DE102015214645A1

DE102015214645A1 - Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE102015214645A1
Application number: DE102015214645.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel Wolf; Gernot RIEGERT
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer zur Anordnung zwischen einem Bauteil der ungefederten Masse und einem Bauteil einer gefederten Masse eines Kraftfahrzeugs. Mit einem an seinen beiden Enden geschlossenen Zylinder 1, in dem ein Kolben 2 axial verschiebbar angeordnet ist, der den Innenraum des Zylinders 1 in eine obere Arbeitskammer 3 und eine untere Arbeitskammer 4 unterteilt, die mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Dabei ist an dem Kolben 2 eine Kolbenstange 5 angeordnet, die durch die obere Arbeitskammer 3 hindurch und abgedichtet nach außen geführt ist, wobei der der Kolbenstange 5 entfernte Endbereich des Innenraums durch eine flexible Wand von der unteren Arbeitskammer 4 getrennt und mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist. Mit einer Bypassverbindung der einander entgegengesetzten Endbereiche von oberer Arbeitskammer 3 und unterer Arbeitskammer 4, wobei in dieser Bypassverbindung eine Hydraulikpumpe angeordnet ist, die in mechanischer Drehverbindung mit einer elektrischen Maschine 8 ist. Die Hydraulikpumpe und/ oder die elektrische Maschine 8 umschließt den Zylinder 1 ringartig.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer zur Anordnung zwischen einem Bauteil der ungefederten Masse und einem Bauteil einer gefederten Masse eines Kraftfahrzeugs, mit einem an seinen beiden Enden geschlossenen Zylinder, in dem ein Kolben axial verschiebbar angeordnet ist, der den Innenraum des Zylinders in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt, die mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind, wobei an dem Kolben eine Kolbenstange angeordnet ist, die durch die erste Arbeitskammer hindurch und abgedichtet nach außen geführt ist, mit einer Bypassverbindung der einander entgegengesetzten Endbereiche von erster Arbeitskammer und zweiter Arbeitskammer, wobei in dieser Bypassverbindung eine Hydraulikpumpe angeordnet ist, die in mechanischer Drehverbindung mit einer elektrischen Maschine ist.
Derartige Stoßdämpfer werden meist in Kombination von Federn verwendet. Der Stoßdämpfer kann ein aktiver Stoßdämpfer sein, der in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Fahrbahn die Dämpfung regelt. Es ist aber auch möglich, dass die Auf- und Abbewegungen des Kolbens die Hydraulikflüssigkeit durch die Hydraulikpumpe strömen lässt, die wiederum die elektrische Maschine im Generatorbetrieb antreibt und Strom erzeugt.
Von Nachteil ist es bei den bekannten Stoßdämpfern, dass sie einen Aufbau aufweisen, der einen großen Einbauraum erfordert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stoßdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen einfachen Aufbau mit geringem Bauraumerfordernis aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hydraulikpumpe und/ oder die elektrische Maschine den Zylinder ringartig umschließt.
Durch diesen den Zylinder insbesondere koaxial umschließenden Aufbau weist der Stoßdämpfer nur einen geringen Durchmesser auf, so dass auch nur ein geringer Bauraum zum Einbau des Stoßdämpfers im Kraftfahrzeug benötigt wird.
Dabei kann die Hydraulikpumpe einen Pumpenrotor aufweisen, der auf dem Zylinder drehbar gelagert ist, wobei der Pumpenrotor mittels eines Gleitlagers, insbesondere eines hydrostatischen Gleitlagers oder eines Wälzlagers auf dem Zylinder drehbar gelagert sein kann, so dass ein geringer radialer Aufbau erreicht wird.
Als den Zylinder umschließende Hydraulikpumpe kann insbesondere eine Zahnradpumpe oder eine Sichelpumpe, aber auch eine Schraubenradpumpe verwendet werden. Eine Flügelzellenpumpe, eine Gerotorpumpe oder eine hydrodynamische Verdichtermaschine sind ebenfalls vorteilhaft anwendbar.
In einfacher nur geringen Bauraum benötigender Weise kann die Bypassverbindung dadurch gebildet werden, dass der Zylinder von einem an seinen Enden geschlossenen Rohr umschlossen ist, wobei der Ringspalt zwischen dem Zylinder und dem Rohr die Bypassverbindung bildet.
Das äußere Rohr bildet dabei gleichzeitig ein Schutzrohr zum Schutz gegen äußere Einflüsse auf den Zylinder des Stoßdämpfers.
Zu einer den Zylinder umschließenden Ausbildung kann die elektrische Maschine eine Hohlwellenmaschine sein.
Ist der Zylinder an dem Bauteil der gefederten Masse angeordnet, so kann dadurch die den Stößen von der Fahrbahn unmittelbar ausgesetzte ungefederte Masse gering gehalten werden.
Je nach Bedarf kann die elektrische Maschine im Motorbetrieb und/oder im Generatorbetrieb betreibbar sein. Im Motorbetrieb kann sie zum Betrieb des Stoßdämpfers als aktiver Stoßdämpfer oder zur Niveauregulierung benutzt werden, während sie im Generatorbetrieb die Relativbewegungen der gefederten und ungefederten Massen des Kraftfahrzeugs zueinander zur Energieerzeugung nutzt.
Vorzugsweise kann der der Kolbenstange entfernte Endbereich des Innenraums durch eine flexible Wand von der unteren Arbeitskammer getrennt und mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt sein. Der Ausgleichsraum ist dann nach dem Einrohrdämpferprinzip ausgestaltet.
Je nach Positionierung des Zylinders ist der erste Arbeitsraum der obere Arbeitsraum oder der untere. Bei Montage in Horizontalposition gibt es diese Unterscheidung nicht.
Ein einfach herstellbarer und montierbarer Aufbau wird dadurch erreicht, dass die flexible Wand ein in dem Zylinder axial verschiebbarer Trennkolben ist.
Wird der Stoßdämpfer als aktiver Stoßdämpfer betrieben, so kann die elektrische Maschine von einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbar sein, die vorzugsweise von der elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit von durch Sensoren erfaßten Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs ansteuerbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden beschrieben. Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Stoßdämpfers
2 einen Schnitt entlang der Linie I-I in 1
3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Stoßdämpfers.
Der in den 1 und 2 dargestellte Stoßdämpfer weist einen an seinen Enden geschlossenen Zylinder 1 auf, dessen mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllter Innenraum von einem verschiebbaren Kolben 2 in eine obere Arbeitskammer 3 und eine untere Arbeitskammer 4 unterteilt ist.
An dem Kolben 2 ist eine Kolbenstange 5 angeordnet, die durch die obere Arbeitskammer 3 hindurch und abgedichtet nach außen geführt ist.
An seinem der Kolbenstange 5 entgegengesetzten Endbereich ist der Zylinder 1 durch einen Trennkolben 6 von der unteren Arbeitskammer 4 abgetrennt, so dass ein Ausgleichsraum 7 gebildet ist, der mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist.
Auf der dem Kolben 2 zugewandten Seite des Trennkolbens 6 ist eine Durchgangsöffnungen 15 aufweisende Anschlagscheibe 14 fest im Zylinder 2 angeordnet, die den Hub des Trennkolbens 6 zur unteren Arbeitskammer 4 hin begrenzt.
An dem unteren Endbereich ist der Zylinder von einer elektrischen Maschine 8 umschlossen, die eine Hohlwellenmaschine ist.
Von der elektrischen Maschine 8 ist eine neben der elektrischen Maschine den Zylinder umschließende Gerotormaschine 9 drehbar antreibbar oder von der Gerotormaschine 9 die elektrische Maschine 8 im Generatorbetrieb drehbar antreibbar.
Dabei ist sind der Zahnring 10 und der Pumpenrotor 11 der Gerotormaschine 9 drehbar gelagert. Der Pumpenrotor 1 ist an dem Zylinder 1 und der Zahnring 10 an einem Rohr 12 drehbar gelagert, das den Zylinder 1 mit einem radialen Abstand umschließt. Das Rohr 12 umschließt mit seinem unteren Ende auch die Gerotormaschine 9 und ist an seinen Enden geschlossen.
Der zwischen dem Zylinder 1 und dem Rohr 11 gebildete Ringspalt 13 bildet eine Bypassverbindung zwischen dem kolbenstangenseitigen Ende des Zylinders 1 und dem unterhalb der Gerotormaschine 9 liegenden Bereich des Zylinders 1, so dass die obere Arbeitskammer 3 über den Ringspalt 13 und die Gerotormaschine 9 mit der unteren Arbeitskammer 4 verbindbar ist. Dazu ist der Ringspalt 13 an seinen Enden über Verbindungsöffnungen 16, 16‘ mit dem Innenraum des Zylinders 1 verbunden.
3 zeigt einen Zylinder 1‘ eines Stoßdämpfers, auf dem die rohrartige mittlere Schraube 17 einer Schraubenspindelmaschine drehbar gelagert ist.
In das äußere Schraubenprofil 18 der mittleren Schraube 17 greifen die Schraubenprofile 19 und 19‘ der äußeren Spindeln 20, 20‘ der Schraubenspindelmaschine ein.
Die mittlere Schraube 17 wird analog zu den 1 und 2 von einer nicht dargestellten elektrischen Maschine drehbar angetrieben oder treibt die elektrische Maschine drehbar an.
Bezugszeichenliste

1: Zylinder
1‘: Zylinder
2: Kolben
3: obere Arbeitskammer
4: untere Arbeitskammer
5: Kolbenstange
6: Trennkolben
7: Ausgleichsraum
8: elektrische Maschine
9: Gerotormaschine
10: Zahnring
11: Pumpenrotor
12: Rohr
13: Ringspalt
14: Anschlagscheibe
15: Durchgangsöffnungen
16: Verbindungsöffnung
16‘: Verbindungsöffnung
17: mittlere Schraube
18: äußeres Schraubenprofil
19: Schraubenprofil
19‘: Schraubenprofil
20: äußere Spindel
20‘: äußere Spindel

Claims

Stoßdämpfer zur Anordnung zwischen einem Bauteil der ungefederten Masse und einem Bauteil einer gefederten Masse eines Kraftfahrzeugs, mit einem an seinen beiden Enden geschlossenen Zylinder (1), in dem ein Kolben (2) axial verschiebbar angeordnet ist, der den Innenraum des Zylinders (1) in eine erste Arbeitskammer (3) und eine zweite Arbeitskammer (4) unterteilt, die mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind, wobei an dem Kolben (2) eine Kolbenstange (5) angeordnet ist, die durch die erste Arbeitskammer (3) hindurch und abgedichtet nach außen geführt ist, mit einer Bypassverbindung der einander entgegengesetzten Endbereiche von erster Arbeitskammer (3) und zweiter Arbeitskammer (4), wobei in dieser Bypassverbindung eine Hydraulikpumpe angeordnet ist, die in mechanischer Drehverbindung mit einer elektrischen Maschine (8) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe und/ oder die elektrische Maschine (8) den Zylinder (1) ringartig umschließt.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe einen Pumpenrotor (11) aufweist, der auf dem Zylinder (1) drehbar gelagert ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor mittels eines Gleitlagers oder eines Wälzlagers auf dem Zylinder (1) drehbar gelagert ist.
Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) von einem an seinen Enden geschlossenen Rohr (12) umschlossen ist, wobei der Ringspalt (13) zwischen dem Zylinder (1) und dem Rohr (12) die Bypassverbindung bildet.
Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (8) eine Hohlwellenmaschine ist.
Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) an dem Bauteil der gefederten Masse angeordnet ist.
Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (8) im Motorbetrieb und/oder im Generatorbetrieb betreibbar ist.
Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Kolbenstange (5) entfernte Endbereich des Innenraums durch eine flexible Wand von der zweiten Arbeitskammer (4) getrennt und mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Wand ein in dem Zylinder (1) axial verschiebbarer Trennkolben (6) ist.
Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine von einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbar ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschine von einer elektronischen Steuereinheit in Abhängigkeit von durch Sensoren erfassten Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs ansteuerbar ist.
Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Stoßdämpfer, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.