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Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für ein Rad eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 5, 6 und 10.
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Beim Halten von Bussen an Bushaltestellen ist es aus Komfortgründen häufig vorgesehen, die Busse an den Ein- und Ausstiegsseiten abzusenken. Bei Bussen mit Druckluftfederung wird dazu lediglich die Luft aus den Luftfederbälgen einer Busseite abgelassen, um die Absenkung zu bewirken. Bei einigen Busarten ist eine Luftfederung insbesondere an der Vorderachse nicht mit vertretbarem Aufwand zu realsieren, so dass dann der Bus innerhalb eines gewissen Zeitraums an dieser mechanischen Aufbaufederung aktiv abgesenkt werden muss. Ein derartiges Absenken wird häufig allgemein als „Kneeling” bezeichnet.
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Zur Realisierung einer derartigen Kneeling-Funktion ist aus der
DE 199 16 366 A1 ein Aktuator bekannt, mit dem ein einseitiges Absenken einer Fahrzeugseite möglich ist. Dazu besteht der Aktuator aus einer Druckmediumeinheit, in der ein Druckmittelkolben durch einen Elektromotor mit einer Getriebeeinheit axial verschiebbar angeordnet ist. Dabei ist der Druckmittelkolben in einem Druckmittelzylinder vorgesehen, der diesen in zwei Druckmittelkammern unterteilt. Zum Verschieben des Druckmittelkolbens enthält die Getriebeeinheit eine zentrale Gewindespindel, die in einer im Kolben befestigten Spindelmutter geführt ist. Je nach Drehrichtung des Elektromotors erfolgt dadurch eine Verschiebung des in den Druckmittelkammern befindlichen Druckmediums. Dadurch kommt es zu unterschiedlichen Betriebsdrücken, wodurch ein bestimmtes Ölvolumen aus einem mechanisch gefederten Federbein einer Achse der Fahrzeugseite in ein mechanisch gefedertes Federbein der anderen Fahrzeugseite gefördert wird, wodurch sich mindestens die eine Fahrzeugseite absenkt. Eine Kneeling-Funktion mit einer derartigen Kolben-Zylindereinheit hat den Nachteil, dass diese außerhalb der anzuhebenden und des abzusenkenden Federbeins angeordnet ist und deshalb noch zusätzliche Druckmittelleitungen zwischen der Kolben-Zylindereinheit und den Federbeinen verlegt werden müssen.
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Ein Federbeindämpfer zur unabhängigen Absenkung eines Zentralrades eines Flugzeugfahrwerks ist aus der
DE 603 07 679 T2 bekannt. Dazu beinhaltet dieser Federbeindämpfer einen herkömmlichen Stoßdämpfer, der in der Lage ist, einen großen Absenkhub vorzunehmen. Dieser Federbeindämpfer umfasst im wesentlichen ein oberes zylindrisches Hauptgehäuse mit einem Hydraulikfluid, in das koaxial eine Kolbenstange mit integrierter Druckluftfederung und ein Trennkolben hineinragt und ein unteres erstes Nebengehäuse mit einer mit Hydraulikfluid gefüllten ersten Nebenkammer, in das die Kolbenstange nach unten absenkbar und abgedichtet geführt ist. Zwischen dem abgedichteten oberen Rand des ersten Nebengehäuses und der Außenwand mit einem unteren Randabschnitt der Kolbenstange ist noch eine erste ringförmige Nebenkammer vorgesehen, die außen mit einem Elektrosteuerventilkreis verbunden ist. Zur Absenkung eines Rades des Flugzeugfahrwerks wird über den Elektrosteuerventilkreis das druckbelastete Hydraulikfluid von der ersten Nebenkammer aus und in die erste ringförmige Nebenkammer eingelassen, so dass die Kolbenstange nach unten in das erste Nebengehäuse abgesenkt wird. Eine derartige Kneeling-Funktion ist dabei nur bei Stoßdämpfern für ein Rad eines Flugzeugfahrwerks ausführbar, bei der in der Kolbenstange eine Druckluftfederung integriert ist. Eine Absenkung eines herkömmlichen Straßenfahrzeugrahmens mit einem Rad mit mechanischer Federung ist damit aktiv nicht möglich.
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Aus der
DE 10 2007 030 641 B3 ist ein Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt. Der Schwingungsdämpfer umfasst neben einem Dämpferrohr, in dem ein an einer Kolbenstange befestigter Arbeitskolben angeordnet ist, ein das Dämpferrohr verschließendes, die Kolbenstange führendes Verschlusspaket und ein das Dämpferrohr zumindest abschnittsweise umschließendes Außenrohr, wobei das Außenrohr außerhalb des Dämpferrohres fest mit der Kolbenstange verbunden ist. Um mit einfachen Mitteln eine Höhenverstellbarkeit des Schwingungsdämpfers zu erreichen, ohne dass für den Schwingungsdämpfer zusätzlicher Bauraum benötigt wird, ist zwischen dem Dämpferrohr und dem Außenrohr mindestens ein Dichtungselement angeordnet. Zusätzlich ist noch die Verbindung zwischen dem Außenrohr und der Kolbenstange fluiddicht ausgebildet und der von dem Außenrohr und dem Dämpferrohr umgrenzte Hohlraum (H) weist einen Anschluss für die Einleitung eines Druckfluids auf. Nachteilig ist der komplexe Aufbau, der eine kostengünstige Fertigung nicht zulässt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absenkung (Kneeling) eines Fahrzeugrahmens gegenüber einem Rad mit mechanischer Feder zu schaffen, das einfach und platzsparend ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird durch Schwingungsdämpfer gelöst, wie sie in ihrem Grundprinzip aus der
DE 10 2007 030 641 B3 bekannt sind, die aber noch die in den Patentansprüchen 1, 5, 6 oder 10 jeweils angegebenen kennzeichnenden Merkmale zusätzlich aufweisen. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer mit integrierter Absenkung der Aufbaufederung haben den Vorteil, dass der Komfort beim Ein- und Aussteigen von Bussen und anderen Straßen- und Schienenfahrzeugen mit einer Spiral-, Blatt- oder Torsionsfederung als mechanische Aufbaufederung erheblich verbessert werden kann. Dabei hat die Integration in den Schwingungs- oder Stoßdämpfer den Vorteil, dass für die Absenkfunktion nahezu kein zusätzlicher Einbauraum benötigt wird, so dass für den Einbau der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer keine Veränderung am Fahrwerk erforderlich ist und auch vorhandene Busse oder Schienen- und Straßenfahrzeuge mit den erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer ohne großen Aufwand nachgerüstet werden können. Die erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer ermöglichen zudem, dass sowohl nur Einzelräder als auch das gesamte Chassis absenkbar sind.
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Darüber hinaus ist bei den erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer von Vorteil, dass außerhalb des Absenkbetriebs die herkömmliche Schwingungsdämpferwirkung unverändert gewährleistet bleibt. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass bei jedem Halt jedes Rad individuell in seiner Absenkung gesteuert werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist, dass außerhalb des Schwingungsdämpfergehäuses lediglich ein Getriebemotor als Antriebseinheit oder eine Druckmittelpumpe zur Fahrzeugabsenkung benötigt wird, wodurch die gesamte Ausführung kompakt und witterungsbeständig ausführbar ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sowohl die elektromotorische als auch die hydraulische Absenkvorrichtung auch in elektrorheologischen und magnetorheologischen Schwingungsdämpfern integrierbar ist.
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Die Ausführung mit der elektromotorischen Absenkvorrichtung hat dabei den Vorteil, dass diese auch für Schwingungsdämpfer mit Luft als Dämpfungsmittel ausführbar ist und dass kein zusätzliches Druck- oder Dämpfungsmittel zur Ausführung der Absenkung benötigt wird.
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Die Ausführung mit der hydraulischen Absenkvorrichtung hat hingegen den Vorteil, dass diese im Grunde nur mit einem zusätzlichen Arbeitskolben und einer Druckmitteleinspeisung auskommt und somit einfach ausführbar ist und ohne drehende Bauelemente nur einem geringen Verschleiß unterliegt.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers mit integrierter elektromotorischer Kneeling-Funktion;
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2: eine Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers mit integrierter hydraulischer Kneeling-Funktion, und
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3: eine schematische Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers mit integrierter hydraulischer Kneeling-Funktion mit einer alternativen Druckmittelzuführung.
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In 1 der Zeichnung ist ein Schwingungsdämpfer mit integrierter elektromotorischer Kneeling-Funktion im Schnitt dargestellt, der als hydraulischer Schwingungsdämpfer ausgebildet ist, in dessen Kolbenstange 6 als Absenkvorrichtung 15 noch eine elektromotorisch angetriebene Spindel 10 mit Außengewinde 11 gelagert ist, die mit einer verdrehsicheren Spindelmutter 12 im Eingriff steht, die zur Fahrzeugabsenkung an eine Anschlagfläche 9 läuft und dann die Kolbenstange 6 in das Zylinderrohr 1 des Schwingungsdämpfers hineinzieht.
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Die Darstellung zeigt einen Schwingungsdämpfer mit teilweise ausgefahrener Kolbenstange 6, wie es bei einem Straßenfahrzeug im Stand üblich ist. Dabei ist der Schwingungsdämpfer im eingebauten Zustand meist mit seiner Kolbenstange 6 mit dem Fahrzeugchassis und mit dem Zylinderrohr 1 am Fahrzeugrad befestigt, zwischen denen meist noch eine Blatt-, Torsions- oder Spiralfeder als mechanische Aufbaufederung angeordnet ist.
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Zur Schwingungsdämpfung im Fahrbetrieb umfasst der Schwingungsdämpfer im wesentlichen ein umschlossenes Zylinderrohr 1, in dem ein Dämpferkolben 2 axial geführt ist, der den Innenraum des Zylinderrohres 1 in eine Druck- 4 und eine Zugkammer 5 als Druckmittelkammern aufteilt, in denen als hydraulisches Dämpfungsmittel 3 ein Öl oder als pneumatisches Dämpfungsmittel 3 Luft oder ein anderes Gas vorgesehen ist. Am Dämpferkolben 2 ist eine Kolbenstange 6 befestigt, die abgedichtet an der zugkammerseitigen Stirnfläche 13 aus dem Zylinderrohr 1 axial verschiebbar herausgeführt ist. Zur üblichen Stoßdämpferfunktion sind zwischen der Druck- 4 und der Zugkammer 5 nicht dargestellte Ventile angeordnet, durch die das Dämpfungsmittel 3 je nach Belastung des Dämpferkolbens 2 von der einen in die andere Druckmittelkammer 4, 5 gelangt. Zu einer derartigen Dämpfung könnte der Schwingungsdämpfer auch mit magnetorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfungsmitteln 3 und entsprechenden Ventilen ausgestattet sein.
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Zur gezielten Fahrzeugabsenkung als sogenannte Kneeling-Funktion zum Beispiel beim Halt eines Busses an einer Haltestelle ist in dem Stoß- oder Schwingungsdämpfer eine elektromotorisch angetriebene Absenkvorrichtung 15 integriert, durch die die mechanische Aufbaufederung des entsprechenden Fahrzeugrades aktiv zusammengezogen oder gespannt wird. Diese elektromotorische Absenkvorrichtung 15 umfasst vorzugsweise fahrzeugchassisseitig als Antriebseinheit 14 einen Elektromotor mit einer Getriebeeinheit, durch den die Antriebsspindel 10 rotatorisch antreibbar ist. Diese Antriebseinheit 14 ist in Einbaulage oben in axialer Verlängerung parallel oder symmetrisch zur Symmetrieachse 19 des Zylinderohres 1 angeordnet. Die Antriebseinheit kann aber auch orthogonal oder in anderer Richtung zur Symmetrieachse 19 vorgesehen werden. Zur Befestigung und zur Betätigung der elektromotorisch angetriebenen Absenkvorrichtung 15 ist die Spindel 10 koaxial in einer axialen Durchgangsbohrung 16 der Kolbenstange 2 angeordnet. Dabei ist die drehbare Spindel 10 oben oder chassisseitig in einer Lagereinheit 17 gelagert, die vorzugsweise an einem nicht dargestellten Fahrzeugchassis befestigt wird.
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Innerhalb des Zylinderrohres 1 umfasst die elektromotorisch angetriebene Absenkvorrichtung 15 zusätzlich noch eine Zughülse 7, die vorzugsweise an einer Verschlusskappe 24 der Stirnfläche des Zylinderrohres 1 am Ende der Druckmittelkammer 4 koaxial im Zylinderrohr 1 befestigt ist. Diese Zughülse 7 erstreckt sich axial innerhalb einer aufgeweiteten Bohrung 8 als Teil mit größerem Durchmesser der Durchgangsbohrung 16 innerhalb des Zylinderrohres 1. Gleichzeitig ragt koaxial in diese Zughülse 7 mindestens ein Teil der Spindel 10, die mindestens in diesem Bereich ein Außengewinde 11 aufweist. Dabei umfasst die aufgeweitete Bohrung 8 in der Kolbenstange 6 mindestens die Länge der Zughülse 7.
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Auf dem Gewindeteil der Spindel 10 ist innerhalb der Zughülse 7 als Teil der Absenkvorrichtung 15 eine Spindelmutter 12 angeordnet, die mit dem Außengewinde 11 in Eingriff steht. Auf der äußeren Mantelfläche der Spindelmutter 12 ist zur Verdrehsicherung ein Längsschlitz vorgesehen, der in einem auf der inneren Mantelfläche der Zughülse 7 vorgesehenen Längssteg eingreift und durch diese axial in der Zughülse 7 geführt wird. Am zugkammerseitigen Endbereich der Zughülse 7 ist an dessen inneren Mantelfläche noch ein Anschlagring 20 mit einer Anschlagfläche 9 für die Spindelmutter 12 befestigt, der gleichzeitig koaxial zur Spindel 10 angeordnet ist. Zur Verhinderung eines Abschraubens der Spindelmutter 12 von der Gewindespindel 10 ist am unteren Ende der Spindel 10 noch eine Anschlagmutter 21 befestigt, gegen die die Spindelmutter 12 anschlägt, wenn die Fahrzeugabsenkung durch Umlenkung der Drehrichtung des Getriebemotors beim Anfahren gelöst wird, wie dies in 1 der Zeichnung dargestellt ist.
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In einer alternativen Ausführung der elektromotorisch angetriebenen Absenkvorrichtung 15 könnte die Spindelmutter 12 auch als Gewindehülse ausgebildet sein, die ein Außengewinde aufweist und damit mit einem Innengewinde auf der inneren Mantelfläche der Zughülse 7 in Eingriff steht. Dann müsste die Gewindehülse allerdings drehbar mittels Längsschlitz und Längssteg unverdrehbar auf der Spindel 10 geführt und um den Einfederungsweg axial verschiebbar abgeordnet sein.
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Zur Fahrzeugabsenkung eines Strassenfahrzeugs zum Beispiel zum bequemeren Ein- und Ausstieg an einer Haltstelle arbeitet der Schwingungsdämpfer nach 1 wie folgt:
Durch die mechanische Aufbaufederung eines Fahrzeugrades steht die Kolbenstange 6 mindestens mit dem maximalen Einfederungsweg vorzugsweise nach oben aus dem Zylinderrohr 1 heraus. Zur Absenkung ist deshalb eine aktive Zugkraftbelastung erforderlich, um den Schwingungsdämpfer in die Aufbaufederung des jeweiligen Rades hineinzuziehen, um das Straßenfahrzeug an dieser Stelle abzusenken. Dazu wird der Elektromotor der Antriebseinheit 14 am Haltepunkt selbsttätig oder manuell eingeschaltet, so dass sich die Spindel 10 in einer vorgegebenen Drehrichtung rotatorisch dreht. Dadurch läuft die mit der Spindel 10 in Eingriff stehende Spindelmutter 12 auf dem Außengewinde 11 von der Anschlagmutter 21 axial in Richtung der Antriebseinheit 14 vorzugsweise nach oben. Dabei wird zunächst der maximale Ausfederweg innerhalb der Zughülse 7 überwunden bis die Spindelmutter 12 gegen die Anschlagfläche 9 des Anschlagrings 20 anschlägt, ohne dass sich die Kolbenstange 10 durch eine Zugbelastung bewegt.
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Da die Anschlagfläche 9 vorzugsweise durch ein Gleitlagermittel geschmiert ist, wird die Drehbewegung der Spindel 10 in eine axiale Zugbewegung umgewandelt, so dass die Kolbenstange 6 durch die axiale Führung in der Zughülse 7 in das Zylinderrohr 1 gegen die Kraft der Aufbaufederung hineingezogen wird. Dadurch senkt sich das Fahrzeugchassis gegenüber dem Fahrzeugrad bis die Spindel 10 an der Hülsenbefestigung 23 der Verschlusskappe 24 anschlägt oder die Antriebseinheit 14 durch einen Wegaufnehmer gestoppt wird.
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Hierdurch kann eine Absenkung erfolgen, die vorgegeben ist, aber den maximalen Einfederungsweg nicht überschreitet. Zur Aufhebung der Absenkung zum Beispiel bei der Weiterfahrt des Busses wird die Antriebseinheit 14 in umgekehrter Drehrichtung betätigt. Dadurch läuft die Spindelmutter 12 wieder nach unten zurück, bis sie vorzugsweise durch Anschlag gegen die Anschlagmutter 21 stillgesetzt wird. Durch die Federkraft der Aufbaufederung wird die Kolbenstange 6 dann wieder aus dem Zylinderrohr 1 axial herausgezogen, bis die Gewichtskraft des Fahrzeugchassis an dieser Stelle mit der Federkraft des Fahrzeugrades im Gleichgewicht ist. In dieser Stellung bei ausgeschalteter elektromotorisch angetriebener Absenkvorrichtung 15 arbeitet dann der Schwingungsdämpfer wie ein herkömmlicher Stoßdämpfer.
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In 2 der Zeichnung ist ein Schwingungsdämpfer mit integrierter hydraulischer Kneeling-Funktion im Schnitt dargestellt, der als hydraulischer Schwingungsdämpfer ausgebildet ist, um dessen Kolbenstange 6 neben dem Dämpferkolben 2 als Teil einer hydraulischen Absenkvorrichtung 29 ein axial verschiebbarer Arbeitskolben 25 angeordnet ist und dass als weiterer Teil der hydraulischen Absenkvorrichtung 29 in der Kolbenstange 6 zwei hydraulische Druckmittelleitungen 26, 27 vorgesehen sind, wobei die erste Druckmittelleitung 26 in der Druckkammer 4 und die zweite Druckmittelleitung 27 zwischen dem Dämpfer- 2 und dem Arbeitskolben 25 in der Zugkammer 5 austritt. Zur Fahrzeugabsenkung umfasst die hydraulische Absenkvorrichtung 29 zusätzlich noch eine Druckmittelpumpe 28, einen Kolbenstangenkopf 30 und ein hydraulisches Druckmittel 3, wobei die Druckmittelpumpe 28 das Druckmittel 3 durch die erste Druckmittelleitung 26 in die Zugkammer 5 pumpt und durch die zweite Druckmittelleitung 27 das Druckmittel aus der Druckkammer 4 absaugt.
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Bei dem Schwingungsdämpfer nach 2 der Zeichnung entsprechen die Bezugszeichen der Bauteile denen der 1 soweit sie mit diesen funktionsgleich sind. Dabei zeigt die Darstellung einen Schwingungsdämpfer mit teilweise ausgefahrener Kolbenstange 6, wie es bei einem stehenden Straßenfahrzeug üblich ist. Der Schwingungsdämpfer ist dabei im eingebauten Zustand vorzugsweise mit seiner Kolbenstange 6 mit dem Fahrzeugchassis und mit dem Zylinderrohr 1 am Fahrzeugrad befestigt, zwischen denen eine Blatt-, Torsions- oder Spiralfeder als mechanische Aufbaufederung angeordnet ist.
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Zur Schwingungsdämpfung im Fahrbetrieb umfasst der Schwingungsdämpfer im wesentlichen ein umschlossenes Zylinderrohr 1, in dem der Dämpferkolben 2 axial geführt ist, der den Innenraum des Zylinderrohres 1 in eine Druck- 4 und eine Zugkammer 5 aufteilt, in denen als hydraulisches Dämpfungsmittel 3 ein Öl, eine elektrorheologische oder magnetorheologische Flüssigkeit vorgesehen ist. Am Dämpferkolben 2 ist eine Kolbenstange 6 befestigt, die abgedichtet an einer Stirnfläche 13 aus dem Zylinderrohr 1 axial verschiebbar herausgeführt ist. Zur üblichen Stoßdämpferfunktion sind zwischen der Druck- 4 und der Zugkammer 5 nicht dargestellte Ventile vorgesehen, durch die das Dämpfungsmittel 3 je nach Belastung des Dämpferkolbens 2 von der einen in die andere Druckmittelkammer 4, 5 gelangt. Diese Ventile können auch als elektrorheologische oder magnetorheologische Ventile ausgebildet sein, sofern das Dämpfungsmittel als elektrorheologische oder magnetorheologische Flüssigkeit vorgesehen ist.
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Zur gezielten Fahrzeugabsenkung als sogenannte Kneeling-Funktion zum Beispiel beim Halt eines Busses an einer Haltestelle ist in dem Schwingungsdämpfer eine hydraulische Absenkvorrichtung 29 integriert, durch die die mechanische Aufbaufederung des entsprechenden Fahrzeugrades aktiv zusammengezogen oder gespannt wird. Diese hydraulische Absenkvorrichtung 29 umfasst vorzugsweise fahrzeugchassisseitig als Antriebseinheit eine zweifach wirkende Druckmittelpumpe 28, durch die zwischen dem Dämpferkolben 2 und dem Arbeitskolben 25 das Druckmittel 3 in die Zugkammer 5 oder umgekehrt gepumpt wird. Die Druckmittelpumpe 28 ist dabei vorzugsweise an einem Kolbenstangenkopf 30 befestigt, der am Fahrzeugchassis ortsfest angeordnet ist. Die Druckmittelpumpe 28 ist dabei mit zwei Druckmittelanschlüssen 31, 32 versehen, die auch als Verbindungsleitungen zwischen der Druckmittelpumpe 28 und dem Kolbenstangenkopf 30 ausgebildet sein können. Der erste Druckmittelanschluss 31 ist dabei im Kolbenstangenkopf 30 mit der ersten Druckmittelleitung 26 und der zweite Druckmittelanschluss 32 ist dabei mit der zweiten Druckmittelleitung 27 verbunden. Im Kolbenstangenkopf 30 ist das äußere Ende der Kolbenstange 6 abgedichtet befestigt. Innerhalb der Kolbenstange 6 sind die beiden Druckmittelleitungen 26, 27 als linear und parallel verlaufende Bohrungen ausgebildet, durch die das hydraulische Druckmittel 3 über die Druckmittelpumpe 28 von der Druck- 4 in die Zugkammer 5 und umgekehrt gepumpt werden kann.
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Zur Fahrzeugabsenkung eines Straßenfahrzeuges zum Beispiel zum bequemeren Ein- und Ausstieg an einer Haltestelle arbeitet der Schwingungsdämpfer nach 2 wie folgt:
Durch die mechanische Aufbaufederung eines Fahrzeugrades steht die Kolbenstange 6 mindestens mit dem maximalen Einfederungsweg vorzugsweise nach oben aus dem Zylinderrohr 1 heraus. Zur Absenkung ist deshalb eine aktive Zugkraftbelastung erforderlich, um den Schwingungsdämpfer in die Aufbaufederung des jeweiligen Rades hineinzuziehen, um das Straßenfahrzeug an dieser Stelle abzusenken. Dazu wird die Druckmittelpumpe 28 am Haltepunkt des Fahrzeugs selbsttätig oder manuell eingeschaltet, so dass über die Druckmittelleitungen 26, 27 das Druck- oder Dämpfungsmittel 3 aus der Druckkammer 4 abgesaugt und in die Zugkammer 5 gepumpt wird. Dadurch wird zunächst der Arbeitskolben 25 axial in Richtung der Stirnfläche 13 verschoben, weil es zwischen dem Dämpferkolben 2 und dem Arbeitskolben 25 zu einer Druckerhöhung innerhalb der Zugkammer 5 kommt. Der Arbeitskolben 25 verschiebt sich zunächst mindestens um die aktuelle Eintauchtiefe des Dämpferkolbens 2 bis er an der Abdichtstirnwand 33 der Zugkammer 5 anschlägt.
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Durch die weitere Druckerhöhung in der Zugkammer 5 und eine Druckverringerung in der Druckkammer 4 wird dann die Kolbenstange 6 mit ihrem Dämpferkolben 2 in die Druckkammer 4 verschoben. Dies erfolgt solange bis der Dämpferkolben 2 auf dem Boden der Druckkammer 4 aufliegt oder die Druckmittelpumpe 28 wegen der Erfassung eines vorgegebenen Einzugswegs abgeschaltet wird. Hierdurch kann eine vorgegebene Absenkung erfolgen, die mindestens dem maximalen Einfederungsweg entsprechen kann.
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Zur Aufhebung der Absenkung wird die Druckmittelpumpe 28 in umgekehrter Richtung gesteuert, so dass das Druckmittel 3 aus der Zugkammer 5 gesaugt und in die Druckkammer 4 gepumpt wird. Durch die Federkraft der Aufbaufederung und die Druckerhöhung in der Druckkammer 4 wird dann der Dämpferkolben 2 mit der daran befestigten Kolbenstange 6 wieder aus dem Zylinderrohr 1 herausgeschoben, so dass sich das Fahrzeugchassis gegenüber dem Fahrzeugrad anhebt, bis dies aufgrund der Federkraft im Gleichgewicht ist. Dabei wird dann der Arbeitskolben 25 durch die Absaugung innerhalb der Zugkammer 5 zwischen der Abdichtstirnwand 33 und dem Dämpferkolben 2 soweit zum Dämpferkolben 2 bewegt, bis er an diesem anliegt.
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Sobald der Arbeitskolben 25 am Dämpferkolben 2 anliegt, wird die Druckmittelpumpe 28 ausgeschaltet und der Schwingungsdämpfer arbeitet dann wie ein herkömmlicher hydraulischer Schwingungs- oder Stoßdämpfer oder wie ein elektrorheologischer oder magnetorheologischer Stoßdämpfer. Dabei umfasst insbesondere ein elektrorheologischer Stoßdämpfer zwischen der Druck- 4 und Zugkammer 5 mindestens ein elektrorheologisches Ventil, das vorzugsweise als Ventilspalt ausgebildet ist, dessen Durchflussmenge von einer ein elektrisches Feld bildenden Elektrode beeinflusst wird. Der Ventilspalt wird vorzugsweise im Zylinderrohr 1 angeordnet und von einer isolierten flachen Elektrode abgedeckt, wobei die Elektrode mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist.
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In 3 der Zeichnung ist ein Schwingungsdämpfer mit integrierter hydraulischer Kneeling-Funktion im Schnitt schematisch dargestellt, der eine alternative Ausführung zu dem Schwingungsdämpfer nach 2 zeigt. Bei dem alternativen Schwingungsdämpfer nach 3 der Zeichnung entsprechen die Bezugszeichen der Bauteile im Wesentlichen denen der 2, soweit sie mit diesen funktionsgleich sind. Dabei ist der Schwingungsdämpfer ebenfalls als hydraulischer Schwingungsdämpfer ausgebildet, um dessen Kolbenstange 6 neben dem Dämpferkolben 2 als Teil einer hydraulischen Absenkvorrichtung 29 ein axial verschiebbarer Arbeitskolben 25 angeordnet. Als ein weiterer Teil der hydraulischen Absenkvorrichtung 29 sind zwei hydraulische Druckmittelleitungen 26, 27 vorgesehen, wobei die erste Druckmittelleitung 26 direkt durch den Druckmittelzylinder 1 in die Druckkammer 4 und die zweite Druckmittelleitung 27 direkt in die Zugkammer 5 des Druckmittelzylinders 1 eingeleitet wird.
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Zur Fahrzeugabsenkung umfasst die hydraulische Absenkvorrichtung 29 zusätzlich noch eine Druckmittelpumpe 28 und ein hydraulisches Druckmittel 3, wobei die Druckmittelpumpe 28 das Druckmittel 3 durch die zweite Druckmittelleitung 27 in die Zugkammer 5 pumpt und durch die erste Druckmittelleitung 26 das Druckmittel 3 aus der Druckkammer 4 absaugt. Dabei zeigt die schematische Darstellung nach 3 ebenfalls einen Schwingungsdämpfer mit teilweise ausgefahrener Kolbenstange 6, wie es bei einem stehenden Straßenfahrzeug üblich ist. Der Schwingungsdämpfer ist dabei im eingebautem Zustand vorzugsweise mit seiner Kolbenstange 6 mit dem Fahrzeugchassis und mit dem Zylinderrohr 1 am Fahrzeugrad befestigt, zwischen denen eine Blatt-, Torsions- oder Spiralfeder als mechanische Aufbaufederung angeordnet ist.
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Zur Schwingungsdämpfung im Fahrbetrieb umfasst der Schwingungsdämpfer nach 3 im Wesentlichen ein umschlossenes Zylinderrohr 1, in dem der Dämpferkolben 2 axial geführt ist, der den Innenraum des Zylinderrohrs 1 in eine Druck- 4 und eine Zugkammer 5 aufteilt, in denen als hydraulisches Dämpfungsmittel 3 Öl vorgesehen ist. Zur üblichen Stoßdämpferfunktion ist dieser Schwingungsdämpfer im Wesentlichen funktionsgleich zu dem Schwingungsdämpfer nach 2 der Zeichnung ausgebildet.
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Zur gezielten Fahrzeugabsenkung als sogenannte Kneeling-Funktion ist in dem Schwingungsdämpfer ebenfalls die hydraulische Absenkvorrichtung 29 integriert, durch die die mechanische Aufbaufederung des entsprechenden Fahrzeugrades aktiv zusammengezogen oder gespannt wird. Diese hydraulische Absenkvorrichtung 29 unterscheidet sich von der Absenkvorrichtung nach 2 im Wesentlichen dadurch, dass die Druckmittelpumpe 28 orthogonal oder parallel zum Zylinderrohr 1 angeordnet ist und die Druckmittelleitungen 26, 27 direkt durch die Außenwandungen des Zylinderrohrs 1 jeweils in die Druckkammer 4 und die Zugkammer 5 eingeführt sind. Dabei wird die erste Dämpfungsmittelleitung 26 unterhalb oder rechtsseitig vom Dämpferkolben 2 in die Druckkammer 4 eingeleitet. Andererseits wird die zweite Dämpfungsmittelleitung 27 zwischen dem Arbeitskolben 25 und der inneren Stirnfläche 13 durch die Zylinderaußenwand in die Zugkammer 5 eingeleitet. Der Arbeitskolben 25 ist dabei axial verschieblich und abgedichtet auf der Kolbenstange 6 geführt.
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Zur Fahrzeugabsenkung arbeitet der Schwingungsdämpfer nach 3 wie folgt:
Durch die mechanische Aufbaufederung eines Fahrzeugrades steht die Kolbenstange 6 mindestens mit dem maximalen Einfederungsweg vorzugsweise nach oben aus dem Zylinderrohr 1 heraus. Zur Absenkung ist deshalb eine aktive Zugkraftbelastung erforderlich, um den Schwingungsdämpfer in die Aufbaufederung des jeweiligen Rades hineinzuziehen, und dadurch das Straßenfahrzeug oder Schienenfahrzeug an dieser Stelle abzusenken. Dazu wird die Druckmittelpumpe 28 am Haltepunkt des Fahrzeugs selbsttätig oder manuell eingeschaltet, so dass über die Druckmittelleitungen 26, 27 das Druck- oder Dämpfungsmittel 3 aus der Druckkammer 4 abgesaugt und in die Zugkammer 5 gepumpt wird. Dadurch wird zunächst der Arbeitskolben 25 axial in Richtung auf den Dämpferkolben 2 verschoben, weil es zwischen dem Arbeitskolben 25 und der inneren Stirnfläche 13 des Zylinderrohres 1 zu einer Druckerhöhung innerhalb der Zugkammer 5 kommt. Der Arbeitskolben verschiebt sich dabei zunächst soweit, bis er an dem Dämpferkolben 2 anschlägt.
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Durch eine weitere Druckerhöhung in der Zugkammer 5 und eine Druckverringerung in der Druckkammer 4 wird dann durch den Arbeitskolben 25 die Kolbenstange 6 mit ihrem Dämpferkolben 2 in die Druckkammer 4 verschoben. Dies erfolgt solange, bis der Dämpferkolben 2 auf dem Boden der Druckkammer 4 aufliegt oder die Druckmittelpumpe 28 wegen der Erfassung eines vorgegebenen Einzugswegs abgeschaltet wird. Hierdurch kann eine vorgegebene Absenkung erfolgen, die mindestens dem maximalen Einfederungsweg entspricht.
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Zur Aufhebung der Absenkung wird die Druckmittelpumpe 28 in umgekehrter Richtung gesteuert, so dass das Druckmittel 3 aus der Zugkammer 5 gesaugt und in die Druckkammer 4 gepumpt wird.
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Durch die Federkraft der Aufbaufederung und die Druckerhöhung in der Druckkammer 4 wird dann die Kolbenstange 6 mit dem daran befestigten Dämpferkolben wieder aus dem Zylinderrohr 1 herausgeschoben, so dass sich das Fahrzeugchassis gegenüber dem Fahrzeugrad anhebt, bis dies aufgrund der Federkraft im Gleichgewicht ist. Danach wird dann der Arbeitskolben 25 durch die Absaugung innerhalb der Zugkammer 5 soweit zur inneren Stirnfläche 13 bewegt, dass er einen herkömmlichen Ein- und Ausfederungsweg des Dämpferkolbens 2 nicht behindert. Dazu wird die Lage des Arbeitskolbens 25 innerhalb der Zugkammer 5 sensorisch erfasst und bei einer vorgegebenen Position wird die Druckmittelpumpe 28 ausgeschaltet und der Schwingungsdämpfer arbeitet dann wie ein herkömmlicher hydraulischer Schwingungs- oder Stoßdämpfer. Wie nach 2 der Zeichnung kann der schematisch dargestellte hydraulische Schwingungs- oder Stoßdämpfer auch als elektrorheologischer oder magnetorheologischer Stoßdämpfer ausgebildet sein.
