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Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Schwingungsdämpfer mit einer hydraulischen Endlagendämpfung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 10 2017 209 609 A1 ist ein verstellbarer Schwingungsdämpfer bekannt, der zwei Dämpfventileinrichtungen umfasst. Eine Dämpfventileinrichtung ist zur Bedämpfung der Einfahrbewegung und eine Dämpfventileinrichtung ist zur Bedämpfung der Ausfahrbewegung einer Kolbenstange aus einem Arbeitszylinder vorgesehen. An der Kolbenstange ist ein Kolben befestigt, der in der einfachsten Ausführung von einer abgedichteten Scheibe als Verdränger gebildet werden kann. Bei Bedarf ist auch ein Überdruckventil im Verdränger sinnvoll.
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Auf einer äußeren Mantelfläche des Arbeitszylinders sind zwei getrennte Zwischenrohre verspannt, die jeweils einen Fluidkanal zwischen einem angeschlossenen Arbeitsraum und einer der Dämpfventileinrichtungen bilden.
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An der Kolbenstange ist ein Zuganschlag in der Bauform eines axial komprimierbaren Elastomerrings angeordnet.
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Die
DE 102 02 350 C1 zeigt einen verstellbaren Schwingungsdämpfer mit einer Dämpfventileinrichtung, die an der Kolbenstange befestigt ist und für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange wirksam ist. An der Kolbenstange ist zudem ein mechanischer Druckanschlag angeordnet.
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Die
FR 3050496 A1 betrifft einen Schwingungsdämpfer, dessen hydraulischer Endanschlag mittels eines Aktuators innerhalb der zumindest teilweise hohl ausgeführten Kolbenstange angeordnet ist. An der Kolbenstange ist zusätzlich zu einem Kolben stirnseitig ein Verdränger befestigt, der ab einer definierten Hublage der Kolbenstange in einen Zusatzzylinder einfährt, der Abflussdrosseln aufweist. Über den Aktuator kann ein Bypasskanal zwischen einem Verdrängerraum des Zusatzzylinders und einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum gesteuert werden. Über diese Steuerfunktion kann die Dämpfkraft des hydraulischen Endanschlags willkürlich angepasst werden. Wenn sich der Verdränger außerhalb des Zusatzzylinders befindet, bewirkt der Aktuator keine Veränderung der Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verstellbaren Schwingungsdämpfer weiterzuentwickeln.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Endlagendämpfeinrichtung einen mit einem hydraulischen Dämpfmedium gefüllten Zylinderabschnitt des Arbeitszylinder umfasst, in den ein zum Kolben zweiter Verdränger an der Kolbenstange in Abhängigkeit der Kolbenstangenposition einfährt, wobei der Zylinderabschnitt und die Arbeitsräume einen identischen Durchmesser aufweisen.
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Der funktional große Vorteil besteht darin, dass für das Nachströmen von Dämpfmedium, wenn der zweite Verdränger aus dem Zylinderabschnitt ausfährt, ein sehr großer Flächenbereich zur Verfügung steht. Die Gefahr eines Unterdrucks kann dadurch ausgeschlossen werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind der Arbeitszylinder und der Zylinderabschnitt einteilig ausgeführt. Dadurch ergeben sich erheblich Vorteile für die Montage des Schwingungsdämpfers, da die Fügung eines zusätzlichen Zylinders für den Zylinderabschnitt vollständig entfällt.
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Optional ist der zweite Verdränger mit mindestens einer Drosselöffnung versehen, die einen Verdrängerraum innerhalb des Zylinderabschnitts und einen Zwischenarbeitsraum zwischen dem Kolben und dem zweiten Verdränger miteinander verbindet.
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Zur einfacheren Anpassung des Schwingungsdämpfers an eine bestimmte Dämpfkraftkennlinie ist die Drosselöffnung mit einem einstellbaren Ventil bestückt.
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Bevorzugt ist der Zwischenarbeitsraum hubabhängig mit einer Strömungsöffnung eines der verstellbaren Dämpfventile verbunden ist. Eine Verbindung des Zwischenarbeitsraums mit dem verstellbaren Dämpfventile ermöglicht die Verdrängung des gesamten Dämpfmediumvolumens durch das verstellbare Dämpfventil.
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Zur weiteren Dämpfkraftsteigerung kann der Kolben in Abhängigkeit der Kolbenstangenbewegung eine Position zwischen der Strömungsöffnung und dem Bodenventilkörper einnehmen.
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Eine weitere Ausführungsoption besteht darin, dass der Kolben zumindest in Arbeitsrichtung der Kolbenstange zur Endlagendämpfeinrichtung ein Druckbegrenzungsventil aufweist.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Schwingungsdämpfer im Längsschnitt
- 2 u. 3 Alternativvarianten zur 1
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Die
1 zeigt einen verstellbaren Schwingungsdämpfer 1 mit einer verstellbaren ersten Dämpfventileinrichtung 3 und einer verstellbaren zweiten Dämpfventileinrichtung 5. Eine derartige verstellbare Dämpfventileinrichtung 3; 5 ist beispielsweise aus der
DE 10 2017 209 609 A1 bekannt. Innerhalb eines Arbeitszylinders 7 ist eine Kolbenstange 9 zusammen mit einem Kolben 11 axial verschiebbar geführt. Der Kolben 11 unterteilt das Zylinderrohr 7 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13; 15. Unterteilen ist vor allem hinsichtlich der Raumbildung zu verstehen. Optional können im Kolben 11 Druckbegrenzungsventile 17; 19 ausgeführt sein.
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Der Arbeitszylinder 7 wird von einem äußeren Behälterrohr 21 eingehüllt. Ein endseitiger Boden 23 und eine Kolbenstangenführung 25 verschließen sowohl das Behälterrohr 21 wie auch den Arbeitszylinder 7. Ein Ringraum zwischen dem Arbeitszylinder 7 und dem Behälterrohr 21 bildet einen Ausgleichsraum 27, der teilweise mit Dämpfmedium und teilweise mit einem Druckgas gefüllt ist. Der Ausgleichsraum 27 kompensiert das von der Kolbenstange 9 verdrängte Volumen bei einer Kolbenstangenbewegung, d. h. eine Volumenvergrößerung eines Arbeitsraum 13; 15 ist immer mit einer Dämpfmediumentnahme aus dem Ausgleichsraum 27 in den betroffenen Arbeitsraum verbunden.
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Zwischen dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 13 und der ersten Dämpfventileinrichtung 3 liegt eine erste Fluidverbindung 29 und zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 und der zweiten Dämpfventileinrichtung 5 liegt eine zweite Fluidverbindung 31 vor für die jeweils ein separates Zwischenrohr 33; 35 eingesetzt wird. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass die beiden Zwischenrohre 33; 35 eine Baueinheit bilden, die aber axial hydraulisch getrennte Fluidverbindungen 29; 31 aufweisen müsste. Jedes Zwischenrohr 33; 35 liegt mit abgedichteten Führungsabschnitten auf dem Arbeitszylinder 7 auf. Neben einem Rohrkörper verfügt jedes Zwischenrohr 33; 35 über eine Anschlussöffnung 37; 39, die von einem Anschlussstutzen 41; 43 gebildet wird. Jede Anschlussöffnung 37; 39 mündet direkt in der jeweils angeschlossenen verstellbaren Dämpfventileinrichtung 3; 5 und ist über eine Strömungsöffnung 45; 47 mit einem der Arbeitsräume 13; 15 verbunden.
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Die Dämpfventileinrichtungen 3 erzeugt eine Dämpfkraft, in dem Dämpfmedium bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 9 aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 13 in die Fluidverbindung 29 gefördert wird. In dem Arbeitszylinder ist dafür axial unterhalb der Kolbenstangenführung die Strömungsöffnung 45 ausgeführt.
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Bei einer Kolbenstangeneinfahrbewegung wird das Dämpfmedium aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 über die zweite Fluidverbindung 31 zur Dämpfventileinrichtung 5 verdrängt. Ein Rückschlagventil 49, das ebenfalls bekannt aus der
DE 10 2017 209 609 A1 , der Dämpfventileinrichtung 3 hydraulisch parallelgeschaltet ist, öffnet bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 9 in den Arbeitszylinder 7 und schließt bei einer Ausfahrbewegung, so dass Dämpfmedium aus dem Ausgleichsraum 27 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum nachströmen kann.
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Auch der verstellbaren Dämpfventileinrichtung 5 ist hydraulisch ein Rückschlagventil 51 parallelgeschaltet. Im Falle der zweiten Dämpfventileinrichtung 5 kann die Rückschlagventilfunktion von einem an sich bekannten Bodenventil übernommen werden.
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Dieses Rückschlagventil 51 schließt bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 9 und öffnet bei einer Ausfahrbewegung, um den Ausgleichsraum 27 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 zwecks Nachströmung von Dämpfmedium zu verbinden.
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Zusätzlich zu den beiden Dämpfventileinrichtungen 3; 5 verfügt der Schwingungsdämpfer über eine Endlagendämpfeinrichtung 53, die u. a. einen mit einem hydraulischen Dämpfmedium gefüllten Zylinderabschnitt 55 als Teil des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 13 umfasst, in den ein zum Kolben 11 zweiter Verdränger 57 an der Kolbenstange 11 in Abhängigkeit der Kolbenstangenposition einfährt. Der Verdränger 57 kann optional mit an sich bekannten Dämpfventilen bestückt sein und bildet mit dem Kolben 11 einen Zwischenarbeitsraum 59 mit konstantem Ringvolumen. In dieser Ausführung ist der zweite Verdränger 57 mit mindestens einer Drosselöffnung 61 versehen ist, die einen Verdrängerraum 63 innerhalb des Zylinderabschnitts 55 und den Zwischenarbeitsraum 59 zwischen dem Kolben 11 und dem zweiten Verdränger 57 miteinander verbindet. Der Zwischenarbeitsraum 59 ist ebenfalls Bestand des kolbenstangenfernen Arbeitsraums 15, da ein Kolbenzapfen 65, an dem der zweite Verdränger 57 befestigt ist, einen kleineren Durchmesser aufweisen kann als die Kolbenstange 9 innerhalb des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums 13.
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Der Verdrängerraum 63 innerhalb des Zylinderabschnitts 55 ist über den Zwischenarbeitsraum 59 und die Strömungsöffnung 47 mit der Dämpfventileinrichtung 5 hydraulisch verbunden. Funktional erstreckt sich der Zylinderabschnitt 55 zwischen der Strömungsöffnung 47 zur Dämpfventileinrichtung 5 und einem Bodenventilkörper 67. Der Verdrängerraum 63 weist einen Innendurchmesser auf, der dem Durchmesser des Kolbens 11 und des zweiten Verdrängers 57 angepasst ist, der ebenfalls an der Kolbenstange 9 endseitig in Richtung des Boden 23 befestigt ist. Konkret weisen der Zylinderabschnitt 55 und die weiteren Bauräume 59; 13 des Arbeitszylinders 7 einen identischen Innendurchmesser aus. Der kolbenstangenferne Arbeitsraum 15 mit seinen Teilarbeitsräumen und der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 13 werden von dem einteiligen Arbeitszylinder 7 gebildet.
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Bei einer Arbeitsbewegung der Kolbenstange 9 in einem Normalhubbereich, bei dem sich der Verdränger 57 außerhalb des Zylinderabschnitts 59, d. h. jenseits der Strömungsöffnung 47 bezogen auf den Bodenventilkörper 67 befindet, erzeugt die Dämpfventileinrichtung 3 stets eine Dämpfkraft bei einer Ausfahrbewegung. Die Einstellung der zweiten Dämpfventileinrichtung 5 wirkt sich bei einer Ausfahrbewegung nicht auf das Dämpfkraftverhalten des Schwingungsdämpfers 1 aus.
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Bei einer Einfahrbewegung wird das Dämpfmedium von dem Kolben 11 über die Strömungsöffnung 47 in die Dämpfventileinrichtung 5 verdrängt. In der Regel ist das Druckbegrenzungsventil 17 geschlossen. Das Dämpfmedium innerhalb des Zwischenarbeitsraums 59 führt in der Einfahrbewegung keine Strömungsbewegung aus.
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Bei einer langhubigen Anregung des Schwingungsdämpfers 1 überfährt der zweite Verdränger 57 die Strömungsöffnung 47 zur Dämpfventileinrichtung 5. Unabhängig von der Einstellung der Dämpfventileinrichtung 5 erzeugt die Endlagendämpfung 53 einen Dämpfkraftanteil des Schwingungsdämpfers 1. Dabei wird Dämpfmedium aus dem Verdrängerraum 63 in den Zwischenarbeitsraum 59 gefördert. Wenn die Dämpfventileinrichtung 5 einen tendenziell kleinen Drosselquerschnitt freigibt, dann wird durch die hydraulische Reihenschaltung der Endlagendämpfung 53 mit der Dämpfventileinrichtung 5 eine große Dämpfkraft erzeugt.
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Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange kann Dämpfmedium über das Rückschlagventil 51 in den Arbeitszylinder 7 bzw. den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 nachströmen.
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Der grundlegende Aufbau des Schwingungsdämpfers 1 entspricht nach 2 der Beschreibung zur 1. Zusätzlich ist die Drosselöffnung 61 mit einem einstellbaren Ventil 69 bestückt. Dabei wird u.a. ein Hohlraum innerhalb des Kolbenstangenzapfens 65 ausgenutzt, an dem ein Axialkanal 73 und ein diesen Axialkanal 73 schneidender Radialkanal 75 angeschlossen sind. Innerhalb des Axialkanals 73 ist ein axial beweglicher Ventilkörper 77, z. B. eine Schließkugel, angeordnet, die von einer Schließfeder 79 gegen eine Ventilsitzfläche 81 vorgespannt wird. Die Ventilsitzfläche 81 ist wiederum Bestandteil eines Ventilringes 83, über den die Vorspannung der Schließfeder 79 in Grenzen stufenlos verstellt werden kann, um den für die Passage des Dämpfmediums durch die beiden Kanäle 73; 75 notwendigen Öffnungsdruck einzustellen.
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Ebenfalls basierend auf der Ausführung nach 1 zeigt die 3 einen Schwingungsdämpfer 1 dessen Zwischenarbeitsraum 59 nicht nur hubabhängig mit einer Strömungsöffnung 47 eines der verstellbaren Dämpfventile verbunden ist, sondern dass der Kolben 11 in Abhängigkeit der Kolbenstangenbewegung eine Position zwischen der Strömungsöffnung 47 und dem Bodenventilkörper 67 einnimmt, wie dargestellt ist. Zusätzlich weist der Kolben 11 zumindest in Arbeitsrichtung der Kolbenstange 9 zur Endlagendämpfeinrichtung 53 das Druckbegrenzungsventil 17 auf.
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Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 9 und der Überfahrung der Strömungsöffnung 47 zur Dämpfventileinrichtung 5 durch den Kolben 11 stellt sich eine Reihenschaltung aus zusätzlichem Verdränger 57 mit der Drosselöffnung, dem Druckbegrenzungsventil 17 im Kolben 11, welches das durch den Zwischenarbeitsraum 59 strömende Dämpfmedium passieren lässt, ein. Zur Erzeugung eines zusätzlichen Dämpfkraftanteils müssen bei dieser Ausführungsform und dieser Hublage des Kolbens 11 zwischen der Strömungsöffnung 47 und dem Bodenventilkörper 67 beide Dämpfventileinrichtungen 3; 5 gleichsinnig angesteuert werden, da beide Strömungsöffnungen 45; 47 mit ihren zugehörigen Dämpfventileinrichtungen 3; 5 an den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 13 angeschlossen sind. Erst wenn der Kolben 11 bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 9 die Strömungsöffnung 47 in Richtung des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums 13 passiert hat, bestimmt die Dämpfventileinrichtung 3 wieder die Dämpfkraftcharakteristik des Schwingungsdämpfers in Ausfahrrichtung der Kolbenstange 9.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- erste Dämpfventileinrichtung
- 5
- zweite Dämpfventileinrichtung
- 7
- Arbeitszylinder
- 9
- Kolbenstange
- 11
- Kolben
- 13
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 15
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 17
- Druckbegrenzungsventile
- 19
- Druckbegrenzungsventile
- 21
- Behälterrohr
- 23
- Boden
- 25
- Kolbenstangenführung
- 27
- Ausgleichsraum
- 29
- erste Fluidverbindung
- 31
- zweite Fluidverbindung
- 33
- Zwischenrohr
- 35
- Zwischenrohr
- 37
- Anschlussöffnung
- 39
- Anschlussöffnung
- 41
- Anschlussstutzen
- 43
- Anschlussstutzen
- 45
- Strömungsöffnung
- 47
- Strömungsöffnung
- 49
- Rückschlagventil
- 51
- Rückschlagventil
- 53
- Endlagendämpfeinrichtung
- 55
- Zylinderabschnitt
- 57
- zweiter Verdränger
- 59
- Zwischenarbeitsraum
- 61
- Drosselöffnung
- 63
- Verdrängerraum
- 65
- Kolbenstangenzapfen
- 67
- Bodenventilkörper
- 69
- Ventil
- 71
- Hohlraum
- 73
- Axialkanal
- 75
- Radialkanal
- 77
- Ventilkörper
- 79
- Schließfeder
- 81
- Ventilsitzfläche
- 83
- Ventilring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017209609 A1 [0002, 0018, 0022]
- DE 10202350 C1 [0005]
- FR 3050496 A1 [0006]
