DE102006020066A1 - Schwingungsdämpfer - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer (1) mit einem Arbeitszylinder (2) sowie einem darin axial verschiebbar angeordneten Arbeitskolben (6) und mit einem Ausgleichzylinder (3) mit einem in diesem axial verschiebbar angeordneten Ausgleichskolben (9). Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Ausgleichszylinder (3) längsendseitig des Arbeitszylinders (2) und schräg zu diesem angeordnet ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, insbesondere einen Einrohrdämpfer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Bei einzylindrischen Schwingungsdämpfern, die durch einen hin- und herbewegbaren Kolben in zwei Arbeitskammern aufgeteilt sind, ist es erforderlich, einen in Folge der ungleichen Verdrängung der Dämpferflüssigkeit durch die Kolbenstange notwendigen Volumenausgleich zu schaffen. Ein derartiger Volumenausgleich kann beispielsweise durch in einem der Kolbenstange entgegengesetzten Arbeitsraum angeordnete und kompressible Elemente bzw. Medien bereitgestellt werden.
- Aus der
DE 1 195 615 ist ein Schwingungsdämpfer mit einem Arbeitszylinder sowie einem in diesem axial verschiebbar angeordneten Arbeitskolben bekannt, wobei der Arbeitskolben den Arbeitszylinder in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unterteilt. Der bekannte Schwingungsdämpfer umfasst des Weiteren einen Ausgleichszylinder mit einem in diesem axial verschiebbar angeordneten Ausgleichskolben, der den Ausgleichszylinder in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unterteilt, wobei der erste Arbeitsraum des Ausgleichszylinders flüssigkeitsgefüllt ist und mit dem zweiten Arbeitsraum des Arbeitszylinders über einen verhältnismäßig engen Drosselkanal in Verbindung steht. Im nicht flüssigkeitsgefüllten zweiten Arbeitsraum des Ausgleichszylinders ist eine Feder vorgesehen, welche gegen den abdichtenden Ausgleichskolben drückt. Bei dem bekannten Schwingungsdämpfer ist der Ausgleichszylinder um 90° zum Arbeitszylinder verdreht angeordnet. Nachteilig ist hierbei, dass die Anordnung des Ausgleichszylinders stirnendseitig des Arbeitszylinders an einer besonders hoch belasteten Stelle des Schwingungsdämpfers erfolgt, wodurch eine Wandung des Ausgleichszylinders entsprechend dick ausgebildet sein muss und dadurch der Schwingungsdämpfer an sich ein relativ hohes Gewicht aufweist. - Weitere Schwingungsdämpfer sind beispielsweise aus der
DE 197 50 414 C2 und aus derDE 18 63 823 bekannt. - Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Schwingungsdämpfer der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere einem immer geringer werdenden Bauraumangebot im Bereich der Schwingungsdämpfer gerecht wird.
- Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem gattungsgemäßen Schwingungsdämpfer mit einem Arbeitszylinder und einem Ausgleichszylinder, letzteren längsendseitig des Arbeitszylinders und schräg zu diesem anzuordnen. Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer umfasst dabei in bekannter Weise den Arbeitszylinder mit einem in diesem axial verschiebbar angeordneten Arbeitskolben, welcher den Arbeitszylinder in einen ersten und zweiten Arbeitsraum unterteilt sowie einen Ausgleichszylinder mit einem Ausgleichskolben, welcher den Ausgleichszylinder in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unterteilt und wobei der erste Arbeitsraum des Ausgleichszylinders druckverbunden mit dem zweiten Arbeitsraum des Arbeitszylinders ist. Von besonderem Vorteil bezüglich der längsendseitig des Arbeitszylinders in Schräglage angeordneten Ausgleichszylinders ist, dass hiermit ein knapp bemessenes Bauraumangebot im Bereich einer Fahrwerksanbindung konstruktiv in vorteilhafter Weise genutzt werden kann. Durch die schräge Anordnung des Ausgleichszylinders entsteht im Anbindungsbereich des Schwingungsdämpfers an das Fahrwerk ein Freiraum in Form einer Hohlkehle, welcher beispielsweise für eine Antriebswellendurchführung genutzt werden kann.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der zweite Arbeitsraum des Ausgleichszylinders mit einem Gas befüllt. Ein Gas ist ein kompressibles Medium, welches im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten zusammendrückbaren Elementen, wie beispielsweise elastischen Werkstoffen oder Federn, günstig und gleichzeitig verschleißfrei ist. Je nach aufgebrachtem Druck im zweiten Arbeitsraum des Ausgleichszylinders bzw. je nach Größe des Volumens des Ausgleichszylinders kann darüber hinaus in einfacher Weise Einfluss auf die Dämpfungseigenschaften des Schwingungsdämpfers genommen werden.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ausgleichszylinder in eine Dämpfergabel integriert. Hierbei ist denkbar, dass die Dämpfergabel als einstückiges Bauteil hergestellt wird, wodurch ein nachträgliches Befestigen bzw. Montieren des Ausgleichszylinders an der Dämpfergabel entfallen kann. Durch die Integration des Ausgleichszylinders in die Dämpfergabel können somit Herstellungskosten reduziert werden.
- Zweckmäßig ist die Längsmittelachse des Ausgleichszylinders ca. 10 bis 60° zur Längsmittelachse des Arbeitszylinders geneigt. Aus diesem Neigungsbereich wird bereits deutlich, dass die Anordnung des Ausgleichszylinders stirnendseitig des Arbeitszylinders in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraumangebotes gewählt werden kann und dadurch den zur Verfügung stehenden Bauraum besonders effektiv nutzt.
- Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
- Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
- Dabei zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine Längsschnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer, -
2 eine Schnittdarstellung im Detail im Bereich eines Ausgleichszylinders, -
3 eine perspektivische Ansicht eines in eine Dämpfergabel integrierten Ausgleichszylinders. - Entsprechend der
1 weist ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer1 einen Arbeitszylinder2 , einen Ausgleichszylinder3 sowie ein Befestigungselement4 auf. Der in1 gezeigte Schwingungsdämpfer1 ist dabei als Einrohrdämpfer ausgebildet. Innerhalb des Arbeitszylinders2 ist ein in diesem axial entlang einer Zylinderachse5 verschiebbar angeordneter und mit nicht gezeigten Drosseleinrichtungen für beide Durchgangsrichtungen versehener Arbeitskolben6 vorgesehen. Der Arbeitskolben6 unterteilt dabei den Arbeitszylinder2 in zwei Arbeitsräume, nämlich einen ersten Arbeitsraum7 , welcher gemäß der1 links des Arbeitskolbens6 angeordnet ist und in einen zweiten Arbeitsraum8 , welcher gemäß der1 rechts des Arbeitskolbens6 angeordnet ist. - Im Ausgleichszylinder
3 ist ein Ausgleichskolben9 angeordnet, welcher ähnlich des Arbeitskolbens6 den Ausgleichszylinder3 in einen ersten Arbeitsraum7' und einen zweiten Arbeitsraum8' unterteilt. Der erste Arbeitsraum7' des Ausgleichszylinders3 steht dabei in Verbindung mit dem zweiten Arbeitsraum8 des Arbeitszylinders2 . Bei einer Verstellbewegung des Arbeitskolbens6 entlang der Zylinderachse5 strömt Hydraulikmedium, beispielsweise Öl von einem Arbeitsraum des Arbeitszylinders2 durch die Drosseleinrichtungen im Arbeitskolben6 in den anderen Arbeitsraum. Hierbei muss jedoch das Volumen einer Kolbenstange10 ausgeglichen werden, was mittels des Ausgleichszylinders3 erfolgt. Im Gegensatz zum Arbeitskolben6 weist der Ausgleichskolben9 keine Drosseleinrichtungen auf und trennt die beiden Arbeitsräume7' und8' dicht voneinander. Der Ausgleichskolben9 ist somit als Trennkolben ausgebildet und bewirkt die fluidische Trennung des ersten Arbeitsraumes7' des Ausgleichszylinders3 vom zweiten Arbeitsraum8' des Ausgleichkolbens3 . Der zweite Arbeitsraum8' des Ausgleichszylinders3 ist dabei mit einem kompressiblen Medium, beispielsweise einem Gas gefüllt, welches entsprechend dem im ersten Arbeitsraum7' des Ausgleichszylinders3 herrschenden Drucks komprimiert wird. Der zweite Arbeitsraum8' des Ausgleichszylinders3 ist im Betriebszustand des Schwingungsdämpfers1 nach außen dicht abgeschlossen. - Im Vergleich zum Arbeitskolben
6 besitzt der Ausgleichskolben9 auch keine Kolbenstange, sondern ist lediglich über eine Innenmantelfläche des Ausgleichszylinders3 geführt, wobei eine homogene Druckverteilung über die Querschnittsfläche des Ausgleichskolbens9 ein Verkanten desselben im Ausgleichszylinder3 verhindert. Bei einer Verstellbewegung des Arbeitskolbens6 führt der Ausgleichskolben9 daher eine entsprechende Verstellbewegung entlang der Zylinderachse5' aus. - Erfindungsgemäß ist nun der Ausgleichszylinder
3 längsendseitig des Arbeitszylinders2 und schräg zu diesem angeordnet. Wie in1 weiter gezeigt, kann die Anordnung derart gewählt werden, dass die Zylinderachse5 (Längsmittelachse) des Arbeitszylinders2 die Zylinderachse5' (Längsmittelachse) des Ausgleichszylinders3 schneidet. Dabei ist die Zylinderachse5' des Ausgleichszylinders3 vorzugsweise um ca. 10 bis 60° – gemäß1 um 25° – zur Zylinderachse5 des Arbeitszylinders2 geneigt. Die Neigung kann dabei in Abhängigkeit eines Bauraumangebotes gewählt werden und verkürzt auf jeden Fall die Baulänge des Schwingungsdämpfers1 . - Wie der
1 weiter zu entnehmen ist, ist der Ausgleichszylinder3 stirnendseitig des Arbeitszylinders2 angeordnet, wobei ein Durchlassquerschnitt zwischen dem zweiten Arbeitsraum8 des Arbeitszylinders2 und dem ersten Arbeitsraum7' des Ausgleichszylinders3 vorzugsweise größer ist als eine Querschnittsfläche des Ausgleichszylinders3 . - Eine Befestigung des Ausgleichszylinders
3 am Arbeitszylinder2 erfolgt dabei über einen Flansch11 , welcher arbeitszylinderseitig am Ausgleichszylinder3 ausgebildet ist und eine entsprechende Verbindung mit dem Arbeitszylinder2 erlaubt. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise über eine Verschraubung oder eine Schweißverbindung hergestellt werden. Denkbar ist natürlich auch, dass der Flansch11 nicht am Ausgleichszylinder3 , sondern am Arbeitszylinder2 vorgesehen ist. - Wie in den
1 bis3 gezeigt, ist der Ausgleichszylinder3 Teil eines Befestigungselementes4 , welches eine Befestigung des Schwingungsdämpfers1 an einer Fahrwerkskonstruktion erlaubt. Gemäß den1 bis3 ist dabei das Befestigungselement4 als Dämpfergabel12 ausgebildet und der Ausgleichszylinder3 integraler Bestandteil dieser Dämpfergabel12 . Um die Dämpfergabel12 kostengünstig herstellen zu können, ist diese vorzugsweise zusammen mit dem Ausgleichszylinder3 als einstückiges Bauteil ausgebildet und wird in einem Arbeitsschritt hergestellt. - Durch die schräge Anordnung des Ausgleichszylinders
3 stirnendseitig des Arbeitszylinders2 weist die Dämpfergabel12 eine Hohlkehle13 auf, durch welche nicht gezeigte Fahrwerksbestandteile, beispielsweise eine Antriebswelle geführt werden können. Diese ist insbesondere im Hinblick auf ein sehr begrenztes Bauraumangebot im Bereich der Fahrwerksanbindung von großem Vorteil. Um eine ausreichende Stabilität des Befestigungselementes4 gewährleisten zu können, weist dieses, wie in3 gezeigt, Versteifungssteg14 auf, die das Befestigungselement4 vom Flansch11 ausgehend bis zu den Anbindungspunkten15 am Fahrwerk durchziehen. Dabei verläuft zunächst beidseitig des Ausgleichszylinders3 ein Versteifungssteg14 ausgehend vom Flansch11 bis zu ca. der Hälfte der axialen Längserstreckung des Ausgleichszylinders3 , um sich dort in zwei Versteifungsstege14a und14b zu teilen, welche weiter bis zu den Anwendungspunkten15 verlaufen. Ebenfalls vorgesehen ist eine Querversteifung durcheinen zwischen den Versteifungsstegen14a ,14b verlaufenden Versteifungssteg14c .
Claims (10)
- Schwingungsdämpfer (
1 ), insbesondere Einrohrdämpfer, umfassend, – einen Arbeitszylinder (2 ) mit einem in diesem axial verschiebbar angeordneten und mit Drosseleinrichtungen für beide Durchgangsrichtungen versehenen Arbeitskolben (6 ), wobei der Arbeitskolben (6 ) den Arbeitszylinder (2 ) in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum (7 ,8 ) unterteilt, – einen Ausgleichszylinder (3 ) mit einem in diesem axial verschiebbar angeordneten Ausgleichskolben (9 ), wobei der Ausgleichskolben (9 ) den Ausgleichszylinder (3 ) in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum (7' ,8' ) unterteilt und wobei der erste Arbeitsraum (7' ) des Ausgleichszylinders (3 ) mit dem zweiten Arbeitsraum (8 ) des Arbeitszylinders (2 ) kommunizierend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichszylinder (3 ) längsendseitig des Arbeitszylinders (2 ) und schräg zu diesem angeordnet ist. - Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arbeitsraum (
8' ) des Ausgleichszylinders (3 ) mit einem Gas gefüllt ist. - Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass der Ausgleichszylinder (
3 ) Teil eines Befestigungselements (4 ) zum Befestigen des Schwingungsdämpfers (1 ) an einer Fahrwerkskonstruktion ist, und/oder – dass der Ausgleichszylinder (3 ) in eine Dämpfergabel (14 ) integriert ist, und/oder – dass der Ausgleichszylinder (3 ) und das Befestigungselement (4 ) einstückig ausgebildet sind. - Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskolben (
9 ) als Trennkolben ausgebildet ist und den ersten Arbeitsraum (7' ) des Ausgleichszylinders (3 ) vom zweiten Arbeitsraum (8' ) des Ausgleichskolben (3 ) fluidisch trennt. - Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arbeitsraum (
8' ) nach außen hin abgeschlossen ist. - Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskolben (
9 ) lediglich über eine Innenmantelfläche des Ausgleichszylinders (3 ) geführt ist. - Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachse (
5 ) des Arbeitszylinders (2 ) die Längsmittelachse (5' ) des Ausgleichszylinders (3 ) schneidet. - Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachse (
5 ) des Arbeitszylinders (2 ) 10 bis 60 Grad zur die Längsmittelachse (5' ) des Ausgleichszylinders (3 ) geneigt ist. - Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass der Ausgleichszylinder (
3 ) stirnendseitig des Arbeitszylinders (2 ) angeordnet ist, und/oder – dass arbeitszylinderseitig am Ausgleichszylinder (3 ) ein Flansch (11 ) zum Befestigen des Ausgleichszylinders (3 ) am Arbeitszylinder (2 ) vorgesehen ist. - Kraftfahrzeug mit einem Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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