DE19931017A1

DE19931017A1 - Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE19931017A1
Application number: DE1999131017
Authority: DE
Inventors: Bastian Witte; Eckhard Babbel; Christian Willmann; Hartmut Henkelmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2001-01-11

Abstract

Ein erfindungsgemäßer Stoßdämpfer, der insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, umfaßt zwei Befestigungsmittel 1, 2, mit denen der Stoßdämpfer mit einer Karosserie bzw. einem Fahrwerk des Kfz verbunden ist, einen Zylinder 3, einen Kolben 5, der über eine Kolbenstange 4 mit dem einen Befestigungsmittel 1 verbunden ist und der in dem Zylinder 3 verschiebbar gelagert ist, einen Trennkolben 8, der zwischen dem Kolben 5 und dem Ende des Zylinders 3 angeordnet ist, an dem sich das andere Befestigungsmittel 2 befindet, einen Gasraum 9, welcher durch den Trennkolben 8 von einem Ölraum 7 getrennt ist, wobei der Kolben 5 den Innenraum des Zylinders 3 in einen ersten Ölraum 6 und in den zweiten Ölraum 7 unterteilt, und wobei in dem Kolben 5 zumindest eine Durchgangsöffnung 14 vorgesehen ist, die bei einer Verlagerung des Kolbens 5 einen Ölfluß zwischen den beiden Ölräumen 6, 7 ermöglicht, wobei der Ölraum 7 über einen Hydraulikanschluß 13 verfügt, so daß Hydraulikfluid unter Druck zugeführt werden kann und damit eine Änderung der Vorspannung des Stoßdämpfers bewirkt wird. Bei einem Leck an dem Hydraulikanschluß 13 kann der Trennkolben 8 diesen Hydraulikanschluß automatisch abdichten und somit einen Notbetrieb des Stoßdämpfers ermöglichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein einen Stoßdämpfer, und insbesondere einen Stoßdämpfer für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.

Stoßdämpfer mit einem gattungsgemäßen Aufbau sind bekannt und werden vielfach im Automobilbau eingesetzt. Diese bekannten Stoßdämpfer weisen einen Kolben auf, der in einem Zylinder in axialer Richtung verlagerbar angeordnet ist, und der den Zylinder in im wesentlichen zwei Ölräume unterteilt. Einer dieser Ölräume ist darüber hinaus über einen weiteren, verlagerbaren Kolben, den sogenannten Trennkolben, unterteilt, nämlich in den verbleibenden Ölraum und in ein Gasvolumen.

Bei einem Einfedern des Kraftfahrzeuges, in dem ein solcher bekannter Stoßdämpfer bzw. Einrohrdämpfer eingebaut ist, zum Beispiel bei einer Kurvenfahrt, wird der Kolben in dem Zylinder verschoben, so daß das Öl zwischen den Ölräumen überströmt. Dieses Überströmen wird durch zumindest eine Durchgangsöffnung in dem Kolben ermöglicht, wobei diese Durchgangsöffnung eine Drosselanordnung aufweist, um die Dämpferkraft zu erzielen.

Nachdem in dem einen Ölraum die Kolbenstange verläuft, ergibt sich das aufgenommene Ölvolumen für diesen Ölraum nach der folgenden Formel:

dV_auf = dh * Pl * ((D_Kolben)² - (D_Kolbenstange)²)/4 (D = Durchmesser)

Der Ölraum, aus dem das Öl verdrängt wird, gibt das Ölvolumen ab, welches sich nach der folgenden Formel berechnet:

dV_ver = dh * Pl * (D_Kolben)²/4 (dh = Kolbenweg)

Die sich aus diesen beiden Formeln ergebende Differenz im Ölvolumen (verdrängtes - aufgenommenes Volumen) wird über das Gasvolumen ausgeglichen.

Bei einem eingefahrenen Kolben (bzw. Kolbenstange) wird im Gasvolumen ein hoher Innendruck aufgebaut, während bei einem ausgefahrenen Kolben ein geringer Innendruck vorliegt.

Auf die Kolbenstange wirkt dadurch die effektive Kraft von:

F = P_Gas * Pl * (D_Kolbenstange)²/4

Mit dieser Kraft wird der Stoßdämpfer auseinandergedrückt.

Mit einem solchen bekannten Stoßdämpfer lassen sich die bei einer Kurvenfahrt, beim Bremsen oder Beschleunigen auftretenden Neigungen bzw. Nickbewegungen des Fahrzeugaufbaus nicht verhindern.

Um ein Fahrzeug bei diesen Fahrzeugbewegungen in der Horizontalen zu halten, müßte zum Beispiel ein Ausgleich der Federlängenänderung durch beispielsweise einen Hydraulikzylinder erfolgen oder eine zusätzliche Kraft zwischen einem Rad und dem Fahrzeugaufbau an der höherbelasteten Stelle erzeugt werden.

Ein solcher einstellbarer Stoßdämpfer kann über einen Hydraulikanschluß verfügen, durch den Hydraulikfluid aus einer Fluiddruckquelle in den Stoßdämpfer gepumpt wird oder aus dem Stoßdämpfer abgelassen wird. Mit dieser Vorgehensweise ist der statische Innendruck (Vorspannkraft) des Stoßdämpfers einstellbar. Wird zum Beispiel Hydraulikfluid in den Stoßdämpfer hinein gepumpt, so steigt der Innendruck an, das Gasvolumen wird komprimiert, wodurch der Trennkolben nach unten verlagert wird. Durch den angestiegenen Innendruck erhöht sich die Vorspannkraft des Stoßdämpfers.

Ein Problem entsteht, wenn in oder an dem Hydrauliksystem eine Leckage auftritt. Dann fällt der Innendruck des Stoßdämpfers ab und das Gasvolumen entspannt sich, so daß der Trennkolben nach oben wandert und eine direkte Verbindung zwischen Gasvolumen und Hydraulikanschluß und damit dem Leck herstellt. In der Folge würde das Gas ausströmen und der Stoßdämpfer nicht mehr funktionsfähig sein.

Demzufolge ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Stoßdämpfer derart weiterzubilden, daß ein Notbetrieb möglich ist, trotz einer Leckage im angeschlossenen Hydrauliksystem.

Diese Aufgabe wird durch einen Stoßdämpfer gelöst, der die Merkmale gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufweist.

Demnach weist ein Stoßdämpfer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, im wesentlichen die folgenden Komponenten auf: zwei Befestigungsmittel, mit denen der Stoßdämpfer mit einer Karosserie bzw. einem Fahrwerk verbunden ist, einen Zylinder, einen Kolben, der über eine Kolbenstange mit dem einen Befestigungsmittel verbunden ist und der in dem Zylinder verschiebbar gelagert ist, einen Trennkolben, der zwischen dem Kolben und dem Ende des Zylinders angeordnet ist, an dem sich das andere Befestigungsmittel befindet, einen Gasraum, welcher durch den Trennkolben von einem Ölraum getrennt ist, wobei der Kolben den Innenraum des Zylinders in einen ersten Ölraum und in den zweiten Ölraum unterteilt, und wobei in dem Kolben zumindest eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist, die bei einer Verlagerung des Kolbens einen Ölfluß zwischen den beiden Ölräumen ermöglicht, und mit einem Hydraulikanschluß am Ölraum, um ein Hydraulikfluid unter Druck zuführen zu können, wobei der Trennkolben derart ausgebildet ist, daß er bei einem Leck am Hydraulikanschluß diesen selbsttätig abdichtet.

Mit dieser Anordnung läßt sich bei einer auftretenden Leckage im oder am Hydrauliksystem, welches über den Hydraulikanschluß mit dem Stoßdämpfer verbunden ist, ein Notbetrieb des Stoßdämpfers verwirklichen, da der Trennkolben bei einem Leck den Hydraulikanschluß automatisch abdichtet.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers sind der Gegenstand von Unteransprüchen.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert werden, wobei in der Figur schematisch der erfindungsgemäße Stoßdämpfer im Querschnitt dargestellt ist.

In der Figur ist der Stoßdämpfer gezeigt, wobei ein oberes und ein unteres Befestigungsmittel 1 und 2 dargestellt sind; an den beiden Befestigungsmitteln 1 und 2 wird der Stoßdämpfer zwischen Rad bzw. Fahrwerk und Fahrzeugaufbau befestigt.

Über eine Kolbenstange 4 ist ein Kolben 5 verlagerbar in einem Zylinder 3 des Stoßdämpfers gehalten. Der Kolben 5 unterteilt den Zylinder 3 in einen ersten Ölraum 6 und in einen zweiten Ölraum 7.

In dem Kolben 5 sind Durchgangsöffnungen 14 vorhanden, die jeweils über eine Drosselanordnung 10 (zum Beispiel ein Ventil) verfügen. Durch unterschiedliche Drosselanordnungen 10 läßt sich für die beiden Überströmrichtungen eine unterschiedliche Charakteristik (Zugstufe und Druckstufe) der Dämpferkraft einstellen.

Bei einem Einfedern des Fahrzeugs (nicht dargestellt) wird die Kolbenstange 4 und damit der Kolben 5 in dem Zylinder 3 verschoben. Hierbei findet ein Ölfluß von einem Ölraum in den anderen Ölraum statt.

Der zweite Ölraum 7 wird durch einen Trennkolben 8 von einem Gasraum 9 getrennt. Dieser Gasraum 9 dient, wie im Stand der Technik bekannt, dazu, die auftretende Differenz im Ölvolumen zu kompensieren.

Hierbei wird im Gasraum 9 durch Verlagerung des Trennkolbens 8 das dort vorhandene Gas komprimiert bzw. entspannt.

Der Ölraum 7 verfügt bei dem vorliegenden Stoßdämpfer über einen Hydraulikanschluß 13, der über eine Hydraulikleitung 11 mit einer Hydraulikdruckquelle 12 verbunden ist.

Wird Hydraulikfluid über die Hydraulikleitung 11 und den Hydraulikanschluß 13 in den Stoßdämpfer hinein gepumpt, so steigt der statische Innendruck des Stoßdämpfers an. Die Hydraulikdruckquelle 12 kann zum Beispiel eine Pumpe mit Speicher und einem Proportionalventil sein. Über dieses Ventil läßt sich der Druck im Stoßdämpfer auch wieder verringern, indem Hydraulikfluid über die Hydraulikleitung 11 abgelassen wird.

Durch die Erhöhung der Vorspannkraft des Stoßdämpfers kann zum Beispiel:

a) der Wankwinkel bei Kurvenfahrt ausgeglichen werden,
b) der Nickwinkel beim Beschleunigen oder Bremsen vermindert werden,
c) eine Niveauregulierung erhalten werden,
d) eine Fahrzeugabsenkung bei schneller Fahrt erfolgen und
e) eine Fahrzeuganhebung im Gelände erfolgen.

Tritt während des Betriebs des Stoßdämpfers ein Leck an der anmontierten Hydraulikleitung 11 oder im angeschlossenen Hydrauliksystem auf, so würde sich der Druck im Stoßdämpfer über den Hydraulikanschluß 13, die Hydraulikleitung 11 und das Leck nach außen entleeren. Bei der vorliegenden Erfindung wird dies verhindert, indem der Trennkolben 8 derart ausgebildet ist, daß er den Hydraulikanschluß 13 automatisch verschließt, wenn ein Leck im Hydrauliksystem auftritt.

Vorzugsweise ist hierzu die Höhe des Trennkolbens 8 so groß, daß er größer ist als der Durchmesser des Hydraulikanschlusses 13 am Zylinder 3.

Die minimale Höhe des erfindungsgemäßen Trennkolbens 8 sollte vorzugsweise wie folgt sein:

h_min = D_{Hydraulikanschluß} + dh_Kst * ((D_Kst)²/(D_K)²)

wobei:
D_{Hydraulikanschluß} der Durchmesser des Hydraulikanschlusses (13) ist;
dh_Kst der Hub des Kolbens (5) bzw. der Kolbenstange (4) ist;
D_Kst der Durchmesser der Kolbenstange (4) ist; und
D_K der Durchmesser des Kolbens (5) ist.

Diese Höhe h des Trennkolbens 8 ist so hoch, daß, falls ein Leck auftritt, im gesamten Arbeitsbereich des Kolbens 5 der Hydraulikanschluß 13 sicher abgedichtet wird.

Ein solcher Trennkolben 8 verhindert das Ausströmen des Gases aus dem Gasraum 9 und ermöglicht einen Notbetrieb des Stoßdämpfers.

Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer, der insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, umfaßt an seinen beiden Enden je ein Befestigungsmittel 1, 2, mit denen der Stoßdämpfer mit einer Karosserie bzw. einem Fahrwerk des Kfz verbunden ist, einen Zylinder 3, einen Kolben 5, der über eine Kolbenstange 4 mit dem einen Befestigungsmittel 1 verbunden ist und der in dem Zylinder 3 verschiebbar gelagert ist, einen Trennkolben 8, der zwischen dem Kolben 5 und dem Ende des Zylinders 3 angeordnet ist, an dem sich das andere Befestigungsmittel 2 befindet, einen Gasraum 9, welcher durch den Trennkolben 8 von einem Ölraum 7 getrennt ist, wobei der Kolben 5 den Innenraum des Zylinders 3 in einen ersten Ölraum 6 und in den zweiten Ölraum 7 unterteilt, und wobei in dem Kolben 5 zumindest eine Durchgangsöffnung 14 vorgesehen ist, die bei einer Verlagerung des Kolbens 5 einen Ölfluß zwischen den beiden Ölräumen 6, 7 ermöglicht, wobei der Ölraum 7 über einen Hydraulikanschluß 13 verfügt, so daß Hydraulikfluid unter Druck zugeführt werden kann und damit eine Änderung der Vorspannung des Stoßdämpfers bewirkt wird. Bei einem Leck an dem Hydraulikanschluß 13 kann der Trennkolben 8 diesen Hydraulikanschluß automatisch abdichten und somit einen Notbetrieb des Stoßdämpfers ermöglichen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Befestigungsmittel

2

Befestigungsmittel

3

Zylinder

4

Kolbenstange

5

Kolben

6

Ölraum

7

Ölraum

8

Trennkolben

9

Gasraum

10

Drosselanordnung

11

Hydraulikleitung

12

Hydraulikdruckquelle

13

Hydraulikanschluß

14

Durchgangsöffnung(en)

Claims

1. Stoßdämpfer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit:

- zwei Befestigungsmitteln (1, 2), mit denen der Stoßdämpfer mit einer Karosserie bzw. einem Fahrwerk verbunden ist,
- einem Zylinder (3),
- einem Kolben (5), der über eine Kolbenstange (4) mit dem einen Befestigungsmittel (1) verbunden ist und der in dem Zylinder (3) verschiebbar gelagert ist,
- einem Trennkolben (8), der zwischen dem Kolben (5) und dem Ende des Zylinders (3) angeordnet ist, an dem sich das andere Befestigungsmittel (2) befindet,
- einem Gasraum (9), welcher durch den Trennkolben (8) von einem Ölraum (7) getrennt ist,
- wobei der Kolben (5) den Innenraum des Zylinders (3) in einen ersten Ölraum (6) und in den zweiten Ölraum (7) unterteilt, und
- wobei in dem Kolben (5) zumindest eine Durchgangsöffnung (14) vorgesehen ist, die bei einer Verlagerung des Kolbens (5) einen Ölfluß zwischen den beiden Ölräumen (6, 7) ermöglicht, und mit
- einem Hydraulikanschluß (13) am Ölraum (7), um ein Hydraulikfluid unter Druck zuführen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (8) derart ausgebildet ist, daß er bei einem Leck am Hydraulikanschluß (13) diesen selbsttätig abdichtet.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (8) eine Höhe aufweist, die größer ist als der Durchmesser des Hydraulikanschlusses (13) am Zylinder (3).

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (8) eine solche Höhe aufweist, daß im gesamten Arbeitsbereich des Kolbens (5) der Hydraulikanschluß (13) am Zylinder (3) abgedichtet ist.

4. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) des Trennkolbens (8) minimal h_min = D_{Hydraulikanschluß} + dh_Kst * ((D_Kst)²/(D_K)²) ist, wobei:
D_{Hydraulikanschluß} der Durchmesser des Hydraulikanschlusses (13) ist;
dh_Kst der Hub des Kolbens (5) bzw. der Kolbenstange (4) ist;
D_Kst der Durchmesser der Kolbenstange (4) ist; und
D_K der Durchmesser des Kolbens (5) ist.

5. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben (5) zwei Durchgangsöffnungen (14) vorgesehen sind.

6. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der zumindest einen Durchgangsöffnung (14) eine Drosselanordnung (10) vorgesehen ist.

7. Stoßdämpfer nach einem der Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Bewegungsrichtung des Kolbens (5) eine Drosselanordnung (10) wirksam ist.

8. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) einen zum Kolbendurchmesser (5) relativ großen Durchmesser aufweist.

9. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikanschluß (13) über eine Hydraulikleitung (11) mit einer Hydraulikdruckquelle (12) eine Verbindung herstellt.

10. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über den Hydraulikanschluß (13) der statische Innendruck des Stoßdämpfers einstellbar ist.