DE102013213499B4 - Gas-Feder-Dämpfer-Einheit - Google Patents

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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/06—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid
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Abstract

Gas-Feder-Dämpfer-Einheit mit einem mit Gas, insbesondere Luft, gefülltem Federraum (1), der teilweise von mindestens einem Rollbalg (2) oder Faltenbalg umschlossen ist und in den ein Abrollstempel (3) oder Kolben eintauchbar ist und der über Drosseln (4) mit einem Zusatzvolumen (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung oder Vermeidung des beim Anschlagen der Gasfeder im Federraum (1) verbleibenden Restgasvolumens in den Federraum (1) ein flüssiges Füllmedium (6) eingefüllt ist, und dass im Federraum (1) eine Membran (7) angeordnet ist, die das Füllmedium (6) vom Gasvolumen (5) trennt, wobei die Membran (7) an einem Rand zusammen mit dem Rollbalg (2) ringsum am Abrollstempel (3) oder Kolben befestigt ist und mit dem anderen Rand zusammen mit einem elastischen Anschlag (8) auf der Stirnfläche des Abrollstempels (3) oder Kolbens befestigt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Gas-Feder-Dämpfer-Einheit mit einem mit Gas, insbesondere Luft, gefüllten Federraum, der teilweise von mindestens einem Rollbalg umschlossen ist und in den ein Abrollstempel oder Kolben eintauchbar ist und der über Drosseln mit mindestens einem weiteren Volumen verbunden ist. Eine Gas-Feder-Dämpfer-Einheit dieser Art ist bekannt aus WO 2008/144511 A1 und DE 10 2004 060 778 A1 .
  • Aus praktischen und achsgeometrischen Gründen und zum Erhalt einer langen Lebensdauer sind insbesondere die LKW-Federbälge größer als zur Federung notwendig, so dass bei Anschlag der Gasfeder gegen einen Endanschlag im Federraum ein Restgasvolumen vorhanden ist. Dieses Restgasvolumen verschlechtert das Dämpfungsvermögen einer Gas-Feder-Dämpfer-Einheit. Zur Vergrößerung der Steifigkeit einer Luftfeder ist es aus der DE 41 28 126 A1 und der DE 10 22 479 A bekannt, das Luftvolumen durch Einfüllen eines flüssigen oder körnigen Füllmediums zu reduzieren. Aus der EP 0 504 717 A1 ist es bekannt, das Füllmedium mit einer beweglichen Membran vom Luftvolumen zu trennen. Dort ist die Membran so am oberen Deckel der Luftfeder befestigt, dass die Membran beim Ausfedern erheblich gedehnt wird und beim Einfedern zwischen Füllmedium und Deckel gequetscht wird. Dies würde in relativ kurzer Zeit zur Zerstörung der Membran führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung der üblichen Rollbälge die Dämpfung der Gas-Feder-Dämpfer-Einheit zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Verminderung oder Vermeidung eines Restgasvolumens in den Federraum ein flüssiges Füllmedium eingefüllt ist und dass im Federraum eine Membran angeordnet ist, welche flüssiges Füllmedium vom Gasvolumen trennt, wobei die Membran an einem Rand zusammen mit dem Rollbalg ringsum am Abrollstempel oder Kolben befestigt ist und mit dem anderen Rand zusammen mit einem elastischen Anschlag auf der Stirnfläche des Abrollstempels oder Kolbens befestigt ist.
  • Dadurch, dass mehr oder weniger flüssiges Füllmedium in den Federraum eingefüllt wird, lässt sich die Dämpfung auf einen optimalen Wert einstellen. Das Einfüllen einer Füllflüssigkeit hat den Vorteil, dass ein Restgasvolumen beim Anschlagen der Luftfeder völlig vermieden werden kann. Als Füllflüssigkeit ist Wasser geeignet. Wird die Gas-Feder-Dämpfer-Einheit tiefen Temperaturen ausgesetzt, sind auch ölige Flüssigkeiten geeignet, sofern diese nicht das Material des Rollbalges angreifen. Die Membran ist so am Abrollstempel befestigt, dass sie beim Einfedern möglichst wenig beansprucht wird und keiner Zugbeanspruchung augesetzt ist.
  • Die maximale Dämpfung einer Gas-Feder-Dämpfer-Einheit ist ausschließlich von der Dämpfungssteifigkeit CD abhängig. Dabei ist die Dämpfungssteifigkeit CD = C∞ - C0 (C∞ = CDrossel geschlossen, C0 = CDrossel offen). Je kleiner die Resonanzamplitude ẑ/z0 ist, desto größer ist die Dämpfung. Die kleinste Resonanzamplitude
    ẑ/z0 ist gleich = C∞ + C0/C∞ - C0.
  • Auch die maximale Dämpfungsarbeit WDmax ist im Wesentlichen von CD abhängig entsprechend der Gleichung:
    WDmax = η * CD * 4 * ẑ2. Dabei ist ηlaminar = π/8 = Wirkungsgrad der Drosselcharakteristik.
  • Zur Vergrößerung der Dämpfung und Verkleinerung der Resonanzamplitude einer Gas-Feder-Dämpfer-Einheit lässt sich C0 durch Vergrößern des Volumens verkleinern. Dabei werden jedoch die Resonanzfrequenz und WDmax kleiner. Deshalb ist es in vielen Anwendungsfällen günstiger C∞ zu vergrößern, weil sich dann die Dämpfung, die Resonanzfrequenz und WDmax vergrößern. Dazu muss das von Luftfederbälgen teilweise umschlossene Luftvolumen verringert werden.
  • Die Zeichnung zeigt eine Gas-Feder-Dämpfer-Einheit mit einem mit Gas, insbesondere Luft, gefüllten Federraum 1, der teilweise von einem Rollbalg 2 umschlossen ist und in den ein Abrollstempel 3 eintauchbar ist. Der Federraum 1 ist über in zwei Richtungen durchströmbare Drosseln 4 mit einem konstanten Zusatzvolumen 5 verbunden. In den Federraum 1 ist ein flüssiges Füllmedium 6 eingefüllt, um ein Restgas- oder Totvolumen beim Anschlagen der Gasfeder an den Endanschlag 8 zu vermindern oder zu vermeiden. Das Füllmedium 6 ist von einer Membran 7 umgeben, die das Füllmedium 6 vom Gas trennt und die beim Einfedern an den Seiten am Rollbalg 2 anliegt. Im Abrollstempel (3) oder Kolben ist ein verschließbarer Einfüllkanal (9) für das Füllmedium (6) angeordnet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Federraum
    2
    Rollbalg
    3
    Abrollstempel
    4
    Drossel
    5
    Zusatzvolumen
    6
    Füllflüssigkeit
    7
    Membran
    8
    Anschlag
    9
    Einfüllkanal

Claims (3)

  1. Gas-Feder-Dämpfer-Einheit mit einem mit Gas, insbesondere Luft, gefülltem Federraum (1), der teilweise von mindestens einem Rollbalg (2) oder Faltenbalg umschlossen ist und in den ein Abrollstempel (3) oder Kolben eintauchbar ist und der über Drosseln (4) mit einem Zusatzvolumen (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung oder Vermeidung des beim Anschlagen der Gasfeder im Federraum (1) verbleibenden Restgasvolumens in den Federraum (1) ein flüssiges Füllmedium (6) eingefüllt ist, und dass im Federraum (1) eine Membran (7) angeordnet ist, die das Füllmedium (6) vom Gasvolumen (5) trennt, wobei die Membran (7) an einem Rand zusammen mit dem Rollbalg (2) ringsum am Abrollstempel (3) oder Kolben befestigt ist und mit dem anderen Rand zusammen mit einem elastischen Anschlag (8) auf der Stirnfläche des Abrollstempels (3) oder Kolbens befestigt ist.
  2. Gas-Feder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Anschlag (8) und die Membran (7) einteilig sind.
  3. Gas-Feder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Abrollstempel (3) oder Kolben ein verschließbarer Einfüllkanal (9) für das Füllmedium (6) angeordnet ist.
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