DE19629959A1 - Schwingungsdämpfer mit einem Hydrolager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem Hydrolager für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer in einem Gehäuse bzw. einem Zylinder abdichtend geführten Kolbenstange, die an dem in den Zylinder ragenden Ende mit einem Kolben versehen ist, der einen mit einer Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt, während das Hydrolager mit dem Schwingungsdämpfer eine Baueinheit bildet und diese Baueinheit zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Radführungsteil eingebaut ist.

Zur Dämpfung der hochfrequenten Schwingungen ist es im Fahrzeugbau möglich, das Hydrolager als vom Schwingungsdämpfer getrenntes Fahrwerkselement einzubauen, wobei dann das Hydrolager und der Schwingungsdämpfer hinsichtlich ihrer Funktion separat entwickelt und abgestimmt werden. Die Abstimmung führt zu gegenseitiger Beeinflussung, so daß diese Systeme nicht zum gewünschten Erfolg geführt haben.

Durch die DE-OS 38 22 421 ist eine aus Schwingungsdämpfer und Hydrolager bestehende Einheit gezeigt, bei der lediglich auf die Kolbenstange des Schwingungsdämpfers das in sich abgeschlossene Hydrolager aufmontiert ist, so daß dieser Zusammenbau lediglich eine Aggregation der beiden Teile bildet. Eine solcher Zusammenbau von in sich geschlossenen Systemen ist neben den Funktionsschwierigkeiten mit einem zusätzlichen hohen Bauaufwand behaftet, da sowohl der Schwingungsdämpfer als auch das Hydrolager getrennt voneinander entwickelt und abgestimmt werden müssen. Außerdem beansprucht eine solche Konstruktion besonders in axialer Richtung einen großen Bauraum, d. h. es ist eine große Einbaulänge erforderlich, die bei modernen Automobilkonstruktionen und erst recht bei kleinen Automobilen nicht mehr vorhanden ist.

Bei einem in der sogenannten Einrohr-Bauart ausgeführten Schwingungsdämpfer ist es durch die DE-OS 16 55 430 bekannt, daß an dem der Kolbenstange gegenüberliegenden ein Ausgleichsraum angeordnet ist, der von einer glockenförmigen Wand und einer Gummi-Metall-Feder begrenzt ist und dadurch der Schwingungsdämpfer nur mit Hydraulikflüssigkeit, also ohne Gaspolster, gefüllt ist. Dementsprechend wirken sich infolge der Inkompressibilität der Dämpfflüssigkeit die Schwingungen auf das ganze Dämpfersystem aus.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine aus Schwingungsdämpfer und Hydrolager bestehende kostengünstige Baueinheit zu schaffen, die im hochfrequenten Bereich die Geräusche absorbiert, die möglichst wenig Bauteile erfordert, einfach herzustellen ist, einen geringen Raumbedarf insbesondere in axialer Richtung hat und dadurch leicht einbaubar ist, sowie Stoßdämpfer und Hydrolager ohne Schwierigkeit gemeinsam auf die geforderten Werte für die hochfrequenten und niederfrequenten Schwingungen abzustimmen sind.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schwingungsdämpfer und das Hydrolager einen gemeinsamen Flüssigkeitskreislauf aufweisen. Der Aufbau der Baueinheit wird relativ einfach, wobei zwischen einem Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers und dem Hydrolager ein flüssigkeitsleitend wirkendes Schwingungsdämpfer-Bauteil angeordnet ist. Außerdem wird durch die Anordnung des elastischen Kissens und dessen Volumenänderbarkeit eine einfache gemeinsame Abstimmung des Systems auf die geforderten Werte ermöglicht, wobei die beispielsweise von den Rädern und den Reifen herrührenden hochfrequenten Schwingungen mit kleinen Amplituden vom Hydrolager und niederfrequente Schwingungen mit großen Amplituden vom Schwingungsdämpfer gedämpft werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das elastische Kissen durch ein Gaspolster gebildet, wobei dieses Gaspolster entweder direkt, durch eine elastische Membrane oder auch durch einen Trennkolben getrennt über der Dämpfflüssigkeit angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform ist das elastische Kissen durch ein von der Dämpfflüssigkeit im Innenraum des Hydrolagers beaufschlagtes gummielastisches Außenwandteil gebildet, welches einerseits fest mit dem Kolbenstangenende und andererseits fest mit einem Hydrolagergehäuse verbunden ist. Die gummielastische Wand wirkt vorzugsweise in radialer Richtung.

Eine im Aufbau sehr einfache Ausführungsform wird dadurch erhalten, daß das flüssigkeitsleitend wirkende Schwingungsdämpfer-Bauteil aus einer rohrförmig ausgebildeten Kolbenstange besteht. In weiterer Ausgestaltung verbindet die rohrförmige Kolbenstange einen unterhalb des Kolbens befindlichen Arbeitsraum flüssigkeitsleitend mit einem Innenraum des Hydrolagers. Die Kolbenstange ist somit nicht nur das Befestigungsteil für das Hydrolager, sondern sie wirkt außerdem als hydraulisches Verbindungsrohr zwischen dem Innenraum des Zylinders und dem Innenraum des Hydrolagers, wodurch der Gesamtaufbau der Baueinheit einfach und preiswert ist.

Das Hydrolager kann den jeweiligen Anforderungen hinsichtlich der gewünschten Dämpfeigenschaften leicht angepaßt werden, da dieses sehr variabel im Aufbau ist. So ist bei einer Ausführungsform das Gaspolster und eine mit Dämpfventilen versehene Ventilplatte im Hydrolager angeordnet, während bei einer anderen Konstruktion das Gaspolster durch eine gummielastische Membrane von der Dämpfflüssigkeit getrennt ist. Die Abstimmung des Systems insbesondere des Hydrolagers auf die geforderte Dämpfung der hochfrequenten Schwingungen ist u. a. durch eine Volumenänderung der Gaspolsterfüllung leicht durchzuführen.

Auch hinsichtlich der Anordnung der Dämpfventile besteht eine sehr große Freizügigkeit, denn diese sind bei einer weiteren Ausführungsvariante im Bereich des Arbeitsraums im flüssigkeitsleitend wirkenden Schwingungsdämpfer-Bauteil, vorzugsweise in der rohrförmigen Kolbenstange angeordnet. Entsprechendes gilt feiner für die Anordnung des elastischen Kissens, denn dieses kann bei Bedarf, d. h. bei sehr geringem Bauraum in Achsrichtung des Systems, durch ein in einem Ringraum zwischen dem Zylinder und einem Gehäuse vorgesehenes Gaspolster gebildet werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Boden des Zylinders als Ventilplatte für die Dämpfventile ausgebildet und das Hydrolager ist am ventilplattenseitigen Ende des Zylinders befestigt, während im Hydrolager der mit Dämpfflüssigkeit und Gaspolster versehene Innenraum angeordnet ist.

Dadurch, daß ein Wandabschnitt des Hydrolagers durch ein gummielastisches Bauteil, vorzugsweise durch eine Gummifeder, gebildet ist, wird bei Schwingungen mit hohen Frequenzen und kleinen Amplituden eine reibungsfreie Relativbewegung zwischen dem Schwingungsdämpfer und dem Hydrolagergehäuse ermöglicht. Die Gummifeder ist vorzugsweise einerseits fest mit einem Schwingungsdämpfer-Bauteil, beispielsweise mit der Kolbenstange, verbunden und ist andererseits am Hydrolagergehäuse befestigt. Auch kann die Gummifeder mit Befestigungselementen versehen sein, die zur Verbindung der Baueinheit mit dem Fahrzeugaufbau dienen, ferner kann die Gummifeder als Schubfeder, Druckfeder oder als Membrane ausgebildet werden.

Die erfindungsgemäße Baueinheit kann außer bei Schwingungsdämpfer problemlos auch bei Federbeinen der verschiedensten Bauarten angewendet werden.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine aus Schwingungsdämpfer und Hydrolager bestehende Baueinheit mit nach oben austretender Kolbenstange in schematischer Darstellung;

Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Baueinheit in abgewandelter Form;

Fig. 3 eine Ausführungsform, bei der im Hydrolager die Dämpfflüssigkeit vom Gaspolster durch eine Membrane getrennt ist;

Fig. 4 eine schematisch dargestellte Ausführungsform, bei der ein Gaspolster in einem Ringraum zwischen Zylinder und Gehäuse angeordnet ist;

Fig. 5 eine Baueinheit mit nach unten austretender Kolbenstange in schematischer Darstellung;

Fig. 6 eine Ausführungsform, bei welcher die Gummifeder Befestigungselemente zur Verbindung mit dem Fahrzeugaufbau trägt.

Die aus Schwingungsdämpfer 1 und Hydrolager 2 bestehende Baueinheit nach Fig. 1 besitzt eine rohrförmig ausgebildete Kolbenstange 3, die an ihrem in einen Zylinder 4 ragenden Ende einen mit Dämpfeinrichtungen 9 versehenen Kolben 5 trägt und damit den vollständig mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum des Zylinders in zwei Arbeitsräume 7 und 8 unterteilt. Am zylinderaustrittsseitigen Ende ist die Kolbenstange 3 geführt und durch eine Kolbenstangendichtung 6 nach außen abgedichtet. Mit dem am Zylinderboden angebrachten Befestigungsauge 10, welches mit einem Gummielement versehen ist, ist die Baueinheit vorzugsweise mit einem Radführungsteil eines Fahrzeugs verbunden. Das Hydrolager 2, welches üblicherweise an einem Fahrzeugaufbau 18 befestigt wird, besitzt ein napfförmig ausgebildetes Hydrolagergehäuse 11, in welchem sich eine als Ventilträger ausgebildete Trennwand 13 befindet, die Dämpfventile 14 und 15 aufnimmt. Als Verbindungselement des Hydrolagergehäuses 11 mit der Kolbenstange 3 dient eine Gummifeder 12, die fest und dicht einerseits mit dem Hydrolagergehäuse 11 und andererseits mit der Kolbenstange 3 verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt diese Verbindung des Hydrolagers 2 mit der Kolbenstange 3 durch Vulkanisation, Einpressen, Schraubklebung oder durch andere bekannte druckdichte Befestigungsarten. Durch die rohrförmige Kolbenstange 3 ist der von der Trennwand 13, einem Teil des Hydrolagergehäuses 11 und der Gummifeder 12 begrenzte Innenraum 16 mit dem Arbeitsraum 7 flüssigkeitsleitend verbunden. Der Raum oberhalb der Trennwand 13 besitzt eine Flüssigkeits- und Gasfüllung 17 und steht über die Dämpfventile 14 und 15 mit dem Innenraum 16 in Verbindung.

Die Baueinheit ist mechanisch und funktionsmäßig einbaufertig ausgebildet, so daß der Einbau in das Fahrzeug einfach und kostensparend ist. Die Abstimmung auf die geforderten Werte hinsichtlich der vom Schwingungsdämpfer 1 und vom Hydrolager 2 zu dämpfenden Frequenzen erfolgt bei der Herstellung der Baueinheit, die nach der erfolgten Fertigstellung wegen des gemeinsamen Dämpfflüssigkeitskreislaufs nicht mehr getrennt werden darf. Vom Hydrolager 2 werden durch geeignete Abstimmung, vorzugsweise durch den Anteil des Gasvolumens für das Gaspolster 17, die hochfrequenten Schwingungen mit geringen Amplituden aufgenommen, bei denen dann keine Relativbewegung zwischen der Kolbenstange 3 und dem Zylinder 4 auftritt und deshalb im hochfrequenten Bereich ein Auftreten von Dichtungsgeräuschen und Reibung an der Dichtung sowie an den zueinander beweglichen Teilen ausgeschlossen ist. Die niederfrequenten Schwingungen mit größeren Amplituden werden nach wie vor vom Schwingungsdämpfer 1 problemlos und mit dem gewünschten Komfort gedämpft.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 hauptsächlich dadurch, daß die einerseits im Hydrolagergehäuse 11 und andererseits am Ende der Kolbenstange 3 befestigte Gummifeder 12 als Membrane ausgebildet ist und die Dämpfventile 14 und 15 am unteren Ende der Kolbenstange 3, also im Bereich des Arbeitsraumes 7 angeordnet sind. Ein Gaskissen ist bei dieser Konstruktion nicht vorgesehen, so daß die Abstimmung bezüglich der hochfrequenten Schwingungen vorwiegend über die Ausbildung der Membrane 12 erfolgt. Es ist jedoch auch bei dieser Konstruktion die Anordnung eines elastischen Kissens ohne weiteres möglich, wobei dann vorzugsweise die in Fig. 1 gezeigte Gummifeder 12 vorgesehen wird.

In Fig. 3 ist eine Baueinheit gezeigt, die als wesentlichen Unterschied zu der nach Fig. 1 im Hydrolager 2 eine Membrane 19 aufweist, welche die Dämpfflüssigkeit von dem Gaspolster 17 trennt. Damit wird eine lageunabhängige Anordnung der Baueinheit im Fahrzeug ermöglicht, da keine Vermischung von Flüssigkeit und Gas auch beispielsweise bei stark geneigter Einbaulage auftreten kann.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 ist vorwiegend für solche Einbaufälle geeignet, bei denen ein sehr kleiner Bauraum in Längsrichtung der Baueinheit besteht. Das Gaspolster ist in diesem Fall in einem Ringraum 21 angeordnet, der von der Außenwand des Zylinders 4 und der Innenwand eines Gehäuses 20 gebildet ist.

Eine Ausführungsvariante, bei der die Kolbenstange 3 des Schwingungsdämpfers 1 nach unten aus dem Zylinder 4 austritt, zeigt die Fig. 5. Mit dem mit der Kolbenstange 3 verbundenen und mit einem Gummielement versehenen Befestigungsauge 10 ist die Baueinheit mit dem Radführungsteil verbunden, während das Hydrolager 2 im Bereich des Zylinderbodens, der die Dämpfventile 14 und 15 aufnimmt, die als Gummischubfeder ausgebildete Gummifeder 12 fest mit dem Zylinder 4 verbunden ist. Der Innenraum 1 6 des Hydrolagers 2 ist mit Dämpfflüssigkeit und mit dem Gaspolster 17 gefüllt, wobei das Hydrolagergehäuse mit Befestigungselementen am Fahrzeugaufbau 18 angeordnet ist.

Eine mit oder ohne Gaspolster im Innenraum 16 des Hydrolagers 2 versehene weitere Ausführungsform zeigt die Fig. 6, bei der der Zylinder 4 im Bereich des Zylinderbodens einen mit größerem Durchmesser versehenen Abschnitt aufweist, der das Hydrolagergehäuse bildet. Nach oben ist der Innenraum 16 durch eine scheibenförmige Gummifeder 22 abgeschlossen, die fest mit dem Abschnitt verbunden ist und Befestigungselemente trägt, die zur Verbindung der Baueinheit mit dem Fahrzeugaufbau 18 dienen.

Da bei der erfindungsgemäßen Baueinheit die niederfrequenten Schwingungen nicht vom Schwingungsdämpfer gedämpft werden, werden an die Kolbenstangendichtung, an die Kolbenstangenführung sowie an die Führung des Kolbens im Zylinderrohr wesentlich geringere Anforderungen als für die herkömmlichen Schwingungsdämpfer gestellt, so daß eine einfachere und kostengünstigere Bauteile verwendet werden können.

Anstelle der gezeigten Gaspolster 17 kann das druckabhängig volumenveränderbare elastische Kissen beispielsweise auch durch ein Elastomer oder durch andere bekannte druckabhängig volumenveränderbare Bauteile gebildet werden.

Auch hinsichtlich der am Kolben 5 angeordneten Dämpfeinrichtungen 9 besteht eine große Freizügigkeit. Üblicherweise werden hierfür die im Stoßdämpferbau bekannten Dämpfventile verwendet, die leicht an die gewünschten Dämpfeigenschaften für die niederfrequenten Schwingungen anpaßbar sind.

Claims (18)

1. Schwingungsdämpfer mit einem Hydrolager für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer in einem Gehäuse bzw. einem Zylinder abdichtend geführten Kolbenstange, die an dem in den Zylinder ragenden Ende mit einem Kolben versehen ist, der einen mit einer Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt, während das Hydrolager mit dem Schwingungsdämpfer eine Baueinheit bildet und die Baueinheit zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Radführungsteil eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (1) und das Hydrolager (2) einen gemeinsamen Flüssigkeitskreislauf aufweisen.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Arbeitsraum, vorzugsweise dem Arbeitsraum (7) des Schwingungsdämpfers (1) und dem Hydrolager (2) ein flüssigkeitsleitend wirkendes Schwingungsdämpfer-Bauteil angeordnet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gemeinsamen Flüssigkeitskreislauf im Schwingungsdämpfer (1) und/oder im Hydrolager (2) ein druckabhängig volumenveränderbares elastisches Kissen angeordnet ist.

4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Kissen durch ein Gaspolster (17, 21) gebildet ist.

5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Kissen durch ein beispielsweise von der Dämpfflüssigkeit im Innenraum (16) des Hydrolagers (2) beaufschlagtes gummielastisches Außenwandteil gebildet ist, welches einerseits fest mit dem Kolbenstangenende und andererseits fest mit einem Hydrolagergehäuse (11) verbunden ist.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gummielastische Wand vorzugsweise in radialer Richtung wirkend angeordnet ist.

7. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsleitend wirkende Schwingungsdämpfer-Bauteil durch eine rohrförmige Kolbenstange (3) gebildet ist.

8. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) den Arbeitsraum (7) flüssigkeitsleitend mit einem Innenraum (16) des Hydrolagers (2) verbindet.

9. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspolster (17) und eine mit Dämpfventilen (14 und 15) versehene Ventilplatte (13) im Hydrolager (2) angeordnet ist.

10. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspolster (17) durch die gummielastische Membrane (19) von der Dämpfflüssigkeit getrennt ist.

11. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfventile (14 und 15) im Bereich des Arbeitsraums (7) im flüssigkeitsleitend wirkenden Schwingungs­ dämpfer-Bauteil, vorzugsweise in der rohrförmigen Kolbenstange (3) angeordnet sind.

12. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Kissen durch ein in einem Ringraum zwischen dem Zylinder (4) und einem Gehäuse (20) befindliches Gaspolster (21) gebildet ist.

13. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Zylinders (4) als Ventilplatte (13) für die Dämpfventile (14 und 15) ausgebildet ist und das Hydrolager (2) am ventilplattenseitigen Ende des Zylinders (4) befestigt ist und im Hydrolager (4) der Innenraum (16) mit Dämpfflüssigkeit und das Gaspolster (17) angeordnet ist.

14. Schwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Außenwandteil des Hydrolagers (2) vorzugsweise durch eine Gummifeder (12) gebildet ist.

15. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifeder (12) einerseits fest mit einem Schwingungsdämpfer-Bauteil, beispielsweise mit der Kolbenstange (3) oder mit dem Zylinder (4) verbunden ist und andererseits am Hydrolagergehäuse (11) befestigt ist.

16. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Außenwandteil aus einer scheibenförmigen Gummifeder (22) besteht, welche mit Befestigungselementen versehen ist, die der Verbindung der Baueinheit vorzugsweise mit dem Fahrzeugaufbau (18) dienen.

17. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifeder (12) als Schubfeder ausgebildet ist.

18. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummifeder (12) als Membrane ausgebildet ist.