DE19531790A1

DE19531790A1 - Stoßdämpfer mit Energierückgewinnung

Info

Publication number: DE19531790A1
Application number: DE1995131790
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ruschak; Karl Dipl Ing Ruschak
Original assignee: RUSCHAK
Current assignee: RUSCHAK
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-06

Description

Stand der Technik

Stoßdämpfer oder Schwingungsdämpfer sind unentbehrliche Bauelemente in allen Bereichen der Technik, insbesondere im Fahrzeugbau. Als ein wichtiges Fahrwerksteil sollen sie Fahrbahnstöße absorbieren, ständigen Kontakt der Reifen mit der Fahrbahn gewährleisten und ein Schwingen des Fahrzeugs verhindern. Aus vielen Gründen hat sich hier der hydraulische Teleskopstoßdämpfer bewährt. Dieser wird in Einrohr- und Zweirohr- Bauweise hergestellt, wobei sich der Einrohr-Dämpfer in letzter Zeit immer mehr durchgesetzt hat. Ein solcher Stoßdämpfer ist vom Prinzip her ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder mit Kolben und Kolbenstange. Im Kolben sind Ventile angebracht, die das Überströmen des Dämpfungsmediums (Hydrauliköl) ermöglichen. Je nach Art, Größe und Federbelastung der Ventile wird dem Öl mehr oder weniger großer Widerstand entgegengesetzt und so der gewünschte Dämpfungsgrad erreicht. Die Bewegungsenergie wird dabei fast vollständig in Wärme umgewandelt und ungenutzt an die Umwelt abgegeben. Die teilweise sehr hohen Temperaturen beeinflussen die Wirkung und die Lebensdauer der Stößdämpfer und können sogar zusätzliche Kühlmaßnahmen erforderlich machen.

Die Idee einer Energierückgewinnung z. B. aus vertikalen Fahrzeugbewegungen ist nicht neu. Es wurde bereits beschrieben wie elektrische Energie durch einen quasi elektrischen Stoßdämpfer gewonnen werden kann. Bei diesem Vorschlag ist jedoch fraglich, ob sich der erhebliche Aufwand in der Praxis lohnt und ob die Stoßdämpferfunktionen noch gewährleistet sind.

Vorteile dieser Erfindung

Die hier vorgestellte Erfindung nutzt die sonst verlorengehende Bewegungsenergie in den Stoßdämpfern fast vollständig aus. Dazu strömt das Dämpfungsmedium nicht durch drosselnde Ventile, sondern treibt z. B. bei einem Fahrzeug direkt, oder über einen einstellbaren Hydromotor, Aggregate wie Klimakompressor, Lichtmaschine, Servo- Pumpe etc. an. Je nach Fahrzeuggewicht, Fahrbahnbeschaffenheit, Fahrbetrieb usw. kann die benötigte Antriebsleistung für die Aggregate vollständig oder teilweise durch das System bereitgestellt werden.

Weitere Vorteile sind:

- Gleichmäßige Dämpfung, da alle Dämpfer miteinander verbunden sind. Erwünschte Dämpfkraft-Unterschiede zwischen den Achsen können durch Drosseln und/oder entsprechende Zylinderdurchmesser eingestellt werden.
- Geringere Erwärmung der Stoßdämpfer. Dadurch längere Lebensdauer und gleichbleibende Dämpfwirkung infolge nur minimaler Viskositätsänderung des Dämpfungsmediums.
- Lange Lebensdauer, da nachlassende Dämpfwirkung einfach kompensiert werden kann.
- Niedrigere Reparaturkosten. Reparatur bzw. Aufarbeitung verschlissener Stoßdämpfer ist im Austauschverfahren möglich. Im Fahrzeugbereich müssen Stoßdämpfer nicht mehr paarweise ausgewechselt werden. Weniger Schrott und weniger Entsorgungsprobleme.
- Immense Kostenvorteile bei der Herstellung und Lagerung durch einfache Bauweise und drastisch reduzierte Typenvielfalt. Normung ist möglich. Einsatzmöglichkeiten sind hauptsächlich nur noch von den Hauptabmessungen abhängig. Gleiche Stoßdämpfer sind im Fahrzeugbau und in der Industrie verwendbar. Da die Dämpfung extern einstellbar ist, kann mit einer Stoßdämpfer- bzw. Zylindergröße eine Vielzahl von Fahrzeugtypen ausgerüstet werden.

Ausführungsbeispiel

In Skizze 1 sind:
Nr. 1 die Stoßdämpfer, Nr. 2 der Hydromotor, Nr. 3 ein Zylinder mit unter Gas- oder Federdruck stehendem Ausgleichsraum und Trennkolben, Nr. 4 die Rückschlagventile und Nr. 5 bzw. Nr. 6 die einstellbaren Drosseln. Es wird ein Beispiel mit vier Stoßdämpfern beschrieben (z. B. für PKW/LKW mit je einem einfachen Stoßdämpfer pro Rad). Das System funktioniert jedoch auch mit einer beliebigen Anzahl von Stoßdämpfern.

Wie ersichtlich, kann der klassische Einrohr-Stoßdämpfer wesentlich vereinfacht werden. Der schwimmende Kolben zum Abtrennen des Ausgleichsraums und die Überströmventile im Kolben entfallen. Die Stoßdämpfer (Nr. 1) sind durch Leitungen verbunden. Mittels einfacher Rückschlagventile (Nr. 4) werden die Flüssigkeitsströme gleichgerichtet. Damit dreht sich der einstellbare Hydromotor (Nr. 2) stets nur in eine Richtung. Er übernimmt die Dämpfung an Stelle der sonst notwendigen Ventile im gebräuchlichen Stoßdämpfer. Primär hängt die Dämpfkraft vom Leistungsbedarf der vom Hydromotor angetriebenen Aggregate ab. Diese ist jedoch durch manuelle oder automatische Verstellung der Drosseln (Nr. 5 und Nr. 6) und/oder des Hydromotors (automatisch z. B. mit Hilfe eines Mikrocontrollers als Steuer- bzw. Regelelement welches die verschiedensten Parameter berücksichtigt) auf einfache Weise auch während der Fahrt einstellbar und kann so den Fahrbahnverhältnissen, dem Fahrkomfort und dem Einsatz optimal angepaßt werden.

Es versteht sich von selbst, daß die zurückgewonnene Energie auch zwischengespeichert werden kann, z. B. in einer Batterie oder in einem Druckspeicher.

Anstelle des Hydromotors (2) kann auch ein Linearantrieb verwendet werden. Hierzu ist jedoch eine entsprechende Änderung der Hydraulik-Schaltung in Skizze 1 erforderlich.

Claims

1. Stoßdämpfer (Schwingungsdämpfer), dadurch gekennzeichnet, daß die in den hydraulischen Stoßdämpfer eingeleitete Energie als Antriebsenergie genutzt werden kann.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die in den hydraulischen Stoßdämpfer eingeleitete Energie zur Unterstützung eines Fahrzeugantriebs und/oder eines Antriebs von Aggregaten genutzt werden kann.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1. oder 2., dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus einem oder mehreren hydraulisch miteinander verbundenen doppelt wirkenden Zylindern bestehen kann.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1. oder 2., dadurch gekennzeichnet, daß einzelne, oder auch alle in einem Fahrzeug verwendeten Stoßdämpfer hydraulisch miteinander verbunden sein können.

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 1. oder 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskraft bzw. die Kennlinie des Stoßdämpfers von der in einem oder mehreren Hydromotoren bzw. Linearantrieben und Drosseln umgewandelter Dämpfungsenergie abhängt.

6. Stoßdämpfer nach Anspruch 1. oder 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskraft eingestellt werden kann.

7. Stoßdämpfer nach Anspruch 3. oder 4., dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Volumen-Ausgleichsraum außerhalb des oder der Dämpferzylinder angeordnet sein kann.

8. Stoßdämpfer nach Anspruch 3. oder 4., dadurch gekennzeichnet, daß alle hydraulisch miteinander verbundenen Stoßdämpfer sich gegenseitig nicht beeinflussen und unabhängig voneinander arbeiten können.

9. Stoßdämpfer nach Anspruch 1. oder 2., dadurch gekennzeichnet, daß die in den oder in die hydraulischen Stoßdämpfer eingeleitete Energie in einem Speicher zwischengespeichert werden kann.

10. Stoßdämpfer nach Anspruch 1., 2. oder 5., dadurch gekennzeichnet, daß Drosseln und Ventile sich auch außerhalb des Stoßdämpfers befinden können.