DE3839446C2 - - Google Patents

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydro-pneumatischen Schwingungsdämpfer, bestehend aus einem Zylinder, einem innerhalb des Zylinders axialbeweglich angeordneten und zwei mit einem hydraulischen Dämpfungsmedium gefüllte, über mindestens eine Drosselung verbundene Arbeitsräume abteilenden Dämpfungskolben, einer mit dem Dämpfungskolben mechanisch verbundenen, abgedichtet aus dem Zylinder nach außen geführten Kolbenstange, einem mit einem der Arbeits­ räume verbundenen Ausgleichsraum zur Aufnahme eines von der Kolbenstange verdrängten Volumens des Dämpfungsmediums sowie einer über einen freibeweglichen, schwimmenden Trenn­ kolben dicht von dem Ausgleichsraum getrennten, mit einem kompressiblen Medium gefüllten Gasfederkammer, wobei die Kolbenstange hohlzylindrisch sowie der Dämpfungskolben ringförmig ausgebildet sind.
Bei einem derartigen, aus der DE-OS 22 40 453 bekannten Dämpfer erfolgt die Abstützung auftretender Querkräfte am Schwingungsdämpfer lediglich im Bereich der Anlageflächen zwischen der Wandung des Zylinders und der Außenfläche des Dämpfungskolbens einerseits und der Wandung der Kolbenstange und ihrer Durchgangsbohrung im Zylinder andererseits.
Insbesondere die zur Verringerung der ungefederten Fahrzeugmassen angestrebte Verringerung der Materialquerschnitte, hier also der der hohlen Kolbenstange, kann zu unzulässigen Verformungen oder gar zu Instabilitäten führen, wenn entsprechende Querkräfte über die Anlageflächen abgestützt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus­ gehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik einen kompakten und sehr stabilen Dämpfer mit geringer Baulänge zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer besitzt eine außerordentlich kompakte Bauform, d.h. eine nur sehr geringe Baulänge, da sowohl der Ausgleichs­ raum als auch der Trennkolben sowie zumindest ein Teilvolu­ men der Gasfederkammer innerhalb des koaxial in dem Zylinder angeordneten Innenrohres angeordnet sind. Dabei wird in den Ausgleichsraum lediglich das der Wandstärke der hohl­ zylindrischen Kolbenstange entsprechende Flüssigkeitsvolumen verdrängt. Dies trägt ebenfalls zu einer sehr kurzen Bau­ form bei. Die hohlzylindrische Kolbenstange wird erfin­ dungsgemäß großflächig auf dem Innenrohr geführt, d.h. sie gleitet während des Kolbenhubs mit ihrer Innenwandung auf dem Außenumfang des Innenrohrs. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung gewährleistet in jedem Betriebszustand eine hohe Stabilität besonders auch gegenüber seitlich einwirken­ den Querkräften, so daß sich der erfindungsgemäße Dämpfer insbesondere als Federbein zur unmittelbaren Führung von Kfz-Rädern eignet. Weitere Vorteile sind in der nachfol­ genden Beschreibung erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoß- und Schwingungsdämpfers im Längs­ schnitt in schematischer Darstellung.
In der Zeichnung ist beispielhaft ein hydro-pneumatischer Schwingungsdämpfer - im folgenden lediglich Dämpfer genannt - dargestellt, der im wesentlichen aus einem Zylinder 1, einem innerhalb des Zylinders 1 axialbeweglich angeordneten Dämpfungskolben 2 und einer mit diesem verbun­ denen, abgedichtet aus dem Zylinder 1 nach außen geführten Kolbenstange 3 besteht. An ihrem freien Ende besitzt die Kolbenstange 3 ein Anschlußstück 4, welches mit einer nicht dargestellten, zu dämpfenden Masse, beispielsweise einem Fahrzeugrad, verbindbar ist. Der Zylinder 1 ist mit einem Kopfteil 5 über ein Anschlußstück 5 a beispielsweise an einem ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeugrahmen zu befestigen.
Die Kolbenstange 3 ist erfindungsgemäß hohlzylindrisch aus­ gebildet. Innerhalb des Zylinders 1 ist ein an dem Kopfteil 5 befestigtes Innenrohr 6 koaxial angeordnet, welches sich etwa bis zu dem dem Kopfteil 5 gegenüberliegenden Ende des Zylinders 1 oder - wie dargestellt - etwas darüber hinaus sowie in die hohlzylindrische Kolbenstange 3 hinein erstreckt. Hierzu ist der Dämpfungskolben 2 ringförmig ausgebildet, so daß er das Innenrohr 6 in einem zwischen diesem und dem Zylinder 1 gebildeten Zylinder-Ringraum mit geringem Umfangsspiel umschließt.
Die hohlzylindrische Kolbenstange 3 ist hierdurch vorteilhafterweise mit ihrer Innenwandung über den gesamten Hub des Dämpfungskolbens 2 an dem Außenmantel des Innenrohrs 6 geführt, wodurch der erfindungsgemäße Dämpfer eine hohe Stabilität erhält.
Zur Abdichtung der Kolbenstange 3 sind zwischen dieser und dem Zylinder 1 ein äußerer Dichtring 7 sowie zwischen dem Innenrohr 6 und dem Innenumfang der Kolbenstange 3 ein innerer Dichtring 8 angeordnet.
Der ringförmige Dämpfungskolben 2 unterteilt den Zylinder- Ringraum in einen dem Kopfteil 5 zugekehrten, oberen Arbeitsraum 9 und einen dem Kopfteil 5 abgekehrten, unteren Arbeitsraum 10. Die beiden Arbeitsräume 9 und 10 sind mit einem hydraulischen Dämpfungsmedium gefüllt. Der obere Arbeitsraum 9 ist mit einem erfindungsgemäß innerhalb des Innenrohres 6 gebildeten Ausgleichsraum 11 verbunden, der zur Aufnahme eines von der Kolbenstange 3 verdrängten Volumens des Dämpfungsmediums dient.
Innerhalb des Innenrohres 6 ist erfindungsgemäß weiterhin als Begrenzung des Ausgleichsraums 11 ein schwimmender Trennkolben 12 frei beweglich angeordnet, der den Ausgleichsraum 11 von einer ebenfalls zumindest teilweise innerhalb des Innenrohres 6 gebildeten Gasfederkammer 13 dichtend trennt, in der ein elastisch kompressibles Medium, z.B. Luft, angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist einerseits das Innenrohr 6 im Bereich einer dem nach außen geführten Ende der Kolbenstange 3 zugekehr­ ten Bodenwandung 14 eine Durchgangsöffnung 15 auf, während andererseits die hohlzylindrische Kolbenstange 3 im Bereich ihres aus dem Zylinder 1 ragenden Endes gasdicht geschlos­ sen ist, wozu sie z.B. einen gasdicht geschlossenen Boden 16 besitzt. Hierdurch erhält vorteilhafterweise die Gasfeder­ kammer 13 ein großes Volumen, was einen Einfluß auf die pneumatische Federkraft und/oder Federkennlinie des erfin­ dungsgemäßen Dämpfers hat.
Es liegt jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung, das Innenrohr 6 in seinem freien, dem nach außen geführten Ende der Kolbenstange 3 zugekehrten Endbereich gasdicht geschlossen auszubilden, wobei dann die Kolbenstange 3 in ihrem sich axial über das Innenrohr 6 hinaus nach außen erstreckenden Bereich eine Lüftungsöffnung besitzt. Diese - nicht dargestellte - Alternative hat ebenfalls eine Einwirkung auf die Federcharakteristik der von der Gasfederkammer 13 gebildeten, pneumatischen Feder.
Zur hydraulischen Verbindung der beiden Arbeitsräume 9 und 10 sowie des oberen Arbeitsraumes 9 mit dem Ausgleichsraum 11 besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Zylinder 1 drei Anschlußstücke 17, von denen jeweils eines in den unteren Arbeitsraum 10, den oberen Arbeitsraum 9 und den Ausgleichsraum 11 mündet. Dabei sind die in den oberen Arbeitsraum 9 und den Ausgleichsraum 11 mündenden Anschlußstücke 17 in Kanälen des Kopfteils 5 angeordnet, während das in den unteren Arbeitsraum 10 mündende Anschluß­ stück 17 in der Wandung des Zylinders 1 sitzt. An die Anschlußstücke 17 sind vereinfacht dargestellte, externe Rohr- oder Schlauchleitungen 18 anschließbar. In der Leitung 18 zwischen den beiden Arbeitsräumen 9 und 10 ist vorzugsweise eine Drosselung mit einem Drossel- oder Dämpfungsventil 19 angeordnet. In die den oberen Arbeits­ raum 9 mit dem Ausgleichsraum 11 verbindende Leitung 18 ist ein vorzugsweise regelbares Dämpfungsventil 19 geschaltet. Darüber hinaus ist mit dem erfindungsgemäßen Dämpfer ohne weiteres auch eine Niveau-Einstellung möglich, indem über eines der Anschlußstücke 17 und die entsprechende Leitung 18 Dämpfungsmedium zugeführt oder abgeführt wird.
In einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch der Dämpfungskolben 2 als Drosselungen axiale Durchgangspassagen besitzen, in denen Drosselventile angeordnet sein können.
Ebenso kann auch der obere Arbeitsraum 9 über mindestens eine Passage des Kopfteils 5 des Zylinders 1 und/oder des Innenrohrs 6 mit dem Ausgleichsraum 11 verbunden sein, wobei in diesem Fall vorzugsweise in der Passage am Übergang von dem Arbeitsraum 9 zu dem Ausgleichsraum 11 ein Dämpfungsventil angeordnet ist.

Claims (10)

1. Hydro-pneumatischer Schwingungsdämpfer, bestehend aus einem Zylinder, einem innerhalb des Zylinders axialbeweglich angeordneten und zwei mit einem hydraulischen Dämpfungsmedium gefüllte, über mindestens eine Drosselung verbundene Arbeitsräume abteilenden Dämpfungskolben, einer mit dem Dämp­ fungskolben mechanisch verbundenen, abgedichtet aus dem Zylinder nach außen geführten Kolbenstange, einem mit einem der Arbeitsräume verbundenen Aus­ gleichsraum zur Aufnahme eines von der Kolbenstange verdrängten Volumens des Dämpfungsmediums sowie einer über einen freibeweglichen, schwimmenden Trennkolben dicht von dem Ausgleichsraum getrennten, mit einem kompressiblen Medium gefüllten Gasfederkammer, wobei die Kolbenstange (3) hohlzylindrisch sowie der Dämp­ fungskolben (2) ringförmig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Zylinders (1) koaxial zu diesem ein sich mit geringem Umfangsspiel durch den ringförmi­ gen Dämpfungskolben (2) hindurch und in die hohl­ zylindrische Kolbenstange (3) hinein erstreckendes Innenrohr (6) angeordnet ist, wobei der den Aus­ gleichsraum (11) von der Gasfederkammer (13) tren­ nende Trennkolben (12) innerhalb des Innenrohres (6) geführt ist.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Innenrohr (6) etwa bis in den Bereich des dem nach außen geführten Ende der Kolbenstange (3) zugekehrten Endes des Zylinders (1) erstreckt.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) dadurch abgedichtet aus dem Zylinder nach außen geführt ist, daß zwischen dem Außenumfang der Kolbenstange (3) und dem Zylinder (1) ein äußerer Dichtring (7) sowie zwischen dem Innenumfang der Kolbenstange (3) und dem Außenumfang des Innenrohrs (6) ein innerer Dichtring (8) jeweils unter dichtender Anlage angeordnet sind.
4. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (6) an einem dem nach außen geführten Ende der Kolbenstange (3) gegenüberliegenden Kopfteil (5) des Zylinders (1) befestigt ist, wobei der Aus­ gleichsraum (11) innerhalb des Innenrohres (6) zwischen dem Kopfteil (5) und dem Trennkolben (12) angeordnet ist.
5. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (6) im Bereich einer dem nach außen geführ­ ten Ende der Kolbenstange (3) zugekehrten Bodenwan­ dung (14) mindestens eine Durchgangsöffnung (15) aufweist, wobei das nach außen geführte Ende der Kolbenstange (3) gasdicht geschlossen ist, so daß die Gasfederkammer (13) von dem Trennkolben (12) sowie teilweise von dem Innenrohr (6) und teilweise von dem Ende der Kolbenstange (3) begrenzt ist (Figur).
6. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (6) in seinem freien, dem nach außen geführten Ende der Kolbenstange (3) zugekehrten End­ bereich gasdicht geschlossen ist, so daß die Gas­ federkammer (13) von diesem Endbereich des Innenroh­ res (6) und dem Trennkolben (12) begrenzt ist, wobei die Kolbenstange (3) in ihrem sich axial über das Innenrohr (6) hinaus nach außen erstreckenden Bereich eine Lüftungsöffnung aufweist.
7. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Arbeitsräume (9; 10) und den Ausgleichsraum (11) jeweils ein nach außen führendes Anschlußstück (17) zum Anschluß von externen Verbindungsleitungen (18) mündet.
8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungsleitungen (18) die Drosselung(en) und/oder mindestens ein Drossel- und/oder Dämpfungs­ ventil (19) angeordnet ist/sind.
9. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Arbeitsräume (9, 10) verbindende(n) Drosse­ lung(en) als Öffnung(en) in dem Dämpfungskolben (2) gebildet ist (sind), in der (denen) vorzugsweise (jeweils) ein Drosselventil angeordnet ist.
10. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Arbeitsraum (9) über mindestens eine Passage des Kopfteils (5) des Zylinders (1) und/oder des Innenrohres (6) mit dem Ausgleichsraum (11) verbun­ den ist, wobei vorzugsweise in der Passage am Übergang von dem Arbeitsraum (9) zu dem Ausgleichs­ raum (11) ein Dämpfungsventil angeordnet ist.
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