DE202004001376U1

DE202004001376U1 - Hydraulische Dämpfungszylinderanordnung

Info

Publication number: DE202004001376U1
Application number: DE200420001376
Authority: DE
Original assignee: Hemscheidt Fahrwerktechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Hemscheidt Fahrwerktechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2014-01-31

Abstract

Hydraulische Dämpfungszylinderanordnung (1) zum Dämpfen von Schwingungsbewegungen, insbesondere zur Anwendung bei einem Drehgelenkdämpfer eines Gelenkfahrzeuges, mit einer doppelt wirkenden Kolbenzylinderanordnung (2) mit zwei bei Relativbewegungen zwischen Zylinder (8/10) und Kolben (12/14) gegensinnig volumenveränderlichen, mit einem Hydraulikmedium gefüllten Arbeitsräumen (4, 6), dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenzylinderanordnung (2) zwei parallele Zylinder (8, 10) mit jeweils einem darin relativ beweglich geführten Kolben (12, 14) aufweist, wobei jeder Kolben (12, 14) innerhalb seines Zylinders (8, 10) einen der gegensinnig volumenveränderlichen Arbeitsräume (4, 6) von einem pneumatischen Medium (16) trennt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Dämpfungszylinderanordnung zum Dämpfen von Schwingungsbewegungen, insbesondere zur Anwendung bei einem Drehgelenkdämpfer eines Gelenkfahrzeuges, mit (mindestens) einer doppelt wirkenden Kolbenzylinderanordnung mit zwei bei Relativbewegungen zwischen Zylinder und Kolben gegensinnig volumenveränderlichen, mit einem Hydraulikmedium gefüllten Arbeitsräumen.
Das Dokument EP 0 422 338 B1 beschreibt einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit mindestens zwei jeweils in einem Zylinder geradlinig beweglich geführten Kolben und mindestens zwei durch die Kolbenbewegung jeweils gegensinnig volumenveränderlichen, mit einem Hydraulikmedium gefüllten Arbeitsräumen, wobei zur Dämpfung das Hydraulikmedium über ein Dämpfungsventil strömt. Dabei trennt jeder Kolben seinen zugehörigen Arbeitsraum von einer ebenfalls mit Hydraulikmedium gefüllten und mit mindestens einem unter einem Vorspanndruck stehenden Hydraulikspeicher verbundenen Gehäusekammer.
Es ist weiterhin eine Dämpfungszylinderanordnung bekannt, die aus einem rohrartigen Zylinder und einem darin – praktisch als Doppelkolben – geführten und zwei Arbeiträume voneinander trennenden Kolben besteht. Dabei ist der Kolben über zwei sich entgegengesetzt nach außen erstreckende Kolbenstangen ortsfest abgestützt und der Zylinder ist dazu relativbeweglich über Antriebsmittel bewegbar.
Insbesondere bei der zuletzt erwähnten bekannten Anordnung wurde im praktischen Einsatz des öfteren mit zunehmender Betriebszeit eine langsame, "schleichende" Abnahme der Dämpfung bemerkt, was bei der Anwendung als sogenannter Knickwinkeldämpfer bei Gelenkbussen zu höchst gefährlichen Fahrsituationen führen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungszylinderanordnung der genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Funktionssicherheit gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Kolbenzylinderanordnung zwei parallele Zylinder mit jeweils einem darin relativbeweglich geführten Kolben aufweist, wobei jeder Kolben innerhalb seines Zylinders einen der gegensinnig volumenveränderlichen Arbeitsräume von einem pneumatischen Medium trennt. Bei dem pneumatischen Medium handelt es sich bevorzugt um Luft, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
Die Erfindung basiert hierbei auf der Erkenntnis, dass die Dämpfungsabnahme bzw. sogar ein Dämpfungsverlust bei bekannten Anordnungen auf Undichtigkeiten im Bereich der Kolbendichtung zurückzuführen sind, wodurch Hydraulikmedium aus dem sich jeweils verkleinernden und daher dämpfungsbedingt unter Druck stehenden Arbeitsraum über die Kolbendichtung in den gegenüberliegenden Raum entweichen kann. Da dieser gegenüberliegende Raum beim Stand der Technik ebenfalls mit Hydraulikmedium gefüllt ist, kann eine solche Leckage im Betrieb und auch bei Wartungsarbeiten nicht ohne weiteres festgestellt werden.
Durch die Erfindung wird demgegenüber erreicht, dass jedem Arbeitsraum über den zugehörigen Kolben ein Luftraum gegenüberliegt, so dass eine eventuelle Leckage relativ einfach durch Überprüfung des Luftraums auf ein eventuelles Vorhandensein von Hydraulikmedium feststellbar ist. Dazu ist es zweckmäßig, wenn jeder Luftraum mindestens eine Öffnung aufweist, über die eventuell eingedrungenes Hydraulikmedium austreten und dadurch noch leichter, sogar optisch von außen erkannt werden kann. Durch regelmäßige Inspektionen kann daher auf einfache Weise die Sicherheit deutlich verbessert werden, da bei Feststellung einer Leckage unmittelbar eine entsprechende Reparatur vorgenommen werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung und dadurch erreichte Vorteile sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung enthalten.
Anhand von einigen bevorzugten, in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsformen soll die Erfindung beispielhaft genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dämpfungszylinderanordnung im Axialschnitt mit zusätzlicher Darstellung von Antriebsmitteln sowie einer Dämpfungsventilanordnung,
2 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Dämpfungszylinderanordnung analog zu 1,
3 die Anordnung gemäß 2 mit einer Ausführungsvariante der Dämpfungsventilanordnung,
4 und 5 jeweils eine weitere Ansicht wie in 3 mit Ausführungsvarianten der Dämpfungsventilanordnung.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und brauchen daher in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben zu werden.
Eine erfindungsgemäße hydraulische Dämpfungszylinderanordnung 1 besteht aus einer doppeltwirkenden Kolbenzylinderanordnung 2 mit zwei bei Relativbewegungen zwischen Zylinder und Kolben gegensinnig volumenveränderlichen, mit einem Hydraulikmedium gefüllten Arbeitsräumen 4 und 6. Erfindungsgemäß weist die Kolbenzylinderanordnung 2 zwei parallele Zylinder 8 und 10 mit jeweils einem darin relativbeweglich geführten Kolben 12, 14 auf. Jeder Kolben 12 bzw. 14 trennt innerhalb seines Zylinders 8 bzw. 10 einen der beiden gegensinnig volumenveränderlichen Arbeitsräume 4 bzw. 6 von einem pneumatischen Medium 16.
Die beiden Zylinder 8, 10 können entweder als ursprünglich separate Teile in einer parallel nebeneinander liegenden Anordnung starr miteinander verbunden oder – wie dargestellt – als parallele Bohrungen innerhalb eines einteiligen Doppelzylinders gebildet sein. Dabei ist jeder Kolben 12, 14 über eine aus dem zugehörigen Zylinder 8, 10 nach außen geführte Kolbenstange 18 bzw. 20 an einem gemeinsamen Träger 22 abgestützt. Die Kolbenstangen 18, 20 sind antiparallel angeordnet, d. h. sie erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen zur Verbindung mit dem Träger 22.
In den dargestellten Ausführungen sind für die Relativbewegungen die Kolben 12, 14 über den Träger 22 ortsfest abgestützt, während die Zylinder 8, 10 gemeinsam über Antriebsmittel 24 bewegbar sind. Grundsätzlich ist dies jedoch im Sinne einer "kinematischen Umkehr" auch umgekehrt möglich, d. h. die Zylinder 8, 10 können ortsfest abgestützt und die Kolben 12, 14 über den Träger 22 und Antriebsmittel bewegbar sein.
Wie dargestellt können die Antriebsmittel 24 als Zahnradantrieb mit einer – in den dargestellten Ausführungen mit den Zylindern 8, 10 verbundenen – Zahnstange 26 und einem zugehörigen Zahnkranz oder Zahnrad 28 ausgebildet sein. Hierdurch können zu dämpfende Drehbewegungen bzw. Drehschwindungen über das Zahnrad 28 in lineare Relativbewegungen der Kolbenzylinderanordnung 2 umgesetzt werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Zylinder 8, 10 relativ zu den Kolben 12, 14 kippfrei verschiebbar geführt, und zwar insbesondere über eine Gleitführung 30 an bzw. in dem die Kolben 12, 14 über die Kolbenstangen 18, 20 abstützenden Träger 22. Durch diese Gleitführung 30 erübrigen sich vorteilhafterweise zusätzliche Führungsmittel, beispielsweise Führungsstangen oder dergleichen Linearführungen, für die Zylinder 8, 10.
Bei der in 1 veranschaulichten Ausführungsform sind die hydraulischen Arbeitsräume 4, 6 jeweils als Zylinderraum auf der der jeweiligen Kolbenstange 18 bzw. 20 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 12 bzw. 14 und das pneumatische Medium 16 jeweils in einem Ringraum auf der Seite der Kolbenstange 18 bzw. 20 angeordnet.
Im Unterschied dazu ist bei den Ausführungen gemäß 2 bis 5 vorgesehen, dass die Arbeitsräume 4, 6 jeweils als Ringraum auf der Seite der Kolbenstange 18, 20 und das pneumatische Medium 16 jeweils in einem Zylinderraum auf der der Kolbenstange 18, 20 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 12, 14 angeordnet sind.
Das pneumatische Medium 16 ist insbesondere Luft (Atmosphäre), wobei die jeweils die Luft enthaltenden Räume über mindestens eine Öffnung 32 mit der Atmosphäre verbunden sind. Durch diese Maßnahme ist eine einfache Leckage-Erkennung gewährleistet, indem jegliches eventuell über die Kolbendichtung aus dem Arbeitsraum in den Luftraum eindringendes Hydraulikmedium über die Öffnung 32 erkennbar ist.
Durch die Relativbewegungen wird das Hydraulikmedium jeweils von dem einen Arbeitsraum 4 bzw. 6 in den anderen Arbeitsraum 6 bzw. 4 verdrängt. Diese Strömung wird zur Dämpfung über eine die Arbeitsräume 4, 6 miteinander verbindende Dämpfungsventilanordnung 34 geführt. Dazu weist jeder Arbeitsraum 4, 6 einen Leitungs-Anschluß 36 bzw. 38 für die Dämpfungsventilanordnung 34 auf.
In diesem Zusammenhang sind die Ausführungen gemäß 2 bis 5 besonders vorteilhaft, weil hierbei die Anschlüsse 36, 38 im nach außen geführten Bereich der Kolbenstangen 18, 20 und somit ebenfalls ortsfest angeordnet sein können. Hierzu sind die jeweils als die Kolbenstange umschließende Ringräume ausgeführten Arbeitsräume 4, 6 über jeweils einen durch die Kolbenstange 18, 20 verlaufenden Kanal mit dem jeweiligen Anschluß 36, 38 verbunden. In diesem Falle können Anschlußleitungen 40 der Dämpfungsventilanordnung 34 ebenfalls starr (als Rohrleitungen) ausgeführt sein. Die Bestandteile der Dämpfungsventilanordnung 34 können dann an beliebiger Stelle, auch unabhängig von der Dämpfungszylinderanordnung 1, z. B. an Bauteilen (Rahmenteilen) eines Fahrzeuges, angeordnet werden.
Bei der Ausführung gemäß 1 sind demgegenüber die Anschlüsse 36, 38 an den beweglichen Zylindern 8, 10 angeordnet. Deshalb ist es hier zweckmäßig, die Bestandteile der Dämpfungsventilanordnung 34 an der Doppelzylindereinheit zu montieren. In diesem Falle können Anschlußleitungen ebenfalls starr ausgeführt sein. Werden allerdings die Bestandteile der Dämpfungsventilanordnung 34 extern montiert, so müssen selbstverständlich die Anschlußleitungen 40 elastisch bzw. flexibel als Druckschläuche ausgebildet sein.
In den in 1 und 2 jeweils veranschaulichten Ausführungsbeispielen weist die Dämpfungsventilanordnung 34 ein Dämpfungsventil 42 auf, welches mit vier Rückschlagventilen 44, 45, 46, 47 nach Art einer Brückenschaltung hydraulisch verschaltet und so in einem Brückenzweig angeordnet ist, dass unabhängig von der Bewegungsrichtung der Kolbenzylinderanordnung und unabhängig von der daraus resultierenden Richtung der Hydraulikströmung letztere jedenfalls stets in der gleichen Richtung (Pfeil 48) durch das Dämpfungsventil 42 strömt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Dämpfungsventil 42 um ein mechanisch-hydraulisches Drosselventil mit einer selbsttätig druckabhängig veränderlichen Dämpfungscharakteristik.
Bei der Ausführung gemäß 3 weist die Dämpfungsventilanordnung 34 ein zum variablen Drosseln der zu dämpfenden Hydraulikströmung elektrisch ansteuerbares Proportionalventil 50 auf, welches analog zu 1 und 2 mit Rückschlagventilen 44 bis 47 zusammengeschaltet ist.
In den vorteilhaften Ausgestaltungen gemäß 4 und 5 ist zusätzlich zu dem in einem Hauptströmungspfad 52 liegenden Proportionalventil 50 in einem parallel geschalteten Nebenströmungspfad 54 ein Dämpfungsventil 42a angeordnet, welches bezüglich seiner Ausgestaltung vorzugsweise dem Dämpfungsventil 42 gemäß 1 und 2 entspricht. Hierbei sind elektrisch angesteuerte Vorschaltventile 55a, b bzw. 55c derart vorgesehen, dass bei einem Ausfall einer elektrischen Versorgungsspannung selbsttätig der Hauptströmungspfad 52 gesperrt und der Nebenströmungspfad 54 mit dem zusätzlichen Dämpfungventil 42a aktiviert werden. Hintergrund dieser Ausgestaltung ist, dass Proportionalventile nachteiligerweise bei einem Ausfall der elektrischen Versorgungsspannung (beispielsweise durch Störungen, wie Kabelbruch, Batterie-Ausfall oder dergleichen) in der Regel gänzlich öffnen, so dass dann keine Dämpfung mehr gewährleistet ist (vgl. die Ausführung gemäß 4). Grundsätzlich wäre es zwar alternativ möglich, ein Proportionalventil so auszulegen, dass es bei Ausfall der Versorgungsspannung gänzlich schließt (5). Dies hätte dann aber den Nachteil, dass die zu dämpfenden Relativbewegungen gänzlich hydraulisch blockiert wären. Bei der bevorzugten Anwendung der Erfindung bei einem Drehgelenkdämpfer eines Gelenkfahrzeuges wäre daher bei Spannungsausfall entweder keine Dämpfung mehr gewährleistet oder das Fahrzeuggelenk würde dadurch derart steif, dass das Fahrzeug seine Lenkfähigkeit verlieren würde. Beide Ausführungen würden daher zu sehr gefährlichen Fahrsituationen führen. Durch die bevorzugten Erfindungsmerkmale wird jedenfalls in einem Störungsfall auf das Dämpfungsventil umgeschaltet, wodurch stets eine gedämpfte Beweglichkeit der zu dämpfenden Teile gewährleistet bleibt. Weitere Einzelheiten hierzu sind in einer älteren Gebrauchsmusteranmeldung DE 203 17 243.4 der Anmelderin enthalten, auf die an dieser Stelle in vollem Umfange Bezug genommen wird.
Die Dämpfungsventilanordnung 34 weist weiterhin einen Druckspeicher 56 auf, der mit der Ausgangsseite des Dämpfungsventils 42 bzw. des Proportionalventils 50 und dadurch stets mit dem sich jeweils gerade im Volumen vergrößernden Arbeitsraum 4 oder 6 verbunden ist. Durch einen im Verhältnis zu dem dämpfungsbedingt im sich jeweils gerade verkleinernden Arbeitsraum herrschenden Druck relativ sehr viel geringen Vorspanndruck des Druckspeichers 56 in der Größenordnung von beispielsweise bis ca. 5 bis 6 bar wird die Strömung in den sich jeweils im Volumen vergrößernden Arbeitsraum unterstützt, so dass eine bessere, schnellere Füllung erreicht wird.
Die Dämpfungsventilanordnung 34 kann schließlich Mittel zum Umschalten auf eine stärkere Dämpfungsstufe aufweisen, beispielsweise in Form eines zu dem Dämpfungsventil 42 bzw. dem Proportionalventil 50 parallel geschalteten Druckbegrenzungsventils 58.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

Hydraulische Dämpfungszylinderanordnung (1) zum Dämpfen von Schwingungsbewegungen, insbesondere zur Anwendung bei einem Drehgelenkdämpfer eines Gelenkfahrzeuges, mit einer doppelt wirkenden Kolbenzylinderanordnung (2) mit zwei bei Relativbewegungen zwischen Zylinder (8/10) und Kolben (12/14) gegensinnig volumenveränderlichen, mit einem Hydraulikmedium gefüllten Arbeitsräumen (4, 6), dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenzylinderanordnung (2) zwei parallele Zylinder (8, 10) mit jeweils einem darin relativ beweglich geführten Kolben (12, 14) aufweist, wobei jeder Kolben (12, 14) innerhalb seines Zylinders (8, 10) einen der gegensinnig volumenveränderlichen Arbeitsräume (4, 6) von einem pneumatischen Medium (16) trennt.
Dämpfungszylinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder(8,10)in einer parallel nebeneinander liegenden Anordnung starr miteinander verbunden oder als parallele Bohrungen innerhalb eines einteiligen Doppelzylinders gebildet sind.
Dämpfungszylinderanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben(12,14)über eine aus dem Zylinder (8, 10) nach außen geführte Kolbenstange (18, 20) an einem gemeinsamen Träger (22) abgestützt ist, wobei die Kolbenstangen (18, 20) antiparallel angeordnet sind.
Dämpfungszylinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Relativbewegungen die Kolben (12, 14) ortsfest abgestützt und die Zylinder (8, 10) gemeinsam über Antriebsmittel (24) bewegbar sind.
Dämpfungszylinderanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder(8,10)relativ zu den Kolben (12, 14) kippfrei verschiebbar geführt sind, und zwar insbesondere über eine Gleitführung (30) an dem die Kolben (12, 14) abstützenden Träger (22).
Dämpfungszylinderanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsräume (4,6)jeweils als Zylinderraum auf der der Kolbenstange (18, 20) gegenüberliegenden Seite des Kolbens (12, 14) und das pneumatische Medium (16) jeweils in einem Ringraum auf der Seite der Kolbenstange (18, 20) angeordnet sind.
Dämpfungszylinderanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsräume(4,6)jeweils als Ringraum auf der Seite der Kolbenstange (18, 20) und das pneumatische Medium (16) jeweils in einem Zylinderraum auf der der Kolbenstange (18, 20) gegenüberliegenden Seite des Kolbens (12, 14) angeordnet sind.
Dämpfungszylinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatische Medium(16) Luft ist, wobei die die Luft enthaltenden Räume jeweils über mindestens eine Öffnung (32) mit der Atmosphäre verbunden sind.
Dämpfungszylinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine die Arbeitsräume (4, 6) miteinander verbindende Dämpfungsventilanordnung (34) zum Dämpfen einer bei den Relativbewegungen auftretenden Hydraulikströmung.
Dämpfungszylinderanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Arbeitsraum(4,6)einen Anschluß (36, 38) für die Dämpfungsventilanordnung (34) aufweist.
Dämpfungszylinderanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsventilanordnung (34) ein insbesondere als mechanisch-hydraulisches Drosselventil mit einer selbsttätig druckabhängig veränderlichen Dämpfungscharakteristik ausgebildetes Dämpfungsventil (42) aufweist.
Dämpfungszylinderanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsventilanordnung (34) ein zum variablen Drosseln der zu dämpfenden Hydraulikströmung elektrisch ansteuerbares Proportionalventil (50) aufweist.
Dämpfungszylinderanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem in einem Hauptströmungspfad (52) liegenden Proportionalventil (52) ein Nebenströmungspfad (54) mit einem zusätzlichen Dämpfungsventil (42a) parallel geschaltet ist, wobei eine Steuerung derart vorgesehen ist, dass bei einem Ausfall einer elektrischen Versorgungsspannung des Proportionalventils (50) selbsttätig der Hauptströmungspfad (52) gesperrt und der Nebenströmungspfad (54) mit dem Dämpfungsventil (42a) aktiviert werden.
Dämpfungszylinderanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsventilanordnung (34) einen Druckspeicher (56) aufweist, der stets mit dem sich jeweils gerade im Volumen vergrößernden Arbeitsraum (4/6) verbunden ist.
Dämpfungszylinderanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsventilanordnung (34) Mittel (58) zum Umschalten auf eine stärkere Dämpfungsstufe aufweist.