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Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Schwingungsdämpfer mit einem hydraulischen Endanschlag gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 10 2017 209 609 A1 ist ein verstellbarer Schwingungsdämpfer bekannt, der zwei Dämpfventileinrichtungen umfasst. Eine Dämpfventileinrichtung ist zur Bedämpfung der Einfahrbewegung und eine Dämpfventileinrichtung ist zur Bedämpfung der Ausfahrbewegung einer Kolbenstange aus einem Arbeitszylinder vorgesehen. An der Kolbenstange ist ein Kolben befestigt, der in der einfachsten Ausführung von einer abgedichteten Scheibe als Verdränger gebildet werden kann. Bei Bedarf ist auch ein Überdruckventil im Verdränger sinnvoll.
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Auf einer äußeren Mantelfläche des Arbeitszylinder sind zwei getrennte Zwischenrohre verspannt, die jeweils einen Fluidkanal zwischen einem angeschlossenen Arbeitsraum und einer der Dämpfventileinrichtungen bilden.
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An der Kolbenstange ist ein Zuganschlag in der Bauform eines axial komprimierbaren Elastomerrings angeordnet.
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Die
DE 102 02 350 C1 zeigt einen verstellbaren Schwingungsdämpfer mit einer Dämpfventileinrichtung, die an der Kolbenstange befestigt ist und für beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange wirksam ist. An der Kolbenstange ist zudem ein mechanischer Druckanschlag angeordnet.
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Die
FR 3050496 A1 betrifft einen Schwingungsdämpfer, dessen hydraulischer Endanschlag mittels eines Aktuators innerhalb der zumindest teilweise hohl ausgeführten Kolbenstange angeordnet ist. An der Kolbenstange ist zusätzlich zu einem Kolben stirnseitig ein Verdränger befestigt, der ab einer definierten Hublage der Kolbenstange in einen Zusatzzylinder einfährt, der Abflussdrosseln aufweist. Über den Aktuator kann ein Bypasskanal zwischen einem Verdrängerraum des Zusatzzylinders und einem kolbenstangenfernen Arbeitsraum gesteuert werden. Über diese Steuerfunktion kann die Dämpfkraft des hydraulischen Endanschlags willkürlich angepasst werden. Wenn sich der Verdränger außerhalb des Zusatzzylinders befindet, bewirkt der Aktuator keine Veränderung der Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schwingungsdämpfer zu realisieren, dessen Dämpfkraft sowohl im Normalhubbereich wie auch bei Einsatz eines Endanschlags verstellbar ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Endlagendämpfeinrichtung einen mit einem hydraulischen Dämpfmedium gefüllten Zylinder umfasst, in den ein zum Kolben zweiter Verdränger an der Kolbenstange in Abhängigkeit der Kolbenstangenposition einfährt und ein Verdrängerraum des Zylinders mit einer der beiden Dämpfventileinrichtungen hydraulisch verbunden ist.
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Ohne zusätzliche Wegsensorik für die Erfassung der Kolbenstangenposition kann im Bedarfsfall hubabhängig eine zusätzliche Dämpfkraft erzeugt werden.
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Bevorzugt erzeugt eine der beiden Dämpfventileinrichtungen in beide Arbeitsrichtungen der Kolbenstange eine Dämpfkraft. Damit kann durch die an den Verdrängerraum angeschlossene Dämpfventileinrichtung eine Absenkung der Dämpfkraft erreicht werden, wenn diese Dämpfventileinrichtung zusätzlich geöffnet wird, auch wenn sich der Verdränger außerhalb des Zylinders der Endlagendämpfung befindet, da dann beide Dämpfventileinrichtungen hydraulisch parallelgeschaltet sind.
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Bei einer Ausführungsvariante wird der Verdrängerraum von einem zum Arbeitszylinder zusätzlichen Zylinder gebildet. Der zusätzliche Zylinder ist im Endbereich des Arbeitszylinders axial fixiert und weit einen kleineren Innendurchmesser auf als der Innendurchmesser des Arbeitszylinders
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Es besteht die Möglichkeit, dass eine hydraulische Verbindung zwischen dem Verdrängerraum und der angeschlossenen Dämpfventileinrichtung eine Drossel aufweist und damit eine Dämpfkraft erzeugt, auch wenn die angeschlossene Dämpfventileinrichtung z. B. maximal geöffnet ist.
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Eine besonders einfache Ausgestaltung der Drossel kann dadurch erreicht werden, wenn die Drossel in einem Boden des Zylinders ausgeführt ist.
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Alternativ kann der Verdrängerraum auch von einem Längenabschnitt des Arbeitszylinders gebildet werden, wodurch der Zylinder als zusätzliches Bauteil eingespart wird.
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Zur Vereinfachung der Strömungswege zwischen den beiden Arbeitsräumen und der Dämpfventileinrichtung, die unabhängig von der Bewegungsrichtung der Kolbenstange von dem Dämpfmedium durchströmt wird, weist der Kolben ein Rückschlagventil auf, das in Einfahrrichtung der Kolbenstange in den Arbeitszylinder öffnet.
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Um den radialen Abstand der beiden Dämpfventileinrichtungen zu minimieren, sind die beiden Dämpfventileinrichtungen über eine Zwischenrohreinrichtung an die Arbeitsräume des Arbeitszylinders angeschlossen, wobei die Zwischenrohreinrichtung zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Anschlussdurchmessern an den Arbeitszylinder ausgeführt ist.
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Im Hinblick auf eine einfache Montage und zuverlässige Abdichtung der Zwischenrohreinrichtung am Arbeitszylinders umfasst die Zwischenrohreinrichtung zwei separate Abschnitte.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 Schwingungsdämpfer im Längsschnitt
- 2 Alternativvariante zur 1
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Die
1 zeigt einen verstellbaren Schwingungsdämpfer 1 mit einer verstellbaren ersten Dämpfventileinrichtung 3 und einer verstellbaren zweiten Dämpfventileinrichtung 5. Ein derartige verstellbare Dämpfventileinrichtung 3; 5 ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 218 658 A1 bekannt. Innerhalb eines Arbeitszylinders 7 ist eine Kolbenstange 9 zusammen mit einem Kolben 11 axial verschiebbar geführt. Der Kolben 11 unterteilt das Zylinderrohr 7 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13; 15. Unterteilen ist vor allem hinsichtlich der Raumbildung zu verstehen. Optional können im Kolben 11 Dämpfventile ausgeführt sein.
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Der Arbeitszylinder 7 wird von einem äußeren Behälterrohr 17 eingehüllt. Ein endseitiger Boden 19 und eine Kolbenstangenführung 21 verschließen sowohl das Behälterrohr 17 wie auch den Arbeitszylinder 7. Ein Ringraum zwischen dem Arbeitszylinder 7 und dem Behälterrohr 17 bildet einen Ausgleichsraum 23, der teilweise mit Dämpfmedium und teilweise mit einem Druckgas gefüllt ist. Der Ausgleichsraum 23 kompensiert das von der Kolbenstange 9 verdrängte Volumen bei einer Kolbenstangenbewegung, d. h. eine Volumenvergrößerung eines Arbeitsraum 13; 15 ist immer mit einer Dämpfmediumentnahme aus dem Ausgleichsraum 23 in den betroffenen Arbeitsraum verbunden.
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Zwischen dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 13 und der ersten Dämpfventileinrichtung 3 liegt eine erste Fluidverbindung 25 und zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 und der zweiten Dämpfventileinrichtung 5 liegt eine zweite Fluidverbindung 27 vor für die jeweils ein separates Zwischenrohr 29; 31 eingesetzt wird. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass die beiden Zwischenrohre 29; 31 eine Baueinheit bilden, die aber axial hydraulisch getrennte Fluidverbindungen 25; 27 aufweisen müsste. Jedes Zwischenrohr 29; 31 liegt mit abgedichteten Führungsabschnitten 33 auf dem Arbeitszylinder 7 auf. Neben einem Rohrkörper 35 verfügt jedes Zwischenrohr 29; 31 über eine Anschlussöffnung 37; 39, die von einem Anschlussstutzen 41; 43 gebildet wird. Jede Anschlussöffnung 37; 39 mündet direkt in der jeweils angeschlossenen verstellbaren Dämpfventileinrichtung 3; 5.
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Die Dämpfventileinrichtungen 3 erzeugt in beide Arbeitsrichtungen der Kolbenstange 9 eine Dämpfkraft, in dem Dämpfmedium bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 13 in die Fluidverbindung 25 gefördert wird. In dem Arbeitszylinder ist dafür axial unterhalb der Kolbenstangenführung 21 eine Anschlussöffnung 45 ausgeführt.
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Bei einer Kolbenstangeneinfahrbewegung wird das Dämpfmedium aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 über ein Rückschlagventil 47 im Kolben 11 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 13 und weiter über die erste Fluidverbindung 25 zur Dämpfventileinrichtung 3 verdrängt. Das Rückschlagventil 47 öffnet bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 9 in den Arbeitszylinder 7 und schließt bei einer Ausfahrbewegung.
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Auch der verstellbaren Dämpfventileinrichtung 5 ist hydraulisch ein Rückschlagventil 49 parallelgeschaltet. Im Falle der zweiten Dämpfventileinrichtung 5 kann die Rückschlagventilfunktion von einem an sich bekannten Bodenventil übernommen werden. Dieses Rückschlagventil 49 schließt bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 9 und öffnet bei einer Ausfahrbewegung, um den Ausgleichsraum 23 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 zwecks Nachströmung von Dämpfmedium zu verbinden.
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Zusätzlich zu den beiden Dämpfventileinrichtungen 3; 5 verfügt der Schwingungsdämpfer über eine Endlagendämpfeinrichtung, die einen mit einem hydraulischen Dämpfmedium gefüllten Zylinder 53 umfasst, in den ein zum Kolben 11 zweiter Verdränger 55 an der Kolbenstange 11 in Abhängigkeit der Kolbenstangenposition einfährt. Der Verdränger 55 kann optional mit an sich bekannten Dämpfventilen bestückt sein. Der Zylinder 53 ist als zusätzliches Bauteil axial innerhalb des Arbeitszylinders 7 fixiert, z. B. mittels einer Schweißung und kann im einfachsten Fall von einer einfachen Hülse mit einem nach radial außen abgewinkelten umlaufenden Rand 57 gebildet werden. Der umlaufende Rand 57 ist vollständig geschlossen. Alternativ kann der Zylinder 53 zusätzlich einen Boden 59 aufweisen, wie ebenfalls in der 1 dargestellt ist.
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Ein Verdrängerraum 61 innerhalb des Zylinders ist mit der Dämpfventileinrichtung 5 hydraulisch verbunden. Der Verdrängerraum 61 weist einen Innendurchmesser auf, der dem Durchmesser des zum Kolben 11 zweiten Verdrängers 55 angepasst ist, der ebenfalls an der Kolbenstange 9 endseitig in Richtung des Bodens 19 befestigt ist. Der Arbeitszylinder 7 ist im Durchmesser etwas größer ausgeführt. Folglich besteht zwischen dem Zylinder 53 und dem Arbeitszylinder 7 ein Ringraumabschnitt 62, der den Verdrängerraum 61 über einer Anschlussöffnung 63 mit dem zweiten Fluidkanal 27 und darüber mit der zweiten Dämpfventileinrichtung 5 verbindet.
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Eine hydraulische Verbindung 65 zwischen dem Verdrängerraum 55 und der angeschlossenen Dämpfventileinrichtung 5 weist eine Drossel 67 auf, die der Dämpfventileinrichtung 5 hydraulisch vorgeschaltet ist. Über diese Drossel 67 kann die Dämpfkraftcharakteristik der Dämpfventileinrichtung 5 im Sinn einer Dämpfkraftanhebung verändert werden. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel ist die Drossel 67 als Durchgangsöffnung in dem Boden 59 des Zylinders 53 ausgeführt.
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Bei einer Arbeitsbewegung der Kolbenstange 9 in einem Normalhubbereich, bei dem sich der Verdränger 55 außerhalb des Zylinders 53 befindet, erzeugt die Dämpfventileinrichtung 3 stets eine Dämpfkraft bei einer Ausfahrbewegung. Die Einstellung der zweiten Dämpfventileinrichtung 5 wirkt sich bei einer Ausfahrbewegung nicht auf das Dämpfkraftverhalten des Schwingungsdämpfers 1 aus.
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Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 9 innerhalb des Normalhubbereichs sind die beiden Dämpfventileinrichtungen 3; 5 hydraulisch parallelgeschaltet. Das Rückschlagventil 49 am Boden 19 ist geschlossen. Wenn beide Dämpfventileinrichtungen 3; 5 teilweise geschlossen sind, dann wird in Abhängigkeit der Einstellung der beiden Dämpfventileinrichtungen 3; 5 ein Volumenanteil des Dämpfmediums durch die Dämpfventileinrichtung 3 und ein Volumenanteil durch die Dämpfventileinrichtung 5 verdrängt. Man kann die Dämpfventileinrichtung 3 bei zumindest teilweise geöffneter Dämpfventileinrichtung 5 auch ganz verschließen. Der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 13 wird unabhängig davon stets über das Rückschlagventil 47 im Kolben 11 mit Dämpfmedium gefüllt.
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Wenn der Verdränger 55 bei einer über den Normalbereich hinausgehenden Kolbenstangeneinfahrbewegung in den Zylinder 53 einfährt, dann wird Dämpfmedium aus dem Verdrängerraum 61 in die Dämpfventileinrichtung 5 verdrängt. Das in dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 15 befindliche Dämpfmediumvolumen zwischen dem Kolben 11 und dem abgewinkelten Rand 57 des Zylinders 53 wird bei der Einfahrbewegung durch das Rückschlagventil 47 in Richtung des kolbenstangenseitigen Arbeitsraums 13 und damit zur Dämpfventileinrichtung 3 verdrängt. Auch bei diesem Betriebszustand sind die beiden Dämpfventileinrichtung hydraulisch parallelgeschaltet, wobei über die Einstellung der zweiten Dämpfventileinrichtung 5 die Endlagendämpfung des Schwingungsdämpfers mehr oder weniger aktiviert bzw. auch ganz deaktiviert werden kann.
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Das Ausführungsbeispiel nach 2 zeigt einen verstellbaren Schwingungsdämpfer 1, dessen Funktion identisch ist mit der Ausführung nach 1. Abweichend wird der Verdrängerraum 61 von einem Längenabschnitt des Arbeitszylinders 7 gebildet. Auch der Durchmesser des Behälterrohres 17 wurde im Bereich des Verdrängerraums 61 reduziert, so dass der radiale Abstand der beiden Dämpfventileinrichtungen 3; 5 verringert ist. Die Bauraumreduzierung entspricht der Radiusdifferenz zwischen der Nennweite des Arbeitszylinder auf dem Längenabschnitt 69.
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Wie auch in der 2 sind die beiden Dämpfventileinrichtungen 3; 5 über eine Zwischenrohreinrichtung an die Arbeitsräume des Arbeitszylinders angeschlossen, wobei jedoch die Zwischenrohreinrichtung zwei Abschnitte 29; 31 mit unterschiedlichen Anschlussdurchmessern an den Arbeitszylinder 7 ausgeführt ist. Im Hinblick auf die Herstellbarkeit und mögliche Variabilität umfasst diese Zwischenrohreinrichtung zwei separate Abschnitte 29; 31.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- erste verstellbare Dämpfventileinrichtung
- 5
- zweite verstellbare Dämpfventileinrichtung
- 7
- Arbeitszylinder
- 9
- Kolbenstange
- 11
- Kolben
- 13
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 15
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 17
- Behälterrohr
- 19
- Boden
- 21
- Kolbenstangenführung
- 23
- Ausgleichsraum
- 25
- erste Fluidverbindung
- 27
- zweite Fluidverbindung
- 29
- Zwischenrohr
- 31
- Zwischenrohr
- 33
- Führungsabschnitt
- 35
- Rohrkörper
- 37
- Anschlussöffnung
- 39
- Anschlussöffnung
- 41
- Anschlussstutzen
- 43
- Anschlussstutzen
- 45
- Anschlussöffnung
- 47
- Rückschlagventil
- 49
- Rückschlagventil
- 51
- Endlagendämpfeinrichtung
- 53
- Zylinder
- 55
- Verdränger
- 57
- abgewinkelter Rand
- 59
- Boden des Zylinders 53
- 61
- Verdrängerraum
- 62
- Ringraumabschnitt
- 63
- Anschlussöffnung
- 65
- hydraulische Verbindung
- 67
- Drossel
- 69
- Längenabschnitt des Arbeitszylinders 7
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017209609 A1 [0002]
- DE 10202350 C1 [0005]
- FR 3050496 A1 [0006]
- DE 102013218658 A1 [0020]