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Die Erfindung betrifft einen Dämpfer, insbesondere einen Hinterachsdämpfer für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Dämpfer.
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Ein Dämpfer dient, zusammen mit einer Fahrzeugfeder, als Verbindungsglied zwischen einer Radaufhängung und einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Dabei reduziert der Dämpfer die Schwingungen der Fahrzeugfeder und gleicht Fahrbahnunebenheiten aus. Herkömmliche Dämpfer weisen beim Einfedern eines Rads in der Radaufhängung ihre maximale Dämpfwirkung und beim Ausfedern des Rads eine vergleichsweise geringe Dämpfwirkung auf. Ein Aufschäumen bzw. eine Kavitation eines Arbeitsmediums wird üblicherweise durch ein unter Druck stehendes, auf das Arbeitsmedium wirkendes Gas idealerweise vollständig verhindert. Herkömmliche Dämpfer sind üblicherweise senkrecht zur Fahrbahn im Kraftfahrzeug angeordnet.
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Aus der
DE 32 10 581 A1 ist ein gattungsgemäßer Dämpfer bekannt, bei dem ein mit Arbeitsmedium gefülltes und koaxial zu einem Außenrohr angeordnetes Innenrohr durch einen Kolben in einen ersten und zweiten Arbeitsraum unterteilt ist. Der Kolben ist dabei translatorisch verstellbar in dem Innenrohr angeordnet und weist zumindest ein Ventil auf, das eine fluidische Verbindung der beiden Arbeitsräume durch den Kolben hindurch ermöglicht. Durch die koaxiale Anordnung des Innenrohrs und des Außenrohrs ist zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein Ringraum gebildet, der teils mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist. Der zweite Arbeitsraum ist über ein Bodenventil mit einem unteren Bereich des Ringraums verbunden. Beim Einfedern des Rads in der Radaufhängung wird von dem Kolben Arbeitsmedium von dem zweiten Arbeitsraum durch das Bodenventil in den Ringraum verdrängt, wobei das Arbeitsmedium gleichzeitig durch das zumindest eine Ventil des Kolbens von dem zweiten Arbeitsraum in den ersten Arbeitsraum strömt. Beim Ausfedern des Rads bzw. bei der Expansion des zweiten Arbeitsraums strömt das Arbeitsmedium durch das Bodenventil von dem Ringraum zurück in den zweiten Arbeitsraum und von dem ersten Arbeitsraum durch das zumindest eine Ventil des Kolbens in den zweiten Arbeitsraum. Das zumindest eine Ventil des Kolbens und das Bodenventil bilden je einen Strömungswiderstand, durch den die Bewegung des Kolbens beim Einfedern bzw. beim Ausfedern erschwert wird, wodurch die Dämpfwirkung des Dämpfers zustande kommt.
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Nachteilig beim Stand der Technik ist insbesondere, dass eine Anbringung von längsliegenden Dämpfern unterhalb eines Laderaums des Kraftfahrzeugs nur bei Längslenkerachsen bzw. bei Schräglenkerachsen möglich ist. Zwar ist es möglich, hierzu einen liegenden Einrohrdämpfer mit vergrößertem Kolbendurchmesser sowie mit einem stark dämpfendem Bodenventil zu verwenden, jedoch ist dabei nachteilig, dass diese Anordnung in einer eingeschränkten Robustheit des Dämpfers resultiert, da das Dämpferrohr gleichzeitig als Zylinderwand fungiert. Dellen im Dämpferrohr bzw. in der Zylinderwand, z.B. durch Steinschlag, resultieren in einer Zerstörung des Dämpfers.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Dämpfer der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere einen waagrechten Einbau des Dämpfers nahezu parallel zur Fahrbahn ermöglichen soll und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Dämpfer, insbesondere einen Hinterachsdämpfer für ein Kraftfahrzeug, mit einem zwischen einem Innenrohr und einem koaxial dazu angeordneten Außenrohr gebildeten Ringraum, einem im Innenrohr und an einer Kolbenstange angeordneten Kolben und drei Arbeitsräumen bereit zu stellen, bei dem das Innenrohr radiale Öffnungen aufweist, durch die zwei der Arbeitsräume mit dem Ringraum fluidisch verbunden sind. Der Kolben und die Kolbenstange sind translatorisch verstellbar im Innenrohr angeordnet, wobei durch den Kolben im Innenrohr ein erster Arbeitsraum von einem zweiten Arbeitsraum getrennt ist. Der Kolben weist zumindest ein Ventil auf, durch das Arbeitsmedium zwischen dem ersten Arbeitsraum und dem zweiten Arbeitsraum strömen kann. Der Dämpfer weist an einer von der Kolbenstange abgewandten Seite einen Gasraum auf. In dem Gasraum befindet sich unter Druck stehendes Gas, welches ein Gaspolster bildet. Das Gas dient dazu, ein Aufschäumen bzw. eine Kavitation des Arbeitsmediums idealerweise vollständig zu verhindern. Es ist möglich, dass sich der Gasraum zwischen das Innenrohr und das Außenrohr erstreckt, wobei dies vorteilhaft ist, da dadurch eine Baulänge des Dämpfers reduziert werden kann. Zwischen dem zweiten Arbeitsraum und dem Gasraum ist ein dritter Arbeitsraum angeordnet. Der dritte Arbeitsraum ist einerseits durch eine stationäre Trennwand von dem zweiten Arbeitsraum und andererseits durch einen axial verstellbaren Trennkolben von dem Gasraum getrennt. Bevorzugt ist an dem Trennkolben eine Dichtung angeordnet, um den Gasraum von dem dritten Arbeitsraum abzudichten. Durch die radialen Öffnungen des Innenrohrs sind der erste Arbeitsraum mit dem Ringraum und der Ringraum mit dem dritten Arbeitsraum fluidisch verbunden.
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Beim Einfedern eines Rads in einer Radaufhängung bzw. bei einer Kompression des Dämpfers führt die Bewegung der Kolbenstange bzw. die Bewegung des Kolbens zu einer Kompression des zweiten Arbeitsraums. Dabei strömt Arbeitsmedium vom zweiten Arbeitsraum durch das zumindest eine Ventil in den ersten Arbeitsraum. Da das zumindest eine Ventil einen Strömungswiderstand für das Arbeitsmedium bildet, durch den die Bewegung der Kolbenstange bzw. die Bewegung des Kolbens behindert wird, kann man hier von einer verhältnismäßig geringen ersten Dämpfwirkung beim Einfedern sprechen. Beim Ausfedern des Rads bzw. bei einer Expansion des Dämpfers wird der zweite Arbeitsraum expandiert, wobei ein Teil des Arbeitsmediums von dem ersten Arbeitsraum durch das zumindest eine Ventil des Kolbens zurück in den zweiten Arbeitsraum strömt. Auch hier bildet das zumindest eine Ventil einen Strömungswiderstand. Das zumindest eine Ventil sollte dabei so ausgelegt sein, dass das Volumen des Arbeitsmediums, das von dem zweiten Arbeitsraum in den ersten Arbeitsraum strömt größer ist als das Volumen, das von dem ersten Arbeitsraum zurück in den zweiten Arbeitsraum strömt. Es ist denkbar, dass das zumindest eine Ventil ein Plattenventil ist. Ein Teil des sich im ersten Arbeitsraum befindenden Arbeitsmediums sollte dementsprechend von dem Kolben zu den radialen Öffnungen geführt werden und strömt dadurch durch die radialen Öffnungen in den Ringraum und von dem Ringraum in den dritten Arbeitsraum. Dies führt zu einer Expansion des dritten Arbeitsraums bzw. zu einer Kompression des Gasraums. Durch die Expansion des dritten Arbeitsraums wird der Trennkolben gegen das im Gasraum angeordnete Gaspolster gedrückt. Das Gaspolster wirkt dieser Bewegung entgegen. Man kann hier von einer verhältnismäßig großen, zweiten Dämpfwirkung beim Ausfedern bzw. bei der Expansion des Dämpfers sprechen. Der erfindungsgemäße Dämpfer weist dementsprechend bei der Expansion des Dämpfers die maximale Dämpfwirkung auf, wodurch man von einer im Vergleich zu einem herkömmlichen Dämpfer, der bei der Kompression seine maximale Dämpfwirkung aufweist, umgedrehten Dämpfwirkung sprechen kann. Der Vorgang des Einfederns bzw. der Vorgang des Ausfederns und die damit einhergehende Bewegung der Kolbenstange bzw. des Kolbens ist beispielhaft zu verstehen, da dies von der Anordnung des Dämpfers zwischen der Radaufhängung und der Karosserie abhängig ist. So ist es gerade bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Dämpfers der vorhergehend beschriebenen Art zweckmäßig, dass der Dämpfer statt senkrecht nahezu parallel zur Fahrbahn im Kraftfahrzeug angeordnet ist, sodass sich die Kolbenstange beim Einfedern aus dem Innenrohr heraus bewegt und beim Ausfedern in das Innenrohr hineingedrückt wird. In diesem Fall findet beim Einfedern eine Expansion des Dämpfers statt und beim Ausfedern eine Kompression des Dämpfers. Der Dämpfer weist in diesem Fall beim Einfedern die maximale Dämpfwirkung und beim Ausfedern eine verhältnismäßig geringe Dämpfwirkung auf. Ist der Dämpfer waagrecht, nahezu parallel zur Fahrbahn im Kraftfahrzeug angeordnet, so ermöglicht dies die Anbringung einer flachen Mehrlenkerachse mit maximaler Durchladebreite im Laderaum bzw. im Fahrgastraum zwischen den Hinterrädern.
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Eine mögliche Ausführungsform schlägt vor, dass der Trennkolben in dem Innenrohr axial geführt ist. Ist der Trennkolben in dem Außenrohr axial geführt, so resultiert dies in einer geringeren Robustheit des Dämpfers. Es ist möglich, dass das Außenrohr des Dämpfers, z.B. durch Steinschlag, eingedellt wird, wobei dadurch eine axiale Führung des Trennkolbens im Außenrohr unmöglich ist, was eine Zerstörung des Dämpfers bedeutet. Ist der Trennkolben in dem Innenrohr axial geführt, so ist dies vorteilhaft, da dadurch verhindert wird, dass der Dämpfer durch eine Delle im Außenrohr zerstört wird, da der Trennkolben auch mit einem eingedellten Außenrohr in dem Innenrohr axial geführt werden kann. Es ist denkbar, dass sich der Gasraum zwischen das Innenrohr und das Außenrohr erstreckt. Es verlässt den Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht, wenn sich der Gasraum nicht zwischen das Innenrohr und das Außenrohr erstreckt, sondern nur von dem Außenrohr und dem Trennkolben begrenzt ist, wobei der Trennkolben auch in dem Außenrohr axial geführt sein kann.
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Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass ein Gasraum durch einen mit unter Druck stehendem Gas gefüllten Gastank gebildet ist, wobei der Gastank außerhalb eines Außenrohrs des Dämpfers parallel zum Außenrohr angeordnet ist. Der Gastank ist durch ein Verbindungselement mit einem zwischen einem Innenrohr und dem Außenrohr gebildeten Ringraum verbunden, wobei das Innenrohr und das Außenrohr koaxial zueinander angeordnet sind und das Innenrohr radiale Öffnungen aufweist, durch die ein erster Arbeitsraum mit dem Ringraum fluidisch verbunden ist. Bei der Bewegung der Kolbenstange strömt ein Arbeitsmedium von dem ersten Arbeitsraum in den Ringraum, wobei der Ringraum mit dem Gastank fluidisch verbunden ist und das Gas im Gastank für das Arbeitsmedium als Gaspolster fungiert. Abhängig von der Bauraumvorgabe, kann es vorteilhaft sein, den Gasraum parallel und außerhalb des Außenrohrs anzuordnen, da dadurch die Länge des Dämpfers deutlich reduziert werden kann.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Dämpfers mit einem innerhalb des Außenrohrs angeordneten Gasraum,
- 2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Dämpfers mit einem außerhalb des Außenrohrs angeordneten Gasraum.
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Entsprechend der 1 weist ein Dämpfer 1 ein Innenrohr 2 und ein koaxial zum Innenrohr 2 angeordnetes Außenrohr 3 auf. Dabei ist radial zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 3 ein Ringraum 4 gebildet. Ein Kolben 5 ist an einer aus dem Innenrohr 2 und aus dem Außenrohr 3 axial herausgeführten Kolbenstange 6 angeordnet, wobei der Kolben 5 translatorisch verstellbar im Innenrohr 2 angeordnet ist. Der Kolben 5 trennt im Innenrohr 2 einen ersten Arbeitsraum 7 von einem zweiten Arbeitsraum 8. Der Kolben 5 weist ein Ventil 9 auf, durch das Arbeitsmedium zwischen dem ersten Arbeitsraum 7 und dem zweiten Arbeitsraum 8 strömen kann, wobei das eine dargestellte Ventil 9 beispielhaft zu verstehen ist und auch mehrere Ventile 9 am Kolben 5 angeordnet sein können. Bei einer Kompression des zweiten Arbeitsraums 8 strömt Arbeitsmedium vom zweiten Arbeitsraum 8 durch das Ventil 9 in den ersten Arbeitsraum 7.
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Wie in 1 illustriert, ist im Dämpfer 1 an einer von der Kolbenstange 6 abgewandten Seite ein Gasraum 10 angeordnet. In dem Gasraum 10 befindet sich unter Druck stehendes Gas, welches ein Gaspolster 11 für einen Trennkolben 12 bildet. Zwischen dem zweiten Arbeitsraum 8 und dem Gasraum 10 ist ein dritter Arbeitsraum 13 angeordnet, der einerseits durch eine stationäre Trennwand 14 von dem zweiten Arbeitsraum 8 und andererseits durch den Trennkolben 12 von dem Gasraum 10 getrennt ist. Der Trennkolben 12 ist axial verstellbar und in dem Innenrohr 2 axial geführt. Das Innenrohr 2 weist radiale Öffnungen 15 auf, durch die der erste Arbeitsraum 7 mit dem Ringraum 4 und der Ringraum 4 mit dem dritten Arbeitsraum 13 fluidisch verbunden ist. Es ist auch denkbar, dass das Innenrohr 2 an der Trennwand 14 endet und der Trennkolben 12 in dem Außenrohr 3 axial geführt ist. Entsprechend der 1 endet das Innenrohr 2 vor dem Boden des Außenrohrs 3, wodurch sich der Gasraum 10 in einen zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 3 gebildeten Zwischenraum 19 erstreckt. Dabei grenzt ein Begrenzungselement 20 den Zwischenraum 19 im Bereich zwischen dem Trennkolben 12 und der Trennwand 14 von dem Ringraum 4 ab. Es ist auch möglich, dass der Gasraum 10 nur von dem Außenrohr 3 und dem Trennkolben 12 begrenzt ist.
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Entsprechend der 2 ist ein Innenrohr 2 koaxial zu einem Außenrohr 3 angeordnet. Zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 3 ist ein Ringraum 4 ausgebildet. Im Innenrohr 2 trennt ein an einer translatorisch verstellbaren Kolbenstange 6 angeordneter Kolben 5 einen ersten Arbeitsraum 7 von einem zweiten Arbeitsraum 8. Dabei ist außerhalb des Außenrohrs 3 ein mit unter Druck stehendem Gas gefüllter Gastank 17 parallel zum Außenrohr 3 angeordnet, wobei der Gastank 17 einen Gasraum 10 bildet. Der Gastank 17 ist durch ein Verbindungselement 18 mit dem Ringraum 4 verbunden. Das Innenrohr 2 weist radiale Öffnungen 15 auf, durch die der erste Arbeitsraum 7 mit dem Ringraum 4 und der Ringraum 4 mit dem Gastank 17 fluidisch verbunden ist.
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Der Dämpfer 1 kommt bevorzugt als Hinterachsdämpfer für ein Kraftfahrzeug 16 zum Einsatz.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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