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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder-Aggregat, bestehend
aus einem Arbeitszylinder, einem den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilenden
Dämpfungskolben und einer den Dämpfungskolben
tragenden, aus dem Arbeitszylinder abgedichtet nach außen
heraustretenden Kolbenstange und mindestens einem Ausgleichsraum, der
mittels eines Trennelementes in zwei Teilräume getrennt
ist, wobei einer der Teilräume mit Gas gefüllt ist
und dass der Arbeitszylinder und die Kolbenstange mit jeweils einem
Befestigungselement versehen ist.
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Es
sind bereits hydropneumatisches Kolben-Zylinder-Anordnungen bekannt
(z. B.
DE 39 35 107
A1 ,
EP 0.224.825
B1 ,
EP 0.041.342
A2 ,
DE 195 31
794 C1 ), bei denen ein Ausgleichsraum bzw. eine mit einem
hydraulischen Medium gefüllte Ringkammer, jeweils einen
Trennkolben aufweist, der bei einem Einrohr-Schwingungsdämpfer
das im Ausgleichsraum befindliche. Gas von dem hydraulischen Dämpfungsmittel
trennt. Derartige Ringtrennkolben dichten die Innenwandung als auch
die Außenwandung gegenüber den zu beiden Seiten
des Ringtrennkolbens angeordneten Ausgleichsraum ab.
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Bei
einteilig ausgeführten Ringtrennkolben besteht ein wesentliches
Problem darin, dass das Innenrohr zum Außenrohr exakt fluchten
muss, um ein Klemmen des Ringtrennkolbens während der axialen Verschiebung
des Trennkolbens innerhalb des Ausgleichsraumes zu vermeiden. Darüber
hinaus besteht ein Problem darin, dass bei exakt fluchtenden Rohren
zueinander eine sehr hohe Reibungskraft während der axialen
Verschiebung des Ringtrennkolbens auftritt. Die Praxis hat gezeigt,
dass Ringtrennkolben alleine durch die an der Innen- und Außenseite
positionierten Dichtungen eine höhere Reibungskraft im
Vergleich zu konventionellen Trennkolben besitzen. Darüber
hinaus besitzen Ringtrennkolben ein weiteres Problem, nämlich
das während der axialen Verschiebung der Trennkolben zum
Kippen neigt, da die Krafteinleitung funktionell aus dem mit hydraulischem
Medium gefüllten Arbeitsraum überwiegend unsymmetrisch
erfolgt, so dass weitere Reibungskräfte verursacht werden,
die sich nachteilig auf die Lebensdauer und Funktionalität
des Kolben-Zylinder-Aggregates insgesamt negativ auswirken.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Kolben-Zylinder-Aggregat zu schaffen,
bei dem der Ausgleichsraum eines Einrohr-Gasdruckdämpfers
derart gestaltet ist, dass ein vorhandener Bauraum günstig
ausgenutzt wird und dass aus Kostengründen eine geringe Anzahl
von Bauteilen notwendig ist, so dass eine derartige Konstruktion
problemlos auch beim Vorder- oder Hinterrad eines Motorrades einsetzbar
ist.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass in einem Endbereich des Arbeitszylinders der Ausgleichsraum
den Arbeitszylinder koaxial umgibt, wobei über mindestens
eine Strömungsverbindung einer der Arbeits räume
mit dem mit Dämpfungsmittel gefüllten Teilraum
des Ausgleichsraums verbunden ist.
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Vorteilhaft
ist hierbei, dass immer geringer werdende Bauräume in Fahrzeugen,
wie auch z. B. bei Motorrädern ausgenutzt werden können
und dass einfache und kostengünstige Anbindungen von Ausgleichsräumen
auch bei einer wachsenden Variantenanzahl ausgeführt werden
können.
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Nach
einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass als Ausgleichsraum ein
ringförmiges Gehäuse vorgesehen ist. Mit Vorteil
ist dabei vorgesehen, dass das ringförmige Gehäuse
aus mindestens zwei Einzelteilen besteht oder dass ein Befestigungselement
mit dem Arbeitszylinder und/oder dem ringförmigen Gehäuse
fixiert ist.
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Vorteilhaft
ist hierbei, dass der Ausgleichsraum ringförmig und koaxial
zum Arbeitszylinder positioniert wird, so dass hier kostengünstige
Bauteile verwendet werden können und ein geringer Platzbedarf
notwendig bzw. ausgenutzt wird.
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Eine
günstige Ausführungsform sieht vor, dass zwischen
dem Arbeitsraum und dem mit Dämpfungsmittel gefüllten
Teilraum des Ausgleichsraumes für beide Strömungsrichtungen
je mindestens ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Mit
Vorteil ist dabei vorgesehen, dass mindestens eines der Rückschlagventile
eine Dämpfungskraft erzeugt. Bei dieser Ausführungsform
ist von Vorteil, dass im Kolben-Zylinder-Aggregat zusätzlich
zu den Ventilen des eigentlichen Dämpfungskolbens noch
bekannte, bereits serienmäßig hergestellte, Bodenventile
in Form eines Baukastenprinzips angewendet werden können.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht vor, dass als Trennelement ein Ringtrennkolben
vorgesehen ist. Hierbei lässt sich vorsehen, dass der Ringtrennkolben
an seinem Innen- und Außenumfang mit einer Dichtung versehen
ist und/oder dass der Ringtrennkolben an seinem Innen- und/oder
Außenumfang mindestens ein Führungselement aufweist.
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Vorteilhaft
ist hierbei, dass der ringförmige Trennkolben nicht nur
mit einer Dichtung versehen wurde, sondern dass zusätzlich
zu den innen und außen angebrachten Dichtringen am Außendurchmesser
mindestens ein Gleitring vorgesehen ist, besonders vorteilhaft ist,
wenn am Außendurchmesser zwei Gleitringe vorgesehen sind,
da diese Gleitringe den ringförmigen Trennkolben während
der axialen Verschiebung innerhalb des Ausgleichsraumes am Innendurchmesser
des Außenrohres abstützen und ein Klemmen des
Ringtrennkolbens durch Kippen verhindern. In der Praxis hat sich
herausgestellt, dass derartige Ringtrennkolben eine deutlich reduzierte
Reibungskraft während der axialen Verschiebung aufweisen.
Darüber hinaus wird durch die Anwendung von Dichtungen
und Gleitringen ein Fluchtversatz von Innenrohr zu Außenrohr
von mehreren Zehntel mm kompensiert. Mit einer etwas aufwändigeren
Montage sind auch Gleitringe am Innendurchmesser des Ringtrennkolbens
denkbar, so dass eine weitere Reduzierung der Reibung erzielt werden kann.
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Eine
weitere günstige Ausführungsform sieht vor, dass
der mit Gas gefüllte Teilraum des Ausgleichsraumes als
formveränderbarer Hüllkörper ausgebildet
und innerhalb des Ausgleichsraums angeordnet ist, hierbei ist mit
Vorteil vorgesehen, dass als Hüllkörper ein schlauchförmiges,
elastisches Element oder ein aus einer Metallfolie bestehendes Element
vorgesehen ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass als Ausgleichsraum
für die Einkammerung des Druckgases eine schlauch förmige
Membran vorgesehen werden kann, die aus einem elastischen, gasdichten Werkstoff
hergestellt ist und die im Ausgleichsraum untergebracht wird.
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Ein
solcher Hüllkörper lässt sich auch aus
einer Metallfolie herstellen, die ebenfalls elastisch und aus einem
gasdichten Werkstoff besteht.
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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 und 1.1 ein Kolben-Zylinder-Aggregat im Schnitt, zusammen
mit einem ringförmig ausgebildeten Ausgleichsraum
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2 und 2.1 ein ringförmiger Ausgleichsraum zusammen
mit einem Ausschnitt eines Arbeitszylinders sowie einem ringförmigen
Trennkolben, im Schnitt
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3 und 4 zwei
verschiedene Versionen eines mit Gas gefüllten Hüllkörpers
im Ausgleichsraum.
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Das
in 1 dargestellte Kolben-Zylinder-Aggregat 1 besteht
im Wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 2, indem ein Dämpfungskolben 4 axial verschieblich
angeordnet ist und den Arbeitszylinder 2 in einen oberen
und unteren Arbeitsraum 3 unterteilt. Der an einer Kolbenstange
befestigte Dämpfungskolben 4 ist zur Dämpfung
mit Dämpfungsventilen 15 für die Zug-
und Druckstufe versehen.
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Der
Arbeitszylinder 2 ist an seinen beiden Enden mit Befestigungselementen 9 zur
Befestigung an einem Fahrzeug versehen.
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Koaxial
um den Arbeitszylinder 2 ist ein Ausgleichsraum 6 angeordnet,
der über eine Strömungsverbindung 10 mit
dem oberen Arbeitsraum 3b verbunden ist. Innerhalb des
Ausgleichsraumes 6 wird durch ein Trennelement 7 der
Ausgleichsraum in zwei Teilräume 8a, 8b unterteilt.
Der mit dem oberen Arbeitsraum 3b über die Strömungsverbindung 10 verbundene
Teilraum 8b ist mit hydraulischem Dämpfungsmittel
gefüllt, während der Teilraum 8a, der
gegenüber dem Teilraum 8b über das Trennelement 7 getrennt
ist, ist mit Druckgas gefüllt. Beim Eintauchen der Kolbenstange 5 in
den Arbeitszylinder 2 wird durch das verdrängte
Kolbenstangenvolumen Dämpfungsmittel aus dem oberen Arbeitsraum 3b über
die Strömungsverbindung 10 in den Teilraum 8b gefördert,
so dass anschließend das Gas im Teilraum 8a komprimiert
wird und dabei das Trennelement 7 axial verschoben wird.
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Der
Ausgleichsraum 6 besteht aus einem ringförmigen
Gehäuse und ist direkt an der Außenwandung des
Arbeitszylinders 2 angeordnet, dabei kann das ringförmige
Gehäuse aus ein oder mehreren Teilen zusammengesetzt werden.
Das Befestigungselement 9b ist dabei entweder am Arbeitszylinder 2 und/oder
am ringförmigen Gehäuse 11 befestigt.
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Bei
Bedarf lassen sich zwischen dem oberen Arbeitsraum 3b und
dem Teilraum 8b weitere Ventile 12 für
die Zug- und Druckrichtung einbringen, die entweder lediglich als
Rückschlagventil, oder als Rückschlagventil mit
einer Dämpfungswirkung ausgebildet sind.
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Die
Ausführung gemäß 1.1 zeigt
zwischen dem oberen Arbeitsraum 3b und dem Teilraum 8b ein
Bodenventil 16.
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Das
Trennelement 7, in der 1 und als Einzelheit
in der 2 näher dargestellt, besteht im Wesentlichen
aus einem Ringtrennkolben 7a, der über den gesamten
Umfang verlaufend angeordnet ist und der zur Abdichtung des hydraulischen
Dämpfungsmittels gegenüber dem Gas mit einer Dichtung 13 versehen
ist. Um bei der axialen Verschiebung des Ringtrennkolbens 7a ein
Kippen bzw. ein Klemmen des Ringtrennkolbens 7a zu vermeiden,
sind bei dieser Ausführung auf der Außenfläche
des Ringtrennkolbens 7a sowie der Innenfläche
des Ringtrennkolbens 7a Führungselemente 14 angeordnet. Konstruktive
Ausgestaltungen können vorsehen, dass auf der Innenseite
des Ringtrennkolbens 7a keine Führungselemente
vorhanden sind und lediglich auf dem Außenumfang zwei oder
sogar nur ein Führungselement.
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Die 2.1 zeigt eine Ausführung, bei der nur
am Außenumfang des Ringtrennkolbens 7a Führungselemente 14 zur
Führung des Ringtrennkolbens 7a vorgesehen sind.
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In
der 3 und 4 ist jeweils eine Variante
eines Kolben-Zylinder-Aggregats 1 dargestellt, bei dem
als Trennelement 7 ein Hüllkörper 7b vorgesehen
ist, dieser Hüllkörper ist innerhalb des ringförmigen
Ausgleichsraums 6 angeordnet und beinhaltet eine entsprechende
Menge an Druckgas. Der Hüllkörper ist als elastisches
Element ausgebildet und lässt sich entsprechend der Wirkungsweise
gemäß 1 bei Bedarf komprimieren und
auch wieder entspannen. Es sind dabei Lösungen denkbar,
die gemäß 3 als schlauchförmige Membran 7c oder gemäß 4 als
elastisches Element, bestehend aus einer Metallfolie 7d ausgebildet
sind.
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- 1
- Kolben-Zylinder-Aggregat
- 2
- Arbeitszylinder
- 3
- Arbeitsraum
- 4
- Dämpfungskolben
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Ausgleichsraum
- 7
- Trennelement
- 7a
- Ringtrennkolben
- 7b
- Hüllkörper
- 7c
- elastisches
Element
- 7d
- Metallfolie
- 8
- Teilraum
- 9
- Befestigungselement
- 10
- Strömungsverbindung
- 11
- ringförmiges
Gehäuse
- 12
- Rückschlagventil
- 13
- Dichtung
- 14
- Führungselemente
- 15
- Dämpfungsventile
- 16
- Bodenventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3935107
A1 [0002]
- - EP 0224825 B1 [0002]
- - EP 0041342 A2 [0002]
- - DE 19531794 C1 [0002]