DE10101177C1

DE10101177C1 - Teleskop-Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE10101177C1
Application number: DE10101177A
Authority: DE
Inventors: Andreas Foerster
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2021-01-13
Also published as: FR2819565A1; FR2819565B1; US20020112931A1; US6619445B2

Abstract

Teleskop-Schwingungsdämpfer, umfassend ein mit einem Dämpfmedium gefülltes Druckrohr, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei das Druckrohr in einem Zwischenrohr axial verschiebbar geführt ist und ein Ringraum zwischen dem Druckrohr und dem Zwischenrohr ebenfalls mit dem Dämpfmedium gefüllt ist, wobei zwischen dem Druckrohr und dem Ringraum eine Strömungsverbindung besteht und ein Ausgleichsraum das verdrängte Volumen der zueinander teleskopierbaren Bauteile aufnimmt, wobei der von dem Zwischenrohr und dem Druckrohr gebildete Ringraum und das Druckrohr von dem Ausgleichsraum hydraulisch getrennt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Teleskop-Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbe griff von Patentanspruch 1.

Bei konventionellen Schwingungsdämpfern wird die Hublänge für die Kolbenstan ge durch die Druckrohrlänge abzüglich einer Totlänge für ein Bodenventil oder einen Ausgleichsraum bestimmt. Insbesondere bei Pkws soll der Kofferraum nicht durch einen Dom für den Schwingungsdämpfer eingeschränkt werden. Liegend eingebaute Schwingungsdämpfer stehen häufig in Kombination mit ungünstigen Achskonstruktionen.

Aus der DE 19 95 279 U ein Teleskop-Schwingungsdämpfer bekannt, der ein Druckrohr aufweist, in dem eine Kolbenstange axial verschiebbar ist. Das Druckrohr ist axial zu einem Zwischenzylinder verschiebbar, das mit einem Behäl terrohr einen Ausgleichsraum bildet. Am Druckrohr sind in Zug- und in Druckrichtung Anschlagmittel vorhanden, die ab der maximalen Ein- oder Ausfahrstellung des Kolbens im Druckrohr bei der weiteren Ein- oder Ausfahrbewegung den Zwi schenzylinder formschlüssig mitführt und damit eine Hublänge erreicht, die deut lich größer ist als die eines konventionellen Schwingungsdämpfers.

Ein Nachteil dieses speziellen Schwingungsdämpfers kann darin gesehen werden, dass in einem mittleren Hubbereich keine zwanghafte Zuordnung zwischen der Kolbenstange, dem Druckrohr und dem Zwischenzylinder besteht. In Abhängig keit der Reibungsverhältnisse stellt sich eine unbestimmte Hublagen-Konstellation der genannten Baugruppen ein. Es könnte z. B. sein, dass die Kolbenstange im Druckrohr bereits die Endposition erreicht hat und das Druckrohr noch maximal im Zwischenzylinder eingefahren ist. Andererseits kann die Kolbenstange noch maximal im Druckrohr eingefahren sein, aber das Druckrohr bereits seine maximale Ausfahrstellung bezogen auf den Zwischenzylinder erreicht haben.

Durch das Dämpfventil im Schwingungsdämpfer wird stets das ein- oder ausfah rende Dämpfmediumvolumen verdrängt. Wenn nicht bestimmt ist, welches der Teleskop-Glieder einfährt, dann ist auch nicht bestimmt, welche Dämpfkraft be zogen auf eine bestimmte Hublage wirksam ist.

Ein ähnliches Betriebsverhalten stellt sich bei einem Aggregat entsprechend der EP 0 267 543 A1 ein. Zwei in Serie angeordnete Schwingungsdämpfer können zwar eine teleskopische Relativbewegung zueinander ausführen, doch sind zwei Ausgleichsräume notwendig, um eine zwanghafte Abhängigkeit zwischen den beiden Schwingungsdämpfern ermöglichen zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Teleskop-Schwingungsdämpfer zu realisieren, der in jeder Hublage eine eindeutige Hublagenzuordnung der einzelnen Teleskopglieder gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein hydraulisch gesteu erter zwanghafter Zusammenhang zwischen den Bewegungen der Kolbenstange und des Druckrohres besteht, so dass auch die durch die Dämpfventile strömen den Volumen des Dämpfmediums vorgegeben sind. In Einfahrrichtung kann an einem Kolben ein Dämpfventil und das Bodenventil wirksam sein.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist im Strömungsweg vom Ringraum zum Druckrohr ein Dämpfventil angeordnet, das bei einer Ausfahrbewegung des Druckrohres eine Dämpfkraft erzeugt. Eine Ausfahrbewegung des Druckrohres ist prinzipbedingt mit einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange verbunden, die einen Kolben mit einem Dämpfventil aufweisen kann. Bei einer Ausfahrbewegung des Kolbens wird ein kolbenstangenseitiger Arbeitsraum komprimiert, wobei sich der Druck an einer mit dem Druckrohr verbundenen Kolbenstangenführung abstützt. Die Druckkraft wird jedoch auch auf das Dämpfmedium im Ringraum zwischen dem Zwischenrohr und dem Druckrohr übertragen, das in den kolbenstangenfer nen Arbeitsraum nachströmt. Mit dem Dämpfventil wird eine zusätzliche Dämpf kraft erreicht, die sich additiv mit der vom Dämpfventil im Kolben überlagert. Daraus ergibt sich bezogen auf die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange ein geringerer Druckunterschied an den jeweiligen Dämpfventilen und damit eine ge ringere Belastung an den Dämpfventilen.

Um die Dämpfventile gezielt wirksam werden zu lassen, ist dem Dämpfventil und dem Bodenventil jeweils ein Rückschlagventil parallel geschaltet.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch nimmt der Boden das Bodenventil und das Dämpfventil auf.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Bodenventil und das vom Druckrohr zum Ringraum wirksame Rückschlagventil im Boden und in einem Kol benabschnitt außerhalb des Druckrohres das Dämpfventil vom Ringraum zum Druckrohr angeordnet ist.

Des weiteren kann das zum Dämpfventil parallel geschaltete Rückschlagventil mit dem Kolbenabschnitt zusammenwirken. Damit wird der von dem Kolbenabschnitt benötigte Bauraum optimal von den Ventilen ausgenutzt.

So ist bei einer Ausführungsvariante im Boden ein Spannbolzen für mindestens eine Ventilscheibe des Bodenventils fixiert, wobei der Spannbolzen ein Spannmit tel mindestens eine Ventilscheibe für das vom Ringraum zum Druckrohr wirksa me Dämpfventil fixiert. Das Bodenventil und das Dämpfventil lassen sich getrennt vorspannen.

Im Hinblick auf eine progressive Dämpfkraftkennlinie ist im Druckrohr ein Zugan schlagfederungselement angeordnet.

Alternativ oder zusätzlich wird die Ausfederungsbewegung des Druckrohres durch einen Zuganschlag begrenzt.

Des weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Trennkolben vom Druckrohr zum Ausgleichsraum einen Teil des Bodens im Druckrohr bildet. Mit dieser Maßnahme wird ein sehr stabiler Trennkolben erreicht, der insbesondere im Sinne der Ferti gungssicherheit interessant ist, da man bei einem separaten Bauteile stets dafür sorgen muss, dass es bei der Montage nicht vergessen wird.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 Prinzipdarstellung des Teleskop-Schwingungsdämpfers in Einfahrend position

Fig. 2 Teleskop-Schwingungsdämpfer in Ausfahrendposition

Fig. 3 Boden mit Bodenventil als Einzelteil

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Teleskop-Schwingungsdämpfer 1, der ein Druckrohr 3 aufweist, in dem eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial be weglich angeordnet ist und das Druckrohr in einen kolbenstangenseitigen Arbeits raum 9 und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 unterteilt. Bis auf Kol benventile 13; 15 für die Einfahrrichtung und die Ausfahrrichtung sind die Ar beitsräume hydraulisch getrennt. Das Druckrohr 3 ist axial beweglich in einem Zwischenrohr 17 geführt, wobei eine Kolbenstangenführung 19 für die Kolben stange fest mit dem Zwischenrohr verbunden ist. Es handelt sich bei den Fig. 1 und 2 um Prinzipskizzen, so dass aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die de taillierte Darstellung der Kolbenstangenführung mit Dichtungselementen usw. verzichtet wurde.

Am Ende des Druckrohres ist ein Boden 21 befestigt, der einen radial außerhalb des Druckrohres liegenden Kolbenabschnitt 23 aufweist, der im Zwischenrohr geführt ist. Das Zwischenrohr, das Druckrohr und der Kolbenabschnitt bestim men einen Ringraum 25, der endseitige von einer Druckrohrführung 26 abge schlossen wird. Das gesamte Druckrohr und der gesamte Ringraum sind mit ei nem inkompressiblen Dämpfmedium gefüllt. Für eine Strömung von Dämpfmedi um aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum in den Ringraum steht ein Boden ventil 27 zur Verfügung. Dem Bodenventil ist ein Rückschlagventil 29 parallel geschaltet, das bei geöffnetem Bodenventil die Schließstellung einnimmt.

Ein Trennkolben 31 schließt die Arbeitsräume 9; 11 und den Ringraum 25 von einem Ausgleichsraum 33 ab. Der Ausgleichsraum ist mit einem komprimierten Gas gefüllt und erstreckt sich zwischen einem Behälter 35 und dem Zwischen rohr 17. Am unteren Ende des Zwischenrohres ist eine Verbindungsöffnung 37 vorgesehen, die den Volumenanteil des Ausgleichsraums im Zwischenrohr mit dem Volumenanteil im Behälter verbindet.

In dem Kolbenabschnitt sind noch ein Dämpfventil 39 für eine Strömung des Dämpfmediums vom Ringraum in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 und ein dazu parallel geschaltetes Rückschlagventil 41 vorgesehen. Diese beiden Ventile sind optional einzusetzen und keinesfalls unbedingt für die Funktionstüchtig keit des Teleskop-Schwingungsdämpfers erforderlich.

Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 5, z. B. ausgehend von der Kolben stangenposition nach Fig. 2, wird das einfahrende Volumen des Kolbens aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 verdrängt. Entsprechend dem sich vergrö ßernde Ringraum im Arbeitsraum 9 fließt Dämpfmedium durch das Kolbenventil 13 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 9, wobei eine Dämpfkraft erzeugt wird. Der Volumenanteil entsprechend dem Volumen der einfahrenden Kolben stange fließt durch das Bodenventil 27 und das Rückschlagventil 41 in den voll ständig gefüllten Ringraum 25. Bei einer weiteren Dämpfmediumzufuhr vergrö ßert sich die Ölsäule im Ringraum 25, wodurch das Druckrohr weiter in das Zwi schenrohr 17 einfährt. In Abhängigkeit des Querschnitts A_K der Kolbenstange zu A_Ring des Ringraums bewegen sich das Druckrohr und Kolbenstange relativ zuein ander, aber gemeinsam im Zwischenrohr 17 in Richtung des Ausgleichsraum. Das gesamte Volumen in dem Ringraum und im Druckrohr verbleibt in diesen Komplex des Teleskop-Schwingungsdämpfers. Der Trennkolben verhindert einen Abfluss in den Ausgleichsraum. Der Druck im Ausgleichsraum muss derart hoch sein, dass sich der Boden 21 auf dem Gaspolster abstützen kann, damit sich eine Dämpfkraft am Kolben und am Bodenventil einstellen kann. Man kann auch vor sehen, dass das Kolbenventil 13 als ein einfaches Rückschlagventil ausgeführt ist, das keine Dämpfkraft erzeugt.

Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange, z. B. aus der maximal eingefahren Kolbenstangenposition nach Fig. 1, wird das Dämpfmedium im kolbenstangensei tigen Arbeitsraum 9 komprimiert und durch das Kolbenventil 15 in den kolben stangenfernen Arbeitsraum 11 verdrängt. An der Unterseite der Kolbenstangen führung 19 baut sich eine Druckkraft auf, die auf das Druckrohr 3 übertragen wird und eine Bewegung des Druckrohres bewirkt. Folglich wird das eingeschlos sene Volumen im Ringraum 25 ebenfalls komprimiert, da sich die Dämpfmedium säule an der Druckrohrführung 26 abstützt. Das aus dem Ringraum von dem Kol benabschnitt 23 verdrängte Dämpfmedium fließt durch das Dämpfventil 39 und das geöffnete Rückschlagventil 29 im Boden 21 in den kolbenstangenfernen Ar beitsraum 11. Damit ergibt sich die Gesamtdämpfkraft des Teleskop- Schwingungsdämpfers in Ausfahrrichtung aus der Summe der Dämpfkräfte im Kolben und im Dämpfventil 39. Insgesamt kann dadurch der Druckabfall an den beteiligten Dämpfventilen reduziert werden. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Bauteile der Dämpfventile schwächer ausgelegt werden können und z. B. die Gefahr von Leckagen an Dichtungen minimiert wird. Des weiteren wird erreicht, dass die Ausschubkraft aufgrund des Druckes im Ausgleichsraum redu ziert wird. Die Dämpfkraft des Dämpfventils 39 wirkt der Ausschubkraft entge gen.

Ergänzend kann alternativ oder in Kombination im Druckrohr und im Ringraum ein federnder Zuganschlag 43; 45 angeordnet sein. Die Kräfte der Zuganschläge las sen sich auch derart abstimmen, dass einer der Zuganschläge etwas früher ein setzt als der andere. Man kann auch einen Zuganschlag mit einer hydraulischen Wirkung und den anderen Zuganschlag mit einer reinen Federkraft ausführen. Dadurch lassen sich einfachere Konstruktionen bezogen auf einen hydraulisch- mechanischen Zuganschlag verwirklichen.

Die Fig. 3 zeigt eine konkrete Ausgestaltung des Bodens 21. In einem zentralen Bereich bezogen auf das Druckrohr 3 sind das Bodenventil 27 und das Rück schlagventil 29 angeordnet. Das Rückschlagventil verfügt über eine an sich be kannte durch eine Schließfeder vorgespannte Ventilscheibe. Beim Bodenventil wird mindestens eine Ventilscheibe 47 verwendet, die von einem Spannbolzen 49 gegen den Boden vorgespannt wird. Der Spannbolzen wiederum positioniert Ventilscheiben 51 für das Dämpfventil 39, wobei ein Spannmittel 53, in diesem Falle eine Spannmutter, die Ventilscheiben axial fixiert.

In dieser vergrößerten Darstellung ist das Rückschlagventil 41 ebenfalls in der Bauform einer einfachen Rückschlagscheibe in Verbindung mit einer Schließfeder ausgeführt, wobei die Ventilscheibe auf dem Kolbenabschnitt 23 anliegt. Für die Strömung des Dämpfmediums aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11 durch das Dämpfventil 27 in den Kolbenabschnitt 23 und weiter in den Ringraum 25 stehen Durchlasskanäle 59 zur Verfügung, die Überbrückungsverbindungen 57 in Öffnungsrichtung zum Rückschlagventil 41 aufweisen. Für die Strömung des Dämpfmediums aus dem Ringraum 25 durch das Dämpfventil 39 in den kol benstangenfernen Arbeitsraum 11 steht ebenfalls eine Überbrückungsverbindung 57 zur Verfügung, um das Rückschlagventil 41 hydraulisch zu umgehen. Deshalb können die Durchlasskanäle 55; 59 auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet sein und den u. U. radial schmalen Bauraum des Ringraums 25 bzw. des Kolben abschnitts 23 günstig ausnutzen.

Abweichend zur Ausführung nach den Fig. 1 und 2 stellt der Trennkolben 31 in der Fig. 3 ein separates Bauteil dar. Aufgrund des Druckes im Ausgleichsraum wird der Trennkolben zwar permanent am Boden 21 oder in diesem Fall am unte ren Ende des Spannbolzens anliege, doch wird erreicht, dass eventuell auf das Druckrohr wirkende Querkräfte nicht auf den Trennkolben übertragen werden.

Claims

1. Teleskop-Schwingungsdämpfer, umfassend ein mit einem Dämpfmedium ge fülltes Druckrohr, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei das Druckrohr in einem Zwischenrohr axial verschiebbar geführt ist und ein Ringraum zwischen dem Druckrohr und dem Zwischenrohr ebenfalls mit dem Dämpfmedium gefüllt ist, wobei zwischen dem Druckrohr und dem Ringraum eine Strömungsverbindung besteht und ein Ausgleichsraum das verdrängte Volumen der zueinander teleskopierbaren Bauteile aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrohr (3) einen endseitigen Boden (21) aufweist, in dem ein in Einfahrrichtung der Kolbenstange (5) wirksames Bodenventil (27) in der Strömungsverbindung zwischen Druckrohr (3) und dem Ringraum (25) angeordnet ist und der von dem Zwischenrohr (17) und dem Druckrohr (3) gebildete Ringraum (25) und das Druckrohr (3) selbst von dem Ausgleichsraum (33) hydraulisch durch einen Trennkolben (31) getrennt sind.

2. Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg vom Ringraum (25) zum Druckrohr (3) ein Dämpfventil (39) angeordnet ist, das bei einer Ausfahrbewegung des Druckrohres (3) eine Dämpfkraft erzeugt.

3. Teleskop-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Dämpfventil (39) und dem Bodenventil (27) jeweils Rückschlagven tile (41; 29) parallel geschaltet ist.

4. Teleskop-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2; dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (21) das Bodenventil (27) und das Dämpfventil (39) auf nimmt.

5. Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenventil (27) und das vom Druckrohr (3) zum Ringraum (25) wirksame Rückschlagventil (29) im Boden (21) angeordnet sind und in einem Kolbenabschnitt (23) außerhalb des Druckrohres (3) das vom Ringraum (25) zum Druckrohr (3) wirksame Dämpfventil (39) angeordnet ist.

6. Teleskop-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Dämpfventil (39) parallel geschaltete Rückschlagventil (41) mit dem Kolbenabschnitt (23) zusammenwirkt.

7. Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden (21) ein Spannbolzen (49) für mindestens eine Ventilschei be (47) des Bodenventils (27) fixiert ist, wobei der Spannbolzen (49) ein Spannmittel (53) für mindestens eine Ventilscheibe (51) des vom Ring raum (25) zum Druckrohr (3) wirksamen Dämpfventils (39) fixiert.

8. Teleskop-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckrohr (3) einen Zuganschlag (45) angeordnet ist.

9. Teleskop-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfederungsbewegung des Druckrohres (3) durch einen Zugan schlag (43) begrenzt wird.

10. Teleskop-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (31) vom Druckrohr (3) zum Ausgleichsraum (33) einen Teil des Bodens (21) im Druckrohr (3) bildet.