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Die Erfindung betrifft eine Stoßdämpferanordnung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Stoßdämpferanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 2.
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Stoßdämpferanordnungen in Kraftfahrzeugen werden insbesondere in Form von hydraulischen Teleskopstoßdämpfern in Ein- und Zweirohrbauweise verbaut. Bei den bekannten Stoßdämpfern, die auch als Schwingungsdämpfer bezeichnet werden können, bewegt sich ein Kolben in einem Zylinder und verdrängt Öl durch Ventile. Durch die Stoßdämpferanordnung wird die Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Durch Veränderung des Strömungswiderstandes für das Öl beim Bewegen des Kolbens ist ggf. eine Anpassung an die Fahrzeugeigenschaften möglich.
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Ein Zweirohrstoßdämpfer weist ein inneres Zylinderrohr und ein äußeres Zylinderrohr auf, die koaxial zueinander angeordnet sind. Im inneren Zylinderrohr ist ein Arbeitsraum ausgebildet, in dem sich ein Kolben bewegt. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange verbunden. Bei einem Zweirohrstoßdämpfer ist die Kolbenstange typischerweise über ein Schutzrohr an der Karosserie befestigt. Der Arbeitsraum ist vollständig mit Öl gefüllt. Der Kolben weist Ventile, beispielsweise Lamellenventile oder Bohrungen auf, so dass der Kolben in dem mit Öl gefüllten Arbeitsraum gegen den Strömungswiderstand des Öls verschiebbar ist. Zwischen dem inneren Zylinderrohr und dem äußeren Zylinderrohr ist ein Ausgleichsraum ausgebildet. Der Ausgleichsraum ist nur teilweise mit Öl gefüllt und nimmt beim Einfahren der Kolbenstange das aus dem Arbeitsraum verdrängte Öl auf. Der Arbeitsraum und der Ausgleichsraum sind dabei über mindestens ein Ventil miteinander verbunden. Dieses Ventil ist typischerweise am Boden des Arbeitsraumes angeordnet und kann auch als Bodenventil bezeichnet werden. In der Zugstufe, d.h. wenn das Rad sich nach unten bewegt und die Stoßdämpferanordnung teleskopartig auseinandergezogen wird, findet dabei typischerweise eine stärkere Dämpfung statt. Beim Hochbewegen des Kolbens, d.h. in der Druckstufe, wenn das Rad nach oben bewegt wird, wird die Stoßdämpferanordnung wieder zusammengeschoben und das Öl muss durch die Öffnungen des Ventils im Kolben gepresst werden. Bei dieser Bewegung wird gleichzeitig Öl aus dem Ausgleichsraum über das Bodenventil nachgesaugt. Die Kolbenstange weist in der typischen Einbaulage nach oben, da ansonsten aus dem Ausgleichsraum Luft angesaugt würde, was zum Schäumen des Öls und zum Ausfall der Dämpfung führen würde.
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Aus der gattungsbildenden
AU 2017 206 165 A1 ist eine Stoßdämpferanordnung in Form eines solchen Zweirohrstoßdämpfers bekannt, wobei in dem Ausgleichsraum ein weiterer Kolben zwischen dem unter Druck stehenden Gas und dem Öl angeordnet ist. Dieser weitere Kolben trennt das Gas und das Öl im Ausgleichsraum, um ein Schäumen sicher zu verhindern.
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Ein Einrohrstoßdämpfer verhält sich beim Aufwärts- und Abwärtshub ähnlich wie ein Zweirohrstoßdämpfer. Für den Ausgleich des Kolbenstangenvolumens wird aber kein besonderer Ausgleichsraum benötigt, so dass das äußere Rohr entfällt. Der Ausgleich erfolgt durch ein Gaspolster aus Stickstoff, das meist durch einen beweglichen Kolben vom Ölraum getrennt ist. Beim Einrohrstoßdämpfer liegen der Ölraum und das Gaspolster axial durch den Kolben beabstandet zueinander. Das unter einem Druck von 20 bis 30 bar stehende Gaspolster wird bei der Abwärtsbewegung des Kolbens durch das von der Kolbenstange verdrängte Öl zusammengepresst und höher verdichtet. Das Gaspolster und das Öl stehen stets unter Druck, wodurch ein Schäumen des Öls und damit ein Nachlassen der Dämpfungswirkung vermieden werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende Stoßdämpferanordnung zu verbessern.
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Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Stoßdämpferanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Stoßdämpferanordnung weist ein inneres Zylinderrohr und ein äußeres Zylinderrohr auf, wobei innerhalb des inneren Zylinderrohrs ein Arbeitsraum ausgebildet ist und in dem Arbeitsraum ein Kolben mittels einer Kolbenstange verschiebbar angeordnet ist. Der Arbeitsraum ist mit einem Öl gefüllt. Der Kolben weist ein Kolbenventil auf. Zwischen dem inneren Zylinderrohr und dem äußeren Zylinderrohr ist ein Ausgleichsraum gebildet, wobei der Arbeitsraum mit dem Ausgleichsraum über ein Ausgleichsventil bei einer Bewegung des Kolbens in Fluidverbindung steht. In dem Ausgleichsraum sind ein Ölvolumen und ein Gasvolumen angeordnet. Erfindungsgemäß ist hierbei das äußere Zylinderrohr in einem Druckrohr abdichtend geführt. Das äußere Zylinderrohr dient somit als eine Art Kolben im Druckrohr. Das Druckrohr ist mit einem weiteren komprimierten bzw. komprimierbaren Gasvolumen gefüllt, dessen Menge den Innendruck im Druckrohr bestimmt. Vorzugsweise ist der gesamte Innenraum zwischen dem Druckrohr und dem äußeren Zylinderrohr mit Gas, insbesondere mit Stickstoff oder mit Luft, gefüllt. Am Boden des Druckrohrs ist das freie Ende der Kolbenstange angeordnet, insbesondere gelagert. Das Druckrohr ist gegenüber dem äußeren Zylinderrohr mit einer pneumatischen Dichtung abgedichtet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass hier auf einen Gummipuffer oder dergleichen verzichtet werden kann, da durch das kompressible Gasvolumen im Druckrohr ein besonders weicher Endanschlag gebildet ist. Die Dämpfungswirkung ist weicher als beim Anschlagen des äußeren Zylinderrohres an einen Gummipuffer. Der Innendruck im Druckrohr steigt beim starken Zusammenschieben stark, insbesondere exponentiell, an. Diese Dämpfung ist weicher als durch einen Gummipuffer. Durch diese weichere Dämpfung im Endanschlag ist die Lebensdauer der Stoßdämpferanordnung erhöht.
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Vorzugsweise ist das äußere Zylinderrohr an seiner Außenseite über Führungselemente beispielsweise Führungsrippen oder dergleichen an der Innenseite des Druckrohrs geführt.
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Ferner wird die Erfindung durch eine Stoßdämpferanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Erfindungsgemäß ist hierbei das Ausgleichsventil zwischen dem inneren Ölraum und dem Ausgleichsraum in der Wandung des inneren Zylinderrohrs angeordnet bzw. ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass axialer Bauraum eingespart werden kann.
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In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist das Ventil durch mehrere Bohrungen, Löcher und/oder Schlitze in der inneren Zylinderwand ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass hier ein manuell verstellbares Ventil oder ein über einen Aktuator verstellbares Ventil verwendet wird. Es ist denkbar, dass das Ventil je nach Strömungsrichtung einen unterschiedlichen Strömungswiderstand bereitstellt.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist in dem Ausgleichsraum ein weiterer beweglicher Kolben, insbesondere in Form eines Ringkolbens, angeordnet. Der weitere Kolben ist schwimmend angeordnet und trennt das Gas von dem Ol. Hierdurch wird ein Schäumen des Öls auch bei unterschiedlichen Einbaulagen wirksam vermieden.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Stoßdämpferanordnung auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die den Patentansprüchen 1 und 2 nachgeordneten Patentansprüchen verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- 1 in einer längsgeschnittenen Darstellung eine Stoßdämpferanordnung.
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In 1 ist eine Stoßdämpferanordnung 1 gut zu erkennen. Die Stoßdämpferanordnung 1 ist als Teleskopstoßdämpfer ausgebildet. Die Stoßdämpferanordnung 1 weist ein inneres Zylinderrohr 2 auf. Das innere Zylinderrohr 2 ist innerhalb eines äußeren Zylinderrohrs 3 koaxial zu diesem äußeren Zylinderrohr 3 angeordnet. In dem inneren Zylinderrohr 2 ist ein mit Öl gefüllter Arbeitsraum 4 ausgebildet. In dem Arbeitsraum 4 ist verschiebbar ein Kolben 5 angeordnet. Der Kolben 5 wird über eine Kolbenstange 6 bewegt, wobei die Kolbenstange 6 einerseits mit dem Kolben 5 und andererseits mit einem Endstück 7, insbesondere mit einem Boden 8 des Endstücks 7 verbunden ist. Das Endstück 7 weist ein nicht näher bezeichnetes Auge zur Montage der Stoßdämpferanordnung 1 auf. Der äußere Zylinder 3 ist mit einem Zylinderboden 9 verschlossen, wobei der Zylinderboden 9 eine Durchgriffsöffnung 10 aufweist, wobei die Kolbenstange 6 abdichtend durch diese Durchgriffsöffnung 10 geführt ist.
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Der äußere Zylinder 3 und der innere Zylinder 2 sind auf der anderen Seite durch ein weiteres Endstück 11 abgeschlossen. Das Endstück 11 weist ein nicht näher bezeichnetes Auge zur Montage der Stoßdämpferanordnung 1 auf. Das Endstück 11 weist dabei wiederum einen entsprechenden Zylinderboden 12 auf. Der Kolben 5 weist nun mindestens ein Kolbenventil 13, insbesondere mehrere Kolbenventile 13, auf. Diese Kolbenventile 13 können in einfacher Ausgestaltung als Öffnungen ausgebildet sein. Es ist denkbar, dass diese Kolbenventile 13 als Lamellenventile oder dergleichen ausgebildet sind. Wenn nun die Kolbenstange 6 in das innere Zylinderrohr 2 einfährt, wird das von der Kolbenstange 6 verdrängte Ölvolumen durch ein Ausgleichsventil 14 in einen Ausgleichsraum 15 zwischen dem inneren Zylinderrohr 2 und dem äußeren Zylinderrohr 3 verdrängt. Dieser Ausgleichsraum 15 ist dementsprechend durch einen Ringraum zwischen dem inneren Zylinderrohr 2 und dem äußeren Zylinderrohr 3 gebildet. In dem Ausgleichsraum 15 befindet sich nun zum einem ein Ölvolumen 16 und ein Gasvolumen 17. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Ölvolumen 16 und das Gasvolumen 17 durch einen weiteren Kolben 18 in Form eines Ringkolbens getrennt. Der Ringkolben ist beweglich angeordnet und schwimmend gelagert. Dies verhindert auch in unterschiedlichen Einbaulagen wirksam ein Schäumen des Öls.
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In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung greift nun das äußere Zylinderrohr 3 in ein Druckrohr 19 ein, wobei das äußere Zylinderrohr 3 abdichtend mittels einer entsprechenden Dichtung (nicht näher dargestellt) an der Außenseite des äußeren Zylinderrohrs 3 geführt ist. Innerhalb des Druckrohres 19 ist ein Gasvolumen 20 ausgebildet, dass bei der Bewegung des äußeren Zylinderrohrs 3 relativ zum Druckrohr 19 komprimierbar und expandierbar ist. Hierdurch kann ggf. auf eine Lagerung der Endstücke 11, 7 über einen Gummipuffer oder dergleichen verzichtet werden. Durch diese Ausgestaltung ist im Wesentlichen die Kombination eines Zweirohrdämpfers mit einer Gasdruckfeder realisiert. Auch bei starker Komprimierung kann das äußere Zylinderrohr 3 weich in das Gasvolumen 2 einfedern. Das Druckrohr 19 ist durch den Boden 8 des Endstückes 7 abgeschlossen.
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Ferner ist erfindungsgemäß der axiale Bauraum dadurch verringert, dass das Ausgleichsventil 14 hier in der Wand des inneren Zylinderrohrs 2 angeordnet oder ausgebildet ist. Das Ausgleichsventil 14 kann insbesondere durch Bohrungen oder eingefräste Schlitze auf einfache Art und Weise hergestellt werden. Vorzugsweise weist das innere Zylinderrohr 2 mindestens einen Schlitz, vorzugsweise mehrere Schlitze auf, die das entsprechende Ausgleichsventil 14 bilden. Es ist denkbar, hier in alternativer Ausgestaltung in der Wand des Zylinderrohrs 2 ein verstellbares Ventil oder mehrere Ventile mit unterschiedlichen Strömungseigenschaften anzuordnen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stoßdämpferanordnung
- 2
- inneres Zylinderrohr
- 3
- äußeres Zylinderrohr
- 4
- Arbeitsraum
- 5
- Kolben
- 6
- Kolbenstange
- 7
- Endstück
- 8
- Boden
- 9
- Zylinderboden
- 10
- Durchgriffsöffnung
- 11
- Endstück
- 12
- Zylinderboden
- 13
- Kolbenventil
- 14
- Ausgleichsventil
- 15
- Ausgleichsraum
- 16
- Ölvolumen
- 17
- Gasvolumen
- 18
- weiterer Kolben, Ringkolben
- 19
- Druckrohr
- 20
- weiteres Gasvolumen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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