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Die
Erfindung betrifft eine Gasfederdämpfervorrichtung, insbesondere
für ein Kraftfahrzeug, mit einem Arbeitszylinder, einem
innerhalb des Arbeitszylinders entlang eines Federdämpferwegs
verschieblich gelagerten und den Arbeitszylinder in einen mit einem
Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren ersten
Arbeitsraum und einen mit dem Hydraulikmedium gefüllten
oder befüllbaren zweiten Arbeitsraum teilenden Arbeitskolben,
einer dem Arbeitskolben fest zugeordneten und in den ersten Arbeitsraum eintauchenden
Kolbenstange, mittels der entlang des Federdämpferwegs
bei einer Eintauchbewegung hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung
einbringbar ist und umgekehrt, einen zumindest einem der Arbeitsräume
hydraulisch zugeordneten und mit dem Hydraulikmedium sowie einem
kompressiblen Medium jeweils zumindest teilweise gefüllten
oder befüllbaren Ausgleichsraum, mittels dem zumindest
eine Teilmenge der bei der Eintauchbewegung einbringbaren hydraulischen
Energie wandelbar, insbesondere mittels des kompressiblen Mediums
speicherbar, ist.
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Gasfederdämpfervorrichtungen
sind bekannt. Sie können beispielsweise als Stoßdämpfer
in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Mittels der Hydraulikvorrichtung
kann eine Aufbaubewegung des Kraftfahrzeugs bedämpft werden,
wobei während einer Eintauchbewegung und einer Ausfederbewegung
in der Gasfederdämpfervorrichtung vorhandene hydraulische
Energie in Wärmeenergie umgewandelt werden kann. Unter
hydraulischer Energie kann eine mechanische Energie, insbesondere
in Form von Druckenergie verstanden werden. Es ist bekannt, die
Umwandlung in Wärmeenergie, also das Entziehen der eingebrachten
hydraulischen Energie progressiv zu gestalten, so dass beispielsweise
am Ende eines Federwegs ein höheres Maß an Energie entzogen
werden kann. Die
DE
28 06 541 A1 bezieht sich auf einen Stoßdämpfer
oder ein Federbein mit hydraulisch-mechanischem Zuganschlag, wobei
ein an einer Kolbenstange befestigter und Dämpfeinrichtungen
für die Zug- und die Druckdämpfung aufweisender
Kolben axial beweglich in einem Zylinder angeordnet ist und den
Zylinderinnenraum in zwei fluidgefüllte Arbeitsräume
trennt und sich an einem Zylinderende eine Führung und
eine Dichtung für die Kolbenstange befindet, während
der hydraulisch-mechanische Zuganschlag im ringförmigem
Arbeitsraum zwischen Zylinder und Kolbenstange angeordnet ist und
einen unter der Einwirkung einer Feder stehenden Dämpfring
aufweist und die Kolbenstange mit einem Anschlagring versehen ist.
Es sind ein Betätigungsring und ein Anschlag für
eine Feder vorgesehen. Dies ergibt eine Kombination von hydraulischer
Dämpfung und einer einer Bewegungsrichtung entgegenwirkenden
Federkraft. Es wird eine Überlagerung einer geschwindigkeitsabhängig
wirkenden hydraulischen Anschlagsdämpfung mit einer wegabhängig
wirkenden Federkraftdämpfung erzielt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine verbesserte Gasfederdämpfervorrichtung
bereitzustellen, insbesondere eine zumindest zweistufige Dämpferkennlinie
zu ermöglichen, insbesondere für eine Zweirohr-Gasfederdämpfervorrichtung
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Die
Aufgabe ist bei einer Gasfederdämpfervorrichtung, insbesondere
für ein Kraftfahrzeug, mit einem Arbeitszylinder, einem
innerhalb des Arbeitszylinders entlang eines Federdämpferwegs
verschieblich gelagerten und den Arbeitszylinder in einen mit einem
Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren ersten
Arbeitsraum und einen mit dem Hydraulikmedium gefüllten
oder befüllbaren zweiten Arbeitsraum teilenden Arbeitskolben,
einer dem Arbeitskolben fest zugeordneten und in den ersten Arbeitsraum eintauchenden
Kolbenstange, mittels der entlang des Federdämpferwegs
bei einer Eintauchbewegung hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung
einbringbar ist und umgekehrt, einen zumindest einem der Arbeitsräume
hydraulisch zugeordneten und mit dem Hydraulikmedium sowie einem
kompressiblen Medium jeweils zumindest teilweise gefüllten
oder befüllbaren Ausgleichsraum, mittels dem zumindest
eine Teilmenge der bei der Eintauchbewegung einbringbaren hydraulischen
Energie wandelbar, insbesondere mittels des kompressiblen Mediums
speicherbar, ist, dadurch gelöst, dass der Ausgleichsraum
eine Drosselvorrichtung aufweist, die in einer vorgebbaren oder
vorgegebenen Einbaulage der Gasfederdämpfervorrichtung
entlang eines ersten Teilwegs des Federdämpferwegs oberhalb
eines Phasenübergangs zwischen dem Hydraulikmedium und
dem kompressiblen Medium und entlang eines zweiten Teilwegs des
Federdämpferwegs unterhalb des Phasenübergangs
zwischen dem Hydraulikmedium und dem kompressiblen Medium liegt.
Vorteilhaft wird die Drosselvorrichtung entlang des ersten Teilwegs
von dem kompressiblen Medium durchströmt und entlang des
zweiten Teilwegs von dem Hydraulikmedium. Bei dem kompressiblen
Medium kann es sich um ein Gas, insbesondere um Luft, handeln. Bei dem
Hydraulikmedium kann es sich beispielsweise um ein Öl,
insbesondere ein Hydrauliköl handeln. Vorteilhaft weist
das kompressible Medium eine geringere Dichte auf als das Hydraulikmedium, so
dass vorteilhaft sich ein geringerer Strömungswiderstand
der Drosselvorrichtung für das kompressible Medium im Vergleich
zu dem Hydraulikmedium ergibt. Vorteilhaft kann also entlang des
ersten Teilwegs die Drosselvorrichtung einen vergleichsweise geringen
Widerstand dem strömenden Medium entgegenbringen. Im Vergleich
dazu kann entlang des zweiten Teilwegs ein vergleichsweise großer
Widerstand und damit ein vergleichsweise großer Gegendruck
auf das kompressible Medium wirken. Dadurch ergibt sich vorteilhaft
eine zweistufige Dämpfercharakteristik der Gasfederdämpfervorrichtung.
Unter der vorgegebenen Einbaulage kann beispielsweise verstanden
werden, dass die Kolbenstange in einem Schwerkraftfeld nach oben
zeigt. Eine solche Einbaulage ist für Gasfederdämpfervorrichtungen
nach dem Zweirohr-Prinzip bekannt, wobei sich aufgrund der Schwerkraft
zwischen dem schwereren Hydraulikmedium und dem leichteren kompressiblen
Medium der Phasenübergang ergibt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel der Gasfederdämpfervorrichtung
ist vorgesehen, dass der Drosselvorrichtung eine Rückschlagventilvorrichtung parallel
geschaltet ist. Vorteilhaft kann mittels der Rückschlagventilvorrichtung
zusätzlich ein Überströmen gesteuert
werden. Vorteilhaft kann die Rückschlagventilvorrichtung
so geschaltet sein, dass ein Rückströmen des Hydraulikmediums,
wobei ein Rückströmen ein Absinken, also eine
Bewegung nach unten, des Phasenübergangs bedeuten kann. Dabei
entspricht das Absinken des Phasenübergangs einer Ausfederbewegung.
Vorteilhaft kann so sichergestellt werden, dass während
der Eintauchbewegung entlang des zweiten Teilwegs des Federdämpferwegs
die Rückschlagventilvorrichtung geschlossen ist, so dass
sich der gewünschte höhere Gegendruck ergibt.
Im Falle einer Ausfederbewegung kann vorteilhaft die Rückschlagventilvorrichtung öffnen,
so dass das Hydraulikmedium möglichst ungehindert zurückströmen
kann, also der Phasenübergang vorteilhaft möglichst
ungehindert absinken kann, wobei vorteilhaft eine Kavitätsgefahr
verringert wird.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Gasfederdämpfervorrichtung
ist vorgesehen, dass die Rückschlagventilvorrichtung ein
Schwimmerventil aufweist. Vorteilhaft kann das Schwimmerventil auf das
Ansteigen beziehungsweise Absinken des Phasenübergangs
reagieren, so dass ein Ansteigen des Phasenübergangs bis
auf eine Höhe der Rückschlagventilvorrichtung
zu einem Schließen der Rückschlagventilvorrichtung
führt. In entgegengesetzter Richtung kann vorteilhaft das
Schwimmerventil aufgrund von Druckunterschieden trotz des oberhalb
liegenden Phasenübergangs öffnen.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Gasfederdämpfervorrichtung
ist vorgesehen, dass das Schwimmerventil einen auf dem Phasenübergang
aufschwimmenden Arbeitsring aufweist. Vorteilhaft kann der Arbeitsring
abhängig von einer Höhe des Phasenübergangs
die Rückschlagventilvorrichtung verschließen oder öffnen.
Zusätzlich kann der Arbeitsring abhängig von einem
Druckunterschied des rückströmenden kompressiblen
Mediums die Rückschlagventilvorrichtung öffnen.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Gasfederdämpfervorrichtung
ist vorgesehen, dass der Arbeitsring entlang des zweiten Teilwegs
des Federdämpferwegs der Drosselvorrichtung anschlägt und
dabei einen Drosselquerschnitt der Drosselvorrichtung verkleinert.
Vorteilhaft kann die gewünschte zweistufige Dämpferkennlinie
der Gasfederdämpfervorrichtung durch das Öffnen
beziehungsweise Verringern des Drosselquerschnitts erzielt werden.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Gasfederdämpfervorrichtung
ist vorgesehen, dass der Arbeitsring an einen Drosselring der Drosselvorrichtung
anschlägt. Vorteilhaft kann der Arbeitsring dabei so an
den Drosselring anschlagen, dass sich dabei der Drosselquerschnitt
verringert. Eine entsprechende Auslegung des Drosselrings relativ
zu dem Arbeitsring ermöglicht vorteilhaft eine Einstellung
der Dämpfercharakteristik der Gasfederdämpfervorrichtung.
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Die
Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer
vorab beschriebenen Gasfederdämpfervorrichtung gelöst.
Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die
Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte
Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller
Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig
von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch
Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche
und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Gasfederdämpfervorrichtung mit einer Drosselvorrichtung,
wobei mittels Pfeilen eine Ausfederbewegung symbolisiert ist;
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2 die
in 1 gezeigte Gasfederdämpfervorrichtung,
wobei mittels den Pfeilen eine Eintauchbewegung symbolisiert ist;
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3 die
in den 1 und 2 gezeigte Gasfederdämpfervorrichtung,
wobei diese entlang eines zweiten Teilwegs eines Einfederwegs eingefedert
wird, wobei eine erhöhte Druckstufendämpfung erfolgt;
und
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4 eine
vereinfachte Ausführung der Gasfederdämpfervorrichtung
analog der in den vorhergehenden Figuren dargestellten Gasfederdämpfervorrichtung.
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1 zeigt
eine Gasfederdämpfervorrichtung 1, die Teil eines
nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeugs 3 ist. Die Gasfederdämpfervorrichtung 1 weist
einen Arbeitszylinder 5 auf. Innerhalb des Arbeitszylinders 5 ist
ein Arbeitskolben 7 längsverschieblich gelagert.
Der Arbeitskolben 7 trennt den Arbeitszylinder 5 in
einen ersten Arbeitsraum 9 und einen zweiten Arbeitsraum 11.
Die Arbeitsräume 9, 11 sind mit einem
Hydraulikmedium 13 befüllt, beispielsweise einem
Hydrauliköl.
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Der
Arbeitszylinder 5 ist von einem Behälterrohr 15 umgeben,
das zusammen mit einer Außenwand des Arbeitszylinders 5 einen
Ausgleichsraum 17 abgrenzt. Der Ausgleichsraum 17 ist
teilweise mit dem Hydraulikmedium 13 und mit einem kompressiblen
Medium 19 befüllt. Bei dem kompressiblen Medium
kann es sich beispielsweise um Luft oder ein beliebiges anderes
Gas handeln.
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In 1 ist
die Gasfederdämpfervorrichtung 1 in einer Einbaulage
gezeigt, wobei der erste Arbeitsraum 9 oberhalb des zweiten
Arbeitsraums 11 angeordnet ist. Entsprechend der in 1 gezeigten Einbaulage
ergibt sich zwischen dem Hydraulikmedium 13 und dem kompressiblen
Medium 19 ein Phasenübergang 21, wobei
sich das schwerere Hydraulikmedium unterhalb des Phasenübergangs 21 und das
leichtere kompressible Medium 19 oberhalb des Phasenübergangs 21 befindet.
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Die
Gasfederdämpfervorrichtung 1 weist eine Kolbenstange 23 auf,
die fluiddicht abgedichtet in den ersten Arbeitsraum 9 eintaucht
und dem Arbeitskolben 7 fest zugeordnet ist. Der Arbeitskolben 7 weist
ein Kolbenventil 25 mit einer Voröffnung 27 auf.
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Der
Ausgleichsraum 17 und der zweite Arbeitsraum 11 sind
mittels eines Bodenventils 29 einander zugeordnet. Das
Bodenventil 29 weist eine Voröffnung 31 auf.
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Die
Voröffnung 27 des Kolbenventils 25 bildet
eine Vordrossel für eine Zugstufe der Gasfederdämpfervorrichtung 1.
Die Voröffnung 31 des Bodenventils 29 bildet
eine Vordrossel für eine Druckstufe der Gasfederdämpfervorrichtung 1.
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Auf
dem Phasenübergang 21 schwimmt ein Arbeitsring 33 auf.
Der Arbeitsring 33 ist innerhalb des Ausgleichsraums 17 angeordnet.
Oberhalb des Arbeitsrings 33 ist innerhalb des Ausgleichsraums 17 ein
Drosselring 35 angeordnet. Der Drosselring 35 ist ortsfest
innerhalb des Ausgleichsraums 17 angeordnet. Der Arbeitsring 33 schwimmt
auf dem Phasenübergang 21 und ist dementsprechend
längsverschieblich relativ zu dem Arbeitszylinder 5 beziehungsweise
dem Behälterrohr 15 innerhalb des Ausgleichsraums 17 angeordnet.
Der Drosselring 35 bildet zusammen mit dem aufschwimmenden
Arbeitsring 33 ein Schwimmerventil, das eine Rückschlagventilvorrichtung
bildet. Mittels ersten Pfeilen 37 ist in 1 ein Überströmen
des Hydraulikmediums 13 über das Kolbenventil 25 und
das Bodenventil 29 symbolisiert. Dabei führt die
Kolbenstange 23 zusammen mit dem Arbeitskolben 7 eine
Ausfederbewegung in Richtung eines zweiten Pfeils 39 durch. Mittels
zwei dritten Pfeilen 41 ist in 1 eine Bewegungsrichtung
des Phasenübergangs 21 symbolisiert. Es ist zu
erkennen, dass der Phasenübergang 21 absinkt,
sich also der Arbeitsring 33 während der in 1 gezeigten
Ausfederbewegung von dem Drosselring 35 entfernt.
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2 zeigt
die in 1 gezeigte Gasfederdämpfervorrichtung 1,
wobei im Unterschied eine Einfederbewegung beziehungsweise eine
Druckstufendämpfung symbolisiert ist. Es ist zu erkennen, dass
sich dabei die Strömungsrichtung des Hydraulikmediums 13 sowie
die Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens 7 zusammen mit
der Kolbenstange 23 umkehren. Dies ist in 2 mittels
den ersten Pfeilen 37, den zweiten Pfeilen 39 und
den dritten Pfeilen 41 analog der Darstellung in 1 symbolisiert.
Es ist zu erkennen, dass sich dabei der Drosselring 35 und der
Arbeitsring 33 aufeinander zu bewegen. Entsprechend der
Darstellung der 2 schlägt jedoch der Arbeitsring 33 noch
nicht an dem Drosselring 35 an, wobei das kompressible
Medium 19 mit einem vergleichsweise geringen Widerstand
durch den Drosselring 35 hindurch strömen kann.
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3 zeigt
die in den 1 und 2 gezeigte
Gasfederdämpfervorrichtung 1, wobei analog der
Darstellung der 2 eine Einfederbewegung mittels
den Pfeilen 37–41 symbolisiert ist. Im
Unterschied zur Darstellung der 2 ist entsprechend der
Darstellung der 3 der Phasenübergang 21 so weit
angestiegen, dass er oberhalb des Drosselrings 35 liegt.
Entsprechend den Darstellungen der 1 und 2 liegt
der Phasenübergang 21 unterhalb des Drosselrings 35.
Es ist zu erkennen, dass dabei der Arbeitsring 33 an dem
Drosselring 35 anschlägt, wobei ein Strömungsquerschnitt
des Drosselrings 35 dadurch verkleinert wird. Vorteilhaft
kann dadurch dem, in 3 von unten nach oben strömenden
Hydraulikmedium 13 ein höherer hydraulischer Widerstand
entgegengebracht werden, so dass sich in dem Ausgleichsraum 17 unterhalb
des Drosselrings 35 ein vergleichsweise hoher Staudruck
einstellt, der sich über das Bodenventil 29 und
das Kolbenventil 25 auch in die Arbeitsräume 9 und 11 fortsetzt.
Vorteilhaft entsteht dadurch eine vergleichsweise hohe Gegenkraft
auf die Kolbenstange 23, wobei eine vergleichsweise hohe
Dämpferrate gegeben ist.
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Der
Arbeitskolben 7 zusammen mit der Kolbenstange 23 können
entlang eines Federdämpferwegs 43 verstellt werden.
Entlang eines ersten Teilwegs 45 des Federdämpferwegs 43 befindet
sich der Phasenübergang 21 unterhalb des Drosselrings 35, wobei
sich eine vergleichsweise niedrige Dämpferrate einstellt.
Entlang eines zweiten Teilwegs 47 des Federdämpferwegs 43 befindet
sich der Phasenübergang 21 oberhalb des Drosselrings 35,
wobei sich beim Einfedern eine vergleichsweise große Dämpferrate
ergibt.
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Vorteilhaft
bilden der Drosselring 35 zusammen mit dem Arbeitsring 33 eine
Rückschlagventilvorrichtung, die sich vorteilhaft entgegen
den Auftriebskräften des Arbeitsrings 33 innerhalb
des Hydraulikmediums 13 aufgrund von Druckunterschieden
des von oben nach unten strömenden Hydraulikmediums öffnet.
Diese Situation ist gegeben, wenn die in 3 symbolisierte
Einfederbewegung umgekehrt wird, also die Kolbenstange 23 sich
wieder nach oben bewegt.
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Vorteilhaft
kann mittels der Gasfederdämpfervorrichtung 1 in
sogenannten Normalfahrsituationen eine komfortorientierte Dämpferabstimmung
erzielt werden. Bei Extremfahrmanövern kann vorteilhaft
die höhere, in 3 dargestellte Dämpferrate
zu einer höheren Fahrstabilität beitragen. Dies
kann beispielsweise zum Bestehen von sogenannten Extremfahrmanövern,
wie beispielsweise einem sogenannten ”Fish Hook” (NHTSA-Manöver)
vorteilhaft genutzt werden.
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Vorteilhaft
kann im Falle starker Einfederung auf der Druckseite ein höheres
Dämpfkraftniveau zur Verfügung gestellt werden.
Die Gasfederdämpfervorrichtung 1 ist als sogenannte
Zweirohr-Dämpfervorrichtung ausgeführt, die vorteilhaft
den Drosselring 35 aufweist, der fest mit dem Arbeitszylinder 5 verbunden
ist. Außerdem ist der auf dem Phasenübergang 21 schwimmende
Arbeitsring 33 vorgesehen. Ab einem bestimmten Einfederniveau,
welches einer definierten Höhe einer Fluidsäule
beziehungsweise des Phasenübergangs 21 im Ausgleichsraum 17 beziehungsweise
einem Fluidvorratsraum entspricht, verschließt der Arbeitsring 33 einen
Teil eines Strömungsquerschnitts beziehungsweise von Öffnungen des
Drosselrings, wodurch ein höherer Strömungswiderstand
entsteht, der vorteilhaft wiederum zu einem höheren Dämpfkraftniveau
im Druckbereich führt. Bei geringerer Einfederung, wie
beispielsweise in den 1 und 2 dargestellt,
sinkt die Fluidsäule beziehungsweise der Phasenübergang 21 in
dem Ausgleichsraum 17 beziehungsweise Vorratsraum und damit
der Arbeitsring 33 wieder auf ein sogenanntes KO-Niveau.
Unter einem KO-Niveau kann eine Nulllage des Kraftfahrzeugs 3 während
eines Stillstands bei einer definierten Beladung verstanden werden.
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Vorteilhaft
kann das Kraftfahrzeug 3 auf einen Normalfahrbereich optimal
abgestimmt werden, ohne dass es beispielsweise durch akustische
Effekte zu Beeinträchtigungen kommen könnte.
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Vorteilhaft
gelingt es, einen Zielkonflikt zwischen den Extremfahrmanövern
einerseits und den eher kundenrelevanten Fahrmanövern,
wie beispielsweise ”Ride and Handling” zu lösen.
Vorteilhaft ist die Gasfederdämpfervorrichtung 1 einfach
aufgebaut, leicht zu montieren und kostengünstig fertigbar.
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Vorteilhaft
kann ein zusätzlicher, entlang des Federdämpferwegs 43 wegabhängiger,
in Reihe geschalteter Strömungswiderstand mittels des Arbeitsrings 33 und
des Drosselrings 35 erzeugt werden. Dieser zusätzliche
Strömungswiderstand wird ab einem definierten Einfahrweg,
entlang des zweiten Teilwegs 47 des Federdämpferwegs 43 der
Kolbenstange 23, also im Druckbereich, wie in 3 dargestellt,
aktiviert. Vorteilhaft kann im Falle starker Einfederungen, wie
in 3 dargestellt, wie sie beispielsweise bei fahrsicherheitsrelevanten
Extremmanövern auftreten, ein zusätzliches hydraulisches Dämpfkraftpotenzial
zur Verfügung gestellt werden. Damit eröffnet
sich vorteilhaft die Möglichkeit, das Fahrwerk im Normalfahrbereich
ohne Kompromisse vor dem Hintergrund des Bestehens von Extremfahrmanövern
abzustimmen. Der sich dadurch bietende Abstimmungsspielraum kann
vorteilhaft zugunsten einer komfortorientierten Fahrwerksauslegung
genutzt werden.
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Der
wegabhängige, in Reihe geschaltete Strömungswiderstand,
der sich bei dem Anschlagen des Arbeitsrings 33 an dem
Drosselring 35 einstellt, wird aus zwei Komponenten gebildet,
einerseits aus dem auf den Phasenübergang 21 schwimmenden Arbeitsring 33 und
andererseits aus dem an dem Arbeitszylinder 5 befestigten
Drosselring 35.
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Der
wegabhängige, in Reihe geschaltete Strömungswiderstand
wird aktiviert, falls die Kolbenstange 23 eine definierte
Einfahrposition erreicht. Diese Einfahrposition korreliert mit der
Höhe des Fluidspiegels beziehungsweise einer Höhe
des Phasenübergangs 21 im Ausgleichsraum 17 beziehungsweise
Fluidvorratsraum. Der steigende Phasenübergang 21 im
Ausgleichsraum 17 führt infolge der Auftriebskraft
den Arbeitsring 33 bis zum Kontakt mit dem Drosselring 35 nach
oben. Nun entsteht eine zusätzliche Verengung, welche dem
steigenden Phasenübergang 21 einen Widerstand
entgegensetzt. Dieser zusätzliche Strömungswiderstand
manifestiert sich letztendlich in einer höheren Dämpfungskraft
ab einem bestimmten Einfederniveau, also entlang des zweiten Teilwegs 47 des
Federdämpferwegs 43.
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Die
Erhöhung des Strömungswiderstands infolge der,
insbesondere formschlüssigen, Verbindung zwischen dem Drosselring 35 und
dem Arbeitsring 33 kann ohne weiteres durch eine Verringerung
des offenen Querschnitts zwischen dem Drosselring 35 und
dem Arbeitsring 33 skaliert werden. Eine zunehmende Verringerung
der Überdeckung des Öffnungsquerschnittes zwischen
dem Drosselring 35 und dem Arbeitsring 33 führt
zu einem zunehmend höheren Strömungswiderstand
für das Hydraulikmedium 13 in der Gasfederdämpfervorrichtung 1.
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Das
Ausfahren der Kolbenstange 23 führt zu einem Absinken
des Phasenübergangs 21 in dem Ausgleichsraum 17 und
damit ab einem bestimmten Ausfederniveau, also entlang des ersten
Teilwegs 45 des Federdämpferwegs 43,
zu einem Absinken des Arbeitsrings 35 und zu einem Freigeben
des Öffnungsquerschnitts zwischen dem Arbeitsring 33 und dem
Drosselring 35.
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4 zeigt
eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung 1, die
im Unterschied zu den Darstellungen der 1–3 keinen
Arbeitsring 33 aufweist.
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Vorteilhaft
ist es möglich, auf die konstruktive Ausführung
des Arbeitsrings 33 zu verzichten und die Drosselwirkung
ausschließlich durch einen entsprechend angepassten Drosselring 35 erfolgen
zu lassen. Der angepasste Drosselring 35 weist einen vergleichsweise
geringeren Strömungsquerschnitt auf, der dem gasförmigen
kompressiblen Medium 19 einen vergleichsweise geringen
Widerstand entgegensetzt, jedoch für das Hydraulikmedium 13 den
erwünschten hohen Strömungswiderstand zum Aufbauen
des entsprechenden Gegendrucks bietet. Vorteilhaft kann der Strömungsquerschnitt
des Drosselrings 35 so angepasst sein, dass bei einer Ausfederbewegung
ein vergleichsweise schnelles Zurückströmen des
Hydraulikmediums 13 von oben nach unten erfolgt, wobei
gerade keine Kavitäten auftreten. Entsprechende Drücke
können beispielsweise auf 6–8 bar bei einer Einfederbewegung
entlang des zweiten Teilwegs 47 des Federdämpferwegs 43 ausgelegt sein,
so dass vorteilhaft ein entsprechend schnelles Zurückfließen
während einer Ausfederbewegung entlang des zweiten Teilwegs 47 des
Federdämpferwegs 43 gegeben ist.
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Wie
in den 1 und 2 dargestellt, verhält
sich die als Zweirohrdruckstufendämpfer ausgeführte
Gasfederdämpfervorrichtung 1 nahe der KO-Lage
bezüglich der Zugstufendämpfung und der Druckstufendämpfung
wie ein konventioneller Zweirohrdämpfer. Bei einer Zugstufendämpfung
wird diese primär durch die Voröffnung 27 des
Kolbenventils 25 sowie entsprechende Federpakete des Kolbenventils 25 bestimmt. Über
ein Rückschlagventil des Bodenventils 29 kann
das Hydraulikmedium 13 nahezu ungehindert aus dem Ausgleichsraum 17 in
den zweiten Arbeitsraum 11 zurückströmen.
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Die
in 2 dargestellte Druckstufendämpfung wird
primär durch die Voröffnung 31 des Bodenventils 29 sowie
Federscheiben des Bodenventils 29 bestimmt. Ein entsprechender
Strömungswiderstand an dem Kolbenventil 25 ist
im Allgemeinen weniger stark ausgeprägt.
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Wie
in 3 dargestellt, erfolgt neben der Dämpfung
an dem Bodenventil 29 und an dem Kolbenventil 25,
bei starken Einfederwegen, also entlang des zweiten Teilwegs 47 des
Federdämpferwegs 43, eine zusätzliche
Dämpfung mittels eines weiteren in Reihe geschalteten Strömungswiderstands
an dem an dem Drosselring 35 anschlagenden Arbeitsring 33.
Dieser entsteht vorteilhaft infolge eines teilweisen Verschließens
der Öffnungen im Drosselring 35 durch den Arbeitsring 33.
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Bei
einer zunehmenden Verringerung des Einfederniveaus ergibt sich ein
zunehmendes Absinken des Phasenübergangs 21, wobei
sich der Arbeitsring 33 wieder von dem Drosselring 35 löst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gasfederdämpfervorrichtung
- 3
- Kraftfahrzeug
- 5
- Arbeitszylinder
- 7
- Arbeitskolben
- 9
- erster
Arbeitsraum
- 11
- zweiter
Arbeitsraum
- 13
- Hydraulikmedium
- 15
- Behälterrohr
- 17
- Ausgleichsraum
- 19
- kompressibles
Medium
- 21
- Phasenübergang
- 23
- Kolbenstange
- 25
- Kolbenventil
- 27
- Voröffnung
- 29
- Bodenventil
- 31
- Voröffnung
- 33
- Arbeitsring
- 35
- Drosselring
- 37
- erster
Pfeil
- 39
- zweiter
Pfeil
- 41
- dritter
Pfeil
- 43
- Federdämpferweg
- 45
- erster
Teilweg
- 47
- zweiter
Teilweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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