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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugstoßdämpfer, einen daraus aufgebauten
Doppelstoßdämpfer sowie
ein Stoßdämpfersystem.
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Die
ersten Schwingungsdämpfer
im Automobilbau funktionierten mechanisch nach dem Prinzip der Mehrscheibenkupplung.
Schon seit langer Zeit werden jedoch nur noch sog. „hydraulische
Teleskopstoßdämpfer" eingebaut. Das bedeutet,
dass sie ausziehbar sind und Öl
die Dämpfungsfunktion übernimmt – auch bei
sogenannten Gasdruckdämpfern.
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Nach
Bremsen, Reifen und der Lenkung ist der Stoßdämpfer das wichtigste Bauteil,
um ein Fahrzeug sicher beherrschen zu können, besonders in kritischen
Situationen. Angeordnet zwischen Fahrwerk und Fahrzeugaufbau werden
durch die Stoßdämpfer die
Reifen vor allem beim Durchfahren von Kurven, aber auch bei Vollbremsungen
auf der Straße
gehalten. Ohne deren Schwingungsdämpfung würden die Räder nach dem Einfedern selbsttätig wieder
ausfedern, dadurch das Fahrzeug nach oben beschleunigen, und somit
die Normalkraft der Räder auf
die Fahrbahn verringern, was dazu fuhren würde, dass die Reibkraft, die
die Reifen auf die Fahrbahn bringen können, sinkt. Das Fahrzeug rutscht
dann, wobei ein Übergang
von Haft- in Gleitreibung erfolgt: es tritt Schlupf auf, welchen
man als Quietschen wahrnehmen kann. Bildlich formuliert "hüpft" das Fahrzeug wie ein Gummiball auf
der Fahrbahn. Die Reifen können
jedoch nur Antriebs-, Brems- und
bei Kurvenfahrt auch Querkräfte übertragen,
wenn sie mit einer bestimmten Kraft auf die Fahrbahn gepresst werden.
Ein Fahrzeug mit Federn ohne Stoßdämpfer ist daher nicht sicher
steuerbar.
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Bei
der Auslegung eines Fahrzeuges werden Federn und Dämpfer aufeinander
abgestimmt. Die Federung hat die Aufgabe, Fahrbahnstöße aufzunehmen
und die ungefederten Massen (Räder, Bremsscheiben,
etc.) möglichst
schnell wieder in die Ausgangsposition zu bringen. Dabei stützen sie
sich gegen die gefederten Massen (Karosserie, Fahrwerk, etc.) ab
und es entstehen Schwingungen, die der Stoßdämpfer wegen der Fahrsicherheit
rasch und doch mit möglichst
wenig Komforteinbußen
für die
Insassen abbauen soll. In der Praxis können Nachrüstsätze aus dem Zubehörhandel,
bei denen kürzere
Federn (Tieferlegung) mit dem vorhandenen Dämpfer kombiniert werden, zu
schlechterem Fahrverhalten führen:
Wenn die Federraten höher
sind, die Kennlinien (Dämpfungsraten)
der Stoßdämpfer jedoch
unverändert
bleiben, können
sich Schwingungen im Fahrwerk länger
halten, das Fahrzeug "hüpft" nach Überfahren
von Bodenwellen.
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Zur
Vermeidung dessen ist bereits bekannt, bei Änderungen am Fahrwerk (Höher- oder Tieferlegung)
und/oder Änderung
der Fahreigenschaften auch den Dämpfer
auszutauschen. Gegenwärtig
erhältliche
Stoßdämpfer weisen
jeweils festverschweißte
Anschlusstücke
(Beschläge)
auf, welche stets lediglich für
einen spezifischen Fahrzeugtyp und Anwendungsfall ausgelegt sind.
Nachteilig hierbei ist dass letztlich nur aus einem begrenzten Sortiment
vorhandener Dämpfer
ausgewählt
werden kann. Zudem kam in den letzten Jahren immer wieder die Frage
nach Stoßdämpfern in
Abmessungen und Abstimmungen auf, die von Seriendämpfern abweichen.
Insbesondere im kleinen aber feinen Off Road Markt wird wie in keinem
anderen Segment der Fahrzeugindustrie in vergleichbarem Maß an Fahrzeugen
gearbeitet. Tuner, Aufbauhersteller und Clubs verändern teilweise
erheblich das ursprüngliche
Fahrzeug. Zwar werden Federn für
diese veränderten
Fahrzeuge bereits angeboten. Gerade beim Einbau von Fahrwerken ist
jedoch die Verwendung von besonders angepassten Stoßdämpfern wichtig. Länge, Bauform
und Kennlinie (komfortabel bis sportlich) müssen genau auf die Fahrwerksfedern und
die Höhe
(Höherlegung/Tieferlegung)
abgestimmt sein. Viele Umrüster
müssen
hier Kompromisse eingehen, da ihnen nicht die richtigen Stoßdämpfer zur
Verfügung
stehen. Nachdem jedoch – wie
die Erfahrung zeigt – keine
universel len Stoßdämpfer existieren,
mussten viele Anfragen bislang jenseits der gebotenen Individuallösung erledigt
werden.
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Dies
sucht die vorliegende Erfindung zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe
zugrunde, einen gegenüber
dem Stand der Technik weit aus variabler einsetzbaren Stoßdämpfer, vorzugsweise
als Teil eines universellen Stoßdämpfersystems,
bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Stoßdämpfer bzw.
ein Stoßdämpfersystem
gemäß den Merkmalen
der unabhängigen
Schutzansprüche
gelöst. Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen,
welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden
können,
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Der
erfindungsgemäße Fahrzeugstoßdämpfer zeichnet
sich aus durch einen Rohling mit wenigstens einem Zylinder und einen
darin frei beweglich angeordneten Kolben, welcher mit einer Kolbenstange
verbunden ist, wobei der Rohling eine definierte Länge und
Kennlinie (Dämpfungsrate)
aufweist, und wobei am Boden des Zylinders eine erste Aufnahme und
am freien Ende der Kolbenstange eine zweite Aufnahme jeweils für variable
Beschläge
zur Anordnung des Stoßdämpfers zwischen
Fahrwerk und Aufbau eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
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Als
Aufnahmen haben sich insbesondere als Gewindeabschnitte ausgebildete
Aufnahmen bewährt,
welche in Hinblick auf schlanke Baugrößen bevorzugt als Außengewinde
von beispielsweise M11 × 1,
je nach Anwendung und insb. Kolbenquerschnitt, auch als Innengewinde
ausgebildet sein können.
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Um
nach Montage des Stoßdämpfers eine definierte
Gesamtlänge
gewährleisten
zu können
ist beispielsweise benachbart der Gewindeabschnitte der Aufnahmen
ein Sitz ausgebildet, welcher mit einem am Beschlag ausgebildeten
Gegensitz korrespondiert, der benachbart zu einem zum Gewindeabschnitt
der Aufnahmen korrespondierend ausgebildeten Gewindeabschnitt des
Beschlages angeordnet ist.
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Gewöhnlich bilden
Sitz und mit einem Drehmoment von beispielsweise etwa 70 Nm aufgeschraubter
Gegensitz einen Kontersitz und damit eine Verdrehsicherung von Aufnahme
und Beschlag. In besonders gelagerten Fällen kann jedoch zur weiteren
Sicherung der aufgeschraubten Beschläge die Gewindeabschnitte von
Aufnahme und Beschlag zusätzlich
mit Klebstoff und/oder einem speziell mittels einem mit einem Kunststoffeinsatz
versehenen Innengewindeabschnitt gesichert sein.
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Der
Stoßdämpfer kann
ein Einrohr- oder Mehrrohrdämpfer
sein. Zweckdienlicher Weise ist der Stoßdämpfer ein sog. Zweirohrdämpfer, also
ein Gasdruckdämpfer
in Doppelrohr-bauweise. Diese Bauform hat sich besonders gut für den Einsatz
bei Off Road Fahrzeugen bewährt.
Die Doppelrohrkonstruktion schützt
die beweglichen Teile im Inneren des Dämpfers, so dass auch bei kleinen
Beschädigungen an
der Außenhaut,
wie sie im Gelände
häufiger
vorkommen, die vollständige
Funktion des Dämpfers
gesichert ist. Darüber
hinaus verhindert die Gasfüllung ein
vorzeitiges Aufschäumen
und Überhitzen
des Stoßdämpfers,
so dass seine einwandfreie Funktion auch bei härterem Einsatz gewährleistet
ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Stoßdämpfersystem für eine Vielzahl
unterschiedlicher Fahrzeugtypen, umfassend eine Vielzahl unterschiedlicher
Stoßdämpfer wie
zuvor beschrieben.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
ist aus einer begrenzten Anzahl von beispielsweise 50 bis 100 in
ihrer Länge
und/oder Kennlinie (Dämpfungsrate)
verschiedener Stoßdämpfer-Rohlingen
eine Vielzahl von beispielsweise 250 bis 350 verschiedenen Stoßdämpfer-Varianten
herstellbar.
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Damit
stellt die vorliegende Erfindung zunächst ein universelles Baukastensystem
bereit, mit dem es möglich
ist, durch die Wahl von besonders abgestimmten Stoßdämpfern beispielsweise
die Fahreigenschaften zu verbessern. So kann sich der sportliche
Fahrer eher eine straffe Kennlinie aussuchen oder der komfortorientierte
Fahrer einen weicheren, komfortableren Dämpfer, wählen.
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Oft
ist es aus technischen oder optischen Gründen notwendig oder gewünscht, in
einem Fahrzeug sog. Doppelstoßdämpfer einzubauen.
Bisher wurden hierfür überwiegend
Stoßdämpfer mit
einer Kennlinie verwendet, die für
Einzelverwendung ausgelegt ist. Dies führte dazu, dass derartige Doppeldämpfer viel
zu hart sind. Der Vorteil des größeren Volumens
und der größeren Dämpferleistung
wurde durch den Nachteil der zu harten Dämpfung praktisch wieder aufgehoben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können nun Serien besonders komfortabel (weich)
abgestimmter Stoßdämpfer gebaut
werden, welche sich hervorragend für die Verwendung als Doppeldämpfer eigen,
da durch die Überlagerung von
Volumen und Leistung eine lange Standzeit erreicht wird, wobei gleichzeitig
die Dämpferrate
durch die Wahl der passenden Dämpfer
angepasst werden kann.
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Schließlich erlaubt
die vorliegende Erfindung sogar Einzelanfertigungen, d.h. Stoßdämpfer in
nahezu jeder Abmessung und Charakteristik, und mit frei kombinierbaren
Befestigungen – auch
in kleinen Stückzahlen – kostengünstig herzustellen,
so dass vorteilhaft auch Besitzer von eher seltenen Fahrzeugen,
Eigenbauten oder Sonderfahrzeugen versorgt werden können.
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Zusätzliche
Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
beispielhaft an Hand eines Ausführungsbeispiels,
auf welches die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, und
in Verbindung mit der beigefügten
Zeichnung beschrieben.
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Darin
zeigen schematisch:
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1 den
Rohling eines Fahrzeugstoßdämpfers nach
der Erfindung nebst Aufnahmen in einer Seitenansicht;
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines variablen Beschlages in einer Vorder- als auch Seitenschnittansicht; und
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines variablen Beschlages in einer Seitenansicht.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder
vergleichbare Komponenten. Dabei wird, obwohl seiner Wirkung nach
ein Schwingungsdämpfer, auch
im Folgenden an der üblichen
Bezeichnung „Stoßdämpfer" festgehalten.
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1 zeigt
den Rohling 10 eines Fahrzeugstoßdämpfers nach der Erfindung in
einer Seitenansicht. Der Rohling 10 umfasst wenigstens
einen Zylinder 11 und einen darin frei beweglich angeordneten
Kolben 13, welcher mit einer Kolbenstange 14 verbunden
ist, welche im sog. Kopfstück 19 des
Rohlings 10 geführt
ist. Kolben 13 bzw. Kolbenstange 14 können eingedrückt (so
dargestellte Position in 1) und ausgezogen (in 1 durch
einen Doppelfeil gekennzeichnet) werden: den sogenannten Druckhub
und Zughub. Derartige Stoßdämpfer werden
daher auch Teleskopstoßdämpfer genannt.
Sie lassen sich in Zweirohrdämpfer
in hydraulischer oder gashydraulischer Ausführung sowie in Einrohrdämpfer, auch
Hochdruckgasdämpfer
genannt, unterscheiden.
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Das
Wirkungsprinzip aller hydraulischen Stoßdämpfer jedoch stets gleich,
nämlich
die Umsetzung von kinetischer Energie (Bewegung) in thermische Energie
(Wärme).
Um dies zu erreichen, wird in dem mit Hydrauliköl und ggf. Gas gefüllten Zylinder 11 beim
Ein- und Ausfedern der Kolben 13 hin- und her bewegt. Dabei
wird das Fluid in dem sog. Dämpfergehäuse durch
enge Ausgleichsräume
und Ventilsysteme von einer Seite des Kolbens 13 auf die
andere Seite gepresst, wodurch hydraulischer Widerstand gebildet
wird, d.h. die Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärme. Diese
entsteht hauptsächlich
an sog. Lamellenventilen im Dämpferkolben 13 (nicht
dargestellt). Die Härte
des Stoßdämpfers ist von
deren Widerstand abhängig.
Sie sind gewöhnlich so
eingestellt, dass der Durchfluss für das Fluid beim Ausfedern
schwerer ist als beim Einfedern. In der Zugstufe ist der Stoßdämpfer also
in der Regel härter ausgelegt
als in der Druckstufe. Wenn hier die meiste Energie abgebaut wird,
spüren
das die Insassen weniger.
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Während ein
Rohling 10 nach der Erfindung mit einer definierten Länge und
Kennlinie (Dämpfungsrate)
vorzugsweise in der Serienfertigung von 100, 200 oder mehr Stück gefertigt
wird, werden die Beschläge 20, 30 erst
im letzten Fertigungsgang montiert, so dass vorteilhaft die Kombination
aller möglichen
Befestigungsarten (Beschläge)
frei wählbar
ist. Allerdings ist es ebenfalls möglich, Dämpfer in kleinsten Serien praktisch
nach Bedarf ab zwei Stück individuell
zu bestücken
und zu einem Preis anzubieten, welcher sonst nur bei Großserien – Stoßdämpfern möglich ist.
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Dazu
ist am Boden 12 des Zylinders 11 eine erste Aufnahme 16a vorzugsweise
angeschweißt und
am freien Ende 15 der Kolbenstange 14 eine zweite
Aufnahme 16b beispielsweise ebenfalls angeschweißt oder
ggf. auch einstückig
z.B. als Drehteil am freien Ende 15 der Kolbenstange ausgebildet. Erste 16a und
zweite 16b Aufnahme dienen jeweils der Verbindung der Rohlingsenden
mit variablen, wenigstens teilweise fahrzeugspezifisch ausgebildeten Beschlägen 20; 30 (vgl.
beispielhafte Darstellung in 2 und 3), über den
sich der Stoßdämpfer zwischen
Fahrwerk und Aufbau eines Fahrzeugs anordnen lässt.
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Als
Aufnahmen 16a, 16b haben sich insbesondere Außengewindeabschnitte 17a und 17b bewährt. Damit
auch beim variabel aufgebauten Stoßdämpfer nach der Erfindung eine
definierte Gesamtlänge
gewährleistet
ist, ist bevorzugt benachbart zu den Gewindeabschnitten 17a und 17b je
ein Sitz 18 ausgebildet. Während der Montage wird dann
der jeweils ausgewählte
Beschlag 20, 30 bis zum Sitz 18 aufgeschraubt.
Ein vorzugsweise am Beschlag 20, 30 ausgebildeter
Gegensitz 28, 38 erleichtert nicht nur das Auffinden
des Montageendes, sondern bildet zugleich einen Presssitz und damit
eine Verdrehsicherung aus. Zusätzlich
können
die Gewindeabschnitte 17a, 17b, 27, 37 mittels
eines Klebstoffes versehen sein.
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2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
variablen Beschlages 20 in einer Vorder- als auch Seitenschnittansicht.
Zum Aufschrauben des Beschlages 20 auf den Gewindeabschnitt 17a oder 17b einer
Aufnahme 16a oder 16b weist der Beschlag 20 einen
zum Außengewindeabschnitt 17a oder 17b der
Aufnahme 16a oder 16b korrespondierend ausgebildeten
Innengewindeabschnitt 28 auf, benachbart dessen vorzugsweise
der bereits erwähnte
Gegensitz 28 ausgebildet ist. Weiterhin erkennbar weist
der Beschlag 20 ein am Abschnitt 28 beispielsweise
angeschweißtes
Auge 21 auf, welches fahrzeugspezifisch ausgestaltet der
Halterung des Dämpfers über am Fahrzeug
angeordnete Stehbolzen oder U-Bügel
etc. (nicht dargestellt) dient.
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3 schließlich zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines variablen Beschlages 30 in einer Seitenansicht. Zum
Aufschrauben des Beschlages 30 auf den Gewindeabschnitt 17a oder 17b einer
Aufnahme 16a oder 16b weist der Beschlag 30 wiederum
zunächst
einen zum Außengewindeabschnitt 17a oder 17b der
Aufnahme 16a oder 16b korrespondierend ausgebildeten
Innengewindeabschnitt 38 auf, benachbart dessen vorzugsweise
wiederum ein Gegensitz 38 ausgebildet ist. Weiterhin erkennbar
weist der Beschlag 20 einen stiftförmigen Abschnitt 31 mit einem
Außengewinde 32,
welcher fahrzeugspezifisch ausgelegt der Halterung des Dämpfers mittels Kontermuttern über am Fahrzeug
ausgebildete Öffnungen
(nicht dargestellt) dient. Abschnitte 31 und 38 können wiederum
als Schweißkonstruktion
oder aber auch einstückig
hergestellt sein.
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Die
in den 2 und 3 dargestellten Beschläge sind
lediglich Beispiele, welche das Verständnis der vorliegenden Erfindung
erleichtern helfen sollen. Deren Besonderheit ist, dass die Enden eines
Dämpfers
separate Bauteile sind, die erst im letzten Fertigungsgang montiert
werden, so dass die Kombination aller möglichen Befestigungsarten (Beschläge) frei
wählbar
ist. Dabei ist die Zahl der Rohlinge vorteilhaft signifikant geringer,
als die daraus erhältliche
Varianten-Vielfalt.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
so, praktisch jede Stoßdämpferlänge und
jeden Anschluss 20, 30 an den Enden 12 bzw. 15 auch
in kleinen Stückzahlen
zu produzieren. Damit ist neben einem sog. Doppelstoßdämpfer auch
ein Stoßdämpfersystem
aufbaubar, welches nicht nur für
Serienfahrzeuge hervorragend geeignet ist. Vielmehr finden auch
Tuner und Fahrzeugentwickler zukünftig
immer den passenden Stoßdämpfer.
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- 10
- Rohling
eines Fahrzeugstoßdämpfers
- 11
- Zylinder
- 12
- Boden
des Zylinders
- 13
- Kolben
- 14
- Kolbenstange
- 15
- freies
Ende der Kolbenstange 14
- 16a
- erste
Aufnahme
- 16b
- zweite
Aufnahme
- 17a
- erster
Gewindeabschnitt
- 17b
- zweiter
Gewindeabschnitt
- 18
- Sitz
- 19
- Führung, Kopfstück
- 20
- erster
Beschlag
- 21
- Auge
- 27
- Gewindeabschnitt
des ersten Beschlages
- 28
- Gegensitz
des ersten Beschlages
- 30
- zweiter
Beschlag
- 31
- stiftförmiger Abschnitt
- 32
- Außengewinde
- 37
- Gewindeabschnitt
des zweiten Beschlages
- 38
- Gegensitz
des zweiten Beschlages