DE102015205447A1

DE102015205447A1 - Schwingungsdämpfer sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015205447A1
Application number: DE102015205447.0A
Authority: DE
Inventors: Robert Pradel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug mit einem Arbeitszylinder, wenigstens einem den Arbeitszylinder zumindest teilweise umgebenden Rohrelement und einer Hydraulikvorrichtung in Fluidverbindung mit dem Arbeitszylinder und/oder dem umgebenden Rohrelement, dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb des umgebenden Rohrelementes und radial außerhalb des Arbeitszylinders wenigstens ein formveränderlicher Hüllkörper vorhanden ist, der mit einem Gas befüllt oder füllbar ist, wobei weiterhin wenigstens ein Sperrelement vorgesehen ist, das eine Bewegung des Hüllkörpers in wenigstens einer Richtung zumindest teilweise verhindert. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug mit einem Arbeitszylinder, wenigstens einem den Arbeitszylinder zumindest teilweise umgebenen Rohrelement und einer Hydraulikvorrichtung in Fluidverbindung mit dem Arbeitszylinder und/oder dem umgebenen Rohrelement.
Es ist bekannt, mittels Schwingungsdämpfern neben einer reinen Dämpfwirkung auch zusätzliche Funktionen vorzusehen. So können Schwingungsdämpfer im Rahmen einer Aufbaukontrolle oder einer Radkontrolle eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Bei der Aufbaukontrolle geht es darum, den Fahrzeugaufbau zu stabilisieren und beispielsweise Nickbewegungen oder Wankbewegungen zumindest teilweise auszugleichen oder vollständig zu unterbinden. Bei der Radkontrolle wird die Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers variiert.
Während eine Radkontrolle mittels verstellbarer Ventile realisierbar ist, die den Strömungswiderstand für das Fluid im Schwingungsdämpfer verändern, ist zur Durchführung einer Aufbaukontrolle eine Hydraulikvorrichtung notwendig. Diese kann eine Pumpe umfassen, insbesondere können auch elektrische Komponenten zum Betrieb der Pumpe vorgesehen sein. Diese Pumpe kann entweder zentral angeordnet werden oder am Schwingungsdämpfer selbst. Sie befindet sich dann in einem seitlichen Aufbau und verbreitert die radiale Ausdehnung des Schwingungsdämpfers zumindest teilweise.
Weiterhin muss der Schwingungsdämpfer einen Ausgleichsraum aufweisen, damit das durch die einfahrende Kolbenstange verdrängte Volumen kompensiert werden kann. Aus der US 2009/0260935 A1 geht beispielsweise ein Schwingungsdämpfer hervor, der einen Gerotor, eine Kombination aus Motor und Generator, aufweist, und an den eine Pumpe gekuppelt ist. Bei diesem Aufbau wird üblicherweise der Ausgleichsraum am einen Ende des Schwingungsdämpfers vorgesehen und die Kolbenstangenführung am anderen Ende. Zur Führung des Fluids kann der Dämpfer ein Zweirohrdämpfer mit Zwischenwand sein, trotzdem arbeitet er nach dem Einrohrdämpfer-Prinzip. Bei diesem Aufbau wird nicht nur die radiale Ausdehnung des Schwingungsdämpfers verbreitert, sondern auch seine axiale Länge vergrößert.
Aus der DE 10 2006 011 397 B3 geht ein Schwingungsdämpfer hervor, bei dem der Ausgleichsraum in Form von mit Gas gefüllten Hüllkörpern realisiert ist. Diese können so aber nicht in Schwingungsdämpfern mit Aufbaukontrolle eingesetzt werden, da sie den Strömungsweg des Fluids behindern.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, einen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die axiale Baulänge verringert ist.
Zur Lösung dieses Problems ist ein Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass der Ausgleichsraum über einen auch Gasbag genannten gasgefüllten Hüllkörper realisiert ist, wobei dessen Bewegungsfreiheit durch wenigstens ein Sperrelement eingeschränkt ist. Dadurch kann zumindest ein Mindestströmungsvolumen im Zwischenraum zwischen Arbeitszylinder und umgebenden Rohrelement freigehalten werden.
Bevorzugt ist das Sperrelement als Hohlzylinder ausgebildet. Dann kann das Sperrelement zusammen entweder mit dem Arbeitszylinder oder dem umgebenden Rohrelement zwei Ringräume bilden, wobei der Hüllkörper in dem einen Ringraum und der Mindestströmungspfad für das Öl im anderen Ringraum angeordnet ist.
Bevorzugt ist das Sperrelement an der Kolbenstangenführung befestigt. Bei dieser Art der Befestigung kann gewährleistet werden, dass das Sperrelement die richtige Relativposition zur Kolbenstangenführung aufweist, da sich der Strömungspfad des Fluids in der Kolbenstangenführung fortsetzt. Andererseits wird dadurch die Montage vereinfacht, da das Sperrelement zusammen mit der Kolbenstangenführung in das umgebende Rohrelement eingeführt wird.
Alternativ kann das Sperrelement zwischen der Kolbenstangenführung und einem Boden, insbesondere einem Trennboden, gelagert sein. Dann wird bei der Montage zuerst das Sperrelement auf den Boden gesetzt und danach die Kolbenstangenführung eingebracht. Dadurch entfällt einerseits der Aufwand des Befestigens des Sperrelementes an der Kolbenstangenführung, andererseits kann es beim Einbau zu Schrägstellungen des Sperrelementes kommen, was den Einbau der Kolbenstangenführung erschwert.
Vorzugsweise kann das Sperrelement an einem Ende in Umfangsrichtung in radialer Richtung nach der Seite gebogen sein, auf der sich der Hüllkörper befindet. Dadurch bildet das Sperrelement zusammen entweder mit dem Arbeitszylinder oder dem umgebenden Rohrelement eine Art Auffangkorb für den oder die Hüllkörper.
Bevorzugt erstreckt sich das Sperrelement zumindest Abschnittsweise über den gesamten Umfang. Das heißt, mit anderen Worten dass das Sperrelement zumindest Abschnittsweise ringförmig ausgebildet ist. Dadurch ist das Sperrelement rotationssymmetrisch und es können der oder die Hüllkörper an beliebigen Stellen in den Schwingungsdämpfer eingeführt werden, ohne dass eine Relativposition zum Sperrelement zu beachten ist.
Vorteilhafterweise kann der Hüllkörper einen Anschluss aufweisen, mit dem Hüllkörper von außerhalb des Schwingungsdämpfers befüllbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass der Hüllkörper im ungefüllten Zustand in den Schwingungsdämpfer eingebracht werden kann, und das Gas zum Bilden des Ausgleichsraumes erst nach dem Einführen des Schwingungsdämpfers in den Hüllkörper eingeführt wird. Dadurch wird das Einführen des Hüllkörpers in den Schwingungsdämpfer erheblich erleichtert. Im befüllten Zustand wird der Hüllkörper dann gasdicht verschlossen, wobei der Verschluss reversibel sein kann, sodass Gas in den Hüllkörper nachfüllbar ist. Unabhängig davon, ob der Hüllkörper reversibel oder irrreversibel verschlossen ist erfolgt ein gasdichter Verschluss.
Vorzugsweise kann das Sperrelement die Bewegung des Hüllkörpers in Richtung einer Öffnung des Arbeitszylinders und/oder des umgebenen Rohrelementes und/oder der Kolbenstangenführung verhindern. Das Sperrelement beschränkt die Bewegung des Hüllkörpers also in axialer und/oder radialer Richtung, wobei insbesondere Engstellen des Strömungspfades des Fluids freizuhalten sind.
Vorteilhafterweise kann das Sperrelement zumindest abschnittsweise in radialer Richtung parallel zum Arbeitszylinder und/oder umgebenen Zylinder ausgerichtet sein. Das heißt, dass das Sperrelement als eine Art Zwischenrohr ausgebildet ist. Dieser kann, wie bereits beschrieben, an den Enden gebogen sein. Die Biegung der Enden realisiert dabei auch gleichzeitig Führungsabschnitte für das Fluid.
Das Fluid ist üblicherweise ein Hydrauliköl. Theoretisch denkbar ist auch ein inkompressibles Gas.
Befindet sich neben dem Arbeitszylinder und dem umgebenden Rohrelement noch ein weiteres Rohrelement im Schwingungsdämpfer, so ist in radialer Richtung gesehen das Sperrelement bevorzugt zwischen dem radial äußersten und dem radial vorletzten Rohrelement angesiedelt. Das Sperrelement kann also zwischen einem Zwischenrohr und dem Behälterrohr angeordnet sein. Wenn kein Zwischenrohr vorhanden ist, ist das Sperrelement zwischen dem Arbeitszylinder und dem Behälterrohr angeordnet. Ob der Hüllkörper dann zwischen dem Sperrelement und dem Zwischenrohr oder dem Sperrelement und dem Arbeitszylinder oder andererseits zwischen dem Sperrelement und dem Behälterrohr angeordnet ist hängt davon ab, wo der Hauptströmungsweg des Fluids liegt. Insbesondere kommt es darauf hin, wo die Hydraulikvorrichtung mit dem Behälterrohr verbunden ist.
Vorteilhafterweise kann das Sperrelement zumindest teilweise aus Blech bestehen. Blech bietet eine genügend große Steifigkeit, um die Bewegung des Hüllkörpers einzuschränken und lässt sich auf einfache Art und Weise herstellen.
Vorteilhafterweise kann radial zwischen dem Arbeitszylinder und dem umgebenen Rohrelement ein Zwischenrohr angeordnet sein, wobei das Sperrelement radial außerhalb des Zwischenrohres vorgesehen ist.
Vorteilhafterweise kann die Hydraulikvorrichtung eine Pumpe umfassen. Daneben kann die Hydraulikvorrichtung auch einen Motor und/oder Generator umfassen. Dann ist der Antrieb der Pumpe ein Teil der Hydraulikvorrichtung. Ist weiterhin ein Generator vorgesehen kann die Pumpe auch zur Rekuperation verwendet werden. Insbesondere ist es möglich, eine Kombination aus Motor und Generator, einen Gerotor, vorzusehen.
Vorteilhafterweise kann das Sperrelement die Bewegung des Hüllkörpers in Richtung des Arbeitszylinders und/oder des Zwischenrohres begrenzen. Dadurch wird, wie bereits beschrieben, ein Mindestströmungsweg freigehalten. Insbesondere befindet sich der Hüllkörper dann zwischen dem Sperrelement und dem umgebenen Rohrelement, auch Behälterohr genannt.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Schwingungsdämpfer. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass der Schwingungsdämpfer wie beschrieben ausgebildet ist. Vorteilhafterweise umfasst das Kraftfahrzeug zwei Schwingungsdämpfer, wenn es sich um ein Motorrad handelt oder vier Schwingungsdämpfer bei einem PKW.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den Figuren. Dabei zeigen:
1 einen Schwingungsdämpfer in einer ersten Ausgestaltung,
2 einen Schwingungsdämpfer in einer zweiten Ausgestaltung, und
3 einen Schwingungsdämpfer in einer dritten Ausgestaltung.
1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 mit einem Arbeitszylinder 2, einem Behälterrohr 3 und einer Kolbenstangenführung 4. Im Arbeitszylinder 2 ist ein Kolben 5 axial beweglich angeordnet. An dem Kolben 5 ist eine Kolbenstange 6 befestigt, die mittels der Kolbenstangenführung 4 geführt wird. Der Kolben 5 unterteilt den Arbeitszylinder 2 in einen ersten Arbeitsraum 7 und einen zweiten Arbeitsraum 8. Zwischen dem Arbeitszylinder 2 und dem Behälterrohr 3 ist ein Strömungspfad 9 des bei Abwärtsbewegung des Kolbens 5 verdrängten Hydraulikmediums, der zu einer Hydraulikvorrichtung 10 hinführt. Damit das Fluid zur Hydraulikvorrichtung 10 hingeführt wird ist ein Ringtrennkolben 12 vorgesehen. Nach dem Passieren der Hydraulikvorrichtung 10 gelangt das Fluid wiederum in den Zwischenraum bzw. Ringraum zwischen Arbeitszylinder 2 und Behälterrohr 3, wobei in diesem Bereich zwei Hüllkörper 14 angeordnet sind, die mit einem Gas 16 befüllt sind. Um einen Mindestströmungspfad 18 freizuhalten weist der Schwingungsdämpfer 1 ein Sperrelement 20 auf. Das Sperrelement 20 ist als Hohlzylinder ausgebildet und sperrt die Hüllkörper 14 zwischen Behälterrohr 3 und Sperrelement 20 ein. Dadurch wird der Mindestströmungspfad 18 gebildet. Das Sperrelement 20 ist an der Kolbenstangenführung 4 befestigt, wodurch die Montage der Kolbenstangenführung 4 vereinfacht ist. Das Sperrelement 20 ist an einem Ende 22 nach der Seite hin gebogen, auf der sich der Hüllkörper 14 befindet. Diesem Fall ist das Sperrelement 20 am Ende 22 also nach radial außen gebogen. Diese Biegung erfolgt auf dem kompletten Umfang.
Der Hüllkörper weist einen Anschluss 24 auf, mit dem er von außerhalb des Schwingungsdämpfers 1 befüllbar ist. Dadurch kann der Hüllkörper im ungefüllten Zustand in den Schwingungsdämpfer 1 eingeführt werden, wodurch die Montage weiter vereinfacht wird.
Das Sperrelement 20 ist in seinem mittleren Abschnitt parallel zum Arbeitszylinder 2 und dem Behälterrohr 3 ausgebildet. Das Sperrelement 20 ist aus Blech gefertigt.
2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Lagerung des Sperrelementes 20. Dabei ist das Sperrelement 20 nicht an der Kolbenstangenführung 4 befestigt, sondern zwischen der Kolbenstangenführung 4 und dem Ringtrennkolben 12 gelagert. Dieser ist selbst über zwei Tellerfedern an Sprengringen 30 gestützt. Als Fluiddurchlass weist das Sperrelement 20 dann wenigstens eine Durchgangsöffnung 32 auf, durch die das Fluid hindurchtreten kann.
Das Fluid ist in allen Ausführungsbeispielen bevorzugt flüssig und insbesondere ein Hydrauliköl. Grundsätzlich kann aber auch in inkompressibles Gas verwendet werden.
3 zeigt eine weiter alternative Ausgestaltung des Sperrelementes 20. Dabei werden die Hüllkörper 14 zwischen dem Sperrelement 20 und dem Kolben 5 eingesperrt, sodass die Öffnungen 26 und 28 des Strömungspfades 9 nicht mehr durch die Hüllkörper 14 verschlossen werden können. Das Behälterrohr 3 ist in dieser schematischen Darstellung nicht gezeigt. Grundsätzlich ist das Behälterrohr 3 bei dieser Ausgestaltung auch nicht nötig, da die Hydraulikvorrichtung 10 zentral angeordnet sein kann und über die Öffnungen 26 und 28 auch lediglich Schläuche zur Hydraulikvorrichtung 10 führen können.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungsdämpfer
2: Arbeitszylinder
3: Behälterrohr
4: Kolbenstangenführung
5: Kolben
6: Kolbenstange
7: erster Arbeitsraum
8: zweiter Arbeitsraum
9: Strömungspfad
10: Hydraulikvorrichtung
12: Ringtrennkolben
14: Hüllkörper
16: Gas
18: Mindestströmungspfad
20: Sperrelement
22: Ende
24: Anschluss
26: Öffnung
28: Öffnung
30: Sprengring
32: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2009/0260935 A1 [0004]
DE 102006011397 B3 [0005]

Claims

Schwingungsdämpfer (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Arbeitszylinder (2), wenigstens einem den Arbeitszylinder (2) zumindest teilweise umgebenden Rohrelement (3) und einer Hydraulikvorrichtung (10) in Fluidverbindung mit dem Arbeitszylinder (2) und/oder dem umgebenden Rohrelement (3), dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb des umgebenden Rohrelementes (3) und radial außerhalb des Arbeitszylinders (2) wenigstens ein formveränderlicher Hüllkörper (14) vorhanden ist, der mit einem Gas (16) befüllt oder füllbar ist, wobei weiterhin wenigstens ein Sperrelement (20) vorgesehen ist, das eine Bewegung des Hüllkörpers (14) in wenigstens einer Richtung zumindest teilweise verhindert.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (20) als Hohlzylinder ausgebildet ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (20) an der Kolbenstangenführung (4) befestigt ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (20) zwischen einer Kolbenstangenführung (4) und einem Boden, insbesondere einem Trennboden (12), gelagert ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (20) an einem Ende radial nach der Seite gebogen ist, auf der sich der wenigstens eine Hüllkörper (10) befindet.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllkörper (14) einen Anschluss (24) aufweist, mit dem der Hüllkörper (14) von außerhalb des Schwingungsdämpfers (1) befüllbar ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (20) die Bewegung des Hüllkörpers (14) in Richtung einer Öffnung (26, 28) des Arbeitszylinders (2) und/oder des umgebenden Rohrelementes (3) und/oder einer Kolbenstangenführung (4) verhindert.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (20) zumindest abschnittsweise in radialer Richtung parallel zum Arbeitszylinder (2) und/oder umgebenden Rohrelement (3) ausgerichtet ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (20) zumindest teilweise aus Blech besteht.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Arbeitszylinder (2) und dem umgebenden Rohrelement (3) ein Zwischenrohr angeordnet ist, wobei das Sperrelement (20) radial außerhalb des Zwischenrohres vorgesehen ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikvorrichtung (10) eine Pumpe umfasst.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (20) die Bewegung des Hüllkörpers (14) in Richtung des Arbeitszylinders (2) und/oder Zwischenrohres begrenzt.
Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Schwingungsdämpfer, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.