DE19931016A1 - Stoßdämpfer mit von außen verstellbarer Zusatzkraft - Google Patents

Stoßdämpfer mit von außen verstellbarer Zusatzkraft

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DE19931016A1
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Hartmut Henkelmann
Eckhard Babbel
Christian Willmann
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Abstract

Ein erfindungsgemäßer Stoßdämpfer, der insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, umfaßt je ein Befestigungsmittel 1, 2, mit denen er mit einer Karosserie bzw. einem Fahrwerk des Kfz verbunden ist, einen Zylinder 3, einen Kolben 5, der über eine Kolbenstange 4 mit dem Befestigungsmittel 1 verbunden ist und der in dem Zylinder 3 verschiebbar gelagert ist, einen Trennkolben 8, der zwischen dem Kolben 5 und dem Ende des Zylinders 3 angeordnet ist, an dem sich das andere Befestigungsmittel 2 befindet, einen Gasraum 9, welcher durch den Trennkolben 8 von einem Ölraum 7 getrennt ist, wobei der Kolben 5 den Innenraum des Zylinders 3 in einen ersten Ölraum 6 und in den zweiten Ölraum 7 unterteilt, und wobei in dem Kolben 5 zumindest eine Durchgangsöffnung 13 vorgesehen ist, die bei einer Verlagerung des Kolbens 5 einen Ölfluß zwischen den beiden Ölräumen 6, 7 ermöglicht, wobei der Gasraum 9 durch einen verlagerbaren Stellkolben 10 begrenzt ist, mit dem das Volumen des Gasraumes 9 veränderbar ist. Der Stellkolben 10 ist von außerhalb des Stoßdämpfers verstellbar, vorzugsweise über einen Spindelantrieb 11 und 12, wobei die Verstellung des Stellkolbens 10 eine Änderung der Vorspannung des Stoßdämpfers bewirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein einen Stoßdämpfer, und insbesondere einen Stoßdämpfer für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
Stoßdämpfer mit einem gattungsgemäßen Aufbau sind bekannt und werden vielfach im Automobilbau eingesetzt. Diese bekannten Stoßdämpfer weisen einen Kolben auf, der in einem Zylinder in axialer Richtung verlagerbar angeordnet ist, und der den Zylinder in im wesentlichen zwei Ölräume unterteilt. Einer dieser Ölräume ist darüber hinaus über einen weiteren verlagerbaren Kolben, den sogenannten Trennkolben, unterteilt, nämlich in den verbleibenden Ölraum und in ein Gasvolumen.
Bei einem Einfedern des Kraftfahrzeuges, in dem ein solcher bekannte Stoßdämpfer bzw. Einrohrdämpfer eingebaut ist, zum Beispiel bei einer Kurvenfahrt, wird der Kolben in dem Zylinder verschoben, so daß das Öl zwischen den Ölräumen überströmt. Dieses Überströmen wird durch zumindest eine Durchgangsöffnung in dem Kolben ermöglicht, wobei diese Durchgangsöffnung eine Drosselanordnung aufweist, um die Dämpferkraft dadurch zu erzielen.
Nachdem in dem einen Ölraum die Kolbenstange verläuft, ergibt sich das aufgenommene Ölvolumen für diesen Ölraum nach der folgenden Formel:
dVauf = dh.PI.((DKolben)2 - (DKolbenstange)2)/4 (D = Durchmesser)
Der Ölraum, aus dem das Öl verdrängt wird, gibt das Ölvolumen ab, welches sich nach der folgenden Formel berechnet:
dVver = dh.PI.(DKolben)2/4 (dh = Kolbenweg)
Die sich aus diesen beiden Formeln ergebende Differenz im Ölvolumen (verdrängtes aufgenommenes Volumen) wird über das Gasvolumen ausgeglichen.
Bei einem eingefahrenen Kolben (bzw. Kolbenstange) wird im Gasvolumen ein hoher Innendruck aufgebaut, während bei einem ausgefahrenen Kolben ein geringer Innendruck vorliegt.
Auf die Kolbenstange wirkt dadurch die effektive Kraft von:
F = PGas.PI.(DKolbenstange)2/4
Mit dieser Kraft wird der Stoßdämpfer auseinandergedrückt.
Mit einem solchen bekannten Stoßdämpfer lassen sich die bei einer Kurvenfahrt, beim Bremsen oder Beschleunigen auftretenden Neigungen bzw. Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus nicht verhindern.
Um ein Fahrzeug bei diesen Fahrzeugbewegungen in der Horizontalen zu halten, müßte zum Beispiel ein Ausgleich der Federlängenänderung durch beispielsweise einen Hydraulikzylinder erfolgen oder eine zusätzliche Kraft zwischen einem Rad und dem Fahrzeugaufbau an der höherbelasteten Stelle erzeugt werden.
Demzufolge ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Stoßdämpfer derart weiterzubilden, daß ein Ausgleich der Nickbewegungen am bzw. mit dem Stoßdämpfer erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Stoßdämpfer gelöst, der die Merkmale gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufweist.
Demnach weist ein Stoßdämpfer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, im wesentlichen die folgenden Komponenten auf: zwei Befestigungsmittel, mit denen der Stoßdämpfer mit einer Karosserie bzw. einem Fahrwerk verbunden ist; einen Zylinder, einen Kolben, der über eine Kolbenstange mit dem einen Befestigungsmittel verbunden ist und der in dem Zylinder verschiebbar gelagert ist; einen Trennkolben, der zwischen dem Kolben und dem Ende des Zylinders angeordnet ist, an dem sich das andere Befestigungsmittel befindet; einen Gasraum, welcher durch den Trennkolben von einem Ölraum getrennt ist, wobei der Kolben den Innenraum des Zylinders in einen ersten Ölraum und in den zweiten Ölraum unterteilt, und wobei in dem Kolben zumindest eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist, die bei einer Verlagerung des Kolbens einen Ölfluß zwischen den beiden Ölräumen ermöglicht, wobei der Gasraum durch einen verlagerbaren Stellkolben begrenzt ist, mit dem das Volumen des Gasraumes veränderbar ist.
Mit dieser Anordnung läßt sich das Volumen des Gasraums aktiv von außen verändern. Hierdurch läßt sich die Vorspannung des Stoßdämpfers einstellen. Wird das Gasvolumen zum Beispiel komprimiert, so steigt der Innendruck an und es wird eine zusätzliche Kraft auf die Kolbenstange aufgebracht.
Vorzugsweise wird die Veränderung des Gasvolumens über einen Stellantrieb mit einer Spindel erreicht.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers sind der Gegenstand von Unteransprüchen.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert werden, wobei in der Fig. 1 schematisch der erfindungsgemäße Stoßdämpfer im Querschnitt dargestellt ist.
In der Fig. 1 ist der Stoßdämpfer gezeigt, wobei ein oberes und ein unteres Befestigungsmittel 1 und 2 dargestellt sind; an den beiden Befestigungsmitteln wird der Stoßdämpfer zwischen Rad bzw. Fahrwerk und Fahrzeugaufbau befestigt.
Über eine Kolbenstange 4 ist ein Kolben 5 verlagerbar in einem Zylinder 3 des Stoßdämpfers gehalten. Der Kolben 5 unterteilt den Zylinder 3 in einen ersten Ölraum 6 und in einen zweiten Ölraum 7.
In dem Kolben 5 sind Durchgangsöffnungen 13 vorhanden, die jeweils über eine Drosselanordnung 14 (zum Beispiel ein Ventil) verfügen. Durch unterschiedliche Drosselanordnungen 14 läßt sich für die beiden Überströmrichtungen eine unterschiedliche Charakteristik der Dämpferkraft einstellen.
Bei einem Einfedern des Fahrzeugs (nicht dargestellt) wird die Kolbenstange 4 und damit der Kolben 5 in dem Zylinder 3 verschoben. Hierbei findet ein Ölfluß von einem Ölraum in den anderen Ölraum statt.
Der zweite Ölraum 7 wird durch einen Trennkolben 8 von einem Gasraum 9 getrennt. Dieser Gasraum 9 dient, wie im Stand der Technik bekannt, dazu, die auftretende Differenz im Ölvolumen zu kompensieren.
Hierbei wird im Gasraum 9 durch Verlagerung des Trennkolbens 8 das dort vorhandene Gas komprimiert bzw. entspannt.
Die vorliegende Ausführungsform verfügt über einen weiteren Kolben, den Stellkolben 10, der das Gasvolumen in dem Gasraum 9 begrenzt. Über den Stellkolben 10 läßt sich das Volumen des Gasraums 9 aktiv und von außen verändern.
Hierzu wird über einen Stellantrieb, der vorzugsweise als Spindelantrieb 11 und 12 ausgeführt ist, der Stellkolben 10 verlagert.
In der Figur ist diese Verlagerung des Stellkolbens 10 durch den Doppelpfeil angedeutet. Bei einem nach oben stellen des Stellkolbens 10 im Zylinder 3 wird der Gasraum 9 im Gasvolumen verkleinert, so daß der Innendruck erhöht wird. Durch diese Erhöhung der Vorspannkraft des Stoßdämpfers kann zum Beispiel:
  • a) der Wankwinkel bei Kurvenfahrt ausgeglichen werden,
  • b) der Nickwinkel beim Beschleunigen oder Bremsen vermindert werden,
  • c) eine Niveauregulierung erhalten werden,
  • d) eine Fahrzeugabsenkung bei schneller Fahrt erfolgen und
  • e) eine Fahrzeuganhebung im Gelände erfolgen.
Der Spindelantrieb 11 und 12 wird von außerhalb des Stoßdämpfers angetrieben und gesteuert. Hierzu sind dem Fachmann die Techniken geläufig. Zum Beispiel läßt sich der Spindelantrieb über einen Elektro- oder Hydraulikmotor realisieren.
Die Kolbenstange 4 ist vorzugsweise mit einem etwas größeren Durchmesser auszuführen als bisher bekannt, um die Drücke im System nicht exorbitant anschwellen zu lassen.
Ein erfindungsgemäßer Stoßdämpfer, der insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, umfaßt an seinen beiden Enden je ein Befestigungsmittel 1, 2, mit denen der Stoßdämpfer mit einer Karosserie bzw. einem Fahrwerk des Kfz verbunden ist, einen Zylinder 3, einen Kolben 5, der über eine Kolbenstange 4 mit dem einen Befestigungsmittel 1 verbunden ist und der in dem Zylinder 3 verschiebbar gelagert ist, einen Trennkolben 8, der zwischen dem Kolben 5 und dem Ende des Zylinders 3 angeordnet ist, an dem sich das andere Befestigungsmittel 2 befindet, einen Gasraum 9, welcher durch den Trennkolben 8 von einem Ölraum 7 getrennt ist, wobei der Kolben 5 den Innenraum des Zylinders 3 in einen ersten Ölraum 6 und in den zweiten Ölraum 7 unterteilt, und wobei in dem Kolben 5 zumindest eine Durchgangsöffnung 13 vorgesehen ist, die bei einer Verlagerung des Kolbens 5 einen Ölfluß zwischen den beiden Ölräumen 6, 7 ermöglicht, wobei der Gasraum 9 durch einen verlagerbaren Stellkolben 10 begrenzt ist, mit dem das Volumen des Gasraumes 9 veränderbar ist. Der Stellkolben 10 ist von außerhalb des Stoßdämpfers verstellbar, vorzugsweise über einen Spindelantrieb 11 und 12, wobei die Verstellung des Stellkolbens 10 eine Änderung der Vorspannung des Stoßdämpfers bewirkt.
Bezugszeichenliste
1
Befestigungsmittel
2
Befestigungsmittel
3
Zylinder
4
Kolbenstange
5
Kolben
6
Ölraum
7
Ölraum
8
Trennkolben
9
Gasraum
10
Stellkolben
11
Spindelantrieb
12
Spindelantrieb
13
Durchgangsöffnung
14
Drosselanordnung

Claims (9)

1. Stoßdämpfer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit:
  • - zwei Befestigungsmitteln (1, 2), mit denen der Stoßdämpfer mit einer Karosserie bzw. einem Fahrwerk verbunden ist,
  • - einem Zylinder (3),
  • - einem Kolben (5), der über eine Kolbenstange (4) mit dem einen Befestigungsmittel (1) verbunden ist und der in dem Zylinder (3) verschiebbar gelagert ist,
  • - einem Trennkolben (8), der zwischen dem Kolben (5) und dem Ende des Zylinders (3) angeordnet ist, an dem sich das andere Befestigungsmittel (2) befindet,
  • - einem Gasraum (9), welcher durch den Trennkolben (8) von einem Ölraum (7) getrennt ist,
  • - wobei der Kolben (5) den Innenraum des Zylinders (3) in einen ersten Ölraum (6) und in den zweiten Ölraum (7) unterteilt, und wobei in dem Kolben (5) zumindest eine Durchgangsöffnung (13) vorgesehen ist, die bei einer Verlagerung des Kolbens (5) einen Ölfluß zwischen den beiden Ölräumen (6, 7) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (9) durch einen verlagerbaren Stellkolben (10) begrenzt ist, mit dem das Volumen des Gasraumes (9) veränderbar ist.
2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (10) von außen verstellbar ist.
3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (10) über einen Spindelantrieb (11, 12) verlagerbar ist.
4. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Stellkolbens (10) eine Änderung der Vorspannung des Stoßdämpfers bewirkt.
5. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben (5) zwei Durchgangsöffnungen (13) vorgesehen sind.
6. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der zumindest einen Durchgangsöffnung (13) eine Drosselanordnung (14) vorgesehen ist.
7. Stoßdämpfer nach einem der Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Bewegungsrichtung des Kolbens (5) eine Drosselanordnung (14) wirksam ist.
8. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) einen zum Kolbendurchmesser (5) relativ großen Durchmesser aufweist.
9. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Spindelantriebs (11, 12) von außerhalb des Stoßdämpfers eine einstellbare Zusatzkraft an der Kolbenstange (4) wirkt.
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