DE19934878A1

DE19934878A1 - Schwingungsdämpfer mit durchgehender Kolbenstange

Info

Publication number: DE19934878A1
Application number: DE19934878A
Authority: DE
Inventors: Hubert Strobl; Rolf Muenz; Theo Rottenberger
Original assignee: Sachs Race Engineering GmbH
Current assignee: ZF Race Engineering GmbH
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1999-07-24
Publication date: 2000-02-03

Abstract

Dämpfeinrichtung, umfassend einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange mit einem Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Kolbenstange die beiden Arbeitsräume durchdringt und mindestens ein Arbeitsraum mit einem Ausgleichsraum für das im Zylinder befindliche Arbeitsmedium verbunden ist, wobei der Ausgleichsraum vom Zylinder in Reihe zu den beiden Arbeitsräumen, extern oder innerhalb einer hohl ausgeführten Kolbenstange angeordnet sein kann. Des weiteren kann die Kolbenstange in mindestens zwei Abschnitte c aufgeteilt sein, die zueinander ausgelenkt werden können, um einen Versatz zwischen den die Kolbenstangen führenden Elementen auszugleichen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit durchgehender Kolbenstange entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Schon die DE 8 21 575 beschreibt einen Stoßdämpfer mit einer Dämpfeinrichtung, um fassend einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange, die den Zylinder an beiden Enden durchdringt geführt ist, mit einem Kolben, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt. Ein kreisringförmiger Vorratsraum ummantelt den Zylinder, wobei der Vorratsraum von einem Gehäuse eingeschlossen wird. Bei ei nem Schwingungsdämpfer mit einer durchgehender Kolbenstange wird der Vorrats- oder Ausgleichsraum nur dazu benötigt, um eine temperaturbedingte Volumenausdeh nung des Arbeitsmediums im Schwingungsdämpfer zu kompensieren. Die Volumenbe wegungen im Ausgleichsraum können entsprechend gering sein.

Bezogen auf einen Stoßdämpfer nach der DE 8 21 575 übt der Ausgleichsraum eine iso lierende oder auch wärmespeichernde Funktion aus, die insbesondere bei hochbelaste ten Schwingungsdämpfern im Sportbereich zu besonderen Wärmeproblemen führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die beschriebene Ausgleichsfunktion bei einem Schwingungsdämpfer mit einer die Arbeitsräume durchdringenden Kolbenstange zu realisieren. Als weitere Teilaufgabe soll der Schwingungsdämpfer im Hinblick auf Klemmkräfte aufgrund einer schiefstehenden Kolbenstange optimiert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ausgleichsraum vom Zylin der in Reihe zu den beiden Arbeitsräumen gebildet wird. Es wird vorteilhafterweise kein zusätzlicher Bauraum für den Ausgleichsraum benötigt, da die Länge der Kolbenstange zwangsläufig der doppelten Hublänge entsprechen muß.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Kolbenstange einen Hohlraum auf, der den Ausgleichsraum bildet. Das notwendige Volumen für den Aus gleichsraum ist vergleichsweise klein, denn, wie bereits ausgeführt, muß nur die Wär medehnung des Dämpfmediums ausgeglichen werden. Des weiteren enthalten Schwin gungsdämpfer für Sportfahrzeuge aufgrund des kleinen Federweges nur eine geringe Dämpfmediummenge.

Für Anwendungsfälle, die ganz extreme Bauräume aufweisen, kann der Ausgleichsraum von einem externen Behälter gebildet werden. Als weitere Lösung der Erfindung ist vor gesehen, daß der Ausgleichsraum konzentrisch zu mindestens einem der Arbeitsräume angeordnet ist.

Damit sichergestellt ist, daß das Dämpfmedium kein Gas aus dem Ausgleichsraum auf nimmt, ist der Ausgleichsraum mittels einem Trennelement von dem Dämpfmedium in den Arbeitsräumen getrennt.

Das Trennelement ist nicht fixiert, sondern kann sich schwimmend verlagern. Im Hinblick auf eine definierte Lage wird das Trennelement von einer Federkraft vorgespannt. Dabei kann die Federkraft von einem eingeschlossenem Gas oder auch von einer mechani schen Feder erzeugt werden.

Dabei ist das Trennelement kreisringförmig ausgeführt und am Innen- und am Außen durchmesser abgedichtet.

Ganz besonders einfach läßt sich das kreisringförmige Trennelement von einem axial beweglichen Dichtring gebildet. Man kann ggf. auf einen handelsüblichen Dichtring zurückgreifen.

Alternativ kann eine Membran als Trennelement eingesetzt werden. So die Membran schlauchförmig ausgeführt ist, erhält man eine große druckbeaufschlagbare Fläche, so daß die erreichbaren Dämpfkräfte sehr hoch sein können.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Dämpfeinrichtung einen Hydraulikme dium-Anschluß auf. Durch eine Druckmittelzugabe kann der Druck indirekt im Aus gleichsraum erhöht werden.

So kann der Hydraulikmedium-Anschluß an einer hohlen Kolbenstange oder im Zylinder ausgeführt sein.

Alternativ oder in Kombination zum Hydraulikmedium-Anschluß kann der Ausgleichs raum mit einem Druckversorgungsanschluß versehen sein, über den der Druck im Aus gleichsraum veränderbar ist.

Um die Dämpfkraftkennlinie der Dämpfeinheit zusätzlich zu verändern wird die Hubbe wegung von einer Anschlagfeder begrenzt. Die Anschlagfeder kann außerhalb des Zy linders oder im Ausgleichsraum eine Anschlagfeder angeordnet sein. Dazu kann die Kolbenstange einen Federteller aufweisen, an dem sich die Anschlagfeder abstützt. Eine externe Anschlagfeder hat den Vorteil, daß der Federteller zugänglich ist und die Mög lichkeit einer axial Verstellung besteht.

Der Ausgleichsraum kann noch für eine weitere Anwendung genutzt werden. So kann der Ausgleichsraum eine Sensoreinrichtung bezüglich der Kolbenstangenbewegung aufnehmen. Im Ausgleichsraum kann die Sensoreinrichtung besonders geschützt unter gebracht werden. Dort befindet sich auch kein Dämpfmedium, das die Sensoreinrich tung benetzt.

Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die Kolbenstange gestuft ausgeführt ist, so daß zwei unterschiedlich große druckbeaufschlagte Flächen vorliegen, die entgegengesetzt gerichtete Stellkräfte mit sich bringen.

Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht darin, daß die Kolbenstange in mindestens zwei Abschnitte aufgeteilt ist, die zueinander ausgelenkt werden können, um einen Versatz zwischen den die Kolbenstangen führenden Elementen auszugleichen.

Eine Möglichkeit des Versatzausgleichs besteht darin, daß die Kolbenstangenabschnitte durch mindestens ein Kardangelenk miteinander verbunden sind. Alternativ können die Kolbenstangenabschnitte durch ein Kugelgelenk miteinander verbunden sein.

Eine besonders einfache Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß die Kolbenstangenab schnitte durch ein Federelement miteinander verbunden sind. Man kann die Kolben stangenabschnitte auch durch eine Kupplung, insbesondere mit einer Stirnverzahnung, miteinander verbinden. Insbesondere bei kleineren Dämpfkräften können die Kolben stangenabschnitte durch eine Einschnürung voneinander getrennt sein. Bei allen Ver bindungsmöglichkeiten zwischen den Kolbenstangenabschnitten ist darauf zu achten, daß die Freiheitsgrade der Verbindungen beschränkt sind, damit die Bewegung des ei nen Kolbenstangenabschnitts auch sicher auf den anderen Kolbenstangenabschnitt übertragen und nicht von der Verbindung kompensiert wird. So können am einfachsten Anschläge innerhalb der Verbindungen eingesetzt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kolbenstange von einer ersten und einer zweiten Kolbenstangenführung geführt wird, wobei die zweite Kol benstangenführung von einer Hülse mit einem Boden gebildet wird, wobei der Aus gleichsraum zumindest abschnittsweise von der Hülse begrenzt wird. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß die Kolbenstange keinen Kontakt mit dem Trennelement zwischen der Gasfüllung im Ausgleichsraum und der Dämpfmediumfüllung im Arbeits raum aufweist. Es fällt damit ein Reibungspartner der Kolbenstange weg, wodurch sich das Ansprechverhalten der Dämpfeinrichtung insgesamt verbessert. Die zweite Kolben stangenführung stützt sich zumindest mittelbar mit ihrer Stirnfläche an einem Ende des Zylinders ab. Damit ist eine erste axiale Befestigungsfläche für die zweite Kolbenstan genführung bereitgestellt.

Der Ausgleichsraum wird gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch von einem Hülsenabschnitt und dem Innendurchmesser des Zylinders in Verbindung mit einem axial beweglichen Trennkolben gebildet. Diese Baueinheit läßt sich außerhalb des Zylinders leicht vormontieren. Bedingt durch die räumliche Trennung zur Kolbenstange kann ein einfacher O-Ring eingesetzt werden.

Die Kolbenstangenführung weist in einem dem Ausgleichsraum abgewandten Bereich zum benachbarten Arbeitsraum eine Drosselbohrung auf. Mit dieser Maßnahme wird das während des Dämpfbetriebs auftretende Druckniveau im benachbarten Arbeitsraum nicht direkt auf das Trennelement des Ausgleichsraums übertragen. Folglich kann im Ausgleichsraum ein kleinerer Druck vorgesehen werden, der sich insgesamt positiv auf das gesamte Aggregat auswirkt, z. B. auf die Lebensdauer und Funktionstüchtigkeit der Dichtungen.

Um bei Bedarf die Kolbenstangenführung zerstörungsfrei aus der Dämpfeinrichtung demontieren zu können, ist die Kolbenstangenführung axial durch einen Sicherungsring befestigt. Man kann auch ein Schraubgewinde zum Zylinder vorsehen, wenn man kei nen Einstich im Zylinder ausführen darf. Für den Fall, daß eine Demontage der zweiten Kolbenstange niemals beabsichtigt sein wird, kann man die zweite Kolbenstangenfüh rung auch formschlüssig mit dem Zylinder verbinden, beispielsweise durch eine oder mehrere Sicken im Zylinder.

Damit aus dem Ausgleichsraum keine Leckage auftreten kann, weist die Kolbenstangen führung im Bereich des Bodens ein Dichtungselement zum Abdichten des Ausgleichs raums auf.

Eine weitere Form der Befestigung der Kolbenstange kann darin bestehen, daß die zwei te Kolbenstangenführung durch eine Sicherungsschraube befestigt ist.

Wenn die Sicherungsschraube in die Stirnfläche der zweiten Kolbenstangenführung ein geschraubt wird erhält man den Vorteil, daß für den Kopf der Sicherungsschraube eine ebene Auflagefläche vorliegt.

Man kann auch vorsehen, daß die Sicherungsschraube Bestandteil eines Füllventils für den Ausgleichsraum ist.

Alternativ kann die Sicherungsschraube radial an die zweite Kolbenstangenführung an greifen. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß die axiale Lage der Kolbenstan genführung in Grenzen individuell einstellbar ist.

Wenn man ein schlauchförmiges Trennelement verwendet, kann man vorsehen, daß die Stirnfläche der zweiten Kolbenstangenführung eine Aufnahmenut für das Trennelement aufweist. Man erhält den Vorteil, daß die Haltekraft zur Fixierung der Kolbenstangen führung über die Stirnfläche direkt in den Boden des Zylinders eingeleitet wird und da mit die Lebensdauer des Trennelements und damit der Dämpfeinrichtung positiv beein flusst wird.

Vielfach ist der Einbauraum für die Dämpfeinrichtung sehr knapp bemessen und stark zerklüftet ausgebildet. Um diesen Gegenheiten gerecht zu werden, ist die Dämpfeinrich tung über ein gabelförmiges Verbindungsbauteil mit einem zylinderseitiges Anschlußor gan verbunden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das gabelförmige Verbin dungsbauteil gelenkig zum Zylinder gelagert.

Alternativ kann die Dämpfeinrichtung ein zylindrisches Verbindungselement zu einem zylinderseitigen Anschlußorgan aufweisen. Das zylindrische Verbindungselement ist be vorzugt glockenförmig ausgeführt. Die Glockenbauform stellt eine optimale Material ausnutzung damit Minimierung des Gewichts dar. Dabei weist das zylindrische Verbin dungselement Aussparungen auf, die einen Zugang zur Kolbenstange ermöglichen. Ins besondere bei individuellen Abstimmarbeiten im Zusammenhang mit außenliegenden Druck- oder Zuganschlägen ist dieses Merkmal vorteilhaft nutzbar.

Zur optimalen Krafteinleitung ist das zylindrische Verbindungselement mit dem Zylinder verschraubt. Diese Verschraubungslösung bietet zudem die Möglichkeit der Demontage der gesamten Dämpfeinrichtung, insbesondere der o. g. Druck- oder Zuganschläge.

Grundsätzlich gilt für alle Dämpfeinrichtungen mit durchgehender Kolbenstange, daß ein Gaspolster im Ausgleichsraum keine Ausschubkraft bewirkt. Die Ausnahme tritt dann ein, wenn gestufte Kolbenstangen eingesetzt werden, die unterschiedliche druck beaufschlagte Flächen zur Folge haben, die wiederum eine Ausschubkraft bewirken. Um trotzdem einen Kenntnisstand hinsichtlich des Betriebszustands der Dämpfeinrichtung zu erhalten, weist die Dämpfeinrichtung eine Füllstandsanzeige für die im Aggregat enthaltenen Betriebsstoffe auf.

In der einfachsten Form kann die Füllstandsanzeige aus einem Schaufenster bestehen, in dem die Lage eines den Füllstand der Dämpfeinrichtung repräsentieren des Bauteil sicht bar ist, z. B. des Trennkolbens zwischen dem Ausgleichsraum und dem benachbarten Arbeitsraum.

Deshalb kann vorgehen sein, daß das den Füllstand repräsentierende Bauteil von dem Trennelement gebildet wird.

Alternativ wird die Füllstandsanzeige von einem die Dämpfeinrichtung durchdringenden Anzeigestift gebildet. Dazu ist der Anzeigestift mit einem Trennelement zumindest ab einem definierten Betriebszustand verbunden ist. Man kann auch vorsehen, daß der Anzeigestift mit dem Trennelement einteilig ausgeführt ist.

Eine besonders komfortable Variante zeichnet sich dadurch aus, daß die Füllstandsan zeige eine Signalleitung zur Weiterverwendung des entsprechenden Füllstandsignals aufweist. Man kann beispielsweise einen Drucksensor oder einen elektrischen Kontakt einsetzen, dessen Signal mit einer Warnlampe oder auch mit einem Steuergerät für eine verstellbare Dämpfeinrichtung verbunden ist.

Im Hinblick auf eine möglichst axial und radial platzsparende Kolbenbefestigung ist die Kolbenstange geteilt ausgeführt und zwischen den zugewandten Enden der Kolben stangenabschnitte der Kolben eingespannt. Damit die Kolbenstange hinsichtlich ihrer Rundlaufqualität einer einteiligen Kolbenstange gleicht, weisen die Kolbenstangenab schnitte jeweils eine zueinander ausgerichtete Zentrierfläche auf.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 erfindungsgemäße Dämpfeinrichtung im Schnitt,

Fig. 2-5 Dämpfeinrichtungen mit Zusatzfunktionen im Ausgleichsraum,

Fig. 6-7 Dämpfeinrichtungen mit einem Ausgleichsraum innerhalb der Kolbenstange,

Fig. 8 Dämpfeinrichtung mit einem konzentrisch angeordnetem Ausgleichsraum,

Fig. 9-11 Dämpfeinrichtung mit einem externen Ausgleichsraum,

Fig. 12-13 Dämpfeinrichtung mit einem Hydraulikmedium-Anschluß,

Fig. 14-24 Verbindungselemente zwischen den Abschnitten einer geteilt ausgeführten Kolbenstange.

Die Fig. 1 zeigt eine Dämpfeinrichtung 1 in der Bauform eines Schwingungsdämpfers, umfassend einen Zylinder 3, in dem eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 axial be weglich geführt ist. Der Kolben 7 teilt den Zylinder 3 in zwei mit Dämpfmedium gefüllte Arbeitsräume 9; 11. An der Kolbenstange 5 ist ein nicht dargestelltes Anschlußorgan und an dem der Kolbenstange gegenüberliegenden Ende des Zylinders ist ein weiteres Anschlußorgan befestigt. In Reihe zu den beiden Arbeitsräumen ist ein Ausgleichs raum 13 angeordnet, der von einem Trennelement 15 in der Bauform eines Trennkol bens zum Arbeitsraum 9 abgeschlossen wird. Der Trennkolben ist schwimmend gelagert und wird arbeitsraumseitig vom Druck im Arbeitsraum 9 und im Ausgleichsraum von einem Federelement 17, in diesem Ausführungsbeispiel von einem Tellerfederpaket vor gespannt. Des weiteren übernimmt der Trennkolben die Funktion einer Kolbenstangen führung.

Die Kolbenstange ist dreifach geführt. Zum einen weist der Trennkolben eine erste Füh rungsbuchse 19 auf. Des weiteren ist die Kolbenstange über den Kolben 7 in Verbin dung mit einem Kolbenring 21 im Zylinder zentriert. Eine zweite Führungsbuchse 23 innerhalb einer zweiten Kolbenstangenführung 25 stellt die dritte Gleitlagerstelle dar. Damit ein radialer Versatz zwischen den genannten Lagerstellen oder ein Schiefstand der gesamten Kolbenstange vermieden werden kann, verfügt die Kolbenstange über zwei Abschnitte 5a; 5b die zueinander ausgelenkt werden können. In den weiteren Fi guren wird über die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten detailliert eingegan gen.

Beim Dämpferbetrieb wird das Dämpfmedium in den Arbeitsräumen 9; 11 über Drossel stellen 7a im Kolben 7 hin- und hergepumpt, da das Volumen der ein- und ausfahrenden Kolbenstange in den Arbeitsräumen konstant bleibt. Lediglich die Volumenänderungen aufgrund von Wärmedehnungen und Leckagen werden durch den Ausgleichsraum kompensiert. Folglich muß der Trennkolben nur geringe Bewegungen ausführen. Zur besseren Führung verfügt der Trennkolben über einen hülsenförmigen Ansatz 15a, der an seinem Innendurchmesser das Federelement 17 führt.

Die den folgenden Figuren sind Prinzipdarstellungen eines Schwingungsdämpfers in der Bauart der Fig. 1. Auf die Darstellung von Dichtungen und Führung wurde verzichtet. Sie sollen entsprechend der Fig. 1 als vorhanden angesehen werden.

In den Fig. 2 und 3a und 3b weist die Kolbenstange, die ebenfalls aus den Abschnitten 5a; 5b besteht einen Teller 5c auf, an dem eine Anschlagfeder 27 angreift, die sich am Boden 3a des Zylinders 3 abstützt. Es können Deformationskörper oder auch Federn als Anschlagfedern eingesetzt werden. Je nach Einbaulage der Dämpfeinrichtung wirkt die Anschlagfeder als eine Druck- oder Zuganschlagfeder. In der Ausführung nach der Fig. 3b, bei der die Anschlagfeder außerhalb des Zylinders 3 zwischen dem Boden 3a und dem Federteller 5c verspannt ist, kann ein vorteilhafterweise ein axial verstellbarer Feder teller eingesetzt werden, um die Federrate der Anschlagfeder anzupassen. Die Abstüt zung des Trennkolbens 15 wird von einem nicht dargestellten Federelement in Anleh nung an die Fig. 1 übernommen. Damit ist der Ausgleichsraum 13 ebenfalls in Reihe zu den Arbeitsräumen 9; 11 angeordnet.

Des weiteren soll mit der Fig. 3b verdeutlicht werden, daß zwei außen liegende An schlagfedern 27 einsetzbar sind, um in Zug- und in Druckrichtung völlig unabhängige Einstellungen vornehmen zu können.

Zusätzlich offenbart die Fig. 3b eine besondere Möglichkeit, den Kolben 7 an der Kol benstange 5 zu befestigen. Dazu ist die Kolbenstange zweigeteilt ausgeführt und weist einen Absatz 5c auf, der den Kolben axial und radial führt. Beide Kolbenstangenab schnitte 5a; 5b verfügen über zueinander ausgerichtete Zentrierflächen 5d, die eine Pas sung bilden. Eine Gewindeverbindung 5e sorgt für den notwendigen axialen Halt.

In der Fig. 3c ist die Dämpfeinrichtung nach Fig. 3b mit einem zylindrischen Verbindungs element 59 zu einem zylinderseitigen Anschlußorgan 61 dargestellt. Das Anschlußor gan kann als Stiftgelenk oder als Ringgelenk ausgeführt sein. Das zylindrische Verbin dungselement weist mindestens eine Aussparung 63 auf, um einen Zugang zur Kolben stange bzw. zu den Federn 27 zu ermöglichen. Das zylindrische Verbindungselement ist mit dem Zylinder verschraubt, um bei Bedarf demontierbar zu sein.

Die Fig. 3d zeigt eine Alternative zur Fig. 3c, indem ein gabelförmiges Verbindungsbau teil 65 mit einem zylinderseitigen Anschlußorgan verbunden ist. Das Verbindungsbauteil kann über entsprechend gestaltete Lagerstellen 67 beweglich zum Zylinder 3 sein. Da mit wird erreicht, daß das kolbenstangenseitige und zylinderseitige Anschlußorgan nicht auf einer gemeinsamen Längsachse liegen müssen, sondern auch eine abgewinkelte Stellung beider Anschlußorgane möglich ist. Man kann das Verbindungsbauteil 65 auch ausgehend von den Lagerstellen 67 mit zwei Verbindungsarmen ausführen, die mit ei nem querverlaufenden Bolzen ein gabelförmiges Verbindungsbauteil bilden.

Mit den Fig. 4 und 5 soll eine weitere Verwendungsmöglichkeit für den Ausgleichs raum 13 bei einem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer aufgezeigt werden. In der Fig. 4 entspricht der Ausgleichsraum einem Meßraum für einen nicht dargestellten Sensor, der eine Lageveränderung oder eine Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung der Kolbenstange erfaßt. Die Skalierung am Abschnitt 5b soll den Meßvorgang symbolisie ren. Der Ausgleichsraum, der vom Arbeitsraum 9 hydraulisch abgeschlossen ist, kann eine Meßöffnung 29 aufweisen, in die beispielsweise eine optische Meßeinrichtung ein gesetzt ist.

Mit der Fig. 5 soll verdeutlicht werden, daß die Stirnseite 5d der Kolbenstange 5 zu gänglich ist und damit für eine Sensormessung zur Verfügung steht. In der Ausgestal tung nach der Fig. 5 wird ein kapazitiver Meßsensor verwendet, der in den Abschnitt 5b der Kolbenstange 5 eintaucht. Auch der Hohlraum 5e, in dem der Sensor eintaucht, steht weder unter einem Betriebsdruck noch ist ein Arbeitsmedium vorhanden, das den Meßvorgang negativ beeinflußt.

Wie schon erwähnt, muß der Ausgleichsraum nur eine geringe Kompensation leisten. Bei ausreichenden Abmessungen der Kolbenstange kann der Ausgleichsraum 13, wie die Fig. 6 und 7 zeigen in der Kolbenstange bzw. den Abschnitten der Kolbenstange 5 ausgeführt sein. Es können beliebige Federelemente oder auch eine Gasvorspannung für den Trennkolben 15 verwendet werden. Der Vorteil dieser Varianten liegt darin, daß an beiden Austrittsstellen der Kolbenstange 5 aus dem Zylinder 3 identische Kolben stangenführungen 25 und Gleitlager 23 eingesetzt werden können. Man kann auch vorsehen, daß die endseitigen Böden des Zylinders 3 die Gleitlager 23 aufnehmen und damit die Kolbenstangenführungen bilden, beispielsweise wenn die Wandstärken des Bodens ausreichend stark bemessen sind oder die Böden flaschenhalsartige Absätze für die Gleitlager 23 und die nicht dargestellten Dichtungen aufweisen.

Die Fig. 8 zeigt eine Ausführung der Dämpfeinrichtung 1, bei der der Ausgleichsraum 13 konzentrisch zu einem der Arbeitsräume, in diesem Fall dem Arbeitsraum 9 ange ordnet ist. Man erhält eine relativ große Druckfläche am Trennelement 15, der von ei nem einfachen O-Ring gebildet werden kann. Des weiteren ist die maximal auftretende Axialbewegung des Trennelements 15 gering.

Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen, daß der Ausgleichsraum 13 ganz oder teilweise auch au ßerhalb des Zylinders angeordnet sein kann. In der Fig. 10 ist der Ausgleichsraum 13 mit einem Versorgungsanschluß 31 versehen, die mit einem zweiten externen und nicht dargestellten Ausgleichsraum oder einer Druckquelle verbunden ist. Der Druck im Aus gleichsraum bewirkt keine resultierende Kraft auf die Kolbenstange.

In den Fig. 10 und 11 besteht zwischen den Abschnitten 5a; 5b ein Querschnittsunter schied. Der Druck im Ausgleichsraum 13 multipliziert mit der Differenzfläche der beiden Kolbenstangenquerschnitte ergibt eine auf die Kolbenstange resultierende Kraft. Je nach Anordnung kann die resultierende Kraft in Ausfahr- oder in Einfahrrichtung der Kolben stange wirken. Bei einem geschlossenen Ausgleichsraum 13 nach der Fig. 11, der in einem Behälter 3a außerhalb des Zylinders 3 angeordnet ist, kann beispielsweise eine in Ausfahrrichtung wirksame Kraft auf die Kolbenstange nützlich sein, um der Einfede rungswirkung einer Fahrzeugkarosserie bei hohen Geschwindigkeiten entgegen zu wir ken. Mit der Ausführung nach der Fig. 10 kann durch die individuelle Druckversorgung über den Druckversorgungsanschluß 31 auch ein Absenken der Fahrzeugkarosserie er zeugt werden, um noch höhere Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu erzielen. Die Aus wahl zwischen den Fig. 10 und 11 ist auf die besondere Anwendung des Schwingungs dämpfers 1, abzustellen.

Die Fig. 11b zeigt eine Abwandlung der Fig. 11a in Verbindung mit einer Füllstandsan zeige 69, wobei eine Füllstandsanzeige auch bei den anderen Ausführungsformen ein setzbar ist. Bei einer Dämpfeinrichtung mit durchgehender Kolbenstange kann man aufgrund der Kolbenstangenposition nicht erkennen, ob ein nennenswerter Ölverlust aufgetreten ist, da mit Ausnahme der Konstruktionsprinzipien nach den Fig. 10 und 11, keine durch das Gaspolster im Ausgleichsraum auftretende Ausschubkraft auf die Kol benstange wirksam ist. Um dennoch über den Betriebszustand informiert zu sein, ver fügt die Dämpfeinrichtung wahlweise oder in Kombination über verschiedene Füllstand sanzeigen 69. Eine besonders einfache Form einer Füllstandsanzeige kann man durch ein Schaufenster 71 realisieren. Dazu wird das Schaufenster in einen Bereich ausgeführt, in dem ein Bauteil sichtbar ist, dessen Lage mit dem Volumen an Dämpfmedium in den Arbeitsräumen 9, 11 korreliert. Man kann den Trennkolben 15 als Schwimmer heranzie hen, über dessen Lage im Schaufenster ein nennenswerter Verlust an Betriebsstoff, in diesem Beispiel Dämpfmedium, feststellbar ist.

Man kann auch einen Anzeigestift 73 verwenden, der die Dämpfeinrichtung durch dringt. Je nach der Austrittslänge des Anzeigestifts 73 kann man auf den Betriebszu stand bzw. Füllungsgrad schließen. Der Anzeigestift kann einteilig oder getrennt vom Trennelement 15 ausgeführt sein. Es ist aber auch eine vom Trennkolben völlig separate Ansteuerung möglich, da das Druckniveau innerhalb der Dämpfeinrichtung größer ist als in der umgebenden Atmosphäre.

Mit der Fig. 11c soll verdeutlicht werden, daß die Füllstandsanzeige auch über eine Si gnalleitung 75 verfügen kann, die ein Füllstandssignal an ein nicht dargestelltes Display oder auch an ein Steuergerät, beispielsweise für ein verstellbares Dämpfventil innerhalb der Dämpfeinrichtung, weiterleitet.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 12a; 12b und 13 weisen einen Hydraulik medim-Anschluß 32 auf. Dieser kann entweder im Zylinder 3, wie in der Fig. 12a, oder auch in der Kolbenstange 5, s. Fig. 13, ausgeführt sein. Durch Zu- oder Abfuhr von Hy draulikmedium wird der Druck im Ausgleichsraum verändert. Abweichend zu den bis herigen Ausführungen kommt als Trennelement 15 eine Membran in Schlauchform zur Anwendung, die von der Kolbenstangenführung 25 vorgespannt wird. Wie man in der Fig. 12a erkennt, ist die zweite Kolbenstangenführung 25 im Bereich des Ausgleichs raums 13, die erste Kolbenstangenführung am anderen Austrittsende des Zylinders ist nicht dargestellt, axial durch einen Sicherungsring 77 befestigt, um bei Bedarf demon tierbar zu sein. In der linken Schnitthälfte wird das Trennelement 15 von der Stirnflä che 25a der zweiten Kolbenstangenführung am Boden des Zylinders 3 verspannt. Die zweite Kolbenstangenführung umfaßt eine Hülse 25b und einen Boden 25c, wobei im Böden eine Drosselöffnung 79 ausgeführt ist, die ein Druckgefälle zwischen einem von dem Trennelement, dem Boden und der Hülse der Kolbenstangenführung eingeschlos senen Bereich 81 und dem benachbarten Arbeitsraum bewirkt. Diese Drosselöffnung bewirkt, daß beim Betrieb der Dämpfeinrichtung der im Arbeitsraum herrschende Be triebsdruck nur vermindert auf den Ausgleichsraum übertragen wird und folglich ein geringerer Fülldruck im Ausgleichsraum ausgeführt sein muß. Damit sind geringere Be lastungen an den Dichtstellen des Ausgleichsraums verbunden.

In der rechten Schnitthälfte ist das Trennelement 15 in eine Aufnahmenut 83 der Kol benstangenführung eingespannt. Die Kolbenstangenführung kann sich über die Stirn fläche 25a direkt am Boden des Zylinders abstützen, ohne daß das Trennelement bela stet wird.

In der Fig. 12b wird eine Kolbenstangenführung 25 ähnlich der in Fig. 12a verwendet. Abweichend kommt ein ringförmiges Trennelement 15 zum Einsatz. Die Kolbenstan genführung ist im Bereich des Bodens 25c und der Stirnfläche 25a mit Dichtungen 85; 87; 89 versehen. Zur axialen Sicherung dient mindestens eine Sicherungsschraube 91; 93 die durch die strichpunktierte Darstellung symbolisiert wird, radial oder über die Stirnfläche 25a der Kolbenstangenführung 25 auch axial angesetzt werden kann. Man kann die Sicherungsschraube auch als Teil eines Füllventils 95 für den Ausgleichsraum ausbilden wie die Fig. 12c zeigt. Bei einer Ausführung nach Fig. 12c kommt entweder ein radial elastisches Trennelement 15 oder ein radialteilbares Trennelement zur An wendung, um den Flansch 25d im Bereich der zylinderseitigen Stirnfläche 25a zu über winden. Mit dem Druckversorgungsanschluß 31 wird die Gasmenge und damit der Gasdruck im Ausgleichsraum 13 direkt bestimmt. Der Druckversorgungsanschluß 31 und der Hydraulikanschluß 32 können wahlweise oder in Kombination eingesetzt wer den. Mit einer größeren Hydraulikmenge kann die Wärmeabfuhr günstig beeinflusst werden.

Man kann in der Fig. 13 an der Kolbenstange, die teilweise hohl ausgeführt ist, auch eine nicht dargestellte Schlauchmembran befestigen, die einem mit Hydraulikmedium gefüllten elastischem Sack entspricht.

In den Fig. 14 bis 24 werden Verbindungen und Verbindungselemente zwischen den beiden Kolbenstangenabschnitten 5a; 5b beschrieben, die den möglichen radialen Versatz wie bereits zur Fig. 1 beschrieben zumindest teilweise kompensieren sollen.

Bei den Varianten nach den Fig. 14 bis 19 kommen Gelenke 33 als Verbindungen zwi schen den Kolbenstangenabschnitten zur Anwendung, die eine Winkelbeweglichkeit zwischen den genannten Abschnitten ermöglichen. So handelt es sich bei den Fig. 14, 15 und 16 um Kugelgelenke, deren Gelenkachsen unterschiedlich ausgeführt sind. Die Wahl des Kugelgelenks ist abhängig von den fertigungstechnischen Möglichkeiten und den Bauraumbedingungen. In der Ausführung nach Fig. 17 kommt ein Gabelge lenk zur Anwendung.

Die Fig. 18 zeigt eine Verbindung, die aus einem Zapfen 35a, der in einen Hohl raum 35b des anderen Kolbenstangenabschnitts eingreift. Der Zapfen wird von einem Sicherungsring 37 gehalten, der einerseits am Zapfen und andererseits im Hohlraum eingreift. Zwischen dem Sicherungsring und dem Zapfen oder dem Hohlraum liegt ein Freigang vor, der eine Winkelbewegung eines der beiden Bauteile zuläßt.

In der Fig. 19 wird ein Kardangelenk als Gelenk 33 eingesetzt, das um zwei Achsen 33a; 33b schwenkbar ist und damit in seiner den Kugelgelenken gleicht.

Die Fig. 20 stellt vereinfacht als Gelenk 33 eine Kupplung mit einer Stirnverzahnung 39, die eine rein radiale Bewegung zwischen den Abschnitten 5a; 5b zuläßt. Ein Flansch 41 sorgt dafür, daß das Gelenk in axialer Richtung während des Dämpferbetriebs nicht auseinander gezogen werden kann.

Die Ausführung nach der Fig. 21 zeigt ein Gelenk 33, bei dem ein Zapfen 35a eines der Kolbenstangenabschnitte 5a; 5b eine elastische Scheibe 43 durchdringt. Axiale Siche rungsmittel halten den Zapfen in der Scheibe. Die Scheibe ist in einem Hohlraum 35b des anderen Kolbenstangenabschnitts axial fixiert. Die axialen Fixierungsmittel 45; 47 erlauben einen radialen Versatz zwischen den Kolbenstangenabschnitten. Im Hinblick auf einen Winkelversatz kann die Elastizität der Scheibe 43 ausgenutzt werden.

Die Varianten nach den Fig. 22 bis 24 zeigen Gelenke 33 zwischen den Kolbenstangen abschnitten 5a; 5b, die von Federelementen gebildet werden. In der Fig. 22 kommt eine einfache Schraubendruckfeder 49 zur Anwendung, die zwischen den beiden Kolben stangenabschnitten verschweißt oder verpresst ist. Ein besonders einfache Variante zeigt die Fig. 23 mit einer einfachen Einschnürung 51, die damit ebenfalls eine elastische Wir kung erzeugt. Als weitere Alternative ist die Fig. 24 zu sehen, bei der zwischen den bei den Kolbenstangenabschnitten ein Elastomerkörper 53 auf Zapfen 55; 57 geknöpft ist.

Die in der Beschreibung dargestellten vorteilhaften Merkmale können, soweit sie nicht als Alternativen ausgeführt sind, beliebig miteinander kombiniert werden, um beispiels weise vorhandene Bauräume optimal auszunutzen oder das Reibkraftniveau der Dämpfeinrichtung zu minimieren.

Claims

1. Dämpfeinrichtung, umfassend einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine Kolbenstange mit einem Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume unter teilt, wobei die Kolbenstange die beiden Arbeitsräume durchdringt und mindestens ein Arbeitsraum mit einem Ausgleichsraum für das im Zylinder befindliche Arbeits medium verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (13) vom Zylinder (3) in Reihe zu den beiden Arbeitsräu men (9; 11) angeordnet ist.

2. Dämpfeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) einen Hohlraum aufweist, der zumindest teilweise den Ausgleichsraum (13) bildet.

3. Dämpfeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (13) von einem externen Behälter (3a) gebildet wird.

4. Dämpfeinrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (13) konzentrisch zu mindestens einem der Arbeitsräu me (9; 11) angeordnet ist.

5. Dämpfeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (13) mittels einem Trennelement (15) von dem Dämpfme dium in den Arbeitsräumen (9; 11) getrennt ist.

6. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (15) von einer Federkraft vorgespannt ist.

7. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft von einem eingeschlossenem Gas erzeugt wird.

8. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft von einer mechanischen Feder (17) erzeugt wird.

9. Dämpfeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (15) kreisringförmig ausgeführt ist.

10. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das kreisringförmige Trennelement (15) von einem axial beweglichen Dichtring gebildet wird.

11. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (15) von einer Membran gebildet wird.

12. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran schlauchförmig ausgeführt ist.

13. Dämpfeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfeinrichtung (1) einen Hydraulikmedium-Anschluß (32) aufweist.

14. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmedium-Anschluß (32) an einer hohlen Kolbenstange (5) ausge führt ist.

15. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmedium-Anschluß (32) im Zylinder (3) ausgeführt ist.

16. Dämpfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (13) mit einem Druckversorgungsanschluß (31) versehen ist, über den der Druck im Ausgleichsraum (13) veränderbar ist.

17. Dämpfeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbewegung der Kolbenstange (5) von einer Anschlagfeder (27) begrenzt wird.

18. Dämpfeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (13) die Anschlagfeder (27) für die Kolbenstange (5) auf nimmt.

19. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) einen Federteller (5c) aufweist, an dem sich die Anschlag feder (27) abstützt.

20. Dämpfeinrichtung nach der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (13) eine Sensoreinrichtung bezüglich der Kolbenstangen bewegung aufnimmt.

21. Dämpfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) gestuft ausgeführt ist, so daß zwei druckbeaufschlagte Flächen vorliegen, die entgegengesetzt gerichtete Stellkräfte mit sich bringen.

22. Dämpfeinrichtung, umfassend einen mit einem Dämpfmedium gefüllten Zylinder, in dem eine mittels einer Kolbenstangenführung geführte Kolbenstange, die den Zy linder an beiden Enden durchdringt, mit einem Kolben den Zylinder in zwei Arbeits räume unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) in mindestens zwei Abschnitte (5a; 5b) aufgeteilt ist, die zueinander ausgelenkt werden können, um einen Versatz zwischen den die Kolben stangen führenden Elementen (19; 21; 23) auszugleichen.

23. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenabschnitte (5a; 5b) durch mindestens ein Kardangelenk mit einander verbunden sind.

24. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenabschnitte (5a; 5b) durch ein Kugelgelenk miteinander ver bunden sind.

25. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenabschnitte (5a; 5b) durch ein mindestens ein Federele ment (49; 53) miteinander verbunden sind.

26. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenabschnitte (5a; 5b) durch eine Kupplung, insbesondere mit einer Stirnverzahnung (39) miteinander verbunden sind.

27. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenabschnitte (5a; 5b) durch eine Einschnürung (51) voneinan der getrennt sind.

28. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) durch eine erste und eine zweite Kolbenstangenführung geführt ist, wobei die zweite Kolbenstangenführung (25) von einer Hülse (25b) mit einem Boden (25c) gebildet wird, wobei der Ausgleichsraum (13) zumindest ab schnittsweise von der Hülse (25b) begrenzt wird.

29. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Kolbenstangenführung (25) zumindest mittelbar mit ihrer Stirnflä che (25a) an einem Ende des Zylinders (3) abstützt.

30. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (13) von einem Hülsenabschnitt (25b) und dem Innen durchmesser des Zylinders (3) in Verbindung mit einem axial beweglichen Trennkol ben (15) gebildet wird.

31. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kolbenstangenführung (25) in einem dem Ausgleichsraum (13) abge wandten Bereich (81) zum benachbarten Arbeitsraum eine Drosselbohrung (79) auf weist.

32. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenführung (25) axial durch einen Sicherungsring (77) befestigt ist.

33. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenführung (25) im Bereich des Bodens (25d) ein Dichtungsele ment (87; 89) zum Abdichten des Ausgleichsraums (13) aufweist.

34. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kolbenstangenführung (25) durch eine Sicherungsschraube (91; 93) be festigt ist.

35. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsschraube (91) in die Stirnfläche (25a) der zweiten Kolbenstangen führung (25) eingeschraubt wird.

36. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsschraube (91; 93) Bestandteil eines Füllventils (95) für den Aus gleichsraum (13) ist.

37. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsschraube (93) radial an die zweite Kolbenstangenführung (25) an greift.

38. Dämpfeinrichtung nach den Ansprüchen 28 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (25a) der zweiten Kolbenstangenführung (25) eine Aufnahme nut (83) für das Trennelement (15) aufweist.

39. Dämpfeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfeinrichtung (1) über ein gabelförmiges Verbindungsbauteil (65) mit ei nem zylinderseitiges Anschlußorgan (61) verbunden ist.

40. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das gabelförmige Verbindungsbauteil (65) gelenkig zum Zylinder (3) gelagert ist.

41. Dämpfeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfeinrichtung (1) ein zylindrisches Verbindungselement (59) zu einem zy linderseitigen Anschlußorgan (61) aufweist.

42. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Verbindungselement (59) Aussparungen (63) aufweist, die einen Zugang zur Kolbenstange (5) ermöglichen.

43. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Verbindungselement (59) mit dem Zylinder (3) verschraubt ist.

44. Dämpfeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfeinrichtung (1) eine Füllstandsanzeige (69) für die im Aggregat enthal tenen Betriebsstoffe aufweist.

45. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandsanzeige (69) aus einem Schaufenster (71) besteht, in dem die Lage eines den Füllstand der Dämpfeinrichtung repräsentierendes Bauteil sichtbar ist.

46. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß das den Füllstand repräsentierende Bauteil von dem Trennelement (15) gebildet wird.

47. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandsanzeige (69) von einem die Dämpfeinrichtung durchdringenden Anzeigestift (73) gebildet wird.

48. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigestift (73) mit einem Trennelement (15) verbunden ist.

49. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigestift (73) mit dem Trennelement (15) einteilig ausgeführt ist.

50. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandsanzeige (69) eine Signalleitung (75) zur Weiterverwendung des ent sprechenden Füllstandsignals aufweist.

51. Dämpfeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) geteilt ausgeführt ist und zwischen den zugewandten En den der Kolbenstangenabschnitte (5a; 5b) der Kolben eingespannt ist.

52. Dämpfeinrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenabschnitte (5a; 5b) jeweils eine zueinander ausgerichtete Zen trierfläche (5d) aufweisen.