DE102017212882A1

DE102017212882A1 - Tragfeder-Dämpfer-System eines Fahrzeug-Rades

Info

Publication number: DE102017212882A1
Application number: DE102017212882.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Durkovic
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-01-31
Also published as: US11192419B2; CN111032379A; WO2019020625A1; CN111032379B; US20200114720A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tragfeder-Dämpfer-System eines Fahrzeug-Rades mit einem aus einem Dämpferzylinder und einem darin geführten Dämpferkolben bestehenden hydraulischen Schwingungsdämpfer, dessen Kolbenstange am Fahrzeugaufbau befestigt ist, während der Dämpferzylinder an einem Radführungselement abgestützt ist, und wobei im Dämpferzylinder funktional zwischen dem Dämpferkolben und einem hydraulisch in Kolbenstangen-Längsrichtung verlagerbaren Vorspannkolben eine Vorspannfeder eingespannt ist. Dabei ist der Vorspannkolben über eine mit dem Hydraulikmedium des Schwingungsdämpfers befüllte Stützkammer hydraulisch gegenüber dem Dämpferzylinder abgestützt und mittels einer Fördervorrichtung, welche Hydraulikmedium in die oder aus der Stützkammer fördert, verlagerbar, wobei die Vorspannfeder in jeder möglichen Position des Vorspannkolbens der letztlich zwischen dem Fahrzeug-Aufbau und dem Rad eingespannten Tragfeder kraftübertragend parallel geschaltet ist. Vorgeschlagen ist auch eine Sekundär-Kolbenstange, welche Kräfte zwischen dem Dämpferkolben und dem Fahrzeugaufbau überträgt und die derart mit der Primär-Kolbenstange verbunden ist, dass eine gewisse Relativbewegung möglich ist, wobei die Vorspannfeder an der Sekundär-Kolbenstange abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tragfeder-Dämpfer-System eines Fahrzeug-Rades mit einem aus einem Dämpferzylinder und einem darin geführten Dämpferkolben bestehenden hydraulischen Schwingungsdämpfer, dessen Kolbenstange vorzugsweise am Fahrzeugaufbau befestigt ist, während der Dämpferzylinder an einem Radführungselement abgestützt ist, und wobei im Dämpferzylinder funktional zwischen dem Dämpferkolben und einem hydraulisch in Kolbenstangen-Längsrichtung verlagerbaren Vorspannkolben eine Vorspannfeder eingespannt oder abgestützt ist, nämlich ein solches nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird auf die EP 1 477 343 B1 verwiesen.
Feder-Dämpfer-Systeme für Fahrzeug-Räder sind in mannigfaltigen Ausführungsformen bekannt. Bei einem zweiachsigen und zweispurigen Kraftfahrzeug, welches ein bevorzugter Anwendungsfall für die vorliegende Erfindung ist, stützt jede radindividuelle Tragfeder, welche abseits des Dämpfers - und im Falle eines Dämpfer-Federbeins den Dämpfer umhüllend - vorgesehen ist, ungefähr ein Viertel der Masse des Fahrzeug-Aufbaus ab, während der Dämpfer als hydraulischer Schwingungsdämpfer bspw. aus Überfahren von Fahrbahnunebenheiten resultierende Ein- und Ausfederbewegungen der Tragfeder bedämpft. In einfachen Dämpfern ist üblicherweise noch eine sog. Zuganschlagfeder vorgesehen, welche eine relativ hohe Federrate aufweist und lediglich im Endbereich der Dämpfer-Zugstufe, d.h. wenn die Tragfeder stark ausfedert und der Dämpferkolben im Dämpferzylinder an seinen (oberen) Endanschlag gelangt, zur Wirkung kommt. Weiterhin bekannt sind verschiedene Möglichkeiten oder Ausführungsformen, mit Hilfe derer der sog. Höhenstand des Fahrzeug-Aufbaus verändert werden kann, d.h. die üblicherweise mittels einer geeigneten Energiequelle den Fahrzeug-Aufbau beispielsweise im wesentlichen radindividuell gegenüber dem jeweiligen Rad anheben oder absenken können.
Hiermit soll nun ein besonders kompakt bauendes Tragfeder-Dämpfer-System aufgezeigt werden, welches eine gezielte Veränderung des Fahrzeug-Höhenstandes, d.h. des Höhenstands des Fahrzeug-Aufbaus (über dem Rad) ermöglicht (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist für ein Tragfeder-Dämpfer-System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannkolben über eine mit dem Hydraulikmedium des Schwingungsdämpfers befüllte Stützkammer hydraulisch (funktional) gegenüber dem Dämpferzylinder (oder einem diesen umhüllenden und mit dem Dämpferzylinder eine Funktionseinheit bildenden Dämpferrohr) abgestützt ist und mittels einer Fördervorrichtung, welche Hydraulikmedium in die Stützkammer fördert oder aus dieser abströmen lässt, verlagerbar ist, und wobei die Vorspannfeder in jeder möglichen Position des Vorspannkolbens der (letztlich) zwischen dem Fahrzeug-Aufbau und dem Rad eingespannten Tragfeder kraftübertragend funktional parallel geschaltet ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Vorgeschlagen wird somit eine sog. Vorspannfeder, welche erfindungsgemäß innerhalb des den Dämpferkolben führenden Dämpferzylinders vorgesehen ist und die auf den Dämpferkolben direkt oder unter Zwischenschaltung eines anderen Elements indirekt einwirkt. Mit ihrem anderen Ende ist diese Vorspannfeder unter funktionaler Zwischenschaltung eines hydraulisch verlagerbaren sog. Vorspannkolbens letztlich bzw. funktional am Dämpferzylinder oder einem Dämpferrohr, welches mit dem Dämpferzylinder eine Funktionseinheit bildet und insbesondere baulich derart zusammenhängt, dass zwischen diesen beiden Elementen keine Relativbewegung erfolgt, abgestützt. (Die Worte „letztlich“ oder „funktional“ solllen hier klarstellen, dass zwei Elemente hinsichtlich ihrer Wirkung oder Funktion miteinander im Zusammenhang stehen, bspw. aneinander abgestützt sind, ohne dass dies direkt erfolgt; vielmehr ist auch eine indirekte Abstützung oder dgl. unter Zwischenschaltung irgend eines anderen Elementes möglich).
Damit ist also die Vorspannfeder funktional der eigentlichen Tragfeder des Feder-Dämpfersystems parallel geschaltet, da auch diese (Tragfeder) einerseits direkt oder indirekt am Dämpferzylinder und andererseits über den Fahrzeug-Aufbau und die daran befestigte Kolbenstange des Dämpferkolbens sozusagen am Dämpferkolben abgestützt ist. Selbstverständlich gilt vorstehendes bei wortwörtlicher Auslegung nur für den Fall, dass - wie heute an Personenkraftwagen zumeist üblich - das dem Dämpferkolben abgewandte Ende der Kolbenstange am Fahrzeug-Aufbau befestigt ist, während der Dämpferzylinder direkt oder indirekt an einem das zugeordnete Rad führenden Element abgestützt ist. Im Fall einer umgekehrten Anordnung, d.h. bei anteiliger Abstützung des Fahrzeug-Aufbaus am Dämpferzylinder und Abstützung des Dämpferkolbens über die Kolbenstange am Rad ist jedoch eine ebensolche Parallelschaltung einer erfindungsgemäßen Vorspannfeder zur eigentlichen Tragfeder möglich. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass sich bei der vorgeschlagenen Parallelschaltung von Tragfeder und Vorspannfeder deren jeweilige Federraten oder Federsteifigkeiten in ihrer Gesamtwirkung addieren.
Erfindungsgemäß stützt sich der hydraulisch verlagerbare und auf die Vorspannfeder einwirkende Vorspannkolben über eine mit Hydraulikmedium befüllte sog. Stützkammer, deren Volumen durch Zu- oder Abfuhr von Hydraulikmedium veränderbar ist, am Dämpferzylinder bzw. an einem diesen umgebenden und mit diesem (mechanisch) verbundenen Dämpferrohr ab, so dass mit einer Verlagerung dieses Vorspannkolbens in Kolbenstangen-Längsrichtung (über eine solche Volumen-Veränderung) bei sonst unveränderten Randbedingungen über die Vorspannfeder der Dämpferzylinder gegenüber dem Dämpferkolben verschoben wird, was lokal (d.h. auf das jeweilige Tragfeder-Dämpfer-System bezogen) eine Veränderung des Höhenstandes des Fahrzeug-Aufbaus gegenüber dem Rad zur Folge hat. Vorzugsweise wird als Hydraulikmedium in der besagten Stützkammer die Hydraulikflüssigkeit des hydraulischen Schwingungs-Dämpfers verwendet, wobei für die Zufuhr von Hydraulikmedium eine geeignete Fördervorrichtung in Form einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe oder dgl. vorgesehen ist, welche die Hydraulikflüssigkeit vorzugsweise aus einem Hydraulikraum des Dämpfers, welcher als Vorratsraum oder Ausgleichsraum (wie bekannt für das Volumen der sich verlagernden Kolbenstange) fungiert, in die Stützkammer fördert oder aus dieser zurück in den Vorratsraum oder Ausgleichsraum gelangen lässt. Für letzteres können auch geeignet schaltbare Ventile in geeignet vorgesehenen Leitungen oder Kanälen vorgesehen sein.
So kann beispielsweise der Dämpfer oder Schwingungsdämpfer nach Art eines Zweirohrdämpfers aufgebaut sein und die hydraulische Stützkammer ebenso wie ein (bei Zweirohrdämpfern üblicher) Ausgleichsraum für das Hydraulikmedium des Schwingungsdämpfers zwischen dem Dämpferzylinder und einem diesen unter Bildung eines Ringspaltes umhüllenden Dämpferrohr vorgesehen sein. Ein solches Dämpferrohr wurde vorstehend bereits genannt und bildet eine mechanische Funktionseinheit mit dem Dämpferzylinder, wobei Dämpferrohr und Dämpferzylinder praktisch keine Relativbewegung gegeneinander ausführen können.
Ein übliches Gaspolster für die Hydraulikflüssigkeit im genannten Ausgleichsraum befindet sich bei einem erfindungsgemäßen Tragfeder-Dämpfer-System vorzugsweise zwischen der Hydraulikflüssigkeit des Dämpfers im Ausgleichsraum und einem Kragen oder dgl. des erfindungsgemäßen Vorspannkolbens, mit welchem sich dieser am in der Stützkammer befindlichen Hydraulikmedium abstützt. Dabei steht die genannte Fördervorrichtung hydraulisch mit dem besagten Ausgleichsraum und mit der Stützkammer in Verbindung.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung schlägt eine sog. Sekundär-Kolbenstange zusätzlich zur üblichen und nun sog. Primär-Kolbenstange für den Dämpferkolben eines erfindungsgemäßen hydraulischen Schwingungs-Dämpfers vor, welche beiden Kolbenstangen eingerichtet sind, Kräfte in Kolbenstangen-Längsrichtung zwischen dem Dämpferkolben und vorzugsweise dem Fahrzeugaufbau zu übertragen, und welche geringfügig gegeneinander in Kolbenstangen-Längsrichtung verlagerbar sind. Üblicherweise (und auch vorliegend) ist die eigentliche, nämlich im Wesentlichen starr mit dem Dämpferkolben verbundene und hier sog. Primär-Kolbenstange mit ihrem dem Dämpferkolben abgewandten Ende über ein elastisches (Gummi)-Lager oder Elastomerlager bzw. Elastomerelement am Fahrzeug-Aufbau befestigt. (Wie weiter oben bereits ausgeführt wurde ist grundsätzlich jedoch auch eine umgekehrte Anordnung möglich, wonach die Kolbenstange an einem radführenden Element abgestützt ist). Mit der nun zusätzlichen Kraft, welche bei einer Verlagerung des Vorspannkolbens eines erfindungsgemäßen Tragfeder-Dämpfer-Systems in dieses System eingeleitet wird und damit auch in das genannte elastische Lager gelangen würde, besteht die Gefahr, dass dieses Gummilager oder Elastomerelement verhärtet, was insbesondere hinsichtlich der Schwingungsisolation im akustisch relevanten Frequenz-Bereich unerwünscht ist. Als Abhilfe für diese Problematik ist nun eine zweite, nämlich die Sekundär-Kolbenstange vorgeschlagen, welche funktional parallel zur Primär-Kolbenstange vorgesehen und gegenüber dieser in Kolbenstangen-Längsrichtung geringfügig verlagerbar ist. Vorzugsweise ist dabei die Vorspannfeder mit ihrer funktional dem Dämpferkolben zugewandten Seite an der Sekundär-Kolbenstange abgestützt, und zwar beispielsweise über einen mit der Sekundär-Kolbenstange fest verbundenen sog. Raststift, welcher als Mitnehmer fungierend gegenüber der Primär-Kolbenstange geringfügig in Kolbenstangen-Längsrichtung verlagerbar ist und nach Erreichen eines (an der Primär-Kolbenstange vorgesehenen) Anschlags (bspw. in einer Nut) bei weiterer (beispielsweise durch Verlagerung des Vorspannkolbens ausgelöster) Verlagerung der Sekundär-Kolbenstange die Primär-Kolbenstange und damit den Dämpferkolben relativ zum Dämpferzylinder mitnimmt. Zur Optimierung der Schwingungsisolation und der erfindungsgemäßen Funktion(en) kann dann die Primär-Kolbenstange um ein höheres Maß elastisch am Fahrzeugaufbau gelagert sein als die Sekundär-Kolbenstange. In einer besonders kompakt bauenden Ausführungsform ist die Primär-Kolbenstange des Dämpferkolbens hohl ausgeführt und innerhalb dieser ist die Sekundär-Kolbenstange vorgesehen.
Die beigefügten Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel im Schnitt, wobei ein erfindungsgemäßer hydraulischer Schwingungsdämpfer im Einbauzustand im Fahrzeug in den 1a, 1b in zwei verschiedenen Zuständen dargestellt ist, während eine wie üblich zwischen einem nicht gezeigten Radführungselement und dem Fahrzeug-Aufbau eingespannte Tragfeder nicht dargestellt ist. Die 2a bzw. 2b zeigen vergrößerte Ausschnitte A bzw. B der 1a bzw. 1b.
Mit der Bezugsziffer 1 ist der nicht weiter dargestellte Fahrzeugaufbau eines beispielsweise Personenkraftwagens bezeichnet, von welchem bzw. für welchen Aufbau 1 lediglich das sog. Stützlager 2 für die Kolbenstange 11 eines in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichneten hydraulischen Schwingungsdämpfers dargestellt ist, welcher zwischen dem Fahrzeugaufbau 1 und einem Rad bzw. einem radführenden Element (nicht gezeigt) des Fahrzeugs vorgesehen bzw. abgestützt ist. Dieser Schwingungsdämpfer 10 dient insbesondere bzw. unter anderem der Bedämpfung von Vertikalschwingungen des Fahrzeugaufbaus 1 gegenüber dem Rad, welche bekanntlich möglich sind, da der Fahrzeug-Aufbau je Rad über eine figürlich nicht dargestellte Tragfeder auf dem Rad, genauer auf einem radführenden Element abgestützt ist.
Der hydraulische Schwingungsdämpfer 10 besteht hierfür, d.h. für die Durchführung der besagten Schwingungsdämpfung aus einem Dämpferzylinder 13, in welchem im Einbauzustand im Fahrzeug im Wesentlichen in Vertikalrichtung ein Dämpferkolben 12, an dem die Kolbenstange 11 im Wesentlichen starr befestigt ist, verschiebbar geführt ist. Während die Kolbenstange 11 mit ihrem dem Dämpferkolben 12 abgewandten Ende im genannten Stützlager 2 befestigt ist, ist der Dämpferzylinder 13 zwar nicht direkt, aber funktional mit einem radführenden Element im Wesentlichen fest verbunden. Innerhalb des Dämpferzylinders 13 trennt der Dämpferkolben 12 eine obere Dämpferkammer 14a von einer unteren Dämpferkammer 14b, in welchen sich eine Hydraulikflüssigkeit befindet. Im Dämpferkolben 12 sind hier nicht gezeigte drosselnde Übertrittsöffnungen für diese Hydraulikflüssigkeit vorgesehen, so dass bei einer Verlagerung des Dämpferkolbens 12 gegenüber dem Dämpferzylinder 13 durch den gedrosselten Übertritt von Hydraulikflüssigkeit Arbeit verrichtet wird, welche eine solche Verlagerungsbewegung und damit Schwingbewegung des Fahrzeugaufbaus 1 gegenüber dem Rad bedämpft.
Da bei einer Verlagerung des Dämpferkolbens 12 nach unten, d.h. wenn sich der Dämpferzylinder 13 zum Fahrzeugaufbau 1 hin bewegt, die Kolbenstange 11 weiter in die obere Dämpferkammer 14a eindringt, kann in dieser oberen Dämpferkammer 14a nicht sämtliche Hydraulikflüssigkeit aufgenommen werden, welche durch die Verlagerung des Dämpferkolbens 12 aus der unteren Dämpferkammer 14b verdrängt wird. Zum Volumenausgleich ist wie üblich ein Ausgleichsraum 16 mit einem Gaspolster 15 vorgesehen, in welchen dann eine Teilmenge der Hydraulikflüssigkeit durch ein sich an die untere Dämpferkammer 14b anschließendes Dämpfungsventil 17 gelangt. Wenn wie vorliegend der Ausgleichsraum 16 sowie das Gaspolster 15 abschnittsweise den Dämpferzylinder 13 umhüllen, wofür ein diesen Dämpferzylinder 13 unter Bildung eines Ringspaltes umgebendes Dämpferrohr 18 vorgesehen ist, so handelt es sich um die bekannte Bauart eines sog. Zweirohrdämpfers, welche auch beim vorliegenden Ausführungsbeispiel realisiert ist. Üblicherweise ist bei Zweirohrdämpfern das Dämpferrohr 18 in seinem dem Fahrzeugaufbau 1 zugewandten Endbereich fest und dicht mit dem Dämpferzylinder 13 verbunden, was jedoch vorliegend anders gestaltet ist. Hierauf wird im weiteren näher eingegangen - analog dem üblichen Stand der Technik ist jedoch auch beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das Dämpferrohr 18 auf nicht gezeigte Weise mit einem radführenden Element verbunden bzw. an oder auf einem solchen abgestützt, und damit ist auch der Dämpferzylinder 13, welcher mechanisch fest mit dem Dämpferrohr 18 verbunden ist, letztlich bzw. funktional am Rad abgestützt.
Ein wesentlicher Unterschied des vorliegenden erfindungsgemäßen Dämpfers gegenüber herkömmlichen Schwingungsdämpfern ist eine innerhalb des Dämpferzylinders 13 vorgesehene und letztlich, d.h. funktional - und vorliegend unter Zwischenschaltung weiterer noch erläuterter Elemente - auf den Dämpferkolben 12 einwirkende Vorspannfeder 20, welche sich mit ihrem anderen Ende an einem sog. Vorspannkolben 21 abstützt, der seinerseits mit seiner anderen Seite eine hydraulische Stützkammer 22 begrenzt bzw. gegen diese abgestützt ist. Diese Stützkammer 22 befindet sich - ebenso wie der Ausgleichsraum 16 jedoch über der Höhe des Dämpferrohres 18 betrachtet in einem anderen Abschnitt als dieser - in einem Ringraum innerhalb des Dämpferrohres 18. Dabei wird die in Vertikalrichtung ausgerichtete Zylinder-Innenwand dieser Stützkammer 22 jedoch nicht durch den Dämpferzylinder 13 gebildet, sondern durch eine diesen näherungsweise verlängernden Hilfszylinder 23, der einen geringfügig größeren Durchmesser besitzt als der Dämpferzylinder 13, aber selbstverständlich einen nennenswert geringeren Durchmesser als das Dämpferrohr 18 aufweist. Der Hilfszylinder 23 ist an einem im oberen Endabschnitt des Dämpferrohes 18 vorgesehenen und mit diesem fest verbundenen Verschlusstopfen 19 befestigt. Innerhalb dieses Hilfszylinders 23 ist der bereits genannte Vorspannkolben 21 mit seiner zylindrischen Außenwand in Richtung der Zylinderachse (= Kolbenstangen-Längsrichtung = Vertikalrichtung) verschiebbar geführt, wobei auch der Vorspannkolben 21 hohlzylindrisch ausgebildet ist und mit seiner Innenwand abschnittsweise auf der Außenwand des Dämpferzylinders 13 verschiebbar geführt ist. Letzteres zeigen die 2a, 2b in Form vergrößerter Ausschnitte A, B der 1a, 1b besonders deutlich. In diesen 2a, 2b erkennt man auch Dichtungen 27, welche einerseits zwischen dem Hilfszylinder 23 und dem Vorspannkolben 21 und andererseits zwischen dem Vorspannkolben 21 und dem Dämpferzylinder 13 vorgesehen sind, um die obere Dämpferkammer 14a möglichst dicht von der (hydraulischen) Stützkammer 22 zu trennen. Dabei können jedoch geringe Mengen von Hydraulikmedium, welche von der zumeist einen höheren Hydraulikdruck aufweisenden Stützkammer 22 in die obere Dämpferkammer 14a überströmen, durch die Fördervorrichtung 31 stets ausgeglichen werden.
Konkret ist der Vorspannkolben 21 näherungsweise wie ein Zylinderhut ausgebildet, d.h. er besitzt neben der Zylinderwand 21a stirnseitig an seiner dem Fahrzeugaufbau 1 zugewandten Seite einen abschließenden Deckel 21b und an seinem gegenüberliegenden und dem Dämpferkolben 12 zugewandten Ende eine von der Zylinder-Außenwand in Radialrichtung nach außen abstehende sog. Hutkrempe 21c, welche vor der Figurenbeschreibung auch als Kragen bezeichnet wurde. Letztere (bzw. letzterer) begrenzt nach unten hin, d.h. in Richtung zum Dämpfungsventil 17 betrachtet das Gaspolster 15 des Ausgleichsraums 16, während sich an die andere Seite dieser Hutkrempe 21c bzw. des Kragens 21c die Stützkammer 22 anschließt. Innerhalb des hohlzylindrischen Vorspannkolbens 21 ist die Vorspannfeder 20 vorgesehen und dabei an der Innenseite des Vorspannkolben-Deckels 21b abgestützt.
Mit ihrem anderen, diesem Deckel 21b gegenüberliegenden Ende ist die Vorspannfeder 20 auf einer Scheibe 24 abgestützt, die auf einem sich im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Kolbenstange 11 (= Kolbenstangen-Längsrichtung) erstreckenden Raststift 25 aufliegt. Dieser Raststift 25 durchquert die hohl ausgeführte Kolbenstange 11, welche im Wesentlichen starr mit dem Dämpferkolben 12 verbunden ist und die auch als Primär-Kolbenstange 11 bezeichnet wird, wie im weiteren noch näher erläutert wird. Dabei sind in der Wand dieser Primär-Kolbenstange 11 einander diametral gegenüberliegend zwei sich in Kolbenstangen-Längsrichtung erstreckende Nuten 26 bzw. nutartige Durchbrüche 26 vorgesehen, durch welche der Raststift 25 hindurchtritt. Mit seinen beiden Enden liegt der Raststift 25 locker an der Innenwand des Dämpferzylinders 13 an.
Es führt eine Hydraulikleitung 30 vom Ausgleichsraum 16 in die Stützkammer 22. In dieser Hydraulikleitung 30 ist eine Fördervorrichtung 31 für Hydraulikmedium bzw. Hydraulikflüssigkeit vorgesehen, welche bspw. als hydraulische Pumpe, welche gezielt von einem Elektromotor angetrieben werden kann, ausgebildet ist und auch geeignete schaltbare Ventile aufweisen kann. Mittels dieser Fördervorrichtung 31 kann Hydraulikflüssigkeit aus dem Ausgleichsraum 16 in die Stützkammer 22 gepumpt werden, wodurch der Vorspannkolben 21 beispielsweise von seiner Position nach 1a in die Position nach 1b verschoben wird. Hierbei wird die Vorspannfeder 20 wie auch figürlich erkennbar zunächst komprimiert. Als Folge einer solchen Kompression der Vorspannfeder 20 würde bei gegenüber 1a unverändertem Gewicht des Fahrzeugaufbaus 1 der Dämpferkolben 12 um ein gewisses Maß nach unten (zum Dämpfungsventil 17 hin) verlagert, was hier nicht dargestellt ist und eine Änderung bzw. Absenkung des Höhenstandes des Fahrzeugaufbaus 1 zur Folge hätte. Alternativ kann mit dem Zustand nach 1b bei einer Reduzierung des Gewichts des Fahrzeugaufbaus 1, bspw. wenn ein zuvor gemäß dem Zustand nach 1a schwer beladener Laderaum des Fahrzeugs entladen und damit die eigentliche weiter oben genannte, nicht dargestellte Tragfeder um eine gewisse Gewichtskrafteinwirkung entlastet wurde, der gleiche Höhenstand des Fahrzeugaufbaus wie bei 1a eingestellt werden. Diese vorstehende Erläuterung verdeutlicht besonders anschaulich, dass die Vorspannfeder 20 zur eigentlichen Tragfeder parallel geschaltet ist, so dass sich deren Federsteifigkeiten addieren. Im Übrigen ist jedenfalls ausgehend von einem Zustand, welcher gleich oder ähnlich der Darstellung von 1b ist, auch der umgekehrte Vorgang möglich, nämlich dass eine gewisse Menge von Hydraulikmedium aus der Stützkammer 22 abgeführt und wieder in den Ausgleichsraum 16 eingeleitet wird, was dann bei unverändertem Gewicht des Fahrzeugaufbaus 1 eine (lokale) Höherlegung des Fahrzeugaufbaus 1 gegenüber dem zugehörigen Rad zur Folge hat. Im Übrigen erkennt man bei Vergleich der 1a, 1b einen ganz besonderen Vorteil der vorliegenden Ausgestaltung, nämlich dass das Volumen des Gaspolsters 15 durch die Verwendung von im Ausgleichsraum 16 befindlicher Hydraulikflüssigkeit zum Verlagern des Vorspannkolbens 21 annähernd unverändert bleiben kann, so dass das Dämpfungsverhalten des hydraulischen Schwingungsdämpfers 10 in beiden Zuständen praktisch gleich ist.
Im Folgenden wird nun der technische Hintergrund für den genannten Raststift 25, welcher die Nuten 26 in der Wand der Primär-Kolbenstange 11 durchdringt, sowie damit zusammenhängende Weiterbildungen, nämlich insbesondere eine Sekundär-Kolbenstange 41, erläutert. Mit der erfindungsgemäßen Vorspannfeder 20 können im Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen Vorspannkolben 21 derart hohe Kräfte in das System bzw. in den hydraulischen Schwingungsdämpfer 10 eingeleitet werden, dass ein Elastomerlager 40, über das die Primär-Kolbenstange 11 in üblicher Weise im Stützlager 2 gelagert bzw. gehalten ist, hierbei verhärten würde. Dies ist unerwünscht, weil dadurch das Elastomerlager 40 eine wesentliche Zusatzfunktion, nämlich die Bedämpfung von akustisch störenden Schwingungen, welche vom Schwingungsdämpfer 10 bzw. dessen Kolbenstange 11 in den Fahrzeugaufbau 1 gelangen würden, nicht mehr wahrnehmen kann. Um dies zu verhindern, ist eine zweite Kolbenstange 41, nämlich die sog. Sekundär-Kolbenstange 41 vorgesehen, die zwar ebenfalls im Stützlager 2 am Fahrzeugaufbau 1 gelagert ist, dort jedoch an anderer Stelle und unter Umgehung des Elastomerlagers 40 am Fahrzeug-Aufbau 1 abgestützt bzw. befestigt ist. Konkret ist wie ersichtlich die Sekundär-Kolbenstange 41, welche innerhalb der hohlzylindrischen Primär-Kolbenstange .11 vorgesehen ist und die sich bis zum bereits genannten Raststift 25 erstreckt bzw. an diesem befestigt ist, im Stützlager 2 in einer Spannplatte 43 verschraubt, welche dort am Stützlager 2 direkt aufliegt und vorteilhafterweise gleichzeitig das Elastomerlager 40 im Stützlager 2 sichert bzw. fixiert.
Mit seinem anderen Ende ist die Sekundär-Kolbenstange 41 wie bereits erwähnt am Raststift 25 befestigt, auf dem wie bereits ausgeführt wurde die Vorspannfeder 20 über eine bzw. die Scheibe 24 abgestützt ist, und welcher Raststift 25 die Wand der Primär-Kolbenstange 11 in zwei (bereits genannten) einander diametral gegenüberlegenden Längs-Nuten 26 bzw. längsnutartig gestalteten Durchbrüchen 26, die sich in Kolbenstangen-Längsrichtung erstrecken, durchdringt. Damit ist in Kolbenstangen-Längsrichtung betrachtet eine geringe Relativbewegung der Primär-Kolbenstange 11 gegenüber der Sekundär-Kolbenstange 41 (und umgekehrt) möglich. Dies erlaubt es bspw. der Primär-Kolbenstange 11, geringe mechanische Längsschwingungen mit kleiner Amplitude auszuführen, die vom bzw. im Elastomerlager 40 bedämpft werden und deren Übertragung in den Fahrzeugaufbau 1 vom Elastomerlager 40 weitgehend verhindert wird. Und da die Vorspannfeder 20 über den Raststift 25 an der Sekundär-Kolbenstange 41 abgestützt ist, wird wie bereits ausgeführt die Kraft der Vorspannfeder 20 unter Umgehung des Elastomerlagers 40 am Fahrzeugaufbau 1 abgestützt.
Selbstverständlich sind eine Vielzahl von Abwandlungen vom gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Beispielsweise kann anstelle der Scheibe 24 auch ein geeignetes Wälzlager vorgesehen sein, über welches die Vorspannfeder 20 dann leichter verdrehbar am Raststift 25 oder dgl. abgestützt ist. Vorteilhafterweise kann ein erfindungsgemäß gestalteter hydraulischer Schwingungsdämpfer 10 praktisch gleiche Abmessungen wie ein üblicher hydraulischer Schwingungsdämpfer (ohne Vorspannfeder und Vorspannkolben) aufweisen und damit einfach gegen einen solchen austauschbar sein.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugaufbau
2: Stützlager
10: (hydraulischer) Schwingungsdämpfer
11: Kolbenstange, Primär-Kolbenstange
12: Dämpferkolben
13: Dämpferzylinder
14a: obere Dämpferkammer
14b: untere Dämpferkammer
15: Gaspolster
16: Ausgleichsraum
17: Dämpfungsventil
18: Dämpferrohr
19: Verschlusstopfen
20: Vorspannfeder
21: Vorspannkolben
21a: Zylinderwand (von 21)
21b: Deckel (von 21)
21c: Hutkrempe oder Kragen (von 21)
22: Stützkammer
23: Hilfszylinder
24: Scheibe
25: Raststift
26: Nut bzw. längsnutartiger Durchbruch
27: Dichtung
30: Hydraulikleitung
31: Fördervorrichtung
40: Elastomerlager
41: Sekundär-Kolbenstange
43: Spannplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1477343 B1 [0001]

Claims

Tragfeder-Dämpfer-System eines Fahrzeug-Rades mit einem aus einem Dämpferzylinder (13) und einem darin geführten Dämpferkolben (12) bestehenden hydraulischen Schwingungsdämpfer (10), dessen Kolbenstange (11) vorzugsweise am Fahrzeugaufbau (1) befestigt ist, während der Dämpferzylinder (13) an einem Radführungselement abgestützt ist, und wobei im Dämpferzylinder (13) funktional zwischen dem Dämpferkolben (12) und einem hydraulisch in Kolbenstangen-Längsrichtung verlagerbaren Vorspannkolben (21) eine Vorspannfeder (20) eingespannt oder abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannkolben (21) über eine mit dem Hydraulikmedium des Schwingungsdämpfers (10) befüllte Stützkammer (22) hydraulisch gegenüber dem Dämpferzylinder (13) abgestützt und mittels einer Fördervorrichtung (31), welche Hydraulikmedium in die Stützkammer (22) fördert oder aus dieser abströmen lässt, verlagerbar ist, und wobei die Vorspannfeder (20) in jeder möglichen Position des Vorspannkolbens (21) der letztlich zwischen dem Fahrzeug-Aufbau (1) und dem Rad eingespannten Tragfeder kraftübertragend funktional parallel geschaltet ist.
Tragfeder-Dämpfer-System nach Anspruch 1 mit einer Sekundär-Kolbenstange (41), welche ebenso wie die starr mit dem Dämpferkolben (12) verbundene sogenannte Primär-Kolbenstange (11) eingerichtet ist, Kräfte in Kolbenstangen-Längsrichtung zwischen dem Dämpferkolben (12) und vorzugsweise dem Fahrzeugaufbau (1) zu übertragen, wobei jedoch die Sekundär-Kolbenstange (41) derart mit der Primär-Kolbenstange (11) verbunden ist, dass eine gewisse Relativbewegung zwischen diesen beiden Kolbenstangen (11, 41) in Kolbenstangen-Längsrichtung möglich ist, und wobei die Vorspannfeder (20) mit ihrem dem Vorspannkolben (21) abgewandten Ende an der Sekundär-Kolbenstange (41) abgestützt ist.
Tragfeder-Dämpfer-System nach Anspruch 2, wobei die Primär-Kolbenstange (11) hohl ausgeführt ist und die Sekundär-Kolbenstange (41) innerhalb der Primär-Kolbenstange (11) verläuft und mit dieser über einen als Mitnehmer fungierenden Raststift (25), welcher in einem sich in der Wand der Primär-Kolbenstange (11) in Kolbenstangen-.Längsrichtung verlaufenden längsnutartigen Durchbruch (26) geringfügig verlagerbar geführt ist, mechanisch verbunden ist.
Tragfeder-Dämpfer-System nach Anspruch 2 oder 3, wobei die hohle Primär-Kolbenstange (11) um ein höheres Maß elastisch am Fahrzeugaufbau (1) gelagert ist als die Sekundär-Kolbenstange.
Tragfeder-Dämpfer-System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schwingungsdämpfer (10) nach Art eines Zweirohrdämpfers aufgebaut ist und die hydraulische Stützkammer (22) ebenso wie ein Ausgleichsraum (16) für das Hydraulikmedium des Schwingungsdämpfers (10) zwischen dem Dämpferzylinder (13) und einem diesen unter Bildung eines Ringspaltes umhüllenden Dämpferrohr (18) vorgesehen ist.
Tragfeder-Dämpfer-System nach Anspruch 5, wobei die Fördervorrichtung (31) hydraulisch mit dem Ausgleichsraum (16) in Verbindung steht.