbindet. Dabei wird das von der Kolbenstange verdrängte Dämpfungsmedium, bei in den Arbeitszylinder einfahrender Kolbenstange, über die Strömungsverbindung in den Ausgleichsraum verschoben. Innerhalb des Ausgleichsraums sind Dämpfungsmedium und Gasmedium durch einen frei verschieblichen Kolben voneinander getrennt. Es handelt sich hierbei um einen Ausgleichsraum außerhalb des Kolben-Zylinder-Aggregats, welches als Einrohrschwingungsdämpfer ausgebildet ist und bei dem der Ausgleichsraum mit Dämpfungsmedium und einem gasförmigen Medium gefüllt ist.
Darüber hinaus sind selbstpumpende hydropneumatische Federbeine bekannt, ( DE 103 04 915 B4 ), bei denen koaxial zum Arbeitsraum ein Niederdruckraum zur Aufnahme von Dämpfungsmedium und ein Hochdruckraum zur Aufnahme von Dämpfungsmedium und einem Gaspolster ausgebildet sind. Die hohle Kolbenstange bildet zusammen mit einer Pumpenstange eine Niveauregulierung, welche während der Fahrt eines Kraftfahrzeuges in der Lage ist, ein vollbeladenes Fahrzeug auf das entsprechende Normalniveau anzuheben, indem Dämpfungsmedium aus dem Niederdruckraum über die Pumpbewegungen der hohlen Kolbenstange zusammen mit der Pumpenstange in einen Hochdruckraum gefördert wird. Diese Aufregelung eines Fahrzeugaufbaus kann nur während der Fahrt des Fahrzeuges betätigt werden, da durch Fahrbahnunebenheiten die Kolbenstange sich relativ zur Pumpenstange bewegen lässt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kolben-Zylinder-Aggregat derart weiter zu bilden, dass mit einfachen Mitteln das Fahrzeugniveau und/oder die Federeigenschaften variierbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem mit Dämpfungsmittel gefüllten Teil des Ausgleichsraums direkt und/oder indirekt über ein Reservoir Dämpfungsmittel zugeführt oder entnommen werden kann.
Vorteilhaft ist hierbei, dass über die Variation der Ölmenge im Kolben-Zylinder-Aggregat eine Veränderung des Innendruckes vorgenommen wird, so dass das Volumen der eingeschlossenen Gasmasse und damit deren Druck gesteuert werden kann. Da die Menge des eingeschlossenen Gases unverändert bleibt, besteht eine feste Zuordnung zwischen der Federrate und dem Innendruck des Kolben-Zylinder-Aggregates. Durch die Veränderung des Innendruckes des Kolben-Zylinder-Aggregates reagiert die Kolbenstange bzw. der Kolben durch eine veränderte Ausfahrkraft, so dass das Niveau des Fahrzeugaufbaus geregelt werden kann.
Alternativ ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, dass dem mit Gas gefüllten Teil des Ausgleichsraums direkt und/oder indirekt über eine Zuführeinrichtung Gas zugeführt oder entnommen werden kann.
Hierbei ist von Vorteil, dass durch Zuführen oder Entnehmen von Gas die Masse des für die Federung zur Verfügung stehenden Gases verändert wird. Hierdurch ist es möglich, in jedem Beladungszustand unterschiebliche Federeigenschaften für das Kolben-Zylinder-Aggregat zur Verfügung zu stellen, z. B. lässt sich eine weiche, mittlere oder harte Federeigenschaft je nach Gasfüllung erzielen.
Als weitere Alternative zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem mit Dämpfungsmittel gefüllten Teil des Ausgleichsraums direkt und/oder indirekt über ein Reservoir Dämpfungsmittel zugeführt oder entnommen werden kann und dem mit Gas gefüllten Teil des Ausgleichsraums direkt und/oder indirekt über eine Zuführeinrichtung Gas zugeführt oder entnommen werden kann.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, dass sowohl die gewünschte Niveauhöhe des Fahrzeugaufbaus durch Zuführen oder Entnehmen von Dämpfungs mittel erreicht werden kann, wie auch durch Zuführen und Entnehmen von Gas eine frei wählbare Federrate realisiert werden kann. Das Kolben-Zylinder-Aggregat kann somit als Niveauregulierung mit frei wählbarer Federrate realisiert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Veränderung des Dämpfungsmittels im Ausgleichraum durch eine Pumpe in Verbindung mit einem Reservoir erfolgt. Die Verwendung einer Pumpe, welche aus einem Reservoir Dämpfungsmittel fördert lässt sich konstruktiv und kostengünstig bei einem derartigen Kolben-Zylinder-Aggregat umsetzen.
Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass die Zufuhr des Gases in den Ausgleichsraum durch einen Verdichter unter Zwischenschaltung einer Zuführeinrichtung erfolgt.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Entnahme von Gas aus dem Ausgleichsraum über die Zuführeinrichtung erfolgt. Vorteilhaft ist hierbei, dass ein schaltbares Ventil Bestandteil der Zuführeinrichtung ist.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das zu entnehmende Gas über das schaltbare Ventil direkt in die Atmosphäre gelangt.
Zur Erzielung reproduzierbarer Werte bezüglich des Fahrzeugniveaus bzw. der Federeigenschaft des Kolben-Zylinder-Aggregates ist vorgesehen, dass für die veränderten Volumen von Dämpfungsmittel und/oder Gas mindestens jeweils eine Meßvorrichtung vorgesehen ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass für die Bestim mung des Höhenstandes des Fahrzeugaufbaus mindestens eine Messvorrichtung und/oder ein Sensor vorgesehen ist.
Eine weitere konstruktiv einfache Ausführungsform sieht vor, dass die Veränderung von Dämpfungsmittel und/oder Gas über Verdrängerelemente mittels eines axial verschiebbaren Verdrängerkolbens vorgenommen wird. Hierbei ist mit Vorteil vorgesehen, dass durch eine vorbestimmte Positionierung mindestens eines Verdrängerkolbens die Höhe des Fahrzeugaufbaus und/oder die Federrate festlegbar ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 ein Kolben-Zylinder-Aggregat zusammen mit einer Pumpe und mit einem Dämpfungsmittelreservoir, teils im Schnitt,
2 ein Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Verdichter zum Zuführen von Gas, teils im Schnitt
3 ein Kolben-Zylinder-Aggregat zusammen mit Pumpe, Reservoir und einem Verdichter, teils im Schnitt,
4 ein Kolben-Zylinder-Aggregat, bei dem Gas und Dämpfungsmittel über Verdrängerelemente beaufschlagt werden.
Das in 1 dargestellte Kolben-Zylinder-Aggregat 1 besteht im Wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 2 und dem Außenrohr 16, wobei im Arbeitszylinder 2 ein, an einer Kolbenstange 4 befestigter, Kolben 3 axial verschiebbar angeordnet ist. Die Befestigungselemente 17a und 17b dienen der Befestigung des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 am Fahrzeugaufbau bzw. an einer Radaufhängung (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeuges.
Zwischen dem Außenrohr 16 und dem Arbeitszylinder 2 ist ein Ausgleichsraum 8 vorgesehen, der aus einem mit Dämpfungsmittel gefüllten Teilbereich 6 und einem mit Gas gefüllten Teilbereich 7 besteht.
Schematisch dargestellt ist das Reservoir 9, welches über ein Rückschlagventil 18 und eine Pumpe 11 Dämpfungsmittel in den Ausgleichsraum 6 fördert, bzw. über den Rücklauf 19 Dämpfungsmittel aus dem Ausgleichsraum 6 in das Reservoir 9 zurückführt.
Über die Pumpe 11 und das Reservoir 9 bzw. den Rücklauf 19 wird die Ölmenge im Ausgleichsraum 6 variiert, so dass durch die Veränderung des hydraulischen Druckes auf den Kolben 3 bzw. die Kolbenstange 4 die Ausfahrkraft verändert wird, so dass sich die Kolbenstange 4 zusammen mit dem Kolben 3 in eine bestimmte Position begibt, die dadurch den Aufbau des Fahrzeuges entsprechend regelt.
Aus der 2 ist wiederum ein Kolben-Zylinder-Aggregat 1 zu entnehmen, bei dem im Arbeitszylinder 2 die Kolbenstange 4 sowie der Kolben 3 angeordnet ist. Im Ausgleichsraum 8 befindet sich ein mit Gas gefüllter Teil 7, der über eine Zuführeinrichtung 10, ein schaltbares Ventil 13 und einen Verdichter 12 die Masse des im Ausgleichsraum 7 zur Verfügung stehenden Gases verändert. Durch die Veränderung der Gasmasse im Ausgleichsraum 7 wird je nach Beladungszustand des Fahrzeuges eine unterschiedliche Federrate erzielt. Diese Federraten lassen sich über den Verdichter 12 von weich, mittel bis hart variieren.
Aus der 3 ist ein Kolben-Zylinder-Aggregat 1 zu entnehmen, bei dem wiederum im Arbeitszylinder 2 der Kolben 3 angeordnet ist, der den Arbeitszylinder 2 in den oberen 5a und unteren Arbeitsraum 5b aufteilt. Der Ausgleichsraum 8 wird einerseits gemäß der 1 über eine Pumpe 11, ein Rückschlagventil 18 sowie einem Reservoir mit Dämpfungsmittel versorgt, indem Dämpfungsmittel zugeführt oder entnommen wird. Gleichzeitig ist der Ausgleichsraum 7 gemäß 2 über die Zuführeinrichtung 10, des schaltbaren Ventil 13 und den Verdichter 12 mit entsprechendem Gas in den Ausgleichsraum 7 versorgt. Durch die Veränderung des Dämpfungsmittels im Ausgleichsraum 6 und eine Veränderung der Gasmasse im Ausgleichsraum 7 wird mit diesem Kolben-Zylinder-Aggregat eine Niveauregelung geschaffen, deren Federraten frei wählbar realisiert werden können, je nach Dämpfungsmittelzufuhr oder -abfuhr oder Gaszufuhr bzw. -abfuhr.
Bei dem Kolben-Zylinder-Aggregat 1 gemäß der 4 wurde der Verdichter 12 gemäß 2 durch ein Verdrängerelement 14a und die Pumpe 11 bzw. Reservoir gemäß 1 durch ein weiteres Verdrängerelement 14b ersetzt. Jedes Verdrängerelement 14 ist mit einem Verdrängerkolben 15a bzw. 15b versehen, so dass Dämpfungsmittel über den Verdrängerkolben 15b bzw. Gas durch den Verdrängerkolben 15a in den Ausgleichsraum 8 gelangen können. In der Strömungsverbindung zwischen dem Verdrängerelement 14a und der Zuführeinrichtung 10 ist ein schaltbares Ventil 13 angeordnet, welches das Gas zuströmen oder rückwärts in die Atmosphäre gelangen lässt. In der Strömungsverbindung zwischen dem Verdrängerelement 14b und dem Ausgleichsraum 6 ist ein weiteres schaltbares Ventil 13b angeordnet, welches die Zufuhr bzw. den Abfluss von Dämpfungsmittel reguliert.

1: Kolben-Zylinder-Aggregate
2: Arbeitszylinder
3: Kolben
4: Kolbenstange
5: Arbeitsraum
6: Ausgleichsraum (Dämpfungsmittel)
7: Ausgleichsraum (Gas)
8: Ausgleichsraum
9: Reservoir
10: Zuführeinrichtung
11: Pumpe
12: Verdichter
13: schaltbares Ventil
14: Verdrängerelement
15: Verdrängerkolben
16: Außenrohr
17: Befestigungselemente
18: Rückschlagventil
19: Rücklauf
20: Positioniereinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005025511 B3 [0002]
- DE 10304915 B4 [0003]

Claims

Kolben-Zylinder-Aggregat, umfassend einen Arbeitszylinder, in dem eine, einen Kolben tragende, Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Kolben den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und dass für das von der Kolbenstange verdrängte Dämpfungsmittel ein zum Teil mit Dämpfungsmittel und zum Teil mit Gas gefüllter Arbeitsraum vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit Dämpfungsmittel gefüllten Teil (6) des Ausgleichsraums (8) direkt und/oder indirekt über ein Reservoir (9) Dämpfungsmittel zugeführt oder entnommen werden kann.
Kolben-Zylinder-Aggregat, umfassend einen Arbeitszylinder, in dem eine, einen Kolben tragende, Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Kolben den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und dass für das von der Kolbenstange verdrängte Dämpfungsmittel ein zum Teil mit Dämpfungsmittel und zum Teil mit Gas gefüllter Arbeitsraum vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit Gas gefüllten Teil (7) des Ausgleichsraums (8) direkt und/oder indirekt über eine Zuführeinrichtung (10) Gas zugeführt oder entnommen werden kann.
Kolben-Zylinder-Aggregat, umfassend einen Arbeitszylinder, in dem eine, einen Kolben tragende, Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Kolben den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und dass für das von der Kolbenstange verdrängte Dämpfungsmittel ein zum Teil mit Dämpfungsmittel und zum Teil mit Gas gefüllter Arbeitsraum vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit Dämpfungsmittel gefüllten Teil (6) des Ausgleichsraums (8) direkt und/oder indirekt über ein Reservoir (9) Dämpfungsmittel zugeführt oder entnommen werden kann und dem mit Gas gefüllten Teil (7) des Ausgleichsraums (8) direkt und/oder indirekt über eine Zuführeinrichtung (10) Gas zugeführt oder entnommen werden kann.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Dämpfungsmittels im Ausgleichraum (6, 8) durch eine Pumpe (11) in Verbindung mit einem Reservoir (9) erfolgt.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 2 und/oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Gases in den Ausgleichsraum (7, 8) durch einen Verdichter (12) unter Zwischenschaltung einer Zuführeinrichtung (10) erfolgt.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 2 und/oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme von Gas aus dem Ausgleichsraum (7, 8) über die Zuführeinrichtung (10) erfolgt.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein schaltbares Ventil (13) Bestandteil der Zuführeinrichtung (10) ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zu entnehmende Gas über das schaltbare Ventil (13) direkt in die Atmosphäre gelangt.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die veränderten Volumen von Dämpfungsmittel und/oder Gas mindestens jeweils eine Meßvorrichtung vorgesehen ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung des Höhenstandes des Fahrzeugaufbaus mindestens eine Messvorrichtung und/oder ein Sensor vorgesehen ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung von Dämpfungsmittel und/oder Gas über Verdrängerelemente (14) mittels eines axial verschiebbaren Verdrängerkolbens (15) vorgenommen wird.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine vorbestimmte Positionierung mindestens eines Verdrängerkolbens (15) die Höhe des Fahrzeugaufbaus und/oder die Federrate festlegbar ist.