DE102016211362A1

DE102016211362A1 - Schwingungsdämpfer, Fahrzeug mit einem Schwingungsdämpfer sowie gasdichter Hohlkörper mit einer in seinem Inneren eingeschlossenen Gasmasse

Info

Publication number: DE102016211362A1
Application number: DE102016211362.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Eiffländer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug, wobei der Schwingungsdämpfer ein Dämpfergehäuse mit wenigstens einem ersten, zumindest teilweise mit Hydraulikmedium gefüllten Arbeitsraum und eine eingeschlossene Gasmasse aufweist, wobei die Gasmasse in einer Vielzahl von einzelnen, separaten, gasdichten Hohlkörpern eingeschlossen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen Schwingungsdämpfer sowie einen gasdichten Hohlkörper, der zur Anordnung in einem Schwingungsdämpfer ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei der Schwingungsdämpfer ein Dämpfergehäuse mit wenigstens einem ersten, zumindest teilweise mit Hydraulikmedium gefüllten Arbeitsraum und eine eingeschlossene Gasmasse aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem solchen Schwingungsdämpfer sowie einen gasdichten Hohlkörper zur Anordnung in einem Schwingungsdämpfer mit einer in seinem Inneren eingeschlossenen Gasmasse.
Schwingungsdämpfer mit eingeschlossener Gasmasse sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Beispielhalber wird auf die DE 198 35 22 A1 verwiesen, aus welcher bekannt ist, im Bereich eines Dämpferbodens, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Schwingungsdämpfers in einem Fahrzeug, eine eingeschlossene Gasmasse in Form eines Gaskissens anzuordnen, wobei das Gaskissen dabei als Ausgleichsvolumen für ein beim Einfedern der Arbeitskolbeneinrichtung verdrängtes Volumen des Hydraulikmediums dient. Ferner kann das durch das Gaskissen gebildete Gasdruckspeichervolumen auch als Federelement genutzt werden, insbesondere als Zusatzfederelement.
Darüber hinaus ist aus der vorgenannten DE 198 35 222 A1 bekannt, bei einem 2-Rohr-Schwingungsdämpfer die Gasmasse in einem formveränderlichen Hüllkörper mit mehreren Kammern im Ringraum zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr anzuordnen.
Ferner hinaus ist bekannt, beispielsweise aus der DE 196 29 959 A1 , bei einem Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug an einem oberen Ende des Schwingungsdämpfers ein elastisches Gaskissen anzuordnen und dieses als Zuganschlagfeder zu nutzen.
Des Weiteren sind Schwingungsdämpfer bekannt, beispielsweise aus der US 2011/0005877 A1 oder der DD-PS 231 319 A5 , bei welchen die Gasmasse in einem torusförmigen, formveränderlichen, sich um die Kolbenstange herum erstreckenden Hüllkörper eingeschlossen ist. Je nach Anordnung der eingeschlossenen Gasmasse bzw. der Gasblase, am oberen Ende des Schwingungsdämpfers oder am unteren Ende des Schwingungsdämpfers, kann die Gasblase als Zusatzfederelement oder als Zuganschlagsfeder genutzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen alternativen Schwingungsdämpfer mit einer eingeschlossenen Gasmasse bereitzustellen, insbesondere ein Schwingungsdämpfer, in den auf besonders einfache Art und Weise die eingeschlossene Gasmasse eingebracht werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen von Anspruch 1, durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 13 sowie durch einen gasdichten Hohlkörper mit den Merkmalen von Anspruch 14. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Manche der nachfolgend genannten Merkmale werden, um Wiederholungen zu vermeiden, teilweise nur einmal beschrieben, d. h. nur im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer, einem erfindungsgemäßen Fahrzeug oder einem erfindungsgemäßen Hohlkörper, gelten jedoch unabhängig davon sowohl für den Schwingungsdämpfer, als auch für das Fahrzeug sowie für den Hohlkörper.
Ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmasse in einer Vielzahl von einzelnen, separaten, gasdichten Hohlkörpern eingeschlossen ist. Das heißt, in jedem einzelnen Hohlkörper ist jeweils ein Anteil der gesamten Gasmasse eingeschlossen. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Einbringen der eingeschlossenen Gasmasse in den Schwingungsdämpfer, denn die Hohlkörper müssen lediglich in den Schwingungsdämpfer eingefüllt werden. Beispielsweise durch Schütten oder dergleichen.
Bevorzugt ist bei wenigstens einem Hohlkörper eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers die von diesem eingeschlossene Gasmasse unter einem definierten Druck eingeschlossen. Besonders bevorzugt ist die Gasmasse bei einer Vielzahl der Hohlkörper jeweils mit einem definierten Druck eingeschlossen, insbesondere bei sämtlichen Hohlkörpern.
Vorzugsweise sind die Hohlkörper eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers derart ausgebildet, dass sie grundsätzlich frei im Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers beweglich sind, wobei die Hohlkörper besonders bevorzugt derart ausgebildet sind, dass eine Koagulation der Hohlkörper möglichst vermieden wird, besonders bevorzugt wieder aufgelöst werden kann, d. h. reversibel ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers ist bei wenigstens einem Hohlkörper die von diesem Hohlkörper eingeschlossene Gasmasse mit einem definierten Druck beaufschlagt vorzugsweise mit einem Druck größer Atmosphärendruck, insbesondere mit einem Druck größer 3 bar, jeweils bezogen auf einen unbelasteten Zustand des Hohlkörpers.
Im Sinne der Erfindung meint „unbelasteter Zustand” frei von einer zusätzlichen Druckbelastung, d. h. im unbelasteten Zustand des Schwingungsdämpfers.
In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn bei wenigstens einem Hohlkörper die von diesem eingeschlossene Gasmasse mit einem definierten Druck von größer 10 bar eingeschlossen ist, insbesondere mit einem Druck größer 20 bar, wobei vorzugsweise die Gasmasse jedoch nicht mit mehr als 25 bar im Hohlkörper eingeschlossen ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Gasmasse mit einem Druck von etwa 3 bis etwa 25 bar im Hohlkörper eingeschlossen ist, insbesondere mit einem Druck von etwa 3 bis etwa 20 bar, vorzugsweise mit einem Druck von etwa 3 bis 10 bar, insbesondere mit einem Druck von etwa 3 bis 5 bar, jeweils bezogen auf einen unbelasteten, d. h. unverspannten Zustand des Schwingungsdämpfers.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers bildet zumindest ein Teil der Hohlkörper, vorzugsweise sämtliche Hohlkörper, mit dem Hydraulikmedium, mit welchem ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer gefüllt ist, eine Dispersion, insbesondere eine Suspension.
Im Sinne der Erfindung wird unter einer Dispersion ein heterogenes Gemisch aus mindestens zwei Stoffen verstanden, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander verbinden. Die Hohlkörper bilden dabei vorzugsweise die disperse Phase und befinden sich bevorzugt fein verteilt in Hydraulikmedium, welches insbesondere das Dispersionsmedium bildet.
Als Suspension im Sinne der Erfindung wird eine Dispersion bezeichnet, bei der die disperse Phase durch feste Bestandteile gebildet wird, vorzugsweise durch die einzelnen Hohlkörper, welche fein in einem flüssigen Dispersionsmedium verteilt sind, insbesondere in dem Hydraulikmedium eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers.
Das Hydraulikmedium, mit dem ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer gefüllt ist, ist vorzugsweise ein übliches, aus dem Stand der Technik bekanntes Hydraulikfluid, insbesondere ein herkömmliches Hydrauliköl. Je nach Ausgestaltung der Hohlkörper kann es jedoch erforderlich sein, ein speziell für die Verwendung als Dispersionsmedium geeignetes Hydraulikmedium zu verwenden, insbesondere ein Hydraulikmedium mit dem eine Beschädigung der Hohlkörper, insbesondere von deren Wandung, vermieden wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers weist wenigstens ein Hohlkörper eine reversibel deformierbare Wandung auf, vorzugsweise eine Mehrheit der Hohlkörper, insbesondere sämtliche Hohlkörper. Die Wandung ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass die in den Hohlkörpern eingeschlossene Gasmasse komprimierbar ist. Die Wandung kann dazu beispielsweise gummielastisch sein und einen Kunststoff, insbesondere ein Elastomer, aufweisen oder daraus bestehen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers weist die Wandung wenigstens eines Hohlkörpers eine gasdichte Sperrschicht auf. Dadurch kann eine besonders gute Gasdichtheit erreicht werden. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn die Wandung dazu, wie beispielsweise in der DE 198 35 222 A1 beschrieben, mehrlagig ausgebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers weist die Wandung wenigstens eines Hohlkörpers eine Metallfolie auf, insbesondere eine beschichtete Metallfolie, wobei besonders bevorzugt die beschichtete Metallfolie die gasdichte Sperrschicht bildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers ist wenigstens ein Hohlkörper im unbelasteten Zustand kugelförmig. Selbstverständlich können ein oder mehrere Hohlkörper auch eine andere Grundform aufweisen und beispielsweise hantelförmig, tonnenförmig, schmetterlingsförmig oder dergleichen ausgebildet sein. Dabei ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Hohlkörper derart ausgestaltet sind, dass beim Ein- und/oder Ausfedern des Schwingungsdämpfers möglichst wenig Reibung erzeugt wird und eine möglichst dichte Packung der Hohlkörper im belasteten Zustand des Schwingungsdämpfers erreicht werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers weisen die Hohlkörper im unbelasteten Zustand einen Durchmesser von etwa 0,5 mm bis 15 mm auf, vorzugsweise von etwa 1 mm bis 10 mm, insbesondere von etwa 1 mm bis 5 mm, vorzugsweise von etwa 2 mm bis 4 mm. Diese Größe der Hohlkörper hat sich als besonders geeignet und gut verarbeitbar bei der Herstellung des Schwingungsdämpfers erwiesen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers weist der Schwingungsdämpfer eine Arbeitskolbeneinrichtung auf, wobei die Arbeitskolbeneinrichtung innerhalb des ersten Arbeitsraumes entlang einer Dämpferlängsachse relativ gegenüber dem Dämpfergehäuse zwischen einer oberen Endlage und einer unteren Endlage bewegbar ist. Die Arbeitskolbeneinrichtung weist eine Kolbenstange mit einem unteren Ende und einem oberen Ende sowie einen, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Schwingungsdämpfers in einem Fahrzeug, im Bereich des unteren Endes an der Kolbenstange befestigten Arbeitskolben auf und das obere Ende der Kolbenstange ist aus dem Dämpfergehäuse herausgeführt. Vorzugsweise befinden sich die Hohlkörper befinden jeweils oberhalb und/oder unterhalb des Arbeitskolbens im ersten Arbeitsraum.
Befinden sich Hohlkörper dabei oberhalb vom Arbeitskolben, wirken sie als Zuganschlagsfeder, sind Hohlkörper hingegen unterhalb vom Arbeitskolben angeordnet, wirken sie zum einen als Ausgleichsvolumen für das durch die Kolbenstange beim Einfedern verdrängte Volumen des Hydraulikmediums sowie als Zusatzfeder. Selbstverständlich können die Hohlkörper sich dabei oberhalb des Arbeitskolbens und/oder unterhalb des Arbeitskolbens befinden.
Ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer kann sowohl als 1-Rohr-Schwingungsdämpfer ausgebildet sein oder auch als 2-Rohr-Schwingungsdämpfer, wobei ein 2-Rohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere ein erfindungsgemäßer 2-Rohr-Schwingungsdämpfer vorzugsweise zusätzlich zum ersten Arbeitsraum einen zweiten, äußeren, insbesondere zumindest teilweise konzentrisch außen um den ersten Arbeitsraum herum angeordneten Arbeitsraum aufweist.
2-Rohr-Schwingungsdämpfer sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, so dass auf die Erklärung der Funktionsweise hier an dieser Stelle verzichtet wird und auf den Stand der Technik verwiesen wird. In der Regel sind der erste Arbeitsraum und der zweite Arbeitsraum dabei über wenigstens ein Ventil hydraulisch miteinander verbindbar, wobei der zweite Arbeitsraum in der Regel das Ausgleichsvolumen darstellt.
In diesem Fall, d. h. bei einem 2-Rohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere bei einem erfindungsgemäßen 2-Rohr-Schwingungsdämpfer, können sich die Hohlkörper oberhalb und/oder unterhalb des Arbeitskolbens im ersten Arbeitsraum befinden und/oder im zweiten Arbeitsraum.
Je nach Anordnung der Hohlkörper im Schwingungsdämpfer, d. h. oberhalb des ersten Arbeitskolbens im ersten Arbeitsraum und/oder unterhalb des Arbeitskolbens im ersten Arbeitsraum und/oder im zweiten Arbeitsraum wirken die Hohlkörper mit der jeweils darin eingeschlossenen Gasmasse entweder, wie vorstehend bereits im Zusammenhang mit einem 1-Rohr-Schwingungsdämpfer erläutert, wie beim 1-Rohr-Schwingungsdämpfer als Zuganschlagfeder und/oder als Zusatzfeder und/oder als Ausgleichsvolumen. D. h., sowohl bei einem 1-Rohr-Schwingungsdämpfer als auch bei einem 2-Rohr-Schwingungsdämpfer können die Hohlkörpper derart angeordnet werden, dass sie als Zuganschlagfeder und/oder als Zusatzfeder und/oder als Ausgleichsvolumen wirken.
Die Anordnung einer eingeschlossenen Gasmasse im zweiten Arbeitsraum als Ausgleichsvolumen hat gegenüber einer frei verteilten, nicht eingeschlossenen Gasmasse, üblicherweise in Form von Luft, den Vorteil, das Verschäumungseffekte aufgrund einer Mischung des Gases mit dem Hydraulikmedium, vermieden werden können. Die Anordnung einer eingeschlossenen Gasmasse auf erfindungsgemäße Art und Weise mittels einer Vielzahl von einzelnen, separaten Hohlkörpern hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Gasmasse besonders einfach in den Schwingungsdämpfer eingebracht werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers weist der Schwingungsdämpfer wenigstens eine semipermeable Trenneinrichtung auf, wobei die Trenneinrichtung vorzugsweise für das Hydraulikmedium durchlässig ist und insbesondere für die Hohlkörper undurchlässig. Dadurch kann vermieden werden, dass Hohlkörper in im Schwingungsdämpfer angeordnete Ventile und/oder dergleichen und/oder in kleine Strömungskanäle eindringen und diese verschließen bzw. verstopfen. Insbesondere können die Hohlkörper durch die Trenneinrichtung innerhalb des Schwingungsdämpfers in einem abgegrenzten Bereich gehalten werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers ist die Trenneinrichtung oberhalb und/oder unterhalb des Arbeitskolbens im ersten Arbeitsraum angeordnet, wobei vorzugsweise zumindest ein Teil der Hohlkörper, insbesondere sämtliche Hohlkörper, jeweils auf einer vom Arbeitskolben abgewandten Seite der Trenneinrichtung angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Trenneinrichtung dabei ortsfest am Dämpfergehäuse befestigt. Vorzugsweise ist die Trenneinrichtung dabei derart ausgebildet, dass die Federwirkung der in den Hohlkörpern eingeschlossenen Gasmasse durch die Trenneinrichtung möglichst wenig behindert wird. Selbstverständlich kann die Trenneinrichtung auch derart ausgebildet sein, dass sie ebenfalls eine eigene Federwirkung aufweist.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer aufweist.
Ein erfindungsgemäßer, gasdichter Hohlkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass er zur Anordnung in einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer ausgebildet ist, wobei der Hohlkörper insbesondere dazu ausgebildet ist, mit einer Vielzahl gleicher Hohlkörper im Schwingungsdämpfer angeordnet zu werden. Insbesondere ist der Hohlkörper dazu ausgebildet, in einem Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers angeordnet zu werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers ist die vom Hohlkörper eingeschlossene Gasmasse mit einem definierten Druck beaufschlagt, vorzugsweise mit einem Druck größer Atmosphärendruck, insbesondere mit einem Druck größer 3 bar, jeweils bezogen auf einen unbelasteten Zustand des Hohlkörpers, d. h. in einem Zustand frei von außen aufgebrachter Druckbelastung, insbesondere zusätzlich zu einem Atmosphärendruck.
In einigen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die eingeschlossene Gasmasse mit einem Druck von größer 10 bar, insbesondere mit einem Druck von größer 20 bar eingeschlossen ist, wobei die Gasmasse bevorzugt nicht mit mehr als 25 bar eingeschlossen ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Gasmasse mit einem Druck von etwa 3 bis 25 bar eingeschlossen ist, in einigen Fällen kann es jedoch erforderlich sein, die Gasmasse mit einem Druck von etwa 3 bis 20 bar oder von etwa 3 bis 10 bar, insbesondere mit einem Druck von etwa 3 bis 5 bar, im Hohlkörper einzuschließen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers ist der Hohlkörper dazu ausgebildet, mit dem Hydraulikmedium eines Schwingungsdämpfers eine Dispersion zu bilden, insbesondere eine Suspension.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers weist der Hohlkörper eine reversibel deformierbare Wandung auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers weist die Wandung des Hohlkörpers eine gasdichte Sperrschicht auf. Dadurch kann eine besonders gute Gasdichtigkeit des Hohlkörpers erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers weist die Wandung des Hohlkörpers eine Metallfolie auf, insbesondere eine beschichtete Metallfolie, wobei die Metallfolie besonders bevorzugt eine gasdichte Sperrschicht des Hohlkörpers bildet. Dazu kann es vorteilhaft sein, wenn der Hohlkörper eine mehrlagig ausgebildete Wandung aufweist, wobei die Sperrschicht vorzugsweise durch eine Schicht gebildet wird, insbesondere durch eine Schicht, die eine Metallfolie aufweist oder aus einer Metallfolie besteht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers ist der Hohlkörper im unbelasteten Zustand kugelförmig, d. h. in einem Zustand frei von außen aufgebrachter Druckbelastung. Selbstverständlich kann der Hohlkörper auch eine andere Grundform aufweisen und beispielsweise hantelförmig, tonnenförmig, schmetterlingsförmig oder dergleichen ausgebildet sein. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn der Hohlkörper derart ausgestaltet ist, wenn mit dem Hohlkörper in einem Schwingungsdämpfer, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Hohlkörper, eine möglichst dichte Packung im belasteten Zustand des Schwingungsdämpfers erreicht werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers weist der Hohlkörper im unbelasteten Zustand ein Durchmesser von etwa 0,5 mm bis 15 mm auf, vorzugsweise von etwa 1 mm bis 10 mm, insbesondere von etwa 1 mm bis 5 mm, vorzugsweise von etwa 2 mm bis 4 mm.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird, sofern dies technisch sinnvoll ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand dreier bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt ist. 1 zeigt einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers im Längsschnitt, 2 einen Ausschnitt eines zweiten erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers, ebenfalls im Längsschnitt und 3 einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers, auch im Längsschnitt.
Erfindungswesentlich können dabei sämtliche mehr beschriebenen Merkmale sein, sowie sämtliche dargestellten Merkmale.
1 zeigt dabei einen unteren Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 10, wobei der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer 10 als 1-Rohr-Schwingungsdämpfer ausgebildet ist und zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere zur Verwendung in einem ein- oder zweispurigen Kraftfahrzeug ausgebildet ist, wobei der Schwingungsdämpfer 10 zur Befestigung in einem Fahrzeug an seinem oberen Ende 10A sowie seinem unteren Ende 10B über entsprechende, hier nicht dargestellte Befestigungselemente verfügt.
Der Schwingungsdämpfer 10 weist einen ersten Arbeitsraum 11 auf, der mit einem hier nicht dargestellten Hydraulikmedium gefüllt ist, und eine Arbeitskolbeneinrichtung 12 mit einer Kolbenstange 12A sowie einem Arbeitskolben 12B, welche in Dämpferlängsrichtung L bewegbar ist, wobei sich die Arbeitskolbeneinrichtung 12 beim Einfedern nach unten bewegt und beim Ausfedern nach oben. Über die im Arbeitskolben 12B angeordneten Dämpferventile 13, welche den oberen Teil des Arbeitsraumes 11 mit einem unteren Teil des Arbeitsraumes 11 hydraulisch verbinden, kann die Dämpferkraft eingestellt werden.
Erfindungsgemäß weist der Schwingungsdämpfer 10 eine Vielzahl an erfindungsgemäß ausgebildeten Hohlkörpern 14 auf, in welchen jeweils eine Gasmasse eingeschlossen ist, wobei die Hohlkörper 14 ebenfalls im Arbeitsraum 11 angeordnet sind und mit dem im Arbeitsraum 11 befindlichen Hydraulikmedium eine Dispersion bilden. Die in den Hohlkörpern 14 eingeschlossene Gasmasse ist dabei mit einem definierten Druck beaufschlagt, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel sämtliche Hohlkörper mit dem gleichen Gasdruck beaufschlagt sind, insbesondere mit einem Gasdruck von etwa 3 bar. Selbstverständlich ist es auch möglich die Gasmasse in den einzelnen Hohlkörpern mit jeweils unterschiedlichen Drücken einzuschließen, wobei sich Drücke von etwa 3 bis etwa 25 bar als geeignet erwiesen haben.
Die Hohlkörper 14 weisen jeweils eine gasdichte, formveränderliche Wandung auf, wobei die Wandung der Hohlkörper 14 bei diesem Ausführungsbeispiel mehrlagig ausgebildet ist und unter anderem eine gasdichte Sperrschicht aufweist, welche durch eine beschichtete Metallfolie gebildet ist. Dadurch kann eine besonders gute Gasdichtigkeit der Hohlkörper 14 sichergestellt werden bei entsprechender, erforderlicher Deformierbarkeit, so dass das in den Hohlkörpern 14 eingeschlossene Gas auch komprimiert werden kann.
In einem unbelasteten Zustand des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 10 sind die Hohlkörper 14 rund ausgebildet, d. h. kugelförmig und weisen einen Durchmesser von etwa 3 mm auf. Aufgrund ihrer hohen Form kann in beim Belasten des Schwingungsdämpfers 10 eine besonders hohe Packungsdichte und damit ein besonders vorteilhaftes Dämpfungsverhalten des Schwingungsdämpfers 10 erreicht werden.
Die Hohlkörper 14 befinden sich bei diesem Ausführungsbeispiel dabei im Arbeitsraum 11 der Arbeitskolbeneinrichtung 12, wobei die Hohlkörper 14 insbesondere im Bereich eines Dämpferbodens im Arbeitsraum 11 des Schwingungsdämpfers 10 angeordnet sind. Dadurch wirken die Hohlkörper 14 nicht nur als Ausgleichsvolumen, durch welches ein beim Einfedern der Arbeitskolbeneinrichtung 12 verdrängtes Volumen des Hydraulikmediums ausgeglichen werden kann, sondern außerdem als Zusatzfeder.
Um zu vermeiden, dass die kleinen Hohlkörper 14 in die Ventile 13 im Arbeitskolben 12B eindringen können, ist bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 10 zusätzlich eine semipermeable Trenneinrichtung 15 vorgesehen, welche für das Hydraulikmedium, mit welchem der Schwingungsdämpfer 10 gefüllt ist, durchlässig ist, für die Hohlkörper 14 jedoch undurchlässig. Dadurch können die Hohlkörper 14 auf einfache Art und Weise im Bereich des Dämpferbodens gehalten werden und ein Eindringen bzw. Verstopfen der Dämpferventile 13 kann wirkungsvoll vermieden werden.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 20, wobei zum besseren Verständnis gleiche Bauteile wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Im Unterschied zu dem vorgenannten Schwingungsdämpfer 10 sind bei dem in 2 abgebildeten, erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer 20 die Hohlkörper 14 mit der darin eingeschlossenen Gasmasse nicht unterhalb des Arbeitskolbens 12B im Arbeitsraum 11 angeordnet, sondern oberhalb von dem Arbeitskolben 12B. Dadurch kann die in den Hohlkörpern 14 eingeschlossene Gasmasse als Zuganschlagfeder genutzt werden. Sie wirkt allerdings bei dieser Anordnung weder als Ausgleichsvolumen noch als Zusatzfeder.
Ferner ist bei dem in 2 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 20 keine Trenneinrichtung 15 vorgesehen. Diese ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, da die Hohlkörper 14 in diesem Fall einen Durchmesser von ca. 10 mm aufweisen und damit so groß sind, dass sie nicht in die Dämpferventile 13 eindringen können.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 30, wobei in diesem Fall der Schwingungsdämpfer 30 als 2-Rohr-Schwingungsdämpfer ausgebildet ist und einen ersten, inneren Arbeitsraum 11A sowie einem zweiten, äußeren Arbeitsraum 11B aufweist.
Der erste Arbeitsraum 11A und der zweite Arbeitsraum 11B sind dabei, wie bei 2-Rohr-Schwingungsdämpfern in der Regel üblich und aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, hydraulisch miteinander verbunden, insbesondere mittels eines hier nicht dargestellten Bodenventils. Der zweite Arbeitsraum 11B bildet in diesem Fall das Ausgleichsvolumen für das beim Einfedern der Arbeitskolbeneinrichtung 12 verdrängte Volumen des Hydraulikmediums, mit welchem der Schwingungsdämpfer 30 gefüllt ist.
Bei diesem Beispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers 30 ist die Gasmasse dabei in unterschiedlich großen Hohlkörpern 14A und 14B eingeschlossen, wobei ein Teil der Hohlkörper 14 und 14, nämlich die Hohlkörper 14A, im unbelasteten Zustand einen Durchmesser von etwa 10 mm aufweisen und der übrige Teil der Hohlkörper 14A und 14B, nämlich die Hohlkörper 14B, einen Durchmesser von etwa 3 mm, wobei sich die Hohlkörper 14B mit dem kleineren Durchmesser im zweiten Arbeitsraum 11B befinden und die Hohlkörper 14A mit dem größeren Durchmesser im ersten Arbeitsraum 11A.
Die im zweiten Arbeitsraum 11B angeordneten Hohlkörper 14B bzw. die in diesen eingeschlossene Gasmasse, dient dabei als Ausgleichsvolumen, wobei das Einschließen der Gasmasse in den Hohlkörpern 14B gegenüber einer freien, nicht eingeschlossenen Gasmasse im Arbeitsraum 11B den Vorteil hat, dass Verschäumungseffekte mit dem Hydraulikmedium vermieden werden können. Die in den im Bodenbereich des ersten Arbeitsraums 11A angeordneten Hohlkörpern 14A eingeschlossene Gasmasse kann als Zusatzfeder genutzt werden.
Um die Hohlkörper 14A und 14B jeweils in einem bestimmten, für ein optimales Funktionsverhalten des Schwingungsdämpfers 30 Bereich des jeweiligen Arbeitsraumes 11A bzw. 11B zu halten, sind entsprechende Trenneinrichtungen 15A, 15B und 15C vorgesehen, welche jeweils semipermeabel sind und für das Hydraulikmedium durchlässig sind und für die jeweiligen Hohlkörper 14A bzw. 14B undurchlässig.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die anhand der 1 bis 3 gezeigten Anordnungsmöglichkeiten der Hohlkörper 14, 14A bzw. 14B bei einem Schwingungsdämpfer zu kombinieren oder separat zu verwenden und Hohlkörper 14, 14A bzw. 14B mit eingeschlossener Gasmasse beispielsweise sowohl unterhalb des Arbeitskolbens 12B als auch oberhalb des Arbeitskolbens 12B anzuordnen sowie bei einem 2-Rohr-Schwingungsdämpfer 30 gegebenenfalls zusätzlich im zweiten Arbeitsraum 11B und/oder nur im zweiten Arbeitsraum 11B. Dies hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab und welche Funktionen mittels der in den erfindungsgemäßen Hohlkörpern 14, 14A bzw. 14B eingeschlossenen Gasmasse realisiert werden soll.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere von konstruktiven Abwandlungen, zu den erläuterten Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10, 20, 30: Erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer
10A: oberes Ende des Schwingungsdämpfers
10B: unteres Ende des Schwingungsdämpfers
11, 11A: erster Arbeitsraum
11B: zweiter Arbeitsraum
12: Arbeitskolbeneinrichtung
12A: Kolbenstange
12B: Arbeitskolben
13: Dämpferventil
14, 14A, 14B: Hohlkörper mit eingeschlossener Gasmasse
15, 15A, 15B: Trenneinrichtung
L: Dämpferlängsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1983522 A1 [0002]
DE 19835222 A1 [0003, 0020]
DE 19629959 A1 [0004]
US 2011/0005877 A1 [0005]
DD 231319 A5 [0005]

Claims

Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei der Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) ein Dämpfergehäuse mit wenigstens einem ersten, zumindest teilweise mit Hydraulikmedium gefüllten Arbeitsraum (11, 11A) und eine eingeschlossene Gasmasse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmasse in einer Vielzahl von einzelnen, separaten, gasdichten Hohlkörpern (14, 14A, 14B) eingeschlossen ist.
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem Hohlkörper (14, 14A, 14B) die von diesem Hohlkörper (14, 14A, 14B) eingeschlossene Gasmasse mit einem definierten Druck beaufschlagt ist, vorzugsweise mit einem Druck größer Atmosphärendruck, insbesondere mit einem Druck größer 3 bar, jeweils bezogen auf einen unbelasteten Zustand des Hohlkörpers (14, 14A, 14B).
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Hohlkörper (14, 14A, 14B), vorzugsweise sämtliche Hohlkörper (14, 14A, 14B), mit dem Hydraulikmedium eine Dispersion bilden, insbesondere eine Suspension.
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hohlkörper (14, 14A, 14B) eine reversibel deformierbare Wandung aufweist, vorzugsweise eine Mehrheit der Hohlkörper (14, 14A, 14B), insbesondere sämtliche Hohlkörper (14, 14A, 14B).
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung wenigstens eines Hohlkörpers (14, 14A, 14B) eine gasdichte Sperrschicht aufweist.
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung wenigstens eines Hohlkörpers (14, 14A, 14B) eine Metallfolie aufweist, insbesondere eine beschichtete Metallfolie.
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hohlkörper (14, 14A, 14B) im unbelasteten Zustand kugelförmig ist.
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (14, 14A, 14B) im unbelasteten Zustand einen Durchmesser von etwa 0,5 mm bis 15 mm aufweisen, vorzugsweise von etwa 1 mm bis 10 mm, insbesondere von etwa von 1 mm bis 5 mm, vorzugsweise von etwa 2 mm bis 4 mm.
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) eine Arbeitskolbeneinrichtung (12) aufweist, wobei die Arbeitskolbeneinrichtung (12) innerhalb des ersten Arbeitsraumes (11, 11A) entlang einer Dämpferlängsachse (L) relativ gegenüber dem Dämpfergehäuse zwischen einer oberen Endlage und einer unteren Endlage bewegbar ist und eine Kolbenstange (12A) mit einem unteren Ende und einem oberen Ende sowie einen, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Schwingungsdämpfers (10, 20, 30) in einem Fahrzeug, im Bereich des unteren Endes an der Kolbenstange (12A) befestigten Arbeitskolben (12B) aufweist, wobei das obere Ende der Kolbenstange (12A) aus dem Dämpfergehäuse herausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hohlkörper (14, 14A) oberhalb und/oder unterhalb des Arbeitskolbens (12B) im ersten Arbeitsraum (11, 11A) befinden.
Schwingungsdämpfer (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (30) ein 2-Rohr-Schwingungsdämpfer (30) ist und zusätzlich einen zweiten, äußeren, zumindest teilweise konzentrisch außen um den ersten Arbeitsraum (11A) herum angeordneten Arbeitsraum (11B) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hohlkörper (14A, 14B) oberhalb und/oder unterhalb des Arbeitskolbens im ersten Arbeitsraum (11A) und/oder im zweiten Arbeitsraum (11B) befinden.
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) wenigstens eine semipermeable Trenneinrichtung (15, 15A, 15B, 15C) aufweist, wobei die Trenneinrichtung (15, 15A, 15B, 15C) für das Hydraulikmedium durchlässig ist und für die Hohlkörper (14, 14A, 14B, 14C) undurchlässig.
Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach Anspruch 9 oder 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (15, 15A, 15B, 15C) oberhalb und/oder unterhalb des Arbeitskolbens (12B) im ersten Arbeitsraum (11, 11A) angeordnet ist und/oder im zweiten Arbeitsraum (11B), wobei vorzugsweise zumindest ein Teil der Hohlkörper (14, 14A, 14B), insbesondere sämtliche Hohlkörper (14, 14A, 14B), jeweils auf einer vom Arbeitskolben (12B) abgewandten Seite der Trenneinrichtung (15, 15A, 15B, 15C) angeordnet sind.
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Schwingungsdämpfer (10, 20, 30), dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
Gasdichter Hohlkörper (14, 14A, 14B) zur Anordnung in einem Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) für ein Fahrzeug mit einer in seinem Inneren eingeschlossenen Gasmasse, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (14, 14A, 14B) zur Anordnung in einem gemäß der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildeten Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) ausgebildet ist, wobei der Hohlkörper (14, 14A, 14B) insbesondere dazu ausgebildet ist, mit einer Vielzahl gleicher Hohlkörper (14, 14A, 14B) im Schwingungsdämpfer (10, 20, 30) angeordnet zu werden.
Hohlkörper (14, 14A, 14B) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Hohlkörper (14, 14A, 14B) eingeschlossene Gasmasse mit einem definierten Druck beaufschlagt ist, vorzugsweise mit einem Druck größer Atmosphärendruck, insbesondere mit einem Druck größer 3 bar, jeweils bezogen auf einen unbelasteten Zustand des Hohlkörpers (14, 14A, 14B).
Hohlkörper (14, 14A, 14B) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (14, 14A, 14B) dazu ausgebildet ist, mit dem Hydraulikmedium eines Schwingungsdämpfer (10, 20, 30)s eine Dispersion zu bilden, insbesondere eine Suspension.
Hohlkörper (14, 14A, 14B) nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (14, 14A, 14B) eine reversibel deformierbare Wandung aufweist.
Hohlkörper (14, 14A, 14B) nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Hohlkörpers (14, 14A, 14B) eine gasdichte Sperrschicht aufweist.
Hohlkörper (14, 14A, 14B) nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Hohlkörpers (14, 14A, 14B) eine Metallfolie aufweist, insbesondere eine beschichtete Metallfolie.
Hohlkörper (14, 14A, 14B) nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (14, 14A, 14B) im unbelasteten Zustand kugelförmig ist.
Hohlkörper (14, 14A, 14B) nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (14, 14A, 14B) im unbelasteten Zustand einen Durchmesser von etwa 0,5 mm bis 15 mm aufweist, vorzugsweise von etwa 1 mm bis 10 mm, insbesondere etwa von 1 mm bis 5 mm, vorzugsweise von etwa 2 mm bis 4 mm.