DE102022208833A1

DE102022208833A1 - Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022208833A1
Application number: DE102022208833.6A
Authority: DE
Inventors: Tim Noruschat; Nicolas Sumkötter; Klaus Schmidt
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 2022-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2024-03-07
Also published as: US20240068540A1; CN117628102A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer (10), für ein Fahrzeug, umfassend ein Außenrohr (12) und ein koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr (14), wobei zwischen dem Außenrohr (12) und dem Innenrohr (14) ein Ausgleichsraum (16) zur Aufnahme von Hydraulikfluid ausgebildet ist, und einen mit einer Kolbenstange (20) verbundener Arbeitskolben (18), der innerhalb des Innenrohrs (14) hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei der Innenraum des Innenrohrs (14) durch den Arbeitskolben (18) in einen ersten Arbeitsraum (22) und einen zweiten Arbeitsraum (24) aufgeteilt ist, wobeiin dem Ausgleichsraum (16) ein Beruhigungselement (28) angeordnet ist, das innerhalb des Ausgleichsraums (22) in axialer Richtung beweglich angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug mit einem Beruhigungselement.
Insbesondere bei als Mehrrohrschwingungsdämpfern ausgebildeten Schwingungsdämpfern ist es bekannt, Spiralelemente zu verwenden. Mehrrohrschwingungsdämpfer weisen üblicherweise keinen separaten Gasraum auf, sodass das Hydrauliköl und das Gas nicht hermetisch voneinander getrennt sind. Kolbenstangenbewegungen oder Beschleunigungen des Hydraulikfluids innerhalb des Schwingungsdämpfers führen zu relativ starken Schwankungen des Hydraulikölspiegels.
Dies führt häufig zu einem „Zerreißen“ der Hydraulikölsäule, sodass sich das Hydrauliköl und das Gas durch eine Verschäumung derart vermischt, dass Gas in einen der Arbeitsräume gelangt. In einem solchen Fall ist die Funktion des Schwingungsdämpfers sehr eingeschränkt und die geforderte Dämpfungskennlinie wird nicht mehr erreicht.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, ein Spiralelement zur Beruhigung des Hydrauliköls einzusetzen. Aus der DE 11 2019 006 471 T5 ist beispielsweise ein Schwingungsdämpfer mit einem Spiralelement bekannt. Problematisch ist allerdings die Montage des Spiralelements innerhalb des Schwingungsdämpfers.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei welchem eine Verschäumung des Hydraulikfluids zuverlässig verhindert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug umfasst nach einem ersten Aspekt ein Außenrohr und ein koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr, wobei zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr ein Ausgleichsraum zur Aufnahme von Hydraulikfluid ausgebildet ist, und einen mit einer Kolbenstange verbundener Arbeitskolben, der innerhalb des Innenrohrs hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei der Innenraum des Innenrohrs durch den Arbeitskolben in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum aufgeteilt ist. In dem Ausgleichsraum ist ein Beruhigungselement angeordnet, das innerhalb des Ausgleichsraums in axialer Richtung beweglich angebracht ist.
Im Folgenden wird unter den Begriffen „unten“ und „oben“ die Richtungen bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Schwingungsdämpfers verstanden, wobei beispielsweise das Verschlusspaket und die Kolbenstange oben und das Bodenstück und das Bodenventil unten innerhalb des Schwingungsdämpfers angeordnet sind.
Bei dem Schwingungsdämpfer handelt es sich vorzugsweise um einen Mehrrohrschwingungsdämpfer, wobei der Ausgleichsraum teilweise, insbesondere an dem oberen Ende, mit einem Gas gefüllt ist. Innerhalb des Ausgleichsraums ist vorzugsweise ein Mittelrohr koaxial zu dem Innenrohr und dem Außenrohr angebracht und insbesondere an dem Innenrohr befestigt. Der Ausgleichsraum ist insbesondere als Ringraum ausgebildet und wird von dem Außenrohr und dem Mittelrohr oder dem Innenrohr begrenzt. Das Außenrohr bildet vorzugsweise zumindest teilweise das Gehäuse des Schwingungsdämpfers aus. Die Innenfläche des Innenrohrs ist vorzugsweise als Führung des Arbeitskolbens ausgebildet. Der Arbeitskolben weist vorzugsweise eine Ventileinrichtung auf, durch welche der erste und der zweite Arbeitsraum miteinander verbunden sind.
Zwischen dem Mittelrohr und dem Innenrohr ist vorzugsweise ein Ringraum ausgebildet. Das Innenrohr weist insbesondere zumindest eine Durchlassöffnung auf, die den ersten, kolbenstangenseitigen Arbeitsraum mit dem Ringraum fluidtechnisch verbindet, wobei die Durchlassöffnung in dem ersten Arbeitsraum ausgebildet ist.
Der Schwingungsdämpfer weist insbesondere ein Verschlusspaket auf, das dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Innenraum des Außenrohrs kolbenstangenseitig fluidtechnisch abzudichten. Das kolbenstangenseitige Ende des Innenrohrs ist vorzugsweise an dem Verschlusspaket befestigt. Gegenüberliegend zu dem Verschlusspaket, an dem kolbenstangenfernen Ende, ist der Innenraum des Außenrohrs vorzugsweise mittels eines Bodenstücks fluidtechnisch abgedichtet. An dem Bodenstück ist insbesondere ein Bodenventil angeordnet, das insbesondere an dem kolbenstangenfernen Ende des Innenrohrs angebracht ist. Der zweite Arbeitsraum ist vorzugsweise über das Bodenventil mit dem Ausgleichsraum fluidtechnisch verbunden. Bei dem Bodenventil handelt es sich vorzugsweise um ein Rückschlagventil, das in beide oder nur eine Richtung durchströmbar ist. Beispielsweise ist das Bodenventil in Zugrichtung, bei einer Kolbenbewegung in Richtung aus dem Innenrohr hinaus, als Rückschlagventil ausgebildet und in Druckrichtung, bei einer Kolbenbewegung in das Innenrohr hinein, als ein kennungserzeugendes Ventil ausgebildet.
Das eine Mittelrohr ist vorzugsweise koaxial zu und zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr angeordnet. Das Mittelrohr weist beispielhaft eine Länge auf, die in etwa 40% bis 90%, insbesondere 50% bis 80% der Länge des Innenrohrs 14 entspricht.
Vorzugsweise ist das Mittelrohr an dem Innenrohr über eine Mittelrohranbringung angebracht. Das Mittelrohr ist vorzugsweise an dem Innenrohr über zumindest eine, insbesondere über eine erste und eine zweite Mittelrohranbringung angebracht. Zumindest eine Mittelrohranbringung ist an dem kolbenstangenfernen Ende des Mittelrohrs angeordnet, wobei eine weitere Mittelrohranbringung beispielsweise an dem kolbenstangenseitigen Ende des Mittelrohrs angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Mittelrohranbringung in dem Mittelrohr ausgebildet. Die Mittelrohranbringung umfasst vorzugsweise zwei radial nach innen umfangsmäßig verlaufende Einschnürungen, wobei in dem Bereich der Einschnürungen der Durchmesser des Mittelrohrs derart verringert wird, dass das Mittelrohr an dem Innenrohr anliegt. Zwischen den beiden Einschnürungen ist eine ringförmige Aufweitung des Mittelrohrs ausgebildet, wobei in dem Bereich der Aufweitung der Durchmesser des Mittelrohrs, auf den vorherigen Durchmesser außerhalb der Einschnürung erweitert wird. Die Aufweitung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie zwischen dem Mittelrohr und dem Innenrohr einen abgeschlossenen Ringraum ausbildet. Innerhalb des Ringraums ist beispielhaft ein Dichtelement, insbesondere ein Dichtring angeordnet, der an dem Innenrohr und dem Mittelrohr anliegt und zwischen diesen eine fluiddichte Abdichtung ausbildet. Die Mittelrohranbringung stellt vorzugsweise eine Abdichtung des Mittelrohrs, insbesondere des Rohrelements, gegen das Innenrohr dar. Die Mittelrohranbringung ist insbesondere derart ausgebildet, dass sie eine Bewegung des Rohrelements in radialer Richtung relativ zu dem Innenrohr verhindert. In axialer Richtung fixiert die Mittelrohranbringung das Rohrelement an dem Innenrohr vorzugsweise nicht. Insbesondere wird das Mittelrohr in axialer Richtung und in Umfangsrichtung durch die Montage eines Ventils an dem Flanschbereich des Mittelrohrs fixiert.
Vorzugsweise weist der Schwingungsdämpfer eine Dämpfungsventileinrichtung auf und das Mittelrohr weist einen Flanschbereich zum Anbringen der Dämpfungsventileinrichtung an das Mittelrohr auf. Der Flanschbereich bildet eine Aufnahme für die Dämpfungsventileinrichtung, insbesondere bildet der Flanschbereich einen Fluideinlass und/ oder Fluidauslass der Dämpfungsventileinrichtung. Insbesondere verbindet der Flanschbereich den Ringraum mit der Dämpfungsventileinrichtung. Das Außenrohr des Schwingungsdämpfers weist vorzugsweise eine mit dem Flanschbereich fluchtende Öffnung zur Aufnahme der Dämpfungsventileinrichtung auf, sodass die Dämpfungsventileinrichtung fluidtechnisch mit dem Ausgleichsraum verbunden ist. Der Flanschbereich ist beispielsweise einstückig mit dem Mittelrohr ausgebildet und weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der vorzugsweise rohrförmige Flanschbereich erstreckt sich in radialer Richtung nach außen von dem Mittelrohr in Richtung des Außenrohrs.
Das Beruhigungselement ist innerhalb des Ausgleichsraums in axialer Richtung vorzugsweise frei bewegbar angebracht. Insbesondere ist das Beruhigungselement zwischen einer Position, an der es an dem Bodenstück, dem Flanschbereich oder einem Anschlag anliegt und einer Position, an der es an das Verschlusspaket oder einen Anschlag anliegt, bewegbar. Vorzugsweise ist die Innenfläche des Außenrohrs und die Außenfläche des Mittelrohrs oder des Innerohrs als axiale Führung des Beruhigungselements ausgebildet. Ein axial bewegbar angebrachtes Beruhigungselement bietet den Vorteil, dass das Beruhigungselement an die Position bewegbar ist, an welcher eine Verschäumung des Hydraulikfluids erfolgt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform weist das Beruhigungselement eine höhere Dichte als das Hydraulikfluid auf. Vorzugsweise ist das Beruhigungselement aus einem Kunststoff ausgebildet. Beispielsweise ist das Beruhigungselement aus Polyamid 6 (PA6) oder Polyoxymethylene (POM) ausgebildet. Eine höhere Dichte des Beruhigungselements verglichen mit dem Hydraulikfluid sorgt für ein Absinken des Beruhigungselements bei einem strömungsfreien Schwingungsdämpfer, wenn das Hydraulikfluid in Ruhe ist. Eine Ausbildung des Beruhigungselements aus einem Material mit einer höheren Dichte als das Hydraulikfluid stellt eine kostengünstige Lösung zur Herstellung des Beruhigungselements dar.
Beispielsweise weist der Schwingungsdämpfer einen Anschlag, zwei oder mehrere Anschläge auf, die eine axiale Bewegung des Beruhigungselements begrenzen. Der Anschlag ist insbesondere an dem Mittelrohr, dem Innenrohr oder dem Außenrohr ausgebildet und separat zu einem eine Ventileinrichtung aufnehmenden Flanschbereich angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Beruhigungselement ringförmig ausgebildet ist und vorzugsweise koaxial zu dem Innenrohr angeordnet. Das Beruhigungselement erstreckt sich insbesondere in Umfangsrichtung durch den gesamten Ausgleichsraum. Beispielsweise weist das ringförmige Beruhigungselement einen in Umfangsrichtung konstanten Querschnitt auf. Dadurch wird ein gleichmäßiger Auftrieb/ Abtrieb des Beruhigungselements bei einer Umströmung mit Hydraulikfluid erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Beruhigungselement zu der Innenfläche des Außenrohrs beabstandet angeordnet. Insbesondere ist zwischen dem Beruhigungselement und dem Außenrohr ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Ringspalt ausgebildet. Vorzugsweise ermöglicht ein solcher Ringspalt ein Gleiten des Beruhigungselements entlang der Innenfläche des Außenrohrs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist koaxial zu dem Innenrohr und innerhalb des Ausgleichsraums das Mittelrohr angeordnet. Das Beruhigungselement ist gemäß einer weiteren Ausführungsform zu der radial nach außen weisenden Fläche des Mittelrohrs beabstandet angeordnet. Insbesondere ist zwischen dem Beruhigungselement und dem Mittelrohr ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Ringspalt ausgebildet. Vorzugsweise ermöglicht ein solcher Ringspalt ein Gleiten des Beruhigungselements entlang der Außenfläche des Mittelrohrs. Vorzugsweise ist einer der Ringspalte oder beide Ringspalte vollständig von Hydraulikfluid durchströmbar und/ oder das gesamte Beruhigungselement vollständig von Hydraulikfluid umströmbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet das Beruhigungselement innerhalb des Ausgleichsraums einen Strömungswiderstand aus. Das Beruhigungselement ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der bei einer Anströmung mit Hydraulikfluid des Beruhigungselements auf dieses wirkende Strömungswiderstand bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums in einer ersten Strömungsrichtung größer ist als bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums in einer zweiten Strömungsrichtung.
Bei einem Strömungswiderstand handelt es sich vorzugsweise um eine auf das Beruhigungselement wirkende Kraft, die aus einer Anströmung des Beruhigungselements mit dem Hydraulikfluid resultiert. Vorzugsweise resultiert die Kraft in einer Bewegung des Beruhigungselements in axialer Richtung in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des Hydraulikfluids. Bei der ersten Strömungsrichtung des Hydraulikfluids handelt es sich vorzugsweise um eine Strömung von unten nach oben innerhalb des Ausgleichsraums, insbesondere von dem Bodenventil in Richtung des Verschlusspakets. Bei der zweiten Strömungsrichtung des Hydraulikfluids handelt es sich vorzugsweise um eine Strömung von oben nach unten innerhalb des Ausgleichsraums, insbesondere von dem Verschlusspaket in Richtung des Bodenventils. Ein in die erste Strömungsrichtung wirkender Strömungswiderstand erzeugt insbesondere eine Auftriebskraft, welche das Beruhigungselement in axialer Richtung nach oben bewegt, wobei ein die zweite Strömungsrichtung wirkender Strömungswiderstand eine Abtriebskraft erzeugt, welche das Beruhigungselement nach unten bewegt. Vorzugsweise ist die Auftriebskraft bei einer Anströmung des Beruhigungselements in der ersten Strömungsrichtung größer als die Abtriebskraft bei einer Anströmung des Beruhigungselements in der zweiten Strömungsrichtung mit der gleichen Strömungsgeschwindigkeit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Beruhigungselement einen ersten ringförmigen Bereich und einen zweiten ringförmigen Bereich auf. Der erste ringförmige Bereich ist vorzugsweise oberhalb des zweiten ringförmigen Bereichs angeordnet. Der zweite ringförmige Bereich dient vorzugsweise der Führung, insbesondere der radialen Stabilisierung des Beruhigungselements bei einer Bewegung in axialer Richtung und verhindert zuverlässig ein Verkanten des Beruhigungselements.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der der erste und der zweite ringförmige Bereich in axialer Richtung zueinander beabstandet angeordnet. Insbesondere sind die ringförmigen Bereiche koaxial zueinander angeordnet und weisen beispielsweise den gleichen Außendurchmesser auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der erste und der zweite ringförmige Bereich über sich in axialer Richtung erstreckende Stege miteinander verbunden. Beispielsweise weist das Beruhigungselement zwei, drei, vier oder fünf bis zehn in axialer Richtung verlaufende Stege auf. Die Stege erstrecken sich vorzugsweise ausschließlich in axialer Richtung und sind insbesondere parallel zueinander angeordnet.
Beispielsweise ist der erste ringförmige Bereich derart innerhalb des Ausgleichsraums angeordnet, dass er zu dem Außenrohr und dem Mittelrohr jeweils einen Spalt ausbildet, wobei der zu dem Mittelrohr ausgebildete Spalt beispielhaft größer ist als der zum dem Außenrohr ausgebildete Spalt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Beruhigungselement, insbesondere der erste ringförmige Bereich, einen asymmetrischen Querschnitt auf. Insbesondere ist der Querschnitt asymmetrisch zu einer in radialer Richtung verlaufenden Symmetrieachse ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Beruhigungselement, insbesondere der erste ringförmige Bereich, einen dreieckigen Querschnitt auf. Beispielsweise ist der Querschnitt als gleichschenkliges Dreieck mit einem Basiswinkel von 40° bis 60°, insbesondere, 50° bis 55°, vorzugsweise 52°. Vorzugsweise weist die Spitze des Dreiecks nach oben, insbesondere in Richtung des Verschlusspakts, wobei sich die Basis in radialer Richtung erstreckt.
Es ist ebenfalls denkbar, dass das Beruhigungselement, insbesondere der erste ringförmige Bereich einen rechteckigen, quadratischen, runden, elliptischen oder vieleckigen Querschnitt aufweist.
Der zweite ringförmige Bereich weist beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt auf. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche des zweiten ringförmigen Bereichs geringer als die Querschnittsfläche des ersten ringförmigen Bereichs. Vorzugsweise bildet der zweite ringförmige Bereich einen geringeren Strömungswiderstand bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums mit einem Hydraulikfluid aus als der erste ringförmige Bereich. Beispielhaft ist der zweite ringförmige Bereich derart innerhalb des Ausgleichsraums angeordnet, dass er zu dem Außenrohr und dem Mittelrohr jeweils einen Spalt ausbildet, wobei der zu dem Mittelrohr ausgebildete Spalt beispielhaft größer ist als der zum dem Außenrohr ausgebildete Spalt. Insbesondere weist der zweite ringförmige Bereich die gleiche Geometrie wie der erste ringförmige Bereich auf. Vorzugsweise weist der zweite ringförmige Bereich die gleiche Querschnittsgeometrie wie der erste ringförmige Bereich auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wobei in der nach unten weisenden Fläche des Beruhigungselements, insbesondere des ersten ringförmigen Bereichs, eine in axialer Richtung weisende Einkerbung ausgebildet ist. Eine solche Einkerbung erhöht den Strömungswiderstand des Beruhigungselements bei einer Strömung in der ersten Strömungsrichtung von unten nach oben in dem Ausgleichsraum.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die radial nach innen weisende Fläche des Beruhigungselements, insbesondere des ersten ringförmigen Bereichs, eine Profilierung auf. Die Profilierung ist vorzugsweise ausschließlich auf der radial nach innen in Richtung des Mittelrohrs weisenden Fläche des Beruhigungselements ausgebildet und erstreckt sich beispielsweise kontinuierlich in Umfangsrichtung. Insbesondere umfasst die Profilierung eine Mehrzahl von ringförmigen Einkerbungen, die insbesondere einen sich nach oben in Richtung des Verschlusspakets erweiternden Querschnitt aufweisen. Die ringförmigen Einkerbungen sind beispielsweise koaxial zueinander angeordnet und insbesondere identisch ausgebildet. Eine solche Profilierung erhöht den Strömungswiderstand bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums in der ersten Strömungsrichtung.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schwingungsdämpfers in einer Längsschnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2a bis e zeigen schematische Darstellungen eines Ausschnitts eines Schwingungsdämpfers in einer Längsschnittansicht gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
3a zeigt eine schematische Darstellung eines Beruhigungselements in einer perspektivischen Ansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
3b zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Schwingungsdämpfers mit dem Beruhigungselement der 3a in einer Längsschnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 10, wobei es sich bei dem Schwingungsdämpfer 10 um einen Mehrrohrschwingungsdämpfer, beispielshaft um einen 2 - Rohrschwingungsdämpfer, handelt. Der Schwingungsdämpfer 10 weist ein Außenrohr 12 auf, das eine Außenfläche, insbesondere ein Gehäuse, des Schwingungsdämpfers 10 ausbildet. Innerhalb des Außenrohrs 12 ist koaxial zu diesem ein Innenrohr 14 angeordnet. Zwischen dem Außenrohr 12 und dem Innenrohr 14 ist ein Ausgleichsraum 16 ausgebildet, der vorzugsweise zumindest teilweise mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist. Vorzugsweise ist der Ausgleichsraum 16 teilweise mit einem Gas gefüllt.
Innerhalb des Innenrohrs 14 ist ein mit einer Kolbenstange 20 verbundener Arbeitskolben 18 derart angeordnet, dass er innerhalb des Innenrohrs 14 bewegbar ist, wobei das Innenrohr vorzugsweise als Führung des Arbeitskolbens 18 ausgebildet ist. Der Arbeitskolben 18 weist vorzugsweise eine Ventileinrichtung auf. Der Arbeitskolben 18 teilt den Innenraum des Innenrohrs 14 in einen ersten Arbeitsraum 22, der kolbenstangenseitig angeordnet ist und einen zweiten Arbeitsraum 24, der kolbenstangenfern angeordnet ist. Innerhalb des Ausgleichsraums 16 ist ein Mittelrohr 26 koaxial zu und zwischen dem Innenrohr 14 und dem Außenrohr 12 angeordnet.
Der Innenraum des Außenrohrs 12 ist kolbenstangenseitig mittels eines Verschlusspakts 34 fluidtechnisch abgedichtet. Gegenüberliegend zu dem Verschlusspaket 34, an dem kolbenstangenfernen Ende, ist der Innenraum des Außenrohrs 12 mittels eines Bodenstücks 36 fluidtechnisch abgedichtet. An dem Bodenstück 36 ist beispielhaft ein Bodenventil 38 angeordnet, das insbesondere an dem kolbenstangenfernen Ende des Innenrohrs 14 angebracht ist. Bei dem Bodenventil 38 handelt sich vorzugsweise um ein Rückschlagventil, das in beide oder nur eine Richtung durchströmbar ist. Beispielsweise ist das Bodenventil 38 in Zugrichtung, bei einer Kolbenbewegung in Richtung aus dem Innenrohr hinaus, als Rückschlagventil ausgebildet und in Druckrichtung, bei einer Kolbenbewegung in das Innenrohr hinein, als ein kennungserzeugendes Ventil ausgebildet. Der zweite Arbeitsraum 24 ist vorzugsweise über das Bodenventil 38 mit dem Ausgleichsraum 16 fluidtechnisch verbunden. Das kolbenstangenseitige Ende des Innenrohrs 14 ist vorzugsweise an dem Verschlusspaket 34 befestigt.
Das Mittelrohr 26 weist beispielhaft eine Länge auf, die in etwa 50 bis 80% der Länge des Innenrohrs 14 entspricht. Das Mittelrohr 26 ist insbesondere an dem Innenrohr 14 über eine erste und eine zweite Mittelrohranbringung 40, 42 angebracht. Die erste Mittelrohranbringung 40 ist an dem kolbenstangenfernen Ende des Mittelrohrs 26 angeordnet und die zweite Mittelrohranbringung 42 ist an dem kolbenstangenseitigen Ende des Mittelrohrs 26 angeordnet. Vorzugsweise ist das Mittelrohr 26 direkt an dem Innenrohr 14 angebracht. Die Mittelrohranbringung 40, 42 umfasst vorzugsweise zwei radial nach innen umfangsmäßig verlaufende Einschnürungen 44a,b, wobei in dem Bereich der Einschnürungen 44a,b der Durchmesser des Mittelrohrs 26 derart verringert wird, dass das Mittelrohr 26, an dem Innenrohr 14 anliegt. An die axial einwärtige, erste Einschnürung 44a schließt sich eine insbesondere ringförmige Aufweitung 46 des Innenrohrs 14 an, wobei in dem Bereich der Aufweitung 46 der Durchmesser des Mittelrohrs 26, auf den vorherigen Durchmesser außerhalb der Einschnürung 44 erweitert wird. An die Aufweitung 46 schließt sich in axialer Richtung nach außen die zweite Einschnürung 44b an und bildet das Ende des Mittelrohrs 26 aus. Mit Ausnahme der Mittelrohranbringung 40,42 weist das Mittelrohr 26 vorzugsweise einen konstanten Durchmesser und Querschnitt auf. Die Aufweitung 46 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie zwischen dem Mittelrohr 26 und dem Innenrohr 14 einen abgeschlossenen Ringraum ausbildet. Innerhalb des Ringraums ist beispielhaft in Dichtelement, insbesondere ein Dichtring, angeordnet, der an dem Innenrohr 14 und dem Mittelrohr 26 anliegt und zwischen diesen eine fluiddicht Abdichtung ausbildet. Vorzugsweise weisen die erste und die zweite Mittelrohranbringung 40, 42 jeweils einen Ringraum mit einem Dichtring auf. Die Aufweitung 46 und Einschnürungen 44a,b sind vorzugsweise in dem Mittelrohr ausgebildet.
Zwischen dem Mittelrohr 26 und dem Innenrohr 14 ist ein Ringraum 13 ausgebildet. In dem Innenrohr 14 ist zumindest eine Durchlassöffnung 17 ausgebildet, die den ersten Arbeitsraum 22 mit dem Ringraum 13 fluidtechnisch verbindet. Die Durchlassöffnung 17 ist in dem ersten Arbeitsraum 22 ausgebildet.
Das Mittelrohr 26 ist vorzugsweise aus einem Metall ausgebildet. Beispielhaft weist das Mittelrohr 26 einen Flanschbereich 52 zum Anbringen einer Dämpfungsventileinrichtung 54 an des Mittelrohr 26 auf. Der Flanschbereich 52 ist beispielsweise einstückig mit dem Mittelrohr 26 ausgebildet und weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der vorzugsweise rohrförmige Flanschbereich 52 erstreckt sich in radialer Richtung nach außen von dem Mittelrohr 26, in Richtung des Außenrohrs 12. Der Flanschbereich 52 bildet eine Aufnahme für die Dämpfungsventileinrichtung 54, insbesondere bildet der Flanschbereich 52 einen Fluideinlass und/ oder Fluidauslass der Dämpfungsventileinrichtung 54. Der Flanschbereich 52 verbindet den Ringraum 13 mit der Dämpfungsventileinrichtung 54. Das Außenrohr 12 weist vorzugsweise ein mit dem Flanschbereich 52 fluchtende Öffnung zur Aufnahme der Dämpfungsventileinrichtung 54 auf, sodass die Dämpfungsventileinrichtung 54 fluidtechnisch mit dem Ausgleichsraum 16 verbunden ist.
In dem Ausgleichsraum 16 ist ein Beruhigungselement 28 angeordnet. Das Beruhigungselement 28 weist vorzugsweise eine höhere Dichte auf als das Hydraulikfluid, sodass es nicht innerhalb des Hydraulikfluids schwimmt und insbesondere in einen strömungsfreien Zustand des Schwingungsdämpfers 10 nach unten, in Richtung des Flanschbereichs 52 absinkt. Das Beruhigungselement 28 ist beispielhaft ringförmig ausgebildet und zwischen dem Außenrohr 12 und dem Mittelrohr 26 angeordnet. Vorzugsweise ist das Beruhigungselement 28 zu dem Mittelrohr 26 und dem Außenrohr beabstandet angebracht, sodass zwischen dem Beruhigungselement 28 und dem Außenrohr 12, sowie zwischen dem Beruhigungselement 28 und dem Mittelrohr 26 ein mit Hydraulikfluid gefüllter Spalt ausgebildet ist. Das Beruhigungselement 28 ist insbesondere in axialer Richtung innerhalb des Ausgleichsraums 16 beweglich angebracht, sodass es vorzugsweise entlang der Innenfläche des Außenrohrs 12 und der Außenfläche des Mittelrohrs 26 in axialer Richtung gleitbar gelagert ist.
Beispielsweise ist ein in 1 nicht dargestellter axialer Anschlag innerhalb des Ausgleichsraums 16 angebracht, sodass die Bewegung des Beruhigungselements 28 in axialer Richtung durch den Anschlag begrenzt ist. Beispielsweise ist ein solcher Anschlag in axialer Richtung von dem Verschlusspaket in Richtung des Bodenventils 38 vor dem Flanschbereich 52 angebracht, um ein Auftreffen des Beruhigungselements 28 auf den Flanschbereich 52 zu verhindern. In der Ausführungsform der 1 bildet der Flanschbereich 52 einen axialen Anschlag für das Beruhigungselement 28 aus.
Das ringförmige Beruhigungselement 28 weist vorzugsweise einen konstanten Querschnitt auf. Beispielhaft ist der Querschnitt viereckig, insbesondere rechteckig oder quadratisch ausgebildet. Der Ausgleichsraum 16 ist vorzugsweise in einer ersten Strömungsrichtung 30 und in einer zweiten Strömungsrichtung 32 von dem Hydraulikfluid durchströmbar. Die erste Strömungsrichtung 30 des Hydraulikfluids stellt sich vorzugsweise bei der Druckstufe des Schwingungsdämpfers 10 ein, wenn der Arbeitskolben 18 in den Innenzylinder 14 einfährt. Die erste Strömungsrichtung 30 weist im Ausgleichsraum 16 von unten nach oben, insbesondere von dem Bodenventil 38 in Richtung des Verschlusspakets 34. Die zweite Strömungsrichtung 32 des Hydraulikfluids stellt sich vorzugsweise bei der Zugstufe des Schwingungsdämpfers 10 ein, wenn der Arbeitskolben 18 in axialer Richtung nach außen in dem Innenzylinder 14 bewegt wird. Die zweite Strömungsrichtung 32 weist im Ausgleichsraum 16 von oben nach unten, insbesondere von dem Verschlusspaket 34 in Richtung des Bodenventils 38. In dem oberen, an das Verschlusspaket angrenzenden Bereich des Ausgleichsraums 16 ist ein Gasvolumen aufgenommen.
Die 2a bis 2e zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines Beruhigungselements 28 innerhalb des Ausgleichsraums. Das Beruhigungselement 28 der 2 weist einen dreieckigen Querschnitt auf. Beispielhaft ist der Querschnitt als gleichschenkliges Dreieck ausgebildet. Insbesondere bildet das Beruhigungselement 28 einen Strömungswiderstand für das Hydraulikfluid innerhalb des Ausgleichsraums 16 aus. Vorzugsweise ist das Beruhigungselement 28 derart ausgebildet, dass es bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums 16 mit dem Hydraulikfluid in der ersten Strömungsrichtung 30 einen größeren Strömungswiderstand ausbildet als bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums 16 mit dem Hydraulikfluid in der zweiten Strömungsrichtung 32. Im Betrieb des Schwingungsdämpfers 10 wirkt auf ein solches Beruhigungselement 28 bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums 16 mit dem Hydraulikfluid in der ersten Strömungsrichtung 30 eine Auftriebskraft, die vorzugsweise dafür sorgt, dass das Beruhigungselement 28 nach oben in Richtung des Verschlusspakets 34 bewegt wird. Vorzugsweise wird das Beruhigungselement 28 bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums 16 mit dem Hydraulikfluid in der ersten Strömungsrichtung 30 bis zur Trennfläche zwischen dem Hydraulikfluid und dem Gas bewegt.
2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Beruhigungselements 28, wobei das Beruhigungselement 28 beispielshaft ringförmig ausgebildet ist und einen rechteckigen Querschnitt aufweist. An der in Richtung des Bodenstücks 36 weisenden Fläche des Beruhigungselements 28 weist dieses eine Einkerbung 48 auf, die beispielsweise kontinuierlich umfangsmäßig in einem Kreisring verläuft. Die Einkerbung weist beispielsweise einen dreieckigen Querschnitt auf. Eine solche Einkerbung 48 sorgt dafür, dass die nach unten weisende Fläche des Beruhigungselements 28 einen größeren Strömungswiderstand ausbildet als die nach oben weisende Fläche des Beruhigungselements 28, wobei die nach oben weisende Fläche des Beruhigungselements 28 keine Einkerbung aufweist.
2c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Beruhigungselements 28. Das Beruhigungselement 28 weist beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die radial nach innen weisende Fläche des Beruhigungselements 28 eine Profilierung 50 aufweist. Die Profilierung 50 ist vorzugsweise ausschließlich auf der radial nach innen Richtung des Mittelrohrs 26 weisenden Fläche des Beruhigungselements 28 ausgebildet und erstreckt sich beispielsweise kontinuierlich in Umfangsrichtung. Beispielhaft umfasst die Profilierung 50 eine Mehrzahl von ringförmigen Einkerbungen, die insbesondere einen sich nach oben in Richtung des Verschlusspakets 34 erweiternden Querschnitt aufweisen. Die ringförmigen Einkerbungen sind beispielsweise koaxial zueinander angeordnet und insbesondere identisch ausgebildet.
2d zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Beruhigungselements 28. Das Beruhigungselement 28 weist beispielhaft einen Querschnitt mit einem rechteckigen Bereich und einem sich daran in radialer Richtung anschließenden Kragen 56 auf. Der Kragen 56 erstreckt sich beispielsweise in einem Winkel von 30 bis 60°, insbesondere 45° zur Axialen.
2e zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Beruhigungselements 28. Das Beruhigungselement 28 weist beispielhaft einen Querschnitt mit einem rechteckigen Bereich und einem sich an dem oberen Ende daran anschließenden dreieckigen Bereich auf. Der rechteckige Querschnittsbereich weist beispielhaft eine sich von der radial nach innen weisenden Fläche erstreckende Aussparung auf, die beispielhaft rechteckig ausgebildet ist.
3a und b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Beruhigungselements 28. Das Beruhigungselement 28 weist beispielhaft zwei ringförmige Bereiche 58, 60 auf, wobei der erste ringförmige Bereich 58 oberhalb des zweiten ringförmigen Bereichs 60 angeordnet ist. Die ringförmigen Bereiche 58, 60 sind beispielhaft koaxial zueinander und in axialer Richtung zueinander beabstandet angeordnet. Vorzugsweise sind die beiden ringförmigen Bereiche 58, 60 über zumindest einen axialen Steg 62 oder eine Mehrzahl von axialen Stegen 62 miteinander verbunden. Beispielhaft weist das Beruhigungselement 28 der 3a und b fünf in axialer Richtung verlaufende Stege 62 auf. Die Stege 62 erstrecken sich vorzugsweise ausschließlich in axialer Richtung und sind insbesondere parallel zueinander angeordnet.
Der erste ringförmige Bereich 58 weist beispielhaft einen dreieckigen Querschnitt auf. Es ist ebenfalls denkbar, dass der erste ringförmige Bereich 58 einen der in den 2a bis e gezeigten Querschnitte des Beruhigungselements 28 aufweist.
Der zweite ringförmige Bereich 60 weist beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf und dient insbesondere der Führung des Beruhigungselements 28. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche des zweiten ringförmigen Bereichs 60 geringer als die Querschnittsfläche des ersten ringförmigen Bereichs 58. Vorzugsweise bildet der zweite ringförmige Bereich 60 einen geringeren Strömungswiderstand bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums 16 mit einem Hydraulikfluid aus als der erste ringförmige Bereich 58. Beispielhaft ist der zweite ringförmige Bereich 60 derart innerhalb des Ausgleichsraums 16 angeordnet, dass er zu dem Außenrohr 12 und dem Mittelrohr 26 jeweils einen Spalt ausbildet, wobei der zu dem Mittelrohr 26 ausgebildete Spalt beispielhaft größer ist als der zum dem Außenrohr 12 ausgebildete Spalt.
Beispielhaft ist der erste ringförmige Bereich 58 derart innerhalb des Ausgleichsraums 16 angeordnet, dass er zu dem Außenrohr 12 und dem Mittelrohr 26 jeweils einen Spalt ausbildet, wobei der zu dem Mittelrohr 26 ausgebildete Spalt beispielhaft größer ist als der zum dem Außenrohr 12 ausgebildete Spalt.
Bezugszeichenliste

10: Schwingungsdämpfer
12: Außenrohr
13: Ringraum
14: Innenrohr
16: Ausgleichsraum
17: Durchlassöffnung
18: Arbeitskolben
20: Kolbenstange
22: erster, kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
24: zweiter, kolbenstangenferner Arbeitsraum
26: Mittelrohr
28: Beruhigungselement
30: erste Strömungsrichtung
32: zweite Strömungsrichtung
34: Verschlusspaket
36: Bodenstück
38: Bodenventil
40: Mittelrohranbringung
42: Mittelrohranbringung
44a,b: Einschnürungen
46: Aufweitung
48: Einkerbung
50: Profilierung
52: Flanschbereich
54: Dämpfungsventileinrichtung
56: Kragen
58: erster ringförmiger Bereich
60: zweiter ringförmiger Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112019006471 T5 [0004]

Claims

Schwingungsdämpfer (10), für ein Fahrzeug, umfassend: - ein Außenrohr (12) und ein koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr (14), wobei zwischen dem Außenrohr (12) und dem Innenrohr (14) ein Ausgleichsraum (16) zur Aufnahme von Hydraulikfluid ausgebildet ist, und - einen mit einer Kolbenstange (20) verbundener Arbeitskolben (18), der innerhalb des Innenrohrs (14) hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei der Innenraum des Innenrohrs (14) durch den Arbeitskolben (18) in einen ersten Arbeitsraum (22) und einen zweiten Arbeitsraum (24) aufgeteilt ist, - dadurch gekennzeichnet, dass - in dem Ausgleichsraum (16) ein Beruhigungselement (28) angeordnet ist, das innerhalb des Ausgleichsraums (22) in axialer Richtung beweglich angebracht ist.
Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1, wobei das Beruhigungselement (28) eine höhere Dichte als das Hydraulikfluid aufweist.
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Beruhigungselement (28) ringförmig ausgebildet ist und koaxial zu dem Innenrohr (14) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Beruhigungselement (28) zu der Innenfläche des Außenrohrs (12) beabstandet angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei koaxial zu dem Innenrohr (14) und innerhalb des Ausgleichsraums (16) ein Mittelrohr (26) angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 5, wobei das Beruhigungselement (28) zu der radial nach außen weisenden Fläche des Mittelrohrs (26) beabstandet angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Beruhigungselement (28) innerhalb des Ausgleichsraums (16) einen Strömungswiderstand ausbildet und wobei das Beruhigungselement (28) derart ausgebildet ist, dass der Strömungswiderstand bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums (16) in einer ersten Strömungsrichtung (30) größer ist als bei einer Durchströmung des Ausgleichsraums (16) in einer zweiten Strömungsrichtung (32).
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Beruhigungselement (28) einen ersten ringförmigen Bereich (58) und einen zweiten ringförmigen Bereich (60) aufweist.
Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 8, wobei der erste und der zweite ringförmige Bereich (58, 60) in axialer Richtung zueinander beabstandet angeordnet sind.
Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste und der zweite ringförmige Bereich (58, 60) über sich in axialer Richtung erstreckende Stege (62) miteinander verbunden sind.
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Beruhigungselement (28), insbesondere der erste ringförmige Bereich (58), einen asymmetrischen Querschnitt aufweist.
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Beruhigungselement (28), insbesondere der erste ringförmige Bereich (58), einen dreieckigen Querschnitt aufweist.
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die nach unten weisende Fläche des Beruhigungselements (28), insbesondere des ersten ringförmigen Bereichs (58), eine in axialer Richtung weisende Einkerbung (48) aufweist.
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die radial nach innen weisende Fläche des Beruhigungselements (28), insbesondere des ersten ringförmigen Bereichs (58), eine Profilierung (50) aufweist.