DE3613677A1 - Stoss- und schwingungsdaemfpungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stoß- und Schwingungsdämpfungs­ system, bestehend aus einer Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem einendig offenen Zylinder und einem darin axial beweglichen Kolben, der mit einer aus dem offenen Ende des Zylinders herausragenden hohlen Kolbenstange verbunden ist, deren aus dem Zylinder ragendes Ende durch einen Boden geschlossen ist, wobei innerhalb der hohlen Kolbenstange ein Trennkolben axial beweglich geführt und zwischen dem Boden und dem Trennkolben ein kompressibles Medium enthalten ist, und wobei der Zylinder ein inkompressibles Hydraulikmedium ent­ hält, das durch mindestens eine Strömungsöffnung des Kolbens hindurch in die hohle Kolbenstange zwischen Kolben und Trennkolben und zurück preßbar ist, wobei die Strömung des Hydraulikmediums durch die Strömungs- Öffnungen des Kolbens zur Dämpfung mittels eines Strömungssteuerventils steuerbar ist.

Ein derartiges Stoß- und Schwingungsdämpfungssystem ist aus der DE-PS 29 42 029 bekannt. Dabei wirkt das in der hohlen Kolbenstange zwischen deren Boden und dem Trennkolben enthaltene kompressible Medium als elastische Feder, wenn durch axiale Krafteinwirkung der Kolben mit der Kolbenstange in den Zylinder hinein verschoben wird, wodurch das inkompressible Hydraulik­ medium durch den Kolben hindurch in die hohle Kolben­ stange hineinströmt und so den frei verschieblichen Trennkolben in einer der Kolbenbewegung entgegenge­ setzten axialen Richtung verschiebt. Hierdurch wird das Volumen des kompressiblen Mediums verkleinert und somit dessen Druck vergrößert, was eine feder­ elastische Wirkung hat. Der vergrößerte Druck sorgt nach Beendigung der Krafteinwirkung auf den Kolben für dessen Rückstellung in seine Ausgangsposition, wodurch auch das Hydraulikmedium durch den Kolben zurückströmt. Zur Dämpfung der Kolbenbewegung weist der Kolben des bekannten Systems eine axiale Strömungs- Öffnung auf, in die ein am geschlossenen Zylinderende befestigter Steuerstift hineinragt. Der Steuerstift weist einen sich über seine Länge verändernden Quer­ schnitt auf, so daß sich der Querschnitt der Strömungs- Öffung in Abhängigkeit von der relativen Stellung des Kolbens zu dem Steuerstift ändert. Die Dämpfung des bekannten Systems ist folglich wegabhängig. Aus diesem Grund ist der bekannte Dämpfer hauptsächlich zur Stoßdämpfung für aufprallende Lasten in solchen Fällen geeignet, wenn Stöße mit einer dem Kolbenhub etwa entsprechenden Weglänge auftreten, da eine geringe Kolbenverschiebung auch nur eine geringe Querschnitts­ änderung der Strömungsöffnung und folglich eine geringe Dämpfung zur Folge hat. Als Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge oder dgl. ist das bekannte System dagegen weniger gut geeignet, da bei Fahrzeugdämpfern gefordert wird, daß die Kolbenbewegung beim Einfedern wenig gedämpft und beim Ausfedern stärker gedämpft wird. Dabei soll die Dämpfungscharakteristik auch insofern wegunabhängig sein, daß bei unterschiedlichen statischen Belastungen (z.B. Gewicht eines Fahrzeuges) stets die gleiche Dämpfungscharakteristik für dynamische Schwingungen gewährleistet ist. Dies ist bei dem be­ kannten Dämpfungssystem jedoch nicht gewährleistet, da bei Schwingungen mit geringem Weg die Druckdämpfung gleich der Zugdämpfung ist, weil sich der Querschnitt der Strömungsöffnung bei kleinen Verschiebungen des Kolbens nur unwesentlich ändert. Aufgrund der wegab­ hängigen Dämpfung werden bei unterschiedlichen sta­ tischen Belastungen auftretende Schwingungen mit unter­ schiedlicher Dämpfungscharakteristik gedämpft. Weiterhin ist von Nachteil, daß der bekannte Dämpfer aufgrund des niedrigen Druckes des kompressiblen Mediums und aufgrund von schwach dimensionierten Dichtungselementen nur relativ schwach belastbar ist, so daß nur geringe statische und dynamische Druckkräfte aufgenommen werden können. Eine einfache Druckerhöhung des kompressiblen Mediums scheidet bei dem bekannten Dämpfungssystem jedoch deswegen aus, da hierdurch Undichtigkeiten der Dichtungselemente oder sogar eine überdruckbedingte Zerstörung des Zylinders und/oder des Hohlkolbens auftreten könnten. Demzufolge wären zusätzliche mechanische Federelemente die einzig denkbare Maßnahme, die Belastbarkeit des bekannten Dämpfers zu erhöhen, was jedoch nachteilig bei der Fertigung ist und sich in höheren Kosten niederschlägt. Am offenen Ende des Zylinders des bekannten Systems ist ein Dichtring angeordnet, der den Zylinder gegen die Kolbenstange luftdicht abdichtet. Daher entsteht ein von der Kolben­ stange, dem Zylinder, dem genannten Dichtring und dem Kolbendichtring begrenzter, sich bei Druckbelastung des Dämpfers vergrößernder, ringförmiger Hohlraum. Damit bei einer druckbelastungsbedingten Kolbenver­ schiebung in diesem Hohlraum kein Vakuum entsteht, ist in der Zylinderwandung eine Öffnung für den Druck­ ausgleich angeordnet. Dabei ist jedoch von Nachteil, daß mit der durch diese Druckausgleichsöffnung von außen einströmenden Luft auch Verunreinigungen ein­ dringen können, die zu einem erhöhten Verschleiß der Zylinderinnenwandung sowie der Dichtungselemente führen. Auch aus diesem Grund ist das bekannte Dämpfungssystem folglich nicht zur Verwendung in Fahrzeugen geeignet, da Fahrzeugbauteile stets starken Verschmutzungen ausgesetzt sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stoß- und Schwingungsdämpfungssystem der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das sich insbesondere zur Verwendung bei Fahrzeugen und zur Aufnahme sehr hoher statischer und dynamischer Druckkräfte eignet, das kompakt, einfach und ohne mechanische Federelemente sowie überlastungsfest ausgebildet ist, und das aufgrund von geringem Verschleiß eine lange Lebensdauer aufweist, wobei seine Dämpfungseigenschaften belastungs- und wegunabhängig sein sollen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das zwischen dem Boden der Kolbenstange und dem Trennkolben enthaltene kompressible Medium ein unter derartiger ein­ stellbarer Druckvorspannung stehendes Gas ist, daß die in axialer Richtung auf die Kolben-Zylinder-Anordnung wirkenden statischen und dynamischen Druckkräfte von dem Gasmedium elastisch aufgenommen werden, wobei zur Begrenzung des Druckes des Gasmediums im Hydraulik­ kreis ein den Druck des Hydraulikmediums begrenzendes Überdruckventil angeordnet ist. Dadurch, daß die Druck­ vorspannung des Gasmediums einstellbar ist, sind vor­ teilhafterweise zur Anpassung an unterschiedliche Belastungen keinerlei zusätzliche mechanische Feder­ elemente erforderlich, sondern eine entsprechende Anpassung kann durch Einstellen des Gasdruckes erfolgen. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Druckbegrenzung können Überdrücke, die z.B. durch von Stößen verur­ sachte dynamische Druckspitzen, aber auch durch sta­ tische Überlasten, auftreten können, vorteilhafterweise zu keiner Zerstörung des Systems führen. Dabei ist es erfindungswesentlich, daß das vorgesehene Über­ druckventil statt im Bereich des Gasmediums im Hydrau­ likkreis angeordnet ist. Dies beruht auf der Erkenntnis, daß innerhalb des Systems stets ein Druckgleich­ gewicht zwischen dem Hydraulikmedium und dem Gasmedium herrscht, da der innerhalb der hohlen Kolbenstange frei bewegliche Trennkolben den Gasdruck auf das Hy­ draulikmedium in gleicher Höhe weitergibt. Diese erfin­ dungsgemäße Ausbildung ist gegenüber einer alternativen Ausbildung eines im Bereich des Gasmediums angeord­ neten Überdruckventils insofern von Vorteil, daß sich das überlastungsbedingt entweichende Hydraulikmedium sehr viel leichter in den Zylinder zurückbringen läßt als ein entweichendes Gas, da sich mit Hydraulikpumpen vergleichsweise einfacher hohe Drücke erzeugen lassen, als mit Pneumatikpumpen. Folglich kann über eine mit dem Zylinder verbundene und zum System gehörende Hy­ draulikpumpe nach einer Überlastung der Ausgangszustand des Dämpfers unmittelbar wieder hergestellt werden. Diese Ausbildung bringt darüber hinaus noch den weite­ ren Vorteil mit sich, daß durch Änderung des Druckes des Hydraulikmediums mittels der Hydraulikpumpe auf­ grund des herrschenden Druckgleichgewichtes ebenfalls die Vorspannung des Gasmediums eingestellt werden kann, so daß auch eine Niveau-Regulierung zur Anpassung an unterschiedlich hohe statische Belastungen möglich ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Niveau-Regulierung automatisch erfolgt, was z.B. durch die Kolbenstellung erfassende Sensoren steuerbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispieles soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kolben- Zylinder-Anordnung des erfindungsgemäßen Stoß- und Schwingungsdämpfungssystem,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs II gemäß Fig. 1.

Eine Kolben-Zylinder-Anordnung 1, die Bestandteil des erfindungsgemäßen Systems ist, besteht aus einem einendig offenen Zylinder 2 und einem darin axial beweglichen Kolben 3, der über mindestens einen Kolben­ dichtring 4 gegen die Innenwandung 5 des Zylinders 2 abgedichtet ist. Der Kolben 3 ist mit einer aus dem offenen Ende 6 des Zylinders 2 herausragenden hohlen Kolbenstange 7 verbunden. Hierzu weist der Kolben 3 auf seiner der Kolbenstange 7 zugekehrten Seite einen hohlzylinderförmigen Ansatz 11 mit einem Innengewinde auf, mit dem die mit einem entsprechenden Außengewinde versehene Kolbenstange 7 unter Einschluß einer Dichtung 12 verschraubt ist. Die Kolbenstange 7 ist an ihrem aus dem Zylinder 2 ragenden Ende mit einem Boden 13 geschlossen. Innerhalb der hohlen Kol­ benstange 7 ist ein Trennkolben 14 axial frei beweglich geführt und vorzugsweise über mindestens drei Dicht­ ringe 15 gegen die Innenwandung 16 der Kolbenstange 7 abgedichtet. Die Kolbenstange 7 enthält zwischen dem Trennkolben 14 und ihrem Boden 13 ein kompressibles Medium 17 und der Zylinder 2 ein inkompressibles Hy­ draulikmedium 19, das durch ein Strömungssteuerventil 21 des Kolbens 3 in die hohle Kolbenstange 7 in den Raum zwischen Kolben 3 und Trennkolben 14 und zurück preßbar ist. Die Funktion des Strömungssteuerventils 21 wird weiter unten noch näher erläutert.

Nach der Erfindung ist nun vorgesehen, daß das kompressible Medium 17 ein unter einstellbarer, derartiger Druckvor­ spannung stehendes Gas ist, das die in axialer Richtung auf die Kolben-Zylinder-Anordnung 1 wirkenden statischen und dynamischen Druckkräfte F von dem Gasmedium 17 elastisch aufgenommen werden, wobei zur Begrenzung des Druckes des Gasmediums 17 im Hydraulikkreis ein den Druck des Hydraulikmediums 19 begrenzendes Überdruckventil ange­ ordnet ist. Zum Einfüllen des Gasmediums 17 sowie zum Einstellen der Druckvorspannung weist die Kolbenstange 7 im Bereich ihres aus dem Zylinders 2 ragenden Bodens 13 ein Füllventil 22 auf. Dieses Füllventil 22 mündet vorteilhafterweise in eine auf der Innenfläche 23 des Bodens 13 der Kolbenstange 7 ausgebildete Vertiefung 24. Im dargestellten Beispiel ist das Füllventil 22 im an den Boden 13 angrenzenden Bereich der Wandung der Kolbenstange 7 über eine Schraubverbindung befestigt und mündet über einen Bohrungskanal 25 in die Vertie­ fung 24. Nach Einfüllen und Druckvorspannungseinstellung des Gasmediums 17 wird das Füllventil 22 von einer Schraub­ kappe 26 abgedeckt, die über eine Dichtung 27 gegen die Wandung der Kolbenstange 7 abgedichtet ist.

Der Trennkolben 14 ist erfindungsgemäß als zylindrischer, einseitig geschlossener Hohlkörper ausgebildet, dessen offene Seite 29 dem Boden 13 der Kolbenstange 7 zugekehrt ist. Diese Ausbildung ist insbesondere bei hohen Drücken vorteilhaft, da die hierdurch axial verlängerte Außenwan­ dung mehrere Dichtringe 15 aufnehmen kann, jedoch der Trennkolben 14 selbst relativ leicht ist, wodurch er eine geringe Massenträgheit aufweist. Außerdem ist durch diese Ausbildung auch bei ganz eingefedertem Kolben 3, d.h. wenn der Trennkolben 14 mit seiner offenen Seite 29 auf der Innenfläche 23 des Bodens 13 aufliegt, zwi­ schen dem Trennkolben 14 und dem Boden 13 stets ein be­ stimmter Resthohlraum vorhanden, der das komprimierte Gasmedium 17 aufnehmen kann.

Im folgenden soll die Funktion des Strömungssteuerventils 21 näher erläutert werden, wozu insbesondere auf die vergrößerte Ansicht in Fig. 2 verwiesen wird. Dabei han­ delt es sich genau genommen um zwei einzelne Ventile, von denen eines eine Strömungsöffnung 31 des Kolbens 3 für eine Strömung des Hydraulikmediums 19 vom Zylinder 2 in die Kolbenstange 7 in Pfeilrichtung 32 öffnet und eine entgegengesetzte Strömung sperrt. Das zweite Einzel­ ventil öffnet eine oder mehrere Strömungsöffnungen 33 des Kolbens 3 für eine Rückströmung von der Kolbenstange 7 in den Zylinder 2 in Pfeilrichtung 34 und sperrt die entgegengesetzte Richtung. Die Strömungsöffnung 31 ist erfindungsgemäß mittig im Kolben 3 und die Strömungsöff­ nungen 33 sind auf einem zu der mittigen Strömungsöffnung 31 konzentrischen Kreisbogen liegend angeordnet. Die Strömungsöffnungen 33 sind erfindungsgemäß durch einen auf der der Kolbenstange 7 abgekehrten Fläche des Kolbens 3 unter Vorspannung aufliegenden Scheibenring 35 dichtend abgedeckt. Vorzugsweise münden die Strömungsöffnungen 33 auf der der Kolbenstange 7 abgekehrten Seite des Kol­ bens 3 in eine Ringnut 36 des Kolbens 3, wobei die Ring­ nut 36 durch den Scheibenring 35 abgedeckt ist. In der mittigen Strömungsöffnung 31 des Kolbens 3 ist erfindungs­ gemäß ein hohlzylinderförmiger Einsatz 37 vorzugsweise über eine Gewindeverbindung befestigt. An seinem der Kolbenstange 7 abgekehrten und den Kolben 3 überragenden Rand 39 weist der Einsatz 37 einen radial nach außen weisenden äußeren Ringsteg 41 auf, wobei zwischen dem äußeren Ringsteg 41 und dem Scheibenring 35 mindestens eine vorgespannte Druckfeder 42 angeordnet ist. Im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei den Druckfedern 42 um mehrere, vorzugsweise drei ringförmige, gegensinnig aufeinanderliegende Tellerfedern. Dabei ist die Höhe der Vorspannung der Druckfedern 42 mittels des Einsatzes 37 einstellbar, in dem letzterer axial mehr oder weniger weit in die Öffnung 31 des Kolbens 3 eingeschraubt wird. Der Ein­ satz 37 weist erfindungsgemäß weiterhin an seinem der Kolbenstange 7 abgekehrten Rand 39 einen radial nach innen weisenden inneren Ringsteg 43 auf, dessen der Kolbenstange 7 zugekehrte Seite eine Dichtfläche 44 bildet, an der eine Ventilscheibe 45 unter Vorspannung dichtend anliegt. Innerhalb des Einsatzes 37 ist in seinem den Ringstegen 41, 43 gegenüberliegenden Randbereich ein Druckstück 46 befestigt, zwischen dem und der Ventilscheibe 45 eine vorgespannte Druckfeder 47, insbesondere eine Spiraldruck­ feder, angeordnet ist. Im dargestellten Beispiel ist das Druckstück 46 als Hohlzylinder ausgebildet, der an einem Öffnungsrand einen radial nach außen weisenden Absatz 49 aufweist. Die Spiralfeder 47 umschließt das Druckstück 46 und stützt sich auf dem Absatz 49 ab. Das in den Einsatz 37 eingesetzte Druckstück 46 stützt sich seinerseits an einem Feder- oder Sprengring 51 ab, der in einer auf der Innenfläche 52 des Einsatzes 37 ausgebil­ deten Ringnut sitzt und radial nach innen in den Einsatz 37 ragt.

Durch die Höhe der Vorspannungen der Federn 42 und 47 läßt sich die gewünschte Dämpfungscharakteristik erreichen, wobei gewöhnlicherweise für eine weiche Druckdämpfung und eine härtere Zugdämpfung die Druckfeder 47 weicher als die Federn 42 ausgebildet sind.

Erfindungsgemäß ist innerhalb des Zylinders 2 auf seinem dem offenen Ende gegenüberliegenden Boden 54 mindestens eine Anschlagfeder als Anschlag für den Kolben 3 ange­ ordnet. Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel lie­ gen auf der Innenseite des Zylinderbodens 54 zwei ring­ förmige Tellerfedern 55 derart gegensinnig aufeinander, daß ihre Innenränder 56 aufeinanderliegen und ihre Außenränder 57 voneinander in axialer Richtung beabstan­ det sind, wobei der Außendurchmesser der Tellerfedern 55 etwa dem Durchmesser eines an dem Kolben 3, den Tel­ lerfedern 55 gegenüberliegend angeordneten hohlzylinder­ förmigen Ansatzes 59 entspricht. Die Tellerfedern 55 sind auf dem Zylinderboden 54 vorteilhafterweise durch eine ihre zentrischen Öffnungen durchgreifende Schraube 61 befestigt. Bei dieser vorteilhaften Ausbildung kann ein "Durchschlagen" des Dämpfers keinerlei Beschädigungen hervorrufen, da die Bewegungsenergie des Kolbens 3 von den Federn 55 elastisch aufgenommen werden kann.

Erfindungsgemäß weist die Kolbenstange 7 in dem sich an den Kolben 3 anschließenden Bereich ihrer Außenwandung 62 einen Ringansatz 63 auf, der mit einem an der Innen­ wandung 5 des Zylinders 2 im Bereich des offenen Zylin­ derendes 6 ausgebildeten Ringsteg 64 als Endanschlag zusammenwirkt. Hierdurch wird der Kolben 3 derart in dem Zylinder 2 fixiert, daß stets eine sichere Führung des Kolbens 3 und der Kolbenstange 7 durch ausreichende Überlappung von Zylinder 2 und Kolbenstange 7 gewährlei­ stet ist. Um den Kolben 3 in den Zylinder 2 einführen zu können, ist der Ringsteg 64 an einem Ringeinsatz 65 vorgesehen, der mit dem Zylinder 2 zu verbinden ist. Die Zylinderinnenwandung 5 ist gegen die Außenwandung 62 der Kolbenstange 7 durch mindestens einen in dem Ringeinsatz 65 des Zylinders 2 angeordneten Dichtring 66 luft- und öldicht abgedichtet. Von der Außenwandung 62 der Kolbenstange 7, der Zylinderinnenwandung 5, dem Dicht­ ring 66 des Ringeinsatzes 65 und dem Kolbendichtring 4 wird somit ein ringförmiger Hohlraum 67 begrenzt, der sich bei einer Bewegung des Kolbens 3 in den Zylinder 2 hinein vergrößert. Damit nun bei dieser Volumenver­ größerung in dem Hohlraum 67 kein Vakuum entsteht, ist in diesem Hohlraum 67 erfindungsgemäß Öl enthalten, und in den Hohlraum 67 mündet ein durch die Wandung des Zylinders 2 führender Kanal 69, der mit einem drucklo­ sen Ölausgleichsgefäß (nicht dargestellt) verbunden ist. Durch diese vorteilhafte Ausbildung kann im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Dämpfer keine Verschmutzung mehr in den Hohl­ raum 67 eindringen, da bei einer Vergrößerung des Volumens des Hohlraums 67 in diesen Öl aus dem Ölaus­ gleichsgefaß hineinfließt. Wird das Volumen wieder ver­ kleinert, wird dieses Öl in den Behälter zurückgedrückt. Das Öl verhindert folglich jegliche Verschmutzung des Zwischenraums zwischen Zylinder 2 und Kolbenstange 7 und sorgt zudem für eine Schmierung, so daß der erfin­ dungsgemäße Dämpfer auch bei Verwendung in Fahrzeugen eine hohe Lebenserwartung aufweist. Im dargestellten Beispiel ist am Zylinderboden 54 ein Anschluß 71 ange­ ordnet, von dem aus der Kanal 69 axial durch die Wandung des Zylinders 2 bis zu dem Hohlraum 67 führt. Der An­ schluß 71 kann über eine Rohr- oder Schlauchleitung mit dem Ölausgleichsgefäß verbunden werden.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung ist der Zylinder 2 derart über eine Hydraulik­ pumpe mit einem Vorratsbehälter für das Hydraulikmedium 19 verbunden, daß der Druck des Hydraulikmediums 19 in dem Zylinder 2 veränderbar ist. Hierzu kann der Zylinder 2 in seinem Boden 54 einen weiteren Anschluß 72 aufweisen, der mit der Hydraulikpumpe über eine Rohr- oder Schlauch­ leitung verbunden ist (nicht dargestellt). Diese Ausbil­ dung hat mehrere Vorteile. Zum einen kann überdruck­ bedingt durch das nicht dargestellte Überdruckventil aus dem Zylinder 2 entwichenes Hydraulikmedium 19 leicht wie­ der in den Zylinder 2 zurückgebracht werden. Zum anderen ist hierdurch vorteilhafterweise auch eine Niveau-Regulie­ rung oder Stabilisierung möglich, indem Hydraulikmedium 19 zugeführt oder entnommen wird, wodurch sich auch die Druckverhält­ nisse im System und folglich die Federeigenschaften än­ dern. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, eine auto­ matische Niveau-Regulierung zu schaffen, in dem z.B. die Kolbenstellung im Zylinder 2 durch geeignete Sensoren erfaßt und über eine Steuerung die Hydraulikpumpe zur Druckanpassung gesteuert wird.

Das Überdruckventil kann entweder als Bestandteil des Zylinders 2 z.B. in dessen Boden 54 oder im externen Bereich des Hydrauliksystems angeordnet sein. Zweckmäßiger­ weise ist es unmittelbar mit dem Hydraulik-Vorratsbehälter verbunden, so daß das Hydraulikmedium 19 über die Pumpe wieder verfügbar ist.

Die Kolben-Zylinder-Anordnung des erfindungsgemäßen Systems ist aufgrund der beschriebenen vorteilhaften Ausbildung außerordentlich hoch belastbar. So liegt der in dem Zylin­ der 2 und der Kolbenstange 7 herrschende Druck zur Erzeu­ gung der Vorspannung im Bereich von 62,5 bar (Vorspannung) bis maximal 233,6 bar (bei Höchstlast), und bei dynamischen Belastungen können Drücke bis 400 bar aufgenommen werden. Bei höheren Drücken öffnet das Überdruckventil. Eine mög­ liche Verwendung des erfindungsgemäßen Stoß- und Schwin­ gungsdämpfungssystems erfolgt in solchen Fahrzeugen, die zum Transport von Schwerstlasten verwendet werden, z.B. Lasten im Bereich von 50 t.

Claims (23)

1. Stoß- und Schwingungsdämpfungssystem, bestehend aus einer Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem einendig offenen Zylinder und einem darin axial beweglichen Kolben, der mit einer aus dem offenen Ende des Zylin­ ders herausragenden hohlen Kolbenstange verbunden ist, deren aus dem Zylinder ragendes Ende durch einen Boden geschlossen ist, wobei innerhalb der hohlen Kolbenstange ein Trennkolben axial beweglich geführt und zwischen dem Boden und dem Trennkolben ein kompressibles Medium enthalten ist, und wobei der Zylinder ein inkompressibles Hydraulikmedium ent­ hält, das durch mindestens eine Strömungsöffnung des Kolbens hindurch in die hohle Kolbenstange zwischen Kolben und Trennkolben und zurück pressbar ist, wobei die Strömung des Hydraulikmediums durch die Strömungsöffnungen des Kolbens zur Dämpfung mittels eines Strömungssteuerventils steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem Boden (13) der Kolbenstange (7) und dem Trennkolben (14) enthaltene kompressible Medium (17) ein unter derartiger einstellbarer Druckvorspannung stehendes Gas ist, daß die in axialer Richtung auf die Kolben-Zylinder-Anordnung (1) wirkenden statischen und dynamischen Druckkräfte (F) von dem Gasmedium (17) elastisch aufgenommen werden, wobei zur Begrenzung des Druckes des Gasmediums (17) im Hydraulikkreis ein den Druck des Hydraulikmediums (19) begrenzendes Überdruckventil angeordnet ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (7) im Bereich ihres aus dem Zylinder (2) ragenden Bodens (13) ein Füllventil (22) zum Einfüllen des Gasmediums (17) sowie zum Einstellen der Druckvorspannung aufweist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (14) als zylindrischer, ein­ seitig geschlossener Hohlkörper ausgebildet ist, dessen offene Seite (29) dem Boden (13) der Kolben­ stange (7) zugekehrt ist.

4. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (14) gegen die Innenwandung (16) der Kolbenstange (7) über mindestens drei Dichtringe (15) abgedichtet ist.

5. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (13) der Kolbenstange (7) auf sei­ ner Innenfläche (23) eine Vertiefung (24) aufweist, in die das Füllventil (22) mündet.

6. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungssteuerventil (21) ein unter Feder­ vorspannung stehendes, die Strömungsöffnungen (31, 32) in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung und/oder Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikmediums (19) schließendes bzw. öffnendes Ventil ist, wobei zur Einstellung eines gewünschten Dämpfungsverlaufes die Höhe der Federvorspannung einstellbar ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) eine axiale, mittige Strömungs­ öffnung (31) sowie eine oder mehrere auf einem zu der mittigen Strömungsöffnung (31) konzentrischen Kreisbogen liegende Strömungsöffnungen (33) auf­ weist, wobei die Strömungsöffnungen (33) durch einen auf der der Kolbenstange (7) abgekehrten Fläche des Kolbens (3) unter Vorspannung aufliegenden Scheiben­ ring (35) dichtend abgedeckt sind.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsöffnungen (33) auf der der Kolben­ stange (7) abgekehrten Seite des Kolbens (3) in eine Ringnut (36) des Kolbens (3) münden, wobei die Ring­ nut (36) durch den Scheibenring (35) abgedeckt ist.

9. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der mittigen Strömungsöffnung (31) des Kol­ bens (3) ein hohlzylinderförmiger Einsatz (37) vor­ zugweise über eine Gewindeverbindung befestigt ist, der an seinem der Kolbenstange (7) abgekehrten und den Kolben (3) überragenden Rand (39) einen radial nach außen weisenden äußeren Ringsteg (41) aufweist, wobei zwischen dem äußeren Ringsteg (41) und dem Schei­ benring (35) mindestens eine vorgespannte Druckfeder (42) angeordnet ist.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren Ringsteg (41) und dem Schei­ benring (35) mehrere, vorzugsweise drei ringförmige Tellerfedern gegensinnig aufeinanderliegend angeordnet sind.

11. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (37) an seinem der Kolbenstange (7) abgekehrten Rand (39) einen radial nach innen weisen­ den inneren Ringsteg (43) aufweist, dessen der Kol­ benstange (7) zugekehrte Seite eine Dichtfläche (44) bildet, an der eine Ventilscheibe (45) unter Vorspannung dichtend anliegt.

12. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Einsatzes (37) in seinem den Ringstegen (41, 43) gegenüberliegenden Randbe­ reich ein Druckstück (46) befestigt ist, zwischen dem und der Ventilscheibe (45) eine vorgespannte Druckfeder (47) angeordnet ist.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (46) den Hub des Ventils 45 begrenzt und sich an einem Federring (51) abstützt, der in einer auf der Innenfläche (52) des Einsatzes (37) ausgebildeten Ringnut sitzt und radial nach innen in den Einsatz (37) ragt.

14. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der zwischen dem äußeren Ring­ steg (41) des Einsatzes (37) und dem Scheibenring (35) angeordneten Druckfedern (42) mittels des Einsatzes (37) einstellbar ist.

15. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Zylinders (2) auf seinem dem offenen Ende gegenüberliegenden Boden (54) min­ destens eine Anschlagfeder als Anschlag für den Kolben (3) angeordnet ist.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des Zylinderbodens (54) zwei ringförmige Tellerfedern (55) derart gegen­ sinnig aufeinanderliegen, daß ihre Innenränder (56) aufeinanderliegen und ihre Außenränder (57) in axialer Richtung voneinander beabstandet sind, wobei der Außendurchmesser der Tellerfeder (55) etwa dem Durchmesser eines an dem Kolben (3) den Tellerfedern (55) gegenüberliegend angeordneten hohlzylinderförmigen Ansatzes (59) entspricht.

17. System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfedern (55) auf dem Zylinderboden (54) durch eine ihre zentrischen Öffnungen durchgreifende Schraube (61) befestigt sind.

18. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) auf seiner der Kolbenstange (7) zugekehrten Seite einen hohlzylinderförmigen An­ satz (11) mit einem Innengewinde aufweist, mit dem die mit einem entsprechenden Außengewinde versehene Kolbenstange (7) unter Einschluß einer Dichtung (12) verschraubt ist.

19. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (7) in dem sich an den Kolben (3) anschließenden Bereich ihrer Außenwandung (62) einen Ringansatz (63) aufweist, der mit einem an der Innenwandung (5) des Zylinders (2) im Bereich des offenen Zylinderendes (6) ausgebildeten Ring­ steg (64) als Endanschlag zusammenwirkt.

20. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderinnenwandung (5) gegen die Außen­ wandung (62) der Kolbenstange (7) durch mindestens einen in dem inneren Ringsteg (64) des Zylinders (2) angeordneten Dichtring (66) luftdicht abgedichtet ist, wobei in einem von der Außenwandung (62) der Kolbenstange (7), der Zylinderinnenwandung (5), dem Dichtring (66) des Zylinderringsteges (64) und einem zwischen dem Kolben (3) und der Zylinderinnenwandung (5) angeordneten Kolbendichtring (4) begrenzten, ringförmigen Hohlraum (67) Öl enthalten ist, und in den Hohlraum (67) ein durch die Wandung des Zylinders (2) führender Kanal (69) mündet, der mit einem drucklo­ sen Ölausgleichsgefäß verbunden ist.

21. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) derart über eine Hydraulikpumpe mit einem Vorratsbehälter für das Hydraulikmedium (19) verbunden ist, daß der Druck des Hydraulikmediums (19) in dem Zylinder (2) veränderbar ist.

22. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Begrenzung des Druckes des Gasmediums (17) vorgesehene Überdruckventil im Boden (54) des Zylinders (2) angeordnet und mit dem Hydraulik- Vorratsbehälter verbunden ist.

23. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil im externen Bereich des Hydrauliksystems angeordnet und mit dem Hydraulik- Vorratsbehälter verbunden ist.