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Dokumentenidentifikation DE19809611A1 09.09.1999
Titel Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft
Anmelder Mannesmann Sachs AG, 97424 Schweinfurt, DE
Erfinder Grundei, Manfred, 97464 Niederwerrn, DE;
Samonil, Otto, 97464 Niederwerrn, DE
DE-Anmeldedatum 06.03.1998
DE-Aktenzeichen 19809611
Offenlegungstag 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse B60G 17/08
IPC-Nebenklasse B60G 13/00   B60G 21/10   F16F 9/46   
Zusammenfassung Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend einen Zylinder, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei ein verstellbares Dämpfventil in Abhängigkeit des Einfederungswegs angesteuert wird und die Ansteuerung des verstellbaren Dämpfventils über einen Stabilisator erfolgt, wobei der Schwingungsdämpfer weitere Dämpfventile aufweist, deren Dämpfwirkungen unabhängig von der Ansteuerung durch den Stabilisator sind, wobei das verstellbare Dämpfventil bei gleichseitiger Ein- und Ausfederungsbewegung der Kolbenstange an einer Fahrzeugachse oder bei einseitiger Ausfederungsbewegung eine Dämpfkrafteinstellung aufweist, die kleiner ist als die Dämpfkraft der weiteren Dämpfventile des Schwingungsdämpfers.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die DE 44 03 196 A1 beschreibt in den Fig. 3a bis 3c einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, wobei das Maß für die Dämpfkraftänderung von dem Einfederungsweg abhängt. Es handelt sich um eine lastabhängige Dämpfkraftänderung, die nur in Verbindung mit einem Federbein funktioniert, da eine Fahrzeugtragfeder oder ein Anschlagpuffer als Stellglied wirksam sein muß. Bei Kompaktfahrzeugen ist in der Regel ein Federbein als Schwingungsdämpfer vorhanden. Fahrzeuge der Mittel- oder Oberklasse werden aber auch häufig mit Schwingungsdämpfern in der Bauform von Achsdämpfern ausgestattet. Somit entfällt die Fahrzeugtragfeder als Stellglied für die lastabhängige Dämpfkraftänderung.

Alternativ kann man natürlich auch, wie in der Fig. 5 derselben Schrift offenbart ist, ein verstellbares Dämpfventil mit elektrischer Ansteuerung verwenden. Bei Schwingungsdämpfern dieser Bauart muß aber ein erheblicher Bauaufwand getrieben werden, insbesondere hinsichtlich der Sicherheit bei Systemausfall.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer mit einer Dämpfkraftverstellung zu realisieren, der als Achsdämpfer einsetzbar ist und der unabhängig von einer Energieversorgung funktionieren kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das verstellbare Dämpfventil bei gleichseitiger Ein- und Ausfederungsbewegung der Kolbenstange an einer Fahrzeugachse oder bei einseitiger Ausfederungsbewegung eine Dämpfkrafteinstellung aufweist, die kleiner ist als die Dämpfkraft der weiteren Dämpfventile des Schwingungsdämpfers. Man erreicht im Vergleich zu einem konventionellen Schwingungsdämpfer eine deutliche Komfortsteigerung , insbesondere bei gleichseitiger Einfederung an einer Achse.

Des weiteren ist vorgesehen, daß an einer Fahrzeugachse die Dämpfkrafteinstellung bei einer einseitigen Einfederungsbewegung der Kolbenstange am verstellbaren Dämpfventil größer ist, als die Dämpfkrafteinstellung der weiteren Dämpfkraftventile. Es entsteht im Schwingungsdämpfer ein Pumpeffekt, der das Fahrzeug über den Schwingungsdämpfer aufrichtet.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 Stabilisator mit Anbindung an Schwingungsdämpfer

Fig. 2 Ausführungsbeispiel des Schwingungsdämpfers

Fig. 3 Dämpfkraftkennlinien.

In der Fig. 1 ist in stark vereinfachter Form ein Schwingungsdämpfer 1 in der Ausführung eines Achsdämpfers dargestellt. An einem Zylinder 3 des Schwingungsdämpfers ist ein Radträger 5 angeschlossen, wobei sich an einer Kolbenstange 7 eine nicht dargestellte Fahrzeugkarosserie abstützt. Zu einer Fahrzeugachse 9 gehört ein Stabilisator 11, der über eine Zugstrebe 13 ein Dämpfventil 15 (Fig. 2) in seiner Dämpfkraft verändert.

Bei einer Wankbewegung des Fahrzeugs wird die Zugstrebe 13 vom Stabilisator betätigt, wobei die Zugstrebe eine Verstellkraft und einen Verstellweg aufweist. Diese Verstellkraft und der Verstellweg werden auf das Dämpfventil 15 übertragen, das in der Fig. 2 gezeigt ist. Die Zugstrebe wirkt auf ein rohrförmiges Übertragungsglied 17, die sich auf einer Federscheibe 18 abstützt. Die Federscheibe ist über das umgebördelte Ende eines Behälterrohres 20 auf einer Kolbenstangenführung 22 verspannt. Als Parameter für die wirksame Federkraft der Federscheibe sind u. a. das Verhältnis von Auflagebreite auf der Kolbenstangenführung zum Hebelarm des Übertragungsgliedes bis zur Einspannstelle der Federscheibe heranzuziehen.

Die Federscheibe steuert wiederum über eine Zwischenhülse 19 eine Ventilplatte 21 innerhalb einer Kolbenstangenführung 23 an. Als weiterer Parameter für die Übertragungskraft der Federscheibe ist die Höhe der Zwischenhülse nutzbar, die in einer Öffnung der Kolbenstangenführung 22 angeordnet ist und zwischen der Federscheibe und der Ventilplatte verspannt ist. Das Verhältnis von Tiefe der Öffnung und Höhe der Zwischenhülse beeinflußt die Vorspannung der Federscheibe unabhängig von der Ansteuerungskraft des Stabilisators. Es kann sogar ein gewisser Freiweg für die Ventilplatte 21 vorgesehen werden. Die Kolbenstangenführung ermöglicht einen Abfluß des Dämpfmediums aus einem oberen Arbeitsraum 25 in einen Ausgleichsraum 27. Zur Verhinderung der Verschäumung ist innerhalb des Ausgleichsraums eine Gasblase 29 eingelegt.

Der obere Arbeitsraum 25 wird durch einen Kolben 31 an der Kolbenstange 7 von einem unteren Arbeitsraum 33 getrennt. Innerhalb des Kolbens 31 sind weitere Dämpfventile 35; 37 für die Einfahr- und Ausfahrrichtung angeordnet, die eine Verbindung zwischen den Arbeitsräumen herstellen. Ein Dämpfventil 39 ist im Boden des unteren Arbeitsraums 33 angeordnet und wirkt beim Überströmen in den Ausgleichsraum. Zusätzlich ist im Boden ein Rückschlagventil 41 ausgeführt, das praktisch widerstandslos öffnet, wenn die Kolbenstange eine Ausfahrbewegung vollzieht. Die weiteren Dämpfventile 35; 37; 39 erzeugen unabhängig von einer Wankbewegung eine Dämpfkraft.

Aufgrund der Ansteuerung der Ventilplatte 21 durch den Stabilisator müssen zwei Dämpfbewegungsfälle in Einfahrrichtung der Kolbenstange 7 unterschieden werden.

Fährt ein Fahrzeug über eine Querrille in der Fahrbahn, so fahren beide Kolbenstangen der Schwingungsdämpfer einer Fahrzeugachse gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig ein. Der Stabilisator ist als Kraft- und Wegübertragungsmechanismus unwirksam. Nur die Dämpfventile 35 und 39 üben eine Dämpfwirkung aus. Die Kraft auf die Ventilplatte 21 ist sehr gering, in Abhängigkeit einer möglichen Vorspannung. Folglich wird das Dämpfmedium den Strömungsweg des geringsten hydraulischen Widerstands gehen. Die Dämpfventile 35; 39 sind in ihrer Dämpfkraftauslegung im Vergleich zu herkömmlichen Schwingungsdämpfern mit einer größeren Drosselwirkung ausgeführt. Der Strömungsweg über die Ventilplatte 21 ist den Dämpfventilen 35; 39 ist hydraulisch parallel geschaltet, so daß die Dämpfventile 35; 39 nur dann wirksam sind, wenn bereits an der Ventilplatte aufgrund einer großen Strömungsgeschwindigkeit ein ausreichend großer Staudruck anliegt. Insgesamt stellt sich ein komfortables Dämpfverhalten ein. In der Fig. 3 ist der Vergleich von Schwingungsdämpfern aus der Serie mit einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer hinsichtlich der Dämpfkraftkennlinien dargestellt. Wie man leicht erkennt, kann einerseits ein erheblicher Komfortgewinn erzielt werden, andererseits läßt sich auch eine größere Dämpfarbeit erreichen, wenn man die Flächen unter den Kurven betrachtet.

In der Fig. 3 ist eine "Pump-Version" eingezeichnet die ein besonderes Verhalten an den Tag legt. Werden die für die Einfahrrichtung vorgesehenen Ventile hinsichtlich ihrer Dämpfkräfte besonders groß dimensioniert, dann stützt sich der Kolben mit der Kolbenstange bei einer einseitigen Einfederung des Fahrzeuges im unterem Arbeitsraum 33 auf dem eingespannten Dämpfmedium ab, da das Dämpfmedium weder durch das Dämpfventil 35 noch dem Bodenventil 39 im ausreichenden Maße entweichen kann. Der untere Arbeitsraum 33 ist aber nicht hydraulisch dicht. In der Regel fährt ein Fahrzeug nicht auf einer ideal ebenen Straße, sondern bei der Kurvenfahrt wird die Einfahrbewegung der Kolbenstange aufgrund der Fahrzeugaufbauneigung von einer Federungsbewegung aufgrund der Schwingungsanregung der Straße überlagert.

Der kurvenäußere Schwingungsdämpfer, der sich auf dem eingespannten Dämpfmedium abstützt, verdrängt bei der Ausfahrbewegung Dämpfmedium aus dem oberen Arbeitsraum. Dabei strömt über das Rückschlagventil 41 aus dem Ausgleichsraum 27 Dämpfmedium in den unteren Arbeitsraum nach. Beim erneuten Einfahrvorgang der Kolbenstange ist das Dämpfmedium im unteren Arbeitsraum wiederum eingeschlossen. Die Kolbenstange kann also nur geringfügig einfahren, befindet sich aber in einer im Vergleich zur vorherigen Einfahrbewegung weiter ausgefahrenen Hubstellung. Das Rückschlagventil 41 bildet zusammen mit den Dämpfventilen 35 und 39 eine Pumpeinrichtung, die die Kolbenstange sukzessive ohne den Einsatz von Fremdenenergie ausschiebt und damit das Fahrzeug in der Kurvenfahrt aufrichtet.

Das kurveninnere Rad federt dabei aus. Der Stabilisator kann keine Kraft auf die Ventilplatte 21 ausüben. Bei einer Ausfederungsbewegung kann der Kolben den Inhalt des oberen Arbeitsraumes verdrängen, wobei aus dem Ausgleichsraum 27 Dämpfmedium über das Rückschlagventil in den unteren Arbeitsraum 33 nachströmen kann. Ein ausreichender Fahrbahnkontakt des Rades bleibt erhalten. Auf der anderen Seite wird der Pumparbeit des Schwingungsdämpfers auf der kurvenäußeren Seite nicht entgegengewirkt. Der Stabilisator wird auch bei einer Aufrichtbewegung des Fahrzeugaufbaus keine nennenswerte Kraft auf die Ventilplatte des kurveninneren Schwingungsdämpfers ausüben.


Anspruch[de]
  1. 1. Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend einen Zylinder, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei ein verstellbares Dämpfventil in Abhängigkeit des Einfederungswegs angesteuert wird und die Ansteuerung des verstellbaren Dämpfventils über über einen Stabilisator erfolgt wobei der Schwingungsdämpfer weitere Dämpfventile aufweist, deren Dämpfwirkungen unabhängig von der Ansteuerung durch den Stabilisator sind, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Dämpfventil (15) bei gleichseitiger Ein- und Ausfederungsbewegung der Kolbenstange (7) an einer Fahrzeugachse oder bei einseitiger Ausfederungsbewegung eine Dämpfkrafteinstellung aufweist, die kleiner ist als die Dämpfkraft der weiteren Dämpfventile (35; 39) des Schwingungsdämpfers (1).
  2. 2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Fahrzeugachse die Dämpfkrafteinstellung bei einer einseitigen Einfederungsbewegung der Kolbenstange (7) am verstellbaren Dämpfventil (15) größer ist, als die Dämpfkrafteinstellung der weiteren Dämpfkraftventile (35; 39).






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