DE102008029997B4

DE102008029997B4 - Kolben-Zylinder-Aggregat

Info

Publication number: DE102008029997B4
Application number: DE200810029997
Authority: DE
Inventors: Norbert Ackermann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2028-06-25
Also published as: DE102008029997A1

Abstract

Kolben-Zylinder-Aggregat, insbesondere Federzylinder, Gasdruckdämpfer oder selbstpumpendes hydraulisches Federbein für Kraftfahrzeuge, mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Arbeitszylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Kolben, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, einem Ausgleichsraum und einem regelbares Dämpfungsventil, welches strömungsmässig einerseits mit einem der Arbeitsräume und andererseits mit dem Ausgleichsraum verbunden ist, wobei innerhalb des Ausgleichsraumes ein von außen her zugänglicher Gasspeicher angeordnet ist und dass das regelbare Dämpfungsventil einerseits direkt mit einem der beiden Arbeitsräume und andererseits über den Ausgleichsraum mit dem anderen der beiden Arbeitsräume verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder-Aggregat, insbesondere Federzylinder, Gasdruckdämpfer oder selbstpumpendes hydraulisches Federbein für Kraftfahrzeuge, mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Arbeitszylinder, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange und einem daran befestigten Kolben, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, einem Ausgleichsraum und einem regelbares Dämpfungsventil, welches strömungsmässig einerseits mit einem der Arbeitsräume und andererseits mit dem Ausgleichsraum verbunden ist.
Es sind bereits Kolben-Zylinder-Aggregate bekannt ( DE 36 09 862 C2 , DE 34 34 877 C2 , DE 40 24 920 C2 ), bei denen der Arbeitszylinder durch einen Dämpfungskolben in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, wobei der Ausgleichsraum durch ein koaxial zum Arbeitszylinder angeordnetem Mantelrohr gebildet wird, und bei dem ein extern angeordnetes, regelbares Dämpfungsventil vorgesehen ist, dessen Drosselverhalten bzw. Kraft-Geschwindigkeits-Charakteristik entsprechend verstellbar ist. Zur Ansteuerung des extern angeordneten, regelbaren Dämpfungsventils bedarf es eines Ölführungsrohres, welches das Dämpfungsmittel zum extern angeordneten Dämpfungsventil bzw. in den Ausgleichsraum gewährleistet. Der Abfluss des Dämpfmediums aus dem verstellbaren Dämpfventil erfolgt stets ausschließlich in den Ausgleichsraum. Ein Rückfluss aus dem Ausgleichsraum über das regelbare Dämpfventil in einen Arbeitsraum ist nicht möglich. Dafür sind ein entsprechend ausgeführtes Kolben- und Bodenventil notwendig.
Darüber hinaus sind Federungssysteme (z. B. DE 103 04 915 B4 ) bekannt, bei denen ein Ausgleichsraum in Form eines geschlossenen Hüllkörpers vorgesehen ist, ohne dass jedoch ein regelbares Dämpfungsventil angewendet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere einen Federzylinder, einen Gasdruckdämpfer oder ein selbstpumpendes hydraulisches Federbein, bei denen ein zusätzlicher Gasspeicher notwendig ist, so weiterzubilden, dass das regelbare Dämpfungsventil einfach, platzsparend und kostengünstig in dem Dämpfungsmittelkreislauf positioniert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhaft ist hierbei, dass im Ausgleichsraum nicht nur der Gasspeicher angeordnet ist, sondern dass der Ausgleichsraum gleichzeitig als Strömungsverbindung herangezogen werden kann. Das Dämpfungsmittel eines der Arbeitsräume wird dabei dem regelbaren Dämpfungsventil zugeführt, so dass es anschließend wieder in den Ausgleichsraum zurückströmen kann. Die Strömungsrichtung ist dabei abhängig von der Zugstufe oder der Druckstufe jeweils in entgegengesetzter Richtung.
Eine konstruktive Ausgestaltung sieht vor, dass als Gasspeicher eine elastische Membran oder eine flexible Hülle vorgesehen ist. Die elastische Membran kann dabei fest im Kolben-Zylinder-Aggregat montiert sein, während die flexible Hülle in Form eines Gasbags im Ausgleichsraum eingehängt wird, wobei in jeder Version lediglich eine Befüllung von außen her möglich sein muss.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass als regelbares Dämpfungsventil ein extern ansteuerbares oder automatisch regelbares Ventil vorgesehen ist.
Eine konstruktiv günstige Ausgestaltung sieht vor, dass zur Bildung des Ausgleichsraumes ein Außenrohr koaxial zum Arbeitszylinder angeordnet ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das regelbare Dämpfungsventil außerhalb des Kolben-Zylinder-Aggregats angeordnet ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Kolben mit Dämpfungsventilen für die Zug- und/oder Druckstufe versehen ist.
Zur Erzielung einer entsprechenden Variation der Dämpfungskraftkennlinien ist vorgesehen, dass das Dämpfungsventil in der Zug- und Druckstufe durchströmt wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 ein Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem extern angeordneten regelbaren Dämpfungsventil, im Schnitt
2 eine weitere Variante eines Kolben-Zylinder-Aggregats
Das in 1 dargestellte Kolben-Zylinder-Aggregat 1 besteht im Wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 2, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange 3. An der Kolbenstange 3 ist ein Kolben 4 befestigt, welcher gegebenenfalls mit Ventilen zur Dämpfung des Dämpfungsmittels dient, dabei handelt es sich um Ventile mit einer fest eingestellten Kennlinie.
Der Kolben 4 teilt den Arbeitszylinder 2 in zwei Arbeitsräume 5a und 5b auf, wobei koaxial um den Arbeitszylinder herum ein Außenrohr 9 vorgesehen ist, dabei begrenzt das Außenrohr 9 sowie der Arbeitszylinder 2 den Ausgleichsraum 6, so dass ein Ringzylinder entsteht, in dessen Innenraum der Gasspeicher 7 aufgenommen ist. Zur Befüllung des Gasspeichers 7 mit einem entsprechenden Druckgas ist die Öffnung 10 im Kolben-Zylinder-Aggregat 1 vorgesehen, welche nach der Befüllung des Gasspeichers 7 verschließbar gehalten ist.
Das extern angeordnete, regelbare Dämpfungsventil 8 ist einerseits über eine Strömungsverbindung 11 direkt mit dem Arbeitsraum 5a verbunden, während die weitere Strömungsverbindung 12 in den Ausgleichsraum 6 mündet, und von dort eine Verbindung 13 zum Arbeitsraum 5b besteht.
In der Druckstufe, das heißt bei eintauchender Kolbenstange 4 in den Arbeitszylinder 2 wird Dämpfungsmittel aus dem Arbeitsraum 5a über die Strömungsverbindung 11 dem regelbaren Dämpfungsventil 8 zugeführt, und über die Strömungsverbindung 12 dem Ausgleichsraum 6 bzw. dem Arbeitsraum 5b zugeführt.
In der Zugstufe ist der Strömungsweg umgekehrt.
Dabei ist die Dämpfungskraft in der Zugstufe begrenzt durch den Gasdruck im Ausgleichsraum und die Fläche des Kolbens.
Durch eine entsprechende Ansteuerung des regelbaren Dämpfungsventils 8 lässt sich eine entsprechende Dämpfung im Kolben-Zylinder-Aggregat erzeugen.
Das in 2 dargestellte Kolben-Zylinder-Aggregat 1 besteht im Wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 2, einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange 3. An der Kolbenstange 3 ist ein Kolben 4 befestigt, welcher gegebenenfalls mit Ventilen zur Dämpfung des Dämpfungsmittels dient, dabei handelt es sich um Ventile mit einer fest eingestellten Kennlinie.
Der Kolben 4 teilt den Arbeitszylinder 2 in zwei Arbeitsräume 5a und 5b auf, wobei koaxial um den Arbeitszylinder herum ein Außenrohr 9 vorgesehen ist, dabei begrenzen das Außenrohr 9 sowie der Arbeitszylinder 2 den Ausgleichsraum 6, so dass ein Ringzylinder entsteht, in dessen Innenraum der Gasspeicher 7 aufgenommen ist. Zur Befüllung des Gasspeichers 7 mit einem entsprechenden Druckgas ist die Öffnung 10 im Kolben-Zylinder-Aggregat 1 vorgesehen, welche nach der Befüllung des Gasspeichers 7 verschließbar gehalten ist.
Das extern angeordnete, regelbare Dämpfungsventil 8 ist einerseits über eine Strömungsverbindung 11 direkt mit dem Arbeitsraum 5b verbunden, während die weitere Strömungsverbindung 12 in den Ausgleichsraum 6 mündet, und von dort eine Verbindung 13 zum Arbeitsraum 5a besteht.
In der Druckstufe, das heißt bei eintauchender Kolbenstange 4 in den Arbeitszylinder 2 wird Dämpfungsmittel aus dem Arbeitsraum 5a über die Strömungsverbindung 11 dem regelbaren Dämpfungsventil 8 zugeführt, und über die Strömungsverbindung 12 dem Ausgleichsraum 6 bzw. dem Arbeitsraum 5b zugeführt.
Durch eine entsprechende Ansteuerung des regelbaren Dämpfungsventils 8 lässt sich eine entsprechende Dämpfung im Kolben-Zylinder-Aggregat erzeugen.
Dabei ist die Dämpfungskraft in der Druckstufe begrenzt durch den Gasdruck im Ausgleichsraum und die Fläche des Kolbens. Die Dämpfungskraft in der Druckstufe ist üblicherweise geringer als die Dämpfungskraft in der Zugstufe, so dass mit der Ausführung nach 2 insgesamt eine höhere Dämpfungskraft erzeugt werden kann als mit der Ausführung nach 1.
Bezugszeichenliste

1: Kolben-Zylinder-Aggregate
2: Arbeitszylinder
3: Kolbenstange
4: Kolben
5: Arbeitsraum
6: Ausgleichsraum
7: Gasspeicher
8: regelbares Dämpfungsventil
9: Außenrohr
10: Öffnung
11: Strömungsverbindung
12: weitere Strömungsverbindung
13: Verbindung

Claims

Kolben-Zylinder-Aggregat (1), Federzylinder, Gasdruckdämpfer oder selbstpumpendes hydraulisches Federbein für Kraftfahrzeuge, mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Arbeitszylinder (2), einer darin abgedichtet eintauchenden, axial verschieblich angeordneten Kolbenstange (3) und einem daran befestigten Kolben (4), der den Arbeitszylinder (2) in zwei Arbeitsräume (5a; 5b) unterteilt, einem Ausgleichsraum (6) und einem regelbaren Dämpfungsventil (8), welches strömungsmässig einerseits mit einem der Arbeitsräume (5a; 5b) und andererseits mit dem Ausgleichsraum (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Ausgleichsraumes (6) ein Gasspeicher (7) angeordnet ist und dass das regelbare Dämpfungsventil (8) einerseits direkt mit einem der beiden Arbeitsräume (5a oder 5b) und andererseits über den Ausgleichsraum (6) mit dem anderen der beiden Arbeitsräume (5b oder 5a) verbunden ist, wobei der Ausgleichsraum (6) gleichzeitig als Strömungsverbindung für das Dämpfungsmittel zwischen dem Dämpfungsventil (8) und einem der Arbeitsräume (5a oder 5b) dient, wobei das regelbare Dämpfventil (8) ausgehend von einem Arbeitsraum (5a; 5b) und ausgehend von dem anderen Arbeitsraum (5a; 5b) über den Ausgleichsraum (6) wechselseitig durchströmt wird.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasspeicher (7) eine elastische Membran oder eine flexible Hülle vorgesehen ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als regelbares Dämpfungsventil (8) ein extern ansteuerbares oder automatisch regelbares Ventil vorgesehen ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Dämpfungsventil (8) als ein von zwei Anströmkanälen (11, 12) anströmbares Ventil ausgeführt ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskraftkennlinie für beide Durchströmungsrichtungen bei gleichem Steuersignal unterschiedlich voreinstellbar sind.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Dämpfungsventil (8) axial in Höhe eines der Enden des Arbeitsraums (5) angeordnet ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsraum (6) an seinem einen axialen Ende über die Strömungsverbindung (12) mit dem regelbaren Dämpfungsventil (8), und an seinem gegenüberliegenden axialen Ende über die Verbindung (13) mit dem Arbeitsraum (5a, 5b) verbunden ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsraum (6) zusammen mit den einzelnen Strömungsverbindungen (11, 12, 13) einen Strömungsweg zwischen den Arbeitsräumen (5a und 5b) bildet.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die axiale Positionierung des regelbaren Dämpfungsventils (8) die Gesamtlänge der Verbindungen (11, 12) zwischen Arbeitsraum (5a, 5b), Ventil (8) und dem Ausgleichsraum (6) ein Minimum aufweist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Ausgleichsraumes (6) ein Außenrohr (9) koaxial zum Arbeitszylinder (2) angeordnet ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Dämpfungsventil (8) außerhalb des Kolben-Zylinder-Aggregats (1) angeordnet ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) mit Dämpfungsventilen für die Zug- und/oder Druckstufe versehen ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsventil (8) in der Zug- und Druckstufe durchströmt wird.