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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfervorrichtung sowie ein Federbein mit einer entsprechenden Dämpfervorrichtung.
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Dämpfungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik, bspw. aus der
DE 35 10 866 A1 , bekannt.
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Es ist ferner bekannt, dass Fahrzeuge für besonders hohen Komfort oder für den Transport besonders schwerer Lasten mit Luftfederungen ausgestattet werden. Ein großer Vorteil von solchen Luftfederungen ist es, dass sie einen hohen Federungskomfort zur Verfügung stellen, da die zugehörige Federkennlinie durch eine Änderung des Luftdrucks variierbar gestaltet werden kann. Auch kann auf diese Weise eine Niveauregulierung des Fahrzeugs in einfacher und kostengünstiger Weise zur Verfügung gestellt werden. Neben Oberklassefahrzeugen werden auch Lastfahrzeuge bzw. Transportfahrzeuge mit solchen Luftfederungen ausgestattet.
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Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen für Luftfederungen ist es, dass die Luftfederungen ein Schwingungsverhalten aufweisen. Dementsprechend ist es notwendig, eine entsprechende Dämpfervorrichtung zur Dämpfung solcher unerwünschten Federschwingungen einzubauen. Jedoch führt die Kombination aus einer Dämpfervorrichtung und einer Luftfederung üblicherweise dazu, dass im sogenannten Nulldurchgang eine sehr geringe Dämpfung zur Verfügung steht. Das bedeutet also, dass beim Fahrzeug beim Durchgang der Nullposition, also zwischen dem Einfedern und dem Ausfedern der Luftfederung, nur eine geringe Federkraft zur Verfügung steht. Eine flache Kennlinie um den Nulldurchgang herum führt im Betriebspunkt zu Schwingungen um die Nullposition. Dies führt zu einer Reduktion der Möglichkeiten zur Abstimmung des Fahrverhaltens eines zugehörigen Fahrzeugs. Insbesondere beim Nulldurchgang sind bereits feine Abstimmungen von Vorteil, um in unterschiedlichen Fahrsituationen unterschiedlichen Federungskomfort gewährleisten zu können.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise auch im Bereich des Nulldurchgangs den Federungskomfort und die Einstellfähigkeit zu verbessern.
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Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Dämpfervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Federbein mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Federbein und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung für eine Luftfederung eines Fahrzeugs weist einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum auf. Die beiden Arbeitsräume sind miteinander über Arbeitsventile in fluidkommunizierender Verbindung. Dabei sind der erste Arbeitsraum und der zweite Arbeitsraum von einem bewegbaren Arbeitskolben getrennt. Eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in zumindest einem der beiden Arbeitsräume eine Federvorrichtung angeordnet ist, welche den Arbeitskolben mit einer Federkraft beaufschlagt.
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Durch die erfindungsgemäße Vorgabe, dass in zumindest einem der beiden Arbeitsräume nun eine Federvorrichtung angeordnet ist, kann der Arbeitskolben mit einer Federkraft beaufschlagt werden. Diese Beaufschlagung der Federkraft bezieht sich insbesondere auf eine Position des Arbeitskolbens in seiner Nulllage bzw. in der Nähe seiner Nulllage. Befindet sich die gesamte Dämpfervorrichtung und damit auch die Luftfederung in der Nulllage, so wird eine Bewegung, zum Beispiel beim Einfedern, mit einer Bewegung des Arbeitskolbens einhergehen. Sobald sich der Arbeitskolben bewegt, ändert sich durch die Beaufschlagung des Arbeitskolbens mit Federkraft auch diese beaufschlagte Federkraft und wird größer bzw. je nach Richtung der Bewegung des Arbeitskolbens kleiner. Dies führt dazu, dass entsprechend eine zusätzliche Federkraft in den Arbeitskolben und damit in die Dämpfervorrichtung eingebracht wird. Vorzugsweise addiert sich die Federkraft, welche durch die Federvorrichtung eingebracht ist, mit der Federkraft, welche durch die Luftfederung zur Verfügung gestellt wird. Durch die Anordnung innerhalb der Dämpfervorrichtung kann dabei zusätzlich notwendiger Bauraum für diese additiv wirkende zusätzliche Federkraft der Federvorrichtung vermieden werden. Auch wird ein zusätzlicher Aufwand hinsichtlich Kosten und Gewicht deutlich reduziert, da die zusätzliche Federkraft nur mithilfe einer Federvorrichtung als Teil der bereits bestehenden Dämpfervorrichtung eingebracht werden kann.
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Das Vorsehen der Federvorrichtung und der damit einhergehenden zusätzlichen Beaufschlagung mit der entsprechenden Federkraft führt zu weiteren Abstimmungsmöglichkeiten des gesamten Federbeins. So kann nun auch im Bereich des Nulldurchgangs innerhalb der Dämpfervorrichtung eine zusätzliche Federkraft zur Verfügung gestellt werden, welche durch die additive Wirkung der Luftfederungskraft zur Verfügung gestellt wird. Die entsprechenden Federraten können auf diese Weise auch im Bereich des Nulldurchganges erhöht werden, so dass in einfacher und kostengünstiger Weise eine zusätzliche Abstimmungsmöglichkeit sowie ein zusätzlicher Federungskomfort zur Verfügung gestellt wird.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass in erfindungsgemäßer Weise die Federvorrichtung den Arbeitskolben in zumindest einer Richtung mit einer Federkraft beaufschlagt. Dies kann also eine Druckkraft oder eine Zugkraft sein. Selbstverständlich sind auch Federvorrichtungen einsetzbar, welche den Arbeitskolben in seinen beiden Arbeitsrichtungen mit der Federkraft beaufschlagen, also in Druck- und Zugrichtung. Eine Druckkraft als Federkraft kann mit einem Einfedern der gesamten Dämpfervorrichtung korrelieren, während entsprechend eine Zugkraft als Federkraft der Federvorrichtung mit einem Ausfedern des Arbeitskolbens zusammenhängt. Bei einer sogenannten „upsidedown“ Dämpfervorrichtung wäre dies gerade umgekehrt.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung die Federvorrichtung ein erstes Abstützende und ein zweites Abstützende aufweist, wobei das erste Abstützende an einem Boden befestigt ist, welcher wenigstens eines der Arbeitsventile aufweist. Ein solcher Boden kann auch als Bodenventil bezeichnet werden. Damit wird die Federvorrichtung in definierter Weise innerhalb der Dämpfervorrichtung und damit insbesondere in definierter Weise innerhalb eines der beiden Arbeitsräume befestigt. So kann auf diese Weise eine feste Fixierung der Federvorrichtung am Arbeitsraum bzw. am Arbeitskolben zur Verfügung gestellt werden. Vorzugsweise ist das andere zweite Abstützende frei beweglich, wie dies später noch näher erläutert wird. Die definierte Positionierung und Befestigung der Federvorrichtung mit dem ersten Abstützende führt weiter dazu, dass eine freie Beweglichkeit innerhalb der Dämpfervorrichtung für die Federvorrichtung vermieden wird, so dass unerwünschte Klappergeräusche wirksam verhindert sind.
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Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung die Federvorrichtung ein erstes Abstützende und ein zweites Abstützende aufweist, wobei das erste Abstützende direkt oder indirekt am Arbeitskolben befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine technische Alternative zur Ausführungsform des voranstehenden Absatzes. Auch hier wird wieder eine definierte Positionierung der Federvorrichtung innerhalb eines der beiden Arbeitsräume zur Verfügung gestellt. Jedoch ist hier eine Relativbewegung der Federvorrichtung zu den umgebenden Wandungen der beiden Arbeitsräume möglich, da sich die Federvorrichtung mit ihrem ersten Abstützende gemeinsam mit dem Arbeitskolben bewegen lässt. Vorzugsweise ist auch hier ein entsprechender Freilauf vorgesehen, wie er durch ein freies, zweites Abstützende später noch näher erläutert wird. Unter Zug ist eine Befestigung im Rohr oder auf dem Kolben sinnvoll während unter Druck eine Befestigung am Kolben oder Bodenventil gegeben sind muss.
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Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung die Federvorrichtung ein erstes Abstützende und ein zweites Abstützende aufweist, wobei das zweite Abstützende sich reversibel entfernbar an einer Abstützfläche des Arbeitskolbens oder eines der beiden Arbeitsräume abstützt. Sobald also die Federvorrichtung in eine entsprechende Relativposition bewegt wird bzw. sich der Arbeitskolben in eine entsprechende Relativposition bewegt, kann nun eine entsprechende Abstützung der Federvorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Somit ist es nun möglich, Kraft aufzubauen durch eine entsprechende Verformung der Federvorrichtung, so dass sich die Federkraft erhöht durch ein Zusammendrücken der Federvorrichtung. Das zweite Abstützende stützt sich nun an der Abstützfläche ab und kann auf diese Weise die entsprechende Beaufschlagung mit Federkraft für den Arbeitskolben zur Verfügung stellen. Sobald sich die Relativposition durch Weiterbewegung bzw. entgegengesetztes Entfernen des Arbeitskolbens weiter geändert hat, löst sich durch die reversibel entfernbare Ausführungsform das zweite Abstützende wieder von der Abstützfläche und auf diese Weise wird die Beaufschlagung mit der zusätzlichen Federkraft sozusagen ausgeschaltet. Eine entsprechende Abstützfläche kann zum Beispiel als Fläche, insbesondere als ebene Fläche, am Kolben ausgestaltet sein.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist es, dass bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung die Federvorrichtung ein erstes Abstützende und ein zweites Abstützende aufweist, wobei an dem zweiten Abstützende ein Gleitschuh (Aufschlag) befestigt ist zur Abstützung in reversibel entfernbarer Weise an einer Abstützfläche des Arbeitskolbens oder eines der beiden Arbeitsräume. Dies führt zu den gleichen Vorteilen, wie sie im voranstehenden Absatz näher erläutert worden sind. Jedoch kann auf diese Weise die Federvorrichtung zusätzlich mit dem Gleitschuh eine definierte Verbindung eingehen. So kann in höherer konstruktiver Freiheit für die Federvorrichtung ein entsprechender Gleitschuh die gewünschte mechanische Abstützschnittstelle zur Verfügung stellen. Als Federvorrichtung sind damit deutlich einfachere und kostengünstigere Federn einsetzbar. Mit anderen Worten erfolgt eine indirekte Beaufschlagung zur Abstützung, so dass nunmehr der Gleitschuh sozusagen als zwischengeschaltetes Bauteil für die Abstützung zu verstehen ist.
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Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung die Federvorrichtung eine Spiralfeder aufweist, insbesondere als Spiralfeder ausgebildet ist. Dies führt zu einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführungsform. Eine Spiralfeder ist insbesondere leicht und einfach zur Verfügung gestellt. Insbesondere ist hier auch die Variation einer Vorspannung besonders einfach und kostengünstig realisierbar, wie sie im voranstehenden Absatz erläutert worden ist.
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Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung in wenigstens einem der beiden Arbeitsräume eine Zuganschlagsfeder angeordnet ist für die Einbringung einer zusätzlichen Federkraft in den Arbeitskolben ab einer definierten Position beim Ausfedern der Dämpfervorrichtung. Eine solche Zuganschlagsfeder erlaubt es nun, in einer zusätzlichen Einsatzsituation eine zusätzliche Federkraft auf den Arbeitskolben einwirken zu lassen. Diese zusätzliche Federkraft dient insbesondere beim Ausfedern dazu, dass in sicherer Weise der Ausfederungsweg begrenzt wird. Die Zuganschlagsfeder vermeidet dabei ein hartes Anschlagen bei dieser Ausfederbewegung. Insbesondere können auch bekannte Zuganschlagsfedern eingesetzt werden, wobei die Zuganschlagsfeder und die erfindungsgemäße Federvorrichtung vorzugsweise in unterschiedlichen Arbeitsräumen der Dämpfervorrichtung angeordnet sind.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Federbein zur Federung einer Radaufhängung eines Fahrzeugs, aufweisend eine Luftfederung und eine Dämpfervorrichtung zum Dämpfen der Luftfedern. Eine erfindungsgemäße Federvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dämpfervorrichtung eine erfindungsgemäße Ausführungsform aufweist. Ein erfindungsgemäßes Federbein bringt damit die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Dämpfervorrichtung erläutert worden sind.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
- 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung und
- 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dämpfervorrichtung.
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In den 1 und 2 sind schematisch Federbeine 100 dargestellt, welche mit einer Luftfederung 110 und einer Dämpfervorrichtung 10 ausgestaltet sind. Die Erfindung ist in analoger Weise auf eine Stahlfederung anwendbar. Da die Luftfederung 110 in bekannter Weise ausgestaltet ist, ist sie schematisch nur hinsichtlich ihrer Luftkammer am oberen Ende der Dämpfervorrichtung 10 dargestellt. Entscheidend für diese Beschreibung ist nun die näher erläuterte Dämpfervorrichtung 10.
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1 zeigt eine Lösung, bei welcher die Dämpfervorrichtung 10 mit zwei separaten Arbeitsräumen 20 und 30 ausgestattet ist. Zwischen diesen beiden Arbeitsräumen 20 und 30 ist ein Arbeitskolben 50 frei beweglich in 1 nach oben und unten angeordnet. Am unteren Ende der Dämpfervorrichtung 10 befindet sich ein Boden 42, in welchem hier ein Arbeitsventil 40 und ein Rückschlagventil 40 mit unterschiedlichen Öffnungsrichtungen angeordnet sind.
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Auf diese Weise kann durch einen Austausch von Dämpfungsfluid zwischen den beiden Arbeitsräumen 20 und 30 und das Arbeitsventile 40 die bereits mehrfach beschriebene Dämpfungsfunktion zur Verfügung gestellt werden.
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Die 2 zeigt eine Variation der Ausführungsform der 1. Im zweiten Arbeitsraum 30 ist bei dieser Ausführungsform eine Federvorrichtung 60 in Form einer Spiralfeder angeordnet. Diese weist ein unteres erstes Abstützende 62 und ein oberes zweites Abstützende 64 auf. Mit dem unteren Abstützende 62 ist die Federvorrichtung 60 mit dem Boden 42 fest verbunden. Am oberen Ende, also am zweiten Abstützende 64, ist ein Freilauf vorgesehen, so dass nach Erreichen einer entlasteten Position der Federvorrichtung 60 sich der Arbeitskolben 50 ohne weitere Kraftbeaufschlagung direkt nach oben bewegen kann. Beim Nulldurchgang gerät jedoch das obere zweite Abstützende 64 in entsprechenden Kontakt und eine Kraftbeaufschlagung auf den Arbeitskolben 50 findet über die entsprechende Abstützfläche 70 statt.
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Hier ist für eine entsprechende Kontaktierung nun eine Abstützfläche 70 am Boden 42 vorgesehen, so dass hier das erste Abstützende 62 in reversible Kontaktierung mit dieser Abstützfläche 70 kommen kann. Für eine verbesserte Führung ist nun am oberen Ende, also am zweiten Abstützende 64, ein Aufschlag 80 vorgesehen, welcher in direkter Weise die gewünschte Kraftbeaufschlagung auf das Abstützende 64 zur Verfügung stellen kann.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. So kann die Erfindung beispielsweise auch in sogenannten Ein-Rohr-Dämpfern realisiert werden.
