DE60225865T2

DE60225865T2 - Frequenzabhängiger Dämpfer

Info

Publication number: DE60225865T2
Application number: DE60225865T
Authority: DE
Inventors: Koenraad Reybrouck; Luc Lemmens
Original assignee: Tenneco Automotive Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Inc
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: US20020104724A1; EP1231403A3; EP1231403B1; BR0200342A; BR0200342B1; DE60225865D1; EP1231403A2; US7070028B2

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Schwingungsdämpfer oder Stoßdämpfer allgemein, die für den Einsatz in Federungen geeignet sind, wie z. B. dem für Kraftfahrzeuge verwendeten Federungen für Radaufhängungen. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung einen Stoßdämpfer, der ein Gas anstelle einer Hydraulikflüssigkeit als Dämpfungsmedium verwendet.
Hintergrund der Erfindung
Stoßdämpfer werden in Verbindung mit Kraftfahrzeug-Radaufhängungen eingesetzt, um unerwünschte, während des Fahrens auftretende Schwingungen zu absorbieren. Um diese unerwünschten Schwingungen zu absorbieren, werden Stoßdämpfer in der Regel zwischen dem gefederten Teil (Karosserie) und dem ungefederten Teil Radaufhängung des Fahrzeugs befestigt. Ein Kolben befindet sich innerhalb eines Druckrohres des Stoßdämpfers und das Druckrohr ist normalerweise an dem ungefederten Fahrzeugteils angebracht. Der Kolben ist üblicherweise am gefederten Teil des Fahrzeugs über eine Kolbenstange befestigt, die sich durch das Druckrohr erstreckt. Der Kolben teilt das Druckrohr in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer, die beide typischerweise mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Da der Kolben aufgrund von Ventilen in der Lage ist, den Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit zwischen der oberen und der unteren Arbeitskammer zu begrenzen, wenn der Stoßdämpfer zusammengedrückt oder auseinandergezogen wird, kann der Stoßdämpfer eine Dämpfungskraft erzeugen, die der Schwingung entgegenwirkt, die anderenfalls von dem ungefederten Fahrzeugteil auf den gefederten Fahrzeugteil übertragen würde. In einem Doppelrohr-Stoßdämpfer ist ein Flüssigkeitsreservoir oder Ausgleichsraum zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Ausgleichsraum definiert, um ebenfalls eine Dämpfungskraft zu erzeugen, die den Schwingungen entgegenwirkt, die anderenfalls von dem ungefederten Fahrzeugteil auf den gefederten Fahrzeugteil übertragen würden.
Ein solcher Stoßdämpfer wird beispielsweise in der FR-A-2 587 773 offenbart. Dieser Stoßdämpfer weist ein an einem Ende geschlossenes Druckrohr auf. Das offene Ende des Druckrohres wird durch eine Verschlussscheibe verschlossen, die im Druckrohr aufgenommen und daran befestigt ist. Die Scheibe hat eine Durchgangsbohrung, die von einem Dichtungsring umgeben ist. Die Scheibe bildet eine Stangenführungsanordnung, durch die sich eine Kolbenstange nach außen erstreckt. Das Druckrohr und die Scheibe bilden einen abgedichteten Arbeitsraum, der durch den Kolben, der verschieblich im Druckrohr aufgenommen ist, in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer, die mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind, sowie durch einen Ventilkörper unterteilt wird, der einen Ausgleichsraum von der unteren Arbeitskammer trennt, welcher einen freien Raum zur Aufnahme von überschüssiger Hydraulikflüssigkeit bildet. Der Ventilkörper ist an der Innenfläche des Druckrohres befestigt. Es sind Ventilmittel im Ventilkörper vorgesehen, die einen Austausch von Hydraulikflüssigkeit zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Ausgleichsraum gestatten, der dafür einen freien Raum bereithält. Der Kolben ist ebenfalls entweder mit offenen Kanälen, die die obere und die untere Arbeitskammer verbinden, oder mit Ventilmitteln versehen, die diese beiden Kammern verbinden.
Mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Stoßdämpfer haben sich in der gesamten Automobilindustrie erfolgreich etabliert. Obwohl sie in der Automobilindustrie erfolgreich sind, haben mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Stoßdämpfer auch ihre Probleme. Ein Problem besteht darin, dass diese Stoßdämpfer nach dem Stand der Technik nicht in Abhängigkeit der Frequenz der Schwingungen reagieren. Komplexe Systeme wurden entwickelt, um diese mit Flüssigkeit gefüllten Stoßdämpfer zu modifizieren, um einen Stoßdämpfer bereitzustellen, der relativ weich für Schwingungen hoher Frequenzen ist, während er bei Schwingungen mit niedrigen Frequenzen relativ fest ist. Zu den weiteren Schwierigkeiten bei den mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Stoßdämpfern nach dem Stand der Technik gehören die Schwankungen ihrer Dämpfungskraft aufgrund von Temperaturänderungen der Hydraulikflüssigkeit. Mit der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit ändert sich auch die Viskosität der Flüssigkeit, was die Dämpfungskraftcharakteristik der Flüssigkeit wesentlich beeinflusst. Außerdem beeinträchtigt jede Belüftung der Hydraulikflüssigkeit während des Betriebs des Stoßdämpfers aufgrund des Eintritts von komprimierbarem Gas in eine nicht-komprimierbare Flüssigkeit die Funktion des Dämpfers. Schließlich trägt die Hydraulikflüssigkeit zum Gewicht des Stoßdämpfers bei und löst zudem Umweltbedenken hinsichtlich der Verwendung und Entsorgung der Hydraulikflüssigkeit aus.
Aufgabe der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Stoßdämpfer/Schwingungsdämpfer bereitzustellen, der frequenzempfindlich ist und ein umweltfreundliches Medium verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorgenannte Aufgabe wird durch einen Schwingungsdämpfer/Stoßdämpfer gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung stellt der Technik einen Stoßdämpfer zur Verfügung, der ein Gas, vorzugsweise Luft, als Dämpfungsmedium verwendet. Die Verwendung von Gas als Dämpfungsmedium führt zu einem frequenzabhängigen Schwingungs- oder Stoßdämpfer, der wesentlich weniger temperaturempfindlich im Vergleich zu Hydraulikdämpfern ist, langfristig nicht durch Lufteintritt beeinträchtigt wird, weniger Gewicht aufweist und der, besonders wenn Luft als Gas eingesetzt wird, aufgrund des Wegfalls des Hydrauliköls umweltfreundlich ist.
Weitere Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung gehen für den Fachmann aus den Unteransprüchen hervor sowie aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen, die die derzeit als die am besten betrachtete Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellen, zeigt
1 eine Abbildung eines Fahrzeugs, das mit dem neuartigen gasgefüllten frequenzabhängigen Dämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
2 eine Seitenansicht im Teilschnitt des neuartigen gasgefüllten frequenzabhängigen Dämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine vergrößerte Längsschnittansicht des Ventilsystems, das in der Kolbenanordnung des in 2 dargestellten frequenzabhängigen Dämpfers eingebaut ist;
4 eine vergrößerte Längsschnittansicht der Stangenführungsanordnung des in 2 dargestellten frequenzabhängigen Dämpfers; und
5 eine vergrößerte Längsschnittansicht einer Kolbenanordnung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung
In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten gleiche oder korrespondierende Teile bezeichnen, zeigt 1 ein Fahrzeug, das eine Radaufhängung mit den erfindungsgemäßen frequenzabhängigen Schwingungsdämpfern enthält und allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Fahrzeug 10 umfasst ein hinteres Radaufhängungssystem 12, ein vorderes Radaufhängungssystem 14 sowie eine Karosserie 16. Das hintere Radaufhängungssystem 12 weist ein Paar von unabhängigen Radaufhängungen auf, die geeignet sind, ein Paar von Hinterrädern 18 wirksam zu halten. Jede unabhängige hintere Radaufhängung ist mit der Karosserie 16 mittels eines Stoßdämpfers 20 und einer Schraubenfeder 22 verbunden. In gleicher Weise umfasst das vordere Radaufhängungssystem 14 ein Paar von unabhängigen Radaufhängungen, die geeignet sind, ein Paar von Vorder rädern 24 wirksam zu halten. Jede unabhängige vordere Radaufhängung ist mit der Karosserie 16 mittels eines Stoßdämpfers 26 und einer Schraubenfeder 28 verbunden. Die hinteren Stoßdämpfer 20 und die vorderen Stoßdämpfer 26 dienen zum Dämpfen der Relativbewegung des ungefederten Teils (d. h. der vorderen bzw. hinteren Radaufhängungssysteme 12 und 14) des Fahrzeugs 10 gegenüber dem gefederten Teil (d. h. der Karosserie 16) des Fahrzeugs 10. Obwohl das Fahrzeug 10 als Personenkraftwagen mit unabhängigen vorderen und hinteren Radaufhängungen dargestellt ist, können die Stoßdämpfer 20 und 26 in anderen Fahrzeugarten mit anderen Aufhängungsarten und Federn eingesetzt werden oder in anderen Anwendungen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, in Fahrzeugen mit Luftfedern, Blattfedern, nicht-unabhängigen vorderen und/oder nicht-unabhängigen hinteren Aufhängungssystemen. Eines der einzigartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass bei einer Kombination mit einer Luftfeder ein Austausch zwischen der Luftfeder und dem Stoßdämpfer erfolgen kann oder dass die Luftfeder und der Stoßdämpfer separate Einheiten sein können. Ferner bezieht sich die Bezeichnung „Stoßdämpfer", wie sie hier verwendet wird, auf Schwingungsdämpfer allgemein und bezieht somit auch MacPherson-Federbeine, Federtellereinheiten sowie andere in der Technik bekannte Stoßdämpferkonstruktionen mit ein.
In 2 wird der vordere Stoßdämpfer 26 genauer gezeigt. Obwohl 2 nur den Stoßdämpfer 26 darstellt, versteht es sich, dass der hintere Stoßdämpfer 20 (ebenfalls) als erfindungsgemäßer frequenzabhängiger Stoßdämpfer konstruiert ist oder sein kann. Der hintere Stoßdämpfer 20 würde sich vom vorderen Stoßdämpfer 26 nur in der Art und Weise unterscheiden, wie er mit den gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeugs 10 verbunden ist sowie in den Abmessungen der verschiedenen Komponenten. Der Stoßdämpfer 26 umfasst ein Druckrohr 30, eine Kolbenanordnung 32, eine Kolbenstange 34 sowie eine Stangenführungsanordnung 36.
Das Druckrohr 30 definiert einen Arbeitsraum 42. Der Arbeitsraum 42 ist mit einem Gas, vorzugsweise Luft, mit einem festgelegten Druck gefüllt, um als Dämpfungsmedium zu wirken. Die Kolbenanordnung 32 ist verschieblich innerhalb des Arbeitsraums 42 angeordnet und teilt den Arbeitsraum in eine obere Arbeitskammer 44 und eine untere Arbeitskammer 46. Eine Abdichtungsanordnung 48 ist zwischen der Kol benanordnung 32 und dem Druckrohr 30 vorgesehen, um eine Gleitbewegung der Kolbenanordnung 32 gegenüber dem Druckrohr 30 zu gestatten, ohne unzulässige Reibungskräfte zu erzeugen und um die obere Arbeitskammer 44 gegenüber der unteren Arbeitskammer 46 abzudichten. Die Kolbenstange 34 ist an der Kolbenanordnung 32 befestigt und erstreckt sich durch die obere Arbeitskammer 44 und durch die Stangenführungsanordnung 36 hindurch, die das obere Ende des Druckrohres 30 abschließt. Das der Kolbenanordnung 32 entgegengesetzte Ende der Kolbenstange 34 ist so ausgeführt, dass es am gefederten Teil des Fahrzeugs 10 befestigbar ist. Das der Stangenführungsanordnung 36 entgegengesetzte Ende des Druckrohres 30 wird durch eine Endkappe 50 verschlossen, wobei die Kappe 50 so ausgeführt ist, dass sie an dem ungefederten Teil des Fahrzeugs 10 befestigbar ist. Obwohl die Kolbenstange 34 so dargestellt ist, dass sie zur Verbindung mit dem gefederten Teil des Fahrzeugs 10 ausgeführt ist und die Endkappe 50 zur Verbindung mit dem ungefederten Teil des Fahrzeugs 10 ausgeführt ist, liegt es aufgrund der Verwendung eines Gases als Druckmedium innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, dass auf Wunsch die Kolbenstange 34 so ausgeführt ist, dass sie mit dem ungefederten Teil des Fahrzeugs 10 verbindbar ist und die Endkappe 50 so ausgeführt ist, dass sie mit dem gefederten Teil des Fahrzeugs 10 verbindbar ist.
In den 2 und 3 umfasst die Kolbenanordnung 32 einen Kolbenkörper 52, eine Druckstufenventilanordnung 54 sowie eine Zugstufen- oder Ausdehnungsventilanordnung 56. Die Kolbenstange 34 definiert einen Abschnitt 58 mit reduziertem Durchmesser, an dem die Druckstufenventilanordnung 54, der Kolbenkörper 52 und die Zugstufenventilanordnung 56 vorgesehen sind. Eine Mutter 60 sichert die Kolbenanordnung 32 auf dem Abschnitt 58 der Kolbenstange 34, wobei die Druckstufenventilanordnung 54 an einer an der Kolbenstange 34 vorgesehenen Schulter 62 anliegt, der Kolbenkörper 52 an der Druckstufenventilanordnung 54 anliegt, die Zugstufenventilanordnung 56 am Kolbenkörper 52 anliegt und die Mutter 60 an der Zugstufenventilanordnung 56 anliegt und mit der Kolbenstange 34 über ein Gewinde zusammenwirkt, um die Kolbenanordnung 32 auf der Kolbenstange 34 festzuhalten.
Die Abdichtungsanordnung 48 umfasst ein Paar von Ringdichtungen, die sich zwischen dem Kolbenkörper 52 und dem Druckrohr 30 befinden. Die Dichtungsanord nung 48 wird durch eine Mehrzahl von im Kolbenkörper 52 ausgebildeten Nuten 64 in Position gehalten. Die Abdichtungsanordnung 48 ermöglicht eine Gleitbewegung des Kolbenkörpers 52 gegenüber dem Druckrohr 30 ohne außergewöhnliche Reibungskräfte zu erzeugen und stellt eine Abdichtung zwischen der oberen Arbeitskammer 44 und der unteren Arbeitskammer 46 bereit. Diese Doppelfunktion der Abdichtungsanordnung 48 ist aufgrund der in den Arbeitskammern 44 und 46 erzeugten hohen Drücke und der ständigen Notwendigkeit, die zwischen der Kolbenanordnung 32 und dem Druckrohr 30 erzeugten Gleitkräfte zu begrenzen, außerordentlich wichtig für den pneumatischen Stoßdämpfer 26.
Der Kolbenkörper 52 definiert eine Mehrzahl von Druckstufenkanälen 70 sowie eine Mehrzahl von Zugstufenkanälen 72. Während der Druckstufenbewegung des Stoßdämpfers 26 strömt Gas zwischen der unteren Arbeitskammer 46 und der oberen Arbeitskammer 44 durch die Kanäle 70, wie nachstehend beschrieben. Während der Zugstufenbewegung des Stoßdämpfers 26 strömt Gas zwischen der oberen Arbeitskammer 44 und der unteren Arbeitskammer 46 durch die Kanäle 72, wie nachstehend beschrieben.
Die Druckstufenventilanordnung 54 umfasst eine Absperrung 74, ein Paar Ringdichtungen 76 sowie eine Ventilplatte 78. Die Ventilplatte 78 drückt normalerweise gegen die Ringdichtungen 76, um die Mehrzahl der Druckstufenkanäle 70 im Normalzustand zu verschließen. Während eines Druckstufenhubs des Stoßdämpfers 26 wird das Gas in der unteren Arbeitskammer 46 zusammengedrückt, einschließlich des Gases, das sich innerhalb der Mehrzahl der Druckstufenkanäle 70 befindet. Das komprimierte, in den Druckstufenkanälen 70 befindliche Gas übt eine Kraft auf die Ventilplatte 78 aus, die in ihrem Sitz solange die Kanäle 70 geschlossen hält, bis die durch den Gasdruck erzeugte Kraft die Biegesteifigkeit der Ventilplatte 78 übersteigt. Wenn die durch den Gasdruck erzeugte Last die Biegesteifigkeit der Ventilplatte 78 übersteigt, wird die Ventilplatte 78 von den Dichtungen 76 fort ausgelenkt, um einen Gasdurchfluss von der unteren Arbeitskammer 46 zur oberen Arbeitskammer 44 durch die Kanäle 70 zu ermöglichen.
Die Zugstufenventilanordnung 56 umfasst eine Ventilabsperrung 84, ein Paar Ring dichtungen 86 sowie eine Ventilplatte 88. Die Ventilplatte 88 drückt normalerweise gegen die Ringdichtungen 86, um die Mehrzahl der Zugstufenkanäle 72 im Normalzustand zu verschließen. Während eines Zugstufenhubs des Stoßdämpfers 26 wird das Gas in der oberen Arbeitskammer 44 zusammengedrückt, einschließlich des Gases, das sich innerhalb der Mehrzahl der Zugstufenkanäle 72 befindet. Das komprimierte, in den Zugstufenkanälen 72 befindliche Gas übt eine Kraft auf die Ventilplatte 88 aus, die in ihrem Sitz solange die Kanäle 72 geschlossen hält, bis die durch den Gasdruck erzeugte Kraft die Biegesteifigkeit der Ventilplatte 88 übersteigt. Wenn die durch den Gasdruck erzeugte Last die Biegesteifigkeit der Ventilplatte 88 übersteigt, wird die Ventilplatte 88 von den Dichtungen 86 fort ausgelenkt, um einen Gasdurchfluss von der oberen Arbeitskammer 44 zur unteren Arbeitskammer 46 durch die Kanäle 72 zu ermöglichen.
In den 2 und 4 stellt die Stangenführungsanordnung 36 sowohl eine Abdichtungsfunktion für den Stoßdämpfer 26 bereit als auch eine Schmierfunktion. Die Stangenführungsanordnung 36 umfasst ein Hauptgehäuse 90, eine obere Dichtungsanordnung 92, eine untere Dichtungsanordnung 94, eine Halterung 96 sowie eine Abstreiferdichtung 98. Das Hauptgehäuse 90 ist innerhalb des Druckrohres 30 angebracht, wobei ein Paar Dichtungen 100 die Grenzfläche zwischen dem Gehäuse 90 und dem Druckrohr 30 abdichten. Die Halterung 96 befestigt das Hauptgehäuse 90 innerhalb des Druckrohres 30. Die Abstreiferdichtung 98 ist zwischen dem Gehäuse 90 und der Halterung 96 vorgesehen und dient dazu, Fremdstoffe während der Hubbewegung des Stoßdämpfers 26 von der Kolbenstange 34 abzustreifen. Das Gehäuse 90 definiert einen Außenhohlraum 102, der sich zwischen dem Paar von Dichtungen 100 befindet. Der Außenhohlraum 102 kann mit Öl gefüllt sein, um die Abdichtung zwischen dem Gehäuse 90 und dem Druckrohr 30 zu unterstützen. Das Gehäuse 90 definiert (auch) einen Innenhohlraum 104, in dem die obere Abdichtungsanordnung 92 und die untere Abdichtungsanordnung 94 vorgesehen sind.
Die obere Abdichtungsanordnung 92 umfasst eine dynamische Dichtung 112, die sich zwischen dem Gehäuse 90 und der Kolbenstange 34 befindet, eine statische Dichtung 114, die sich zwischen der dynamischen Dichtung 112 und dem Gehäuse 90 befindet, sowie eine am Gehäuse 90 befestigte Halterung 116, um die untere Ab dichtungsanordnung 92 innerhalb des Hohlraums 104 zu halten.
Die untere Abdichtungsanordnung 94 ist der Abdichtungsanordnung 92 ähnlich und umfasst eine dynamische Dichtung 122, eine statische Dichtung 124, ein Dichtungsgehäuse 126, eine erste Halterung 128 und eine zweite Halterung 130. Die dynamische Dichtung 122 befindet sich zwischen dem Dichtungsgehäuse 126 und der Kolbenstange 34. Die statische Dichtung 124 ist zwischen der dynamischen Dichtung 122 und dem Gehäuse 126 vorgesehen. Die erste Halterung 128 ist am Gehäuse 90 befestigt, um die untere Abdichtungsanordnung 94 innerhalb des Hohlraums 104 zu positionieren. Die zweite Halterung 130 ist am Gehäuse 90 befestigt, um die untere Abdichtungsanordnung innerhalb des Hohlraums 104 zu halten.
Das Gehäuse 90, die obere Abdichtungsanordnung 92 und die untere Abdichtungsanordnung 94 kooperieren, um eine Kammer 140 innerhalb des Hohlraums 104 zu bilden, die mit Schmieröl gefüllt ist, um die Bewegung des Kolbenstange 34 durch die Stangenführungsanordnung 36 hindurch abzudichten und zu schmieren. Ein Paar von Dichtungen 142, die zwischen dem Gehäuse 90, dem Gehäuse 126 und der ersten Halterung 128 vorgesehen sind, trennt die Kammer 140 von der oberen Arbeitskammer 44. Während des Zusammenbaus des Stoßdämpfers 26 wird die Kammer 140 mit einer festgelegten Schmiermittelmenge gefüllt. Die obere Abdichtungsanordnung 92 trennt die Kammer 140 von der Außenumgebung und die untere Abdichtungsanordnung 94 trennt die Kammer 140 von der oberen Arbeitskammer 44. Auf diese Weise dichtet das Schmiermittel innerhalb der Kammer 140 des Stoßdämpfers 26 den Arbeitsraum 42 ab, damit dieser seine ursprüngliche Gascharge aufrechterhalten kann, während es gleichzeitig für eine Schmierung zur Bewegung der Kolbenstange 34 sorgt.
Ein Ventilkörper 150 ist am Druckrohr 30 dergestalt befestigt, dass eine Axialbewegung gegenüber dem Druckrohr 30 verhindert wird. Der Ventilkörper 150 definiert einen Gasraum 152, der unter dem Ventilkörper 150 und unter der unteren Arbeitskammer 46 vorgesehen ist. Eine abstimmbare Verengung 154 erstreckt sich durch den Ventilkörper 150, um eine Verbindung zwischen der unteren Arbeitskammer 46 und dem Gasraum 152 bereitzustellen.
Der vorstehend beschriebene gasgefüllte Stoßdämpfer 26 stellt einen frequenzabhängigen Dämpfer bereit, der auf spezifische Leistungsanforderungen für spezifische Anwendungen abgestimmt werden kann. Während der Druckstufen- und Zugstufenbewegungen eines mit Flüssigkeit gefüllten Stoßdämpfers nach dem Stand der Technik bewegt sich die Flüssigkeit entweder von der unteren Arbeitskammer zur oberen Arbeitskammer oder von der oberen Arbeitskammer zur unteren Arbeitskammer. Dies sorgt für Frequenz-Verlust-Kennlinien, die immer steiler ansteigen in dem Maße wie die Frequenz der gedämpften Schwingung zunimmt, was zu einem exponentiellen Verlauf der Kurve bei höheren Frequenzen führt. Die vorliegende Erfindung gibt dem Konstrukteur von Radaufhängungssystemen die Gelegenheit, die Form dieser Kurve abzuflachen.
Die Abflachung dieser Kurve liegt in der Komprimierbarkeit eines Gases gegenüber der Nichtkomprimierbarkeit einer Flüssigkeit begründet. Während langsamer oder niederfrequenter Bewegungen des Stoßdämpfers 26 tritt eine minimale Kompression des Gases auf und die Bewegung der Kolbenanordnung 32 transferiert das Gas ohne Schwierigkeiten zwischen den Arbeitskammern 44 und 46 des Druckrohres 30. In dem Maße wie die Frequenz der Bewegung zunimmt, wird die Kompression des Gases ebenfalls stärker, wodurch sich der Verlust ändert, da das komprimierte Gas wie eine Gasfeder zu arbeiten beginnt. Der spezifische Punkt, an dem sich die Gas-Stoßdämpfer-Kurve von der Flüssigkeit-Stoßdämpfer-Kurve entfernt, kann durch Auswählen unterschiedlicher Abmessungen für die Kanäle 70 und 72 und verschiedener Steifigkeiten für die Ventilplatten 78 und 88 eingestellt werden. Zusätzlich zur Veränderung der Form der Frequenz-Verlust-Kennlinien kann die Höhe der Kurve ebenfalls abgestimmt werden, indem der Anfangsgasdruck innerhalb des Arbeitsraums 42 geändert wird und indem die Axialposition des Ventilkörpers 150 geändert wird.
Die zwei Abstimmpunkte für den Stoßdämpfer 26 ermöglichen eine Einstellung des Stoßdämpfers 26 sowohl auf die niedrigen Fahrzeugkarosseriefrequenzen (1–5 Hz) als auch auf die höheren natürlichen Frequenzen der vertikalen Radschwingungen (10–20 Hz), um die Leistung des Stoßdämpfers 26 bei diesen beiden Frequenzen zu optimieren. Die Hydraulikstoßdämpfer nach dem Stand der Technik konnten nur auf eine spezifische Frequenz abgestimmt werden, während die übrigen Frequenzgänge das Ergebnis der Kurvenform waren, die nicht verändert werden konnte.
In 5 ist eine Kolbenanordnung 32' dargestellt. Die Kolbenanordnung 32' ist so konstruiert, dass sie ein unmittelbarer Ersatz für die Kolbenanordnung 32 sein kann. Die Kolbenanordnung 32' umfasst einen Kolbenkörper 52' sowie eine abstimmbare Verengung 70'. Die abstimmbare Verengung 70' ersetzt die Kanäle 70 und 72 der Kolbenanordnung 32 und sorgt für einen Austausch zwischen der oberen Arbeitskammer 44 und der unteren Arbeitskammer 46. Das Dämpfungsverhalten des Stoßdämpfers 26 mit der Kolbenanordnung 32' wird durch die Größe der abstimmbaren Verengung 70' gesteuert. Die vorstehend für den Stoßdämpfer 26 mit der Kolbenanordnung 32 aufgeführte Funktion, dessen Betrieb und Vorteile sind die gleichen für Stoßdämpfer 26, wenn die Kolbenanordnung 32' die Kolbenanordnung 32 ersetzt.
Obwohl die vorstehende detaillierte Beschreibung die bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen, Variationen und Änderungen unterliegen kann, ohne vom Umfang und der eigentlichen Bedeutung der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Dämpfer, umfassend ein Druckrohr (30); eine Stangenführungsanordnung (36), die ein erstes Ende des Druckrohres (30) verschließt; eine Abschlusskappe (50), die ein zweites Ende des Druckrohres (30) verschließt, wobei die Stangenführungsanordnung (36), die Abschlusskappe (50) und eine Innenfläche des Druckrohres (30) einen abgedichteten Arbeitsraum (42) bilden, wobei der abgedichtete Arbeitsraum (42) ausschließlich mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist; eine Kolbenstange (34), die innerhalb des abgedichteten Arbeitsraums (42) angeordnet ist, wobei die Kolbenstange (34) ein erstes Ende aufweist, das sich durch die Stangenführungsanordnung (36) hindurch erstreckt; einen Kolben (32), der innerhalb des abgedichteten Arbeitsraums (36) angeordnet ist, wobei der Kolben (32) an einem zweiten Ende der Kolbenstange befestigt ist, wobei der Kolben (32) verschieblich mit der Innenfläche des Druckrohres (30) in Kontakt ist, um einen ersten Abschnitt des abgedichteten Arbeitsraums (42) in eine obere Arbeitskammer (44) und eine untere Arbeitskammer (46) zu unterteilen, wobei die obere Arbeitskammer (44) und die untere Arbeitskammer (46) mit unter Druck stehendem Gas gefüllt sind; einen ersten Durchflussweg (70), der sich durch den Kolben (32) hindurch erstreckt, um einen Austausch des unter Druck stehenden Gases zwischen der oberen Arbeitskammer (44) und der unteren Arbeitskammer (46) zu gestatten; einen separaten Ventilkörper (150), der innerhalb des abgedichteten Arbeitsraums (42) angeordnet ist, um mit der Abschlusskappe (50) und mit der Innenfläche des Druckrohres (30) einen Gasraum (152) zu bilden, der sich in einem zweiten Abschnitt des abgedichteten Arbeitsraums (42) befindet, wobei der Gasraum (152) mit unter Druck stehendem Gas gefüllt und der separate Ventilkörper (150) unbeweglich an der Innenfläche des Druckrohres (30) befestigt ist; und einen zweiten Durchflussweg (154), der sich durch den Ventilkörper (150) hindurch erstreckt, um einen Austausch des unter Druck stehendem Gases zwischen der unteren Arbeitskammer (46) und dem Gasraum (152) zu gestatten, wobei der zweite Durchflussweg ein offener Durchflussweg ist.
Dämpfer nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Stauchventilanordnung (54), die an dem Kolben (32) befestigt ist, wobei die Stauchventilanordnung (54) den Durchfluss von der oberen Arbeitskammer (44) zur unteren Arbeitskammer (46) verhindert.
Dämpfer nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Expansionsventilanordnung (56), die an dem Kolben (32) befestigt ist, wobei die Expansionsventilanordnung (56) den Durchfluss von der unteren Arbeitskammer (46) zur oberen Arbeitskammer (44) verhindert.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei der erste Durchflussweg ein offener Durchflussweg (70) ist.
Dämpfer nach den Anspruch 1, wobei der zweite Durchflussweg eine abstimmbare Verengung (154) ist.
Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 oder 5, wobei der erste Durchflussweg eine abstimmbare Verengung ist.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei der abgedichtete Arbeitsraum nicht mit einer externen Quelle für unter Druck stehendes Gas in Verbindung steht.