DE112005000363T5

DE112005000363T5 - Stangenführung und Dichtungssystem für Stoßdämpfer mit Gasfüllung

Info

Publication number: DE112005000363T5
Application number: DE112005000363T
Authority: DE
Inventors: Robby Lemmens; Tom De Maesschalck; Dirk Verdeyen; Peter Boon
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2025-01-27
Also published as: US20050178627A1; WO2005083293A1; CN1918400A; JP4890272B2; CN1918400B; JP2007522419A; BRPI0507619A; US7011193B2; GB2424939A; GB2424939B; DE112005000363B4; GB0616161D0

Abstract

Dämpfer mit:
– einem Druckrohr, das eine Längsachse definiert und eine Arbeitskammer bildet;
– einem Dämpferkolben, der in der genannten Arbeitskammer angeordnet ist und der die genannte Arbeitskammer in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer aufteilt;
– einer Kolbenstange, die an dem Dämpferkolben angeordnet ist und sich durch das Druckrohr erstreckt;
– einer Stangenführungsanordnung, die zwischen der Kolbenstange und dem Druckrohr angeordnet ist, wobei die genannten Stangenführungsanordnung aufweist:
ein Hauptgehäuse;
eine erste Dichtung zwischen einer ersten Komponente der Stangenführungsanordnung und der genannten Kolbenstange;
eine zweite Dichtung, die zwischen einer zweiten Komponente der genannten Stangenführungsanordnung und der genannten Kolbenstange eingesetzt ist;
eine Flüssigkeitskammer, die zwischen der genannten ersten und zweiten Dichtung angeordnet ist; und
einen Führungskolben, der in bezug auf die genannte Flüssigkeitskammer bewegbar ist, um das Volumen der genannten Flüssigkeitskammer zu verändern.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Dämpfer und Stoßdämpfer, die für die Verwendung in einem Aufhängungssystem wie beispielsweise dem Aufhängungssystem in Kraftfahrzeugen angepasst sind. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Stangenführungsanordnung für Stoßdämpfer, in denen statt einer Hydraulikflüssigkeit Gas als Dämpfungsmedium verwendet wird.

Hintergrund der Erfindung

Stoßdämpfer werden zusammen mit Kraftfahrzeugsaufhängungssystemen verwendet, um unerwünschte Schwingungen, die während des Fahrbetriebs auftreten, zu absorbieren. Um die unerwünschten Schwingungen zu absorbieren, werden Stoßdämpfer allgemein zwischen dem gefederten Teil (Chassis) und dem ungefederten Teil (Aufhängung) des Kraftfahrzeugs eingesetzt. Ein Kolben ist in einem Druckrohr des Stoßdämpfers angeordnet, wobei das Druckrohr normalerweise an dem ungefederten Teil des Fahrzeugs befestigt ist. Der Kolben ist normalerweise über eine Kolbenstange, die sich durch das Druckrohr erstreckt, an dem gefederten Teil des Fahrzeugs befestigt. Der Kolben teilt das Druckrohr in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer, die beide üblicherweise mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Da der Kolben über Ventile die Strömung der Hydraulikflüssigkeit zwischen der oberen und der unteren Arbeitskammer begrenzen kann, wenn der Stoßdämpfer zusammengedrückt oder auseinandergezogen wird, ist der Stoßdämpfer in der Lage, eine Dämpfungskraft zu erzeugen, welche den Schwingungen entgegenwirkt, die andernfalls von dem ungefederten Teil des Fahrzeugs auf den gefederten Teil des Fahrzeugs übertragen würden. In einem Doppelrohrstoßdämpfer ist zwischen dem Druckrohr und einem Reserverohr ein Flüssigkeitsreservoir oder eine Reservekammer definiert. Ein Basisventil ist zwischen der unteren Arbeitskammer und der Reservekammer angeordnet, um ebenfalls eine Dämpfkraft hervorzurufen, die den Schwingungen entgegenwirkt, die andernfalls von dem ungefederten Teil des Fahrzeugs auf den gefederten Teil des Fahrzeugs übertragen würden.

Mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Stoßdämpfer wurden mit andauerndem Erfolg in der gesamten Automobilindustrie ein gesetzt. Obwohl sie in der Automobilindustrie erfolgreich arbeiten, sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Stoßdämpfer nicht ohne eigene Probleme. Ein Problem dieser Stoßdämpfer nach dem Stand der Technik ist die Schwierigkeit, sie auf die Frequenz der Schwingungen ansprechbar zu machen. Es wurden komplexe Systeme entwickelt, um mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Stoßdämpfer zu entwickeln, die bei Schwingungen mit hoher Frequenz relativ weich sind, hingegen relativ steif bei Schwingungen mit niedriger Frequenz. Andere Probleme, die mit Hydraulikflüssigkeitsstoßdämpfern nach dem Stand der Technik verbunden sind, betreffen die Veränderung ihrer Dämpferkräfte aufgrund von Temperaturänderungen der Hydraulikflüssigkeit. Wenn sich die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit ändert, ändert sich auch die Viskosität, was die Dämpfkraftcharakteristika der Flüssigkeit signifikant beeinflusst. Hinzu kommt, dass jede Aeration der Hydraulikflüssigkeit während des Betriebs die Funktion des Dämpfers wegen Eintritts eines kompressiblen Gases in eine nicht kompressible Hydraulikflüssigkeit nachteilig beeinflusst. Schließlich erhöht die Hydraulikflüssigkeit das Gewicht des Stoßdämpfers und erzeugt darüber hinaus Bedenken hinsichtlich der Umweltverträglichkeit infolge der Verwendung von Hydraulikflüssigkeit.

Um einige dieser Probleme bei Stoßdämpfern, die Hydraulikflüssigkeit als Dämpfermedium verwenden, zu überwinden, wurden Stoßdämpfer entwickelt, die Gas wie beispielsweise Luft als Dämpfermedium verwenden. Die Verwendung eines Gases als Dämpfungsmedium erzeugt einen frequenzabhängigen Dämpfer, der im Vergleich zu Hydraulikflüssigkeitsdämpfern weniger empfindlich gegen Temperaturänderungen ist, der über die Zeit nicht nachteilig durch Aeration beeinträchtig wird, der niedriger im Gewicht ist und der wegen des Weg falls der Hydraulikflüssigkeit umweltfreundlich ist.

Obwohl mit Gas gefüllte Stoßdämpfer sich einigen der Probleme widmen, die mit Dämpfern einhergehen, die mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind, sind sie gleichwohl nicht frei von nur sie betreffenden Problemen. Ein Gebiet, auf dem bei mit Gas gefüllten Dämpfern Probleme auftreten, ist das Dichtungssystem, das in der Stangenführung eingebaut ist und das die Stange abdichtet und schmiert. In den meisten der mit Gas gefüllten Gasfedern oder Dämpfern mit Gasfüllung besteht das in der Stangenführung integrierte Dichtungssystem aus zwei Dichtungen mit einer zwischen ihnen angeordneten Ölkammer. Das Öl stellt die Schmierung für die Dichtungen bereit und bildet eine zusätzliche Barriere gegen die Gasmoleküle, um eine perfekte Abdichtung zu garantieren. Ein Problem dieser Ausführung nach dem Stand der Technik liegt darin, dass der Druck der Ölkammer über die Zeit hinweg zunehmen kann. Wenn der Stoßdämpfer hergestellt wird, liegt der Druck bei atmosphärischem Druck, und er nimmt bis zum statischen Druck der Arbeitskammer zu oder noch schlimmer, zum höchsten dynamischen Druck, der über die Zeit hinweg in der Arbeitskammer auftritt. Eine derartige Druckerhöhung verursacht eine Zunahme der Größe der Dichtungsreibung und hierdurch einen beschleunigten Abrieb der Dichtung. Die Ursache für die Zunahme des Drucks ist das Eindringen von Gasmolekülen durch die Dichtung von der Hochdruckseite her (Arbeitskammer) zur Niederdruckseite (Ölkammer).

Die fortschreitende Entwicklung von Dämpfern mit Gasfüllung führte zur Schaffung eines auf die genannten Probleme gerichteten verbesserten Dichtungssystems für die Stangenführungsanordnung.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Dichtungssystem für eine Stangenführungsanordnung bereit. Das Dichtungssystem weist ein Dichtungspaar mit einer zwischen ihnen angeordneten Ölkammer auf. Die untere Dichtung ist auf einem beweglichen Kolben angeordnet. Der bewegliche Kolben bewegt sich in der Arbeitskammer in axialer Richtung, um den Druck zwischen der Ölkammer und der Arbeitskammer des Stoßdämpfers auszugleichen.

Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlich. Es versteht sich, dass die detaillierte Beschreibung und speziellen Beispiele, obwohl sie ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, nur dem Zweck der Illustration dienen, und nicht die Absicht besteht, den Schutzbereich der Erfindung zu begrenzen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen leichter verständlich.
1 ist eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein mit Gas gefüllter Stoßdämpfer eingebaut ist, der das erfindungsgemäße Dichtungssystem aufweist;
2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, des Stoßdämpfer aus 1, in welchem das erfindungsgemäße Dichtungssystem angeordnet ist;
3 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht des Kolbensystems aus 2;
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Stangenführungsanordnung aus 2, in welcher das erfindungsgemäße Dichtungssystem angeordnet ist;
5 ist eine graphische Darstellung, in der die Frequenz gegenüber der Dissipation sowohl für einen Stoßdämpfer nach dem Stand der Technik, der mit Flüssigkeit gefüllt ist, und einem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer, der mit Gas gefüllt ist, aufgetragen ist;
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Stangenführungsanordnung gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels; und
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Stangenführungsanordnung entsprechend eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Die folgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen ist lediglich exemplarischer Natur, und es ist auf keinen Fall eine Begrenzung der Erfindung, der Anmeldung oder des Gebrauchs beabsichtigt.
Es wird nun Bezug genommen auf die Figuren, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche oder entsprechende Teile über die verschiedenen Ansichten hinweg bezeichnen. In 1 ist ein Fahrzeug dargestellt, das mit einem Aufhängungssystem mit erfindungsgemäßen frequenzabhängigen Dämpfern ausgestattet ist, wobei das Fahrzeug allgemein mit der Bezugs ziffer 10 bezeichnet ist. Das Fahrzeug 10 weist ein hinteres Aufhängungssystem 12, ein vorderes Aufhängungssystem 14 und ein Chassis 16 auf. Das hintere Aufhängungssystem 12 umfasst ein Paar unabhängiger Radaufhängungen, die angepasst sind, ein Paar Hinterräder 18 operativ zu tragen. Jede hintere unabhängige Aufhängung ist mittels eines Stoßdämpfers 20 und einer Schraubenfeder 22 an dem Chassis 16 befestigt. In ähnlicher Weise weist die vordere Aufhängung 14 ein Paar unabhängige Aufhängungen auf, das angepasst ist, ein Paar Vorderräder 24 operativ zu tragen. Jede unabhängige vordere Aufhängung ist mittels eines Stoßdämpfers 26 und einer Schraubenfeder 28 am Chassis angebaut. Die hinteren Stoßdämpfer 20 und die vorderen Stoßdämpfer 26 dienen dazu, die Relativbewegungen des ungefederten Teils des Fahrzeugs 10 (d.h. jeweils die vorderen und hinteren Aufhängungssysteme 12 und 14) bezüglich des gefederten Teils (d.h. Chassis 16) des Fahrzeugs 10 zu dämpfen. Obwohl das Fahrzeug 10 als ein Personenkraftfahrzeug mit unabhängigen vorderen und hinteren Aufhängungen dargestellt ist, können Stoßdämpfer 20 und 26 auch bei anderen Fahrzeugtypen eingesetzt werden, die andere Aufhängungstypen oder Federn aufweisen, oder in anderen Anwendungsarten einschließlich, aber ohne Begrenzung, bei Fahrzeugen, die Luftfedern, Blattfedern, nicht unabhängige vordere und/oder nicht unabhängige hintere Aufhängungssysteme besitzen. Eines der besonderen Merkmale der Erfindung liegt darin, dass, wenn sie mit einer Luftfeder kombiniert ist, die Luftfeder und der Stoßdämpfer getrennte Einheiten sein können; die Einheiten können aber auch miteinander kommunizieren. Es besteht keine Notwendigkeit, eine Kommunikation der Luftfeder mit dem Stoßdämpfer bereitzustellen, aber es ist eine Möglichkeit, die verschiedene Vorteile bereitstellen kann. Des weiteren wird der Begriff "Stoßdämpfer", wie er hier verwendet wird, so verstanden, dass er sich auf Dämpfer im allgemeinen bezieht und daher auch MacPherson Federbeine, Federtellereinheiten wie auch andere im Stand der Technik bekannte Stoßdämpfer einschließt.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen. Darin ist der hintere Stoßdämpfer 20 detaillierter dargestellt. Obwohl 2 lediglich den hinteren Stoßdämpfer 20 zeigt, versteht es sich, dass der vordere Stoßdämpfer 26 ebenfalls als ein frequenzabhängiger Dämpfer mit einer Stangenführungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgelegt sein kann. Der vordere Stoßdämpfer 26 kann sich vom hinteren Stoßdämpfer 20 lediglich in der Art unterscheiden, in welcher er an dem gefederten und ungefederten Teil des Fahrzeugs befestigt ist, und in den Dimensionen der verschiedenen Komponenten. Der Stoßdämpfer 20 weist ein Druckrohr 30, eine Kolbenanordnung 32, eine Kolbenstange 34 und eine Stangenführungsanordnung 36 auf.
Das Druckrohr 30 definiert eine Arbeitskammer 42. Die Arbeitskammer 42 ist mit einem Gas, vorzugsweise Luft, mit einem spezifizierten Druck gefüllt, um als Dämpfungsmedium zu wirken. Die Kolbenanordnung 32 ist gleitfähig in der Arbeitskammer 42 angeordnet und teilt die Arbeitskammer 42 in eine obere Arbeitskammer 44 und eine untere Arbeitskammer 46. Zwischen der Kolbenanordnung 32 und dem Druckrohr 30 ist eine Dichtungsanordnung 48 angeordnet, um eine Gleitbewegung der Kolbenanordnung 32 bezüglich des Druckrohrs 30 zu ermöglichen, ohne übermäßige Reibkräfte bereitzustellen, wie auch, um die obere Arbeitskammer 44 gegen die untere Arbeitskammer 46 abzudichten. Die Kolbenstange 34 ist an der Kolbenanordnung 32 befestigt und erstreckt sich durch die obere Arbeitskammer 44 und durch die Stangenführungsanordnung 36, die das obere Ende des Druckrohrs 30 ab schließt. Das der Kolbenanordnung 32 abgewandte Ende der Kolbenstange 34 ist angepasst, an dem gefederten Teil des Fahrzeugs 10 befestigt zu werden. Das der Stangenführungseinheit 36 abgewandte Ende des Druckrohrs 30 ist angepasst, mit dem ungefederten Teil des Fahrzeugs 10 verbunden zu werden. Obwohl die Kolbenstange 34 dargestellt ist, mit dem gefederten Teil des Fahrzeugs verbunden zu werden, und das Druckrohr 30 mit dem ungefederten Teil des Fahrzeugs verbunden zu werden, liegt es wegen der Verwendung von Gas als Dämpfermedium im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, die Kolbenstange 34 so auszubilden, dass sie mit dem nicht gefederten Teil des Fahrzeugs 10 verbunden werden kann, und das Druckrohr so auszubilden, dass es mit dem gefederten Teil des Fahrzeugs 10 verbunden werden kann, wenn dies gewünscht wird.
Es wird nun Bezug genommen auf die 2 und 3. Die Kolbenanordnung 32 weist einen Kolbenkörper 52, eine Druckventilanordnung 54 und eine Rückstromventilanordnung 56 auf. Die Kolbenstange 34 definiert einen Abschnitt 58 mit reduziertem Durchmesser, an welchem die Kolbenanordnung 32 angeordnet ist. Eine Mutter 60 und eine Beilagscheibe 62 sichern die Kolbenanordnung 32 auf dem Abschnitt 58 der Kolbenstange 34, wobei die Kolbenanordnung 32 gegen eine Schulter 64, die an der Kolbenstange 34 ausgebildet ist, anschlägt.
Die Dichtungsanordnung 48 weist eine erste ringförmige Dichtung 66 auf, die zwischen dem Kolbenkörper 52 und dem Druckrohr 30 an einer Stelle nahe der oberen Arbeitskammer 44 angeordnet ist, und eine zweite ringförmige Dichtung 68, die zwischen dem Kolbenkörper 52 an einer Stelle nahe der unteren Arbeitskammer 46 angeordnet ist. Obwohl die Dichtungsanordnung 48 als eine Mehrteilekomponente dargestellt ist, liegt es im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, die Dichtungsanordnung 48 als ein Stück auszubilden, falls dies gewünscht ist. Die Dichtungsanordnung 48 gestattet eine Gleitbewegung des Kolbenkörpers 52 bezüglich des Druckrohrs 30, ohne übermäßige Reibkräfte zu generieren, und gestattet es, eine Dichtung zwischen der oberen Arbeitskammer 44 und der unteren Arbeitskammer 46 bereitzustellen. Die von der Dichtungsanordnung 48 erfüllte Doppelrolle ist wegen der hohen Drücke, die in den Arbeitskammern 44 und 46 erzeugt werden, sehr wichtig für den gasgefüllten Stoßdämpfer bei dem andauernden Erfordernis, die zwischen der Kolbenanordnung 32 und dem Druckrohr 30 erzeugten Gleitkräfte zu begrenzen.
Der Kolbenkörper 52 definiert eine Vielzahl von Druckdurchgängen 70 und eine Vielzahl von Ausdehnungsdurchgängen 72. Während einer Kompressionsbewegung des Dämpfers 20 strömt Gas aus der unteren Arbeitskammer 46 durch die Druckdurchgänge 70 in die obere Arbeitskammer 44, was unten näher beschrieben wird. Während einer Ausdehnungsbewegung des Stoßdämpfers 20 strömt Gas aus der oberen Arbeitskammer 44 durch die Ausdehnungsdurchgänge 72 in die untere Arbeitskammer 46, was ebenfalls unten näher beschrieben wird.
Die Druckventilanordnung 54 weist eine Vielzahl von Haltern 74, eine Vielzahl von Ventilfedern 76 und eine Vielzahl von Ventilteilen 78 auf. Jedes Ventilteil 78 ist mittels einer zugeordneten Ventilfeder 76, die sich gegen einen zugeordneten Ventilhalter 74 abstützt, gegen den Kolbenkörper 52 gedrückt, um normalerweise einen zugeordneten Druckdurchgang aus der Vielzahl der Druckdurchgänge 70 zu schließen. Während eines Druckhubs des Stoßdämpfers 20 wird das Gas in der unteren Arbeitskammer 46 wie auch das Gas in der Vielzahl der Druckdurchgänge 70 komprimiert. Das komprimierte Gas in den Druckdurchgängen 70 übt eine Kraft auf die Ventilteile 78 aus, die so lange in ihrer Schließposition sitzend verbleiben, bis die Kraft, die von dem Gasdruck erzeugt wird, die Federkraft der Ventilfeder 76 überwindet und das Ventilteil 78 vom Kolbenkörper 52 anhebt und es dadurch dem Gas erlaubt, aus der unteren Arbeitskammer 46 zur oberen Arbeitskammer 44 durch die Druckdurchgänge 70 hindurchzuströmen. Obwohl die Ventilteile 78 schematisch als Kugeln dargestellt sind, kann jedes Ventilteil, einschließlich Ventilscheiben oder andere Vorrichtungen, die funktionieren, um die Durchgänge 70 zu öffnen und zu schließen, verwendet werden.
Die Rückstromventilanordnung 56 weist eine Vielzahl von Haltern 84, eine Vielzahl von Ventilfedern 86 und eine Vielzahl von Ventilteilen 88 auf. Jedes Ventilteil 88 ist mittels einer zugeordneten Ventilfeder 86, die sich gegen einen zugeordneten Ventilhalter 84 abstützt, gegen den Kolbenkörper 52 gedrückt, um normalerweise einen zugeordneten Ausdehnungsdurchgang aus der Vielzahl der Ausdehnungsdurchgänge 72 zu schließen. Während des Ausdehnungshubs des Stoßdämpfers 20 wird das Gas in der oberen Arbeitskammer 44 komprimiert, einschließlich des Gases in der Vielzahl der Ausdehnungsdurchgänge 72. Das komprimierte Gas in den Ausdehnungsdurchgängen 72 übt eine Kraft auf die Ventilteile 88 aus. Die Ventilteile 88 verbleiben gesetzt und verschließen die Ausdehnungsdurchgänge 72 so lange, bis die Kraft, die durch den Gasdruck erzeugt wird, die Federkraft der Ventilfedern 82 überwindet und die Ventilteile 88 vom Kolbenkörper 52 anheben, wodurch es dem Gas ermöglicht wird, aus der oberen Arbeitskammer 44 in die untere Arbeitskammer 46 durch die Ausdehnungsdurchgänge 72 zu strömen. Obwohl die Ventilteile 88 schematisch als Kugeln dar gestellt sind, kann jedes Ventilteil einschließlich Ventilscheiben oder andere Vorrichtungen, die dazu dienen, die Durchgänge 70 zu öffnen und zu schließen, benutzt werden.
Es wird nun Bezug genommen auf die 2 und 4. Die Stangenführungsanordnung 36 stellt sowohl eine Dichtfunktion für den Dämpfer 20 als auch eine Schmierfunktion zur Verfügung. Die Stangenführungsanordnung 36 weist ein Hauptgehäuse 90, einen Staubabstreifer 92, eine obere Dichtung 94, ein Lager 96, eine Kolbenanordnung 98 und einen Halter 100 auf. Das Hauptgehäuse 90 ist in dem Druckrohr 30 mit einer Dichtung 102 eingepasst, die die Fläche zwischen dem Hauptgehäuse 90 und dem Druckrohr 30 abdichtet. Die Dichtung 102 bewahrt das Gas davor, aus der oberen Arbeitskammer 44 zwischen dem Hauptgehäuse 90 und dem Druckrohr 30 zu entweichen. Ein geformter Abschnitt 104 des Druckrohrs 30 ist in eine Nut eingepresst, die von dem Hauptgehäuse 90 definiert ist, um das Hauptgehäuse 90 in dem Druckrohr 30 am Ort zu halten.
Der Schmutzabstreifer 92 ist eine optionale Komponente, die zwischen dem Hauptgehäuse 90 und der Kolbenstange 34 angeordnet ist. Der Schmutzabstreifer 92 verhindert das Eindringen von Schmutz in die Stangenführungsanordnung 36. Die obere Dichtung 94 ist unter dem Schmutzabstreifer 92 und zwischen dem Hauptgehäuse 90 und der Kolbenstange 34 angeordnet. Die obere Dichtung 94 dichtet eine Ölkammer 106 gegen die den Stoßdämpfer umgebende Umgebung ab. Die Ölkammer 106 ist zwischen der oberen Dichtung 94 und der Kolbenanordnung 98 angeordnet. Das Lager 96 ist unter der oberen Dichtung 94 und zwischen dem Hauptgehäuse 90 und der Kolbenstange 34 angeordnet. Das Lager 96 stellt eine Führung für die Bewegung der Kolbenstange 34 bereit. Zwischen der Ölkammer 106 und der oberen Dichtung 94 erstreckt sich ein Schmierkanal 108, um eine Schmierung der oberen Dichtung 94 bereitzustellen.
Die Kolbenanordnung 98 ist gleitend in einer Bohrung 110 in dem Hauptgehäuse 90 angeordnet. Die Kolbenanordnung 98 ist zwischen dem oberen Ende der Bohrung 10 und dem Halter 100 verschiebbar, um das Volumen der Ölkammer 106 zu verändern. Der Halter 100 ist an dem Hauptgehäuse 90 am Ende der Bohrung 110 angeordnet, um als Anschlag für die Kolbenanordnung 98 zu dienen. Die Kolbenanordnung 98 weist einen Kolbenkörper 112, einen O-Ring 114 und eine untere Dichtung 116 auf. Der O-Ring 114 ist zwischen dem Kolbenkörper 112 und dem Hauptgehäuse 90 angeordnet, um die Ölkammer 106 gegen die untere Arbeitskammer 44 abzudichten. Die untere Dichtung 116 ist zwischen dem Kolbenkörper 112 und der Kolbenstange 34 angeordnet, um ebenfalls die Ölkammer 106 gegen die obere Arbeitskammer 44 abzudichten.
Die Kolbenanordnung 98 kann axial innerhalb des Hauptgehäuses 90 gleiten, um den Gasdruck in der oberen Arbeitskammer 44 gegen den Öldruck in der Ölkammer 106 auszugleichen. Mit dieser Konstruktion bleiben die Drücke in der oberen Arbeitskammer 44 und in der Ölkammer 106 stets gleich. Der Halter 100 stellt einen Anschlag dar, um die Ausdehnungsbewegung der Kolbenanordnung 32 und den Weg der Kolbenanordnung 98 zu begrenzen.
Der oben beschriebene gasgefüllte Stoßdämpfer 20 stellt einen frequenzabhängigen Dämpfer dar, der hinsichtlich spezifischer Leistungsanforderungen für besondere Anwendungen eingestellt werden kann. Während der Druck- und der Ausdehnungsbewegungen bei Stoßdämpfern nach dem Stand der Technik, die mit Flüssigkeit gefüllt sind, strömt die Flüssigkeit entweder von der unteren Arbeitskammer zur oberen Ar beitskammer oder von der oberen Arbeitskammer zur unteren Arbeitskammer. Dies erzeugt Frequenz-/Dissipationskennlinien, deren Verlauf kontinuierlich zunehmend ansteigt, wenn die Frequenz der gedämpften Schwingungen zunimmt, was zu einem exponentiellen Verlauf der Kurve bei höheren Frequenzen führt. Die vorliegende Erfindung stellt für den Designer des Aufhängungssystems die Möglichkeit zur Verfügung, den Verlauf der Kurve abzuflachen, wie es in 5 dargestellt ist.
Das Abflachen der Kurve ist auf die Kompressibilität des Gases gegenüber der Nichtkomprimierbarkeit einer Flüssigkeit zurückzuführen. Während einer geringen Geschwindigkeit oder niedrigen Frequenz der Bewegungen des Stoßdämpfers 20 erfolgt eine minimale Kompression des Gases, und die Bewegung der Kolbenanordnung 32 befördert Gas zwischen der unteren und der oberen Arbeitskammer 44, 46 des Druckrohrs 30. Bei zunehmender Frequenz der Bewegungen erhöht die Kompression des Gases auch den Wechsel der Dissipation, da das komprimierte Gas wie eine Feder zu arbeiten beginnt. Der spezifische Punkt, bei dem die Gasdämpferkurve von der Flüssigkeitsdämpferkurve abzweigt, kann durch Wahl unterschiedlicher Größen für die Durchgänge 70 und 72 eingestellt werden. Zusätzlich zur Änderung des Verlaufs der Kurve, die in 5 gezeigt ist, kann die Höhe der Kurve durch Änderung des Anfangsdrucks in der Arbeitskammer 42 eingestellt werden.
Die Einstellbarkeit des Stoßdämpfers 20 hinsichtlich zweier Punkte gestattet das Einstellen des Stoßdämpfers 20 sowohl hinsichtlich der Eigenfrequenz des Chassis als auch der Eigenfrequenz der Radaufhängung, um die Leistung des Stoßdämpfers 20 bei jeder dieser Frequenzen zu optimieren. Die Flüssigkeitsstoßdämpfer nach dem Stand der Technik konnten entsprechend einer spezifischen Kennlinie eingestellt werden, jedoch waren die verbleibenden Frequenzkennlinien ein Ergebnis des Kurvenverlaufs, der nicht geändert werden konnte.
Es wird nun Bezug genommen auf 6, in der eine Stangenführungsanordnung 136 als ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die Stangenführungsanordnung 136 ist ein unmittelbarer Ersatz für die Stangenführungsanordnung 36.
Die Stangenführungsanordnung 136 bietet sowohl eine Dichtungsfunktion für den Stoßdämpfer 20 als auch eine Schmierfunktion. Die Stangenführungsanordnung 136 weist ein Hauptgehäuse 190, einen Schmutzabstreifer 192, eine obere Dichtung 194, eine Lagerung 196, eine Kolbenanordnung 198 und einen Halter 200 auf. Das Hauptgehäuse 190 ist in das Druckrohr 30 mit einer Dichtung 202 eingesetzt, die die Fläche zwischen dem Hauptgehäuse 190 und dem Druckrohr 30 abdichtet. Die Dichtung 202 verhindert das Entweichen von Gas aus der oberen Arbeitskammer 44 zwischen das Hauptgehäuse 190 und dem Druckrohr 30. Ein geformter Abschnitt 204 des Druckrohrs 30 ist in eine Nut eingepresst, die in dem Hauptgehäuse 190 ausgebildet ist, um das Hauptgehäuse 190 in dem Druckrohr 30 zu halten.
Der Schmutzabweiser 192 ist eine optionale Komponente, die zwischen dem Hauptgehäuse 190 und der Kolbenstange 34 angeordnet ist. Der Schmutzabweiser 192 verhindert, dass Schmutz in die Stangenführungsanordnung 136 eindringt. Die obere Dichtung 194 ist unter dem Schmutzabweiser 192 und zwischen dem Hauptgehäuse 190 und der Kolbenstange 34 angeordnet. Die obere Dichtung 194 dichtet eine Ölkammer 206 gegen die Umgebung außerhalb des Stoßdämpfers 20 ab. Die Ölkammer 206 ist zwischen der oberen Dichtung 194 und der Kolbenanordnung 198 angeordnet. Das Lager 196 ist unterhalb der oberen Dichtung 194 und zwischen dem Hauptgehäuse 190 und der Kolbenstange 34 angeordnet. Das Lager 196 stellt die Führung für die Bewegung der Kolbenstange 34 bereit. Zwischen der Ölkammer 206 und der oberen Dichtung 194 erstreckt sich ein Schmiermittelkanal 208, um eine Schmierung für die obere Dichtung 194 bereitzustellen.
Die Kolbenanordnung 198 ist gleitbar in dem Druckrohr 30 angeordnet. Die Kolbenanordnung 198 ist zwischen dem unteren Ende des Hauptgehäuses 190 und dem Halter 200 bewegbar, um das Volumen der Ölkammer 206 zu variieren. Der Halter 200 ist mittels einer Schweißung oder anderen im Stand der Technik bekannten Mitteln an dem Druckrohr 30 festgelegt, um als ein Anschlag für die Kolbenanordnung 198 zu dienen. Die Kolbenanordnung 198 weist einen Kolbenkörper 212, einen O-Ring 214 und eine untere Dichtung 216 auf. Der O-Ring 214 ist zwischen dem Kolbenkörper 212 und dem Druckrohr 30 angeordnet, um die Ölkammer 206 gegen die obere Arbeitskammer 44 abzudichten. Die untere Dichtung 216 ist zwischen dem Kolbenkörper 212 und der Kolbenstange 34 angeordnet, um ebenfalls die Ölkammer 206 gegen die obere Arbeitskammer 44 abzudichten.
Die Kolbenanordnung 198 kann axial in dem Druckrohr 30 gleiten, um den Gasdruck in der oberen Arbeitskammer 44 gegen den Öldruck in der Ölkammer 206 auszugleichen. Mit dieser Konstruktion bleiben die Drücke in der oberen Arbeitskammer 44 und in der Ölkammer 206 stets gleich. Der Halter 200 stellt einen Anschlag bereit, um die Ausdehnungsbewegung der Kolbenanordnung 32 und den Weg der Kolbenanordnung 198 zu begrenzen.
Es wird nun auf 7 Bezug genommen. Darin ist eine Stangenführungsanordnung 236 als ein weiteres mit der Erfindung in Einklang stehendes Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Stangenführungsanordnung 236 ist ein direkter Ersatz für die Stangenführungsanordnung 36 oder 136.
Die Stangenführungsanordnung 236 stellt sowohl eine Dichtfunktion für den Stoßdämpfer 20 als auch die Funktion einer Schmierung bereit. Die Stangenführungsanordnung 236 weist ein Hauptgehäuse 290, einen Schmutzabweiser 292, eine obere Dichtung 294, eine Lagerung 296, eine Kolbenanordnung 298 und einen Halter 300 auf. Das Hauptgehäuse 290 ist mit einer Dichtung 302, die die Fläche zwischen dem Hauptgehäuse 290 und dem Druckrohr 30 abdichtet, in dem Druckrohr 30 eingesetzt. Die Dichtung 302 hindert Gas am Entweichen aus der oberen Arbeitskammer 44 zwischen dem Hauptgehäuse 290 und dem Druckrohr 30. Ein geformter Abschnitt 304 des Druckrohrs 30 ist in eine Nut, die in dem Hauptgehäuse 290 definiert ist, eingepresst, um das Hauptgehäuse 290 in dem Druckrohr 30 zu halten.
Der Schmutzabweiser 292 ist eine optionale Komponente, die zwischen dem Hauptgehäuse 290 und der Kolbenstange 34 eingesetzt ist. Der Schmutzabweiser 292 verhindert, dass Schmutz in die Stangenführungsanordnung 236 eintritt. Die obere Dichtung 294 ist unter dem Schmutzabweiser 292 und zwischen dem Hauptgehäuse 290 und der Kolbenstange 34 angeordnet. Die obere Dichtung 294 dichtet eine Ölkammer 306 gegen die Außenumgebung des Stoßdämpfers 20 ab. Die Ölkammer 306 ist zwischen der oberen Dichtung 294 und der Kolbenanordnung 298 angeordnet. Das Lager 296 ist unter der oberen Dichtung 294 und zwischen dem Hauptgehäuse 290 und der Kolbenstange 34 angeordnet. Das Lager 296 stellt die Führung für die Bewegung der Kolbenstange 34 bereit. Zwi schen der Ölkammer 306 und der oberen Dichtung 294 erstreckt sich ein Schmiermittelkanal 308, um eine Schmierung für die obere Dichtung 294 bereitzustellen.
Die Kolbenanordnung 298 ist gleitend in einer Hülse 310 angeordnet, welche an dem Gehäuse 290 anliegt. Eine Dichtung 312 ist zwischen der Hülse 310 und dem Hauptgehäuse 290 ausgebildet, um die Ölkammer 306 abzudichten. Die Kolbenanordnung 298 ist zwischen dem unteren Ende des Hauptgehäuses 290 und dem Halter 300 bewegbar. Der Halter 300 liegt an der Hülse 310 an und ist mittels eines Schnapprings, durch Verschweißen oder andere im Stand der Technik bekannte Mittel an dem Druckrohr 30 befestigt, um einen Anschlag für die Kolbenanordnung 198 zu bilden.
Die Kolbenanordnung 298 weist einen Kolbenkörper 314, einen O-Ring 316 und eine untere Dichtung 318 auf. Der O-Ring 316 ist zwischen dem Kolbenkörper 314 und der Hülse 310 angeordnet, um die Ölkammer 306 gegen die obere Arbeitskammer 44 abzudichten. Die untere Dichtung 318 ist zwischen dem Kolbenkörper 314 und der Kolbenstange 34 eingesetzt, um ebenfalls die Ölkammer 306 gegen die obere Arbeitskammer 44 abzudichten.
Die Kolbenanordnung 298 kann axial in der Hülse 310 gleiten, um den Gasdruck in der oberen Arbeitskammer 44 mit dem Öldruck in der Ölkammer 306 auszugleichen. Mit dieser Konstruktion verbleiben die Drücke in der oberen Arbeitskammer 44 und in der Ölkammer 306 stets gleich. Der Halter 300 stellt einen Anschlag zur Begrenzung der Ausdehnungsbewegung der Kolbenanordnung 32 und der Bewegung der Kolbenanordnung 298 dar.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, so dass Variationen, die nicht vom dem Geist der Erfindung abweichen, als im Schutzbereich der Erfindung liegend angesehen werden. Derartige Variationen können nicht als ein Abweichen vom Geist und dem Umfang der Erfindung betrachtet werden.
Zusammenfassung:
Ein Stoßdämpfer mit Gasfüllung weist ein Druckrohr auf, das eine Arbeitskammer definiert. Eine Kolbenanordnung teilt die Arbeitskammer in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer. Eine Vielzahl von Ausdehnungsdurchgängen erstreckt sich durch die Kolbenanordnung und wird durch eine Ausdehnungsventilanordnung geöffnet und geschlossen. Eine Vielzahl von Druckdurchgängen erstreckt sich durch die Kolbenanordnung und wird durch eine Druckventilanordnung geöffnet und geschlossen. Eine Stangenführungsanordnung ist zwischen dem Druckrohr und der Kolbenstange angeordnet. Die Stangenführungsanordnung weist eine Ölkammer zum Abdichten und Schmieren der Kolbenstange auf. Ein axial bewegbarer Kolben hält den Druck in der Ölkammer mit dem Druck in der oberen Arbeitskammer gleich.

Claims

Dämpfer mit: – einem Druckrohr, das eine Längsachse definiert und eine Arbeitskammer bildet; – einem Dämpferkolben, der in der genannten Arbeitskammer angeordnet ist und der die genannte Arbeitskammer in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer aufteilt; – einer Kolbenstange, die an dem Dämpferkolben angeordnet ist und sich durch das Druckrohr erstreckt; – einer Stangenführungsanordnung, die zwischen der Kolbenstange und dem Druckrohr angeordnet ist, wobei die genannten Stangenführungsanordnung aufweist: ein Hauptgehäuse; eine erste Dichtung zwischen einer ersten Komponente der Stangenführungsanordnung und der genannten Kolbenstange; eine zweite Dichtung, die zwischen einer zweiten Komponente der genannten Stangenführungsanordnung und der genannten Kolbenstange eingesetzt ist; eine Flüssigkeitskammer, die zwischen der genannten ersten und zweiten Dichtung angeordnet ist; und einen Führungskolben, der in bezug auf die genannte Flüssigkeitskammer bewegbar ist, um das Volumen der genannten Flüssigkeitskammer zu verändern.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei die genannte erste Komponente das genannte Hauptgehäuse ist.
Dämpfer nach Anspruch 2, wobei die genannte zweite Komponente der genannte Führungskolben ist.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei die genannte zweite Komponente der genannte Führungskolben ist.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei der genannte Führungskolben gleitfähig in dem genannten Hauptgehäuse eingesetzt ist.
Dämpfer nach Anspruch 5, wobei die genannte erste Komponente das genannte Hauptgehäuse ist.
Dämpfer nach Anspruch 6, wobei die genannte zweite Komponente der genannte Führungskolben ist.
Dämpfer nach Anspruch 5, wobei die genannte zweite Komponente der genannte Führungskolben ist.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei der genannte Führungskolben gleitfähig in dem genannten Druckrohr eingesetzt ist.
Dämpfer nach Anspruch 9, wobei die genannte erste Komponente das genannte Hauptgehäuse ist.
Dämpfer nach Anspruch 10, wobei die genannte zweite Komponente der genannte Führungskolben ist.
Dämpfer nach Anspruch 9, wobei die genannte zweite Komponente der genannte Führungskolben ist.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei der genannte Führungskolben gleitfähig in eine Hülse eingesetzt ist, die zwischen dem genannten Druckrohr und dem genannten Kolben angeordnet ist.
Dämpfer nach Anspruch 13, wobei die genannte erste Komponente das Hauptgehäuse ist.
Dämpfer nach Anspruch 14, wobei die genannte zweite Komponente der genannte Führungskolben ist.
Dämpfer nach Anspruch 13, wobei die genannte zweite Komponente der genannte Führungskolben ist.
Dämpfer nach Anspruch 13, wobei die genannte Hülse an dem genannten Hauptgehäuse festgelegt ist.
Dämpfer nach Anspruch 13, wobei die genannte Stangenführungsanordnung des weiteren einen Halter aufweist, der zwischen dem genannten Führungskolben und dem genannten Dämpferkolben angeordnet ist, wobei der genannte Halter einen Anschlag für den genannten Führungskolben bereitstellt.
Dämpfer nach Anspruch 18, wobei der genannte Halter einen Anschlag für den genannten Dämpferkolben bereitstellt.
Dämpfer nach Anspruch 18, wobei der genannte Halter an der genannten Hülse anliegt.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei die genannte Führungsstangenanordnung des weiteren einen Halter aufweist, der zwischen dem genannten Führungskolben und dem genannten Dämpferkolben angeordnet ist, und der genannte Halter einen Anschlag für den genannten Führungskolben bereitstellt.
Dämpfer nach Anspruch 21, wobei der genannte Halter an dem genannten Hauptgehäuse festgelegt ist.
Dämpfer nach Anspruch 21, wobei der genannte Halter an dem genannten Druckrohr festgelegt ist.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei des weiteren ein Schmutzabweiser zwischen der genannten Stangenführungsanordnung und der genannten Kolbenstange angeordnet ist.