Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit selektiver Dämpfung für ein Kraftfahrzeug.

Ein Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge umfasst einen mit einem Dämpfmedium zumindest teilweise gefüllten Zylinder, mit einer Kolbenstange, welche abgedichtet zumindest teilweise in den Zylinder eintaucht und darin axial beweglich ist, wobei der Zylinder einen an einem Ende der Kolbenstange festgelegten Kolben in Umfangs- richtung umschließt, sodass der Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt. An dem Kolben sind üblicherweise Rückschlagventile ausgeführt. In einer sogenannten Druckstufe taucht die Kolbenstange tiefer in den Zylinder ein. In einer Zugstufe fährt die Kolbenstange aus dem Zylinder zumindest teilweise aus. Dabei strömt das Dämpfmedium durch das Rückschlagventil aus einem Arbeitsraum in den anderen. Das freie, aus dem Zylinder ragende Ende der Kolbenstange, sowie das von der Kolbenstange gegenüberliegende Ende des Zylinders weisen jeweils eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Schwingungsdämpfers zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einer Radaufhängung. Beim Durchfahren von Straßenunebenheiten bewegen sich die Radaufhängung und die Fahrzeugkarosserie relativ zueinander. Diese sogenannten Schwingungen werden von dem Schwingungsdämpfer definiert gedämpft.

Eine Voraussetzung für die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs ist eine ausreichende Dämpfung vor allem im Frequenzbereich der Eigenschwingungen der gefederten Massen, die in der Regel in etwa im Bereich von 1 Hz liegen. Um dieses Ziel zu erfüllen muss ein Schwingungsdämpfer entsprechend hart eingestellt sein um mit einer hohen Dämpfkraft einer niederfrequenten Schwingung entgegenzuwirken.

Fahrbahnanregungen mit höheren Frequenzen werden dabei jedoch zu stark bedämpft, was sich entsprechend negativ auf den Fahrkomfort auswirkt. Um diesen Zielkonflikt aufzulösen werden im Stand der Technik unterschiedliche Lösungen einer selektiven Dämpfung offenbart. Diese lassen sich je nach Funktion einteilen in amplitudenselektive und in frequenzselektive Dämpfung. Das Prinzip einer amplitudenselektiven Dämpfung ist beispielsweise in DE 40 02 882 C1 offenbart. Eine elastische Sperreinrichtung verschließt den Flu- idstrom durch einen Bypass zum Hauptventil, abhängig zum Arbeitsweg. Bei kleineren Amplituden bewegt sich die Sperreinrichtung und die Dämpfkraft wird abgesenkt. Bei Anregungen mit größeren Amplituden geht die Sperreinrichtung in eine Endlage und die Dämpfkraft steigt an.

Die US 32 32 390 A zeigt ebenfalls ein Dämpfungsventil mit einer frequenzselektiven Dämpfung. Hierbei wird eine Gegendruckkammer gebildet, die den Ventilkörper mittels Spiralfedern mit einem Gegendruck beaufschlagt, wobei sich der Druck in der besagten Gegendruckkammer mit zeitlicher Verzögerung aufbaut.

Die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen einer selektiven Dämpfung liegen vor Allem in der aufwändigen Bauweise. Des Weiteren ist eine zum Teil eingeschränkte Funktion der bekannten Schwingungsdämpfer nachteilig, da die selektive Dämpfung dieser Schwingungsdämpfer nur in einer Strömungsrichtung also entweder in der Druckstufe oder in der Druckstufe wirksam ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen einfach aufgebauten und kostengünstigen Schwingungsdämpfer zu entwickeln, welcher eine selektive Dämpfung sowohl in der Druckstufe als auch in der Zugstufe bereitstellt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen abgegeben.

Somit ist im Bereich des Kolbens erfindungsgemäß eine Zusatzanordnung vorgesehen, welche eine Kammer umfasst, wobei die Kammer bei einer axialen Bewegung der Kolbenstange im Zylinder von dem Dämpfmedium durchströmt wird und wobei innerhalb der Kammer eine Membran mit mindestens einer daran ausgeführten Durchflussöffnung für das Dämpfmedium angeordnet ist, sodass das durch die By- passverbindung strömende Dämpfmedium aus dem ersten Arbeitsraum über die Durchflussöffnung in der Membran in den zweiten Arbeitsraum gelangt und wobei die Membran bei einer definierten Durchflussmenge des Dämpfmediums durch die By- passverbindung sich reversibel verformt und einen Durchfluss der Dämpfmediums durch die Kammer und durch die Durchflussöffnung zumindest teilweise versperrt.

Dadurch ist der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer in der Lage bei einem einfachen Aufbau eine selektive, von der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude abhängige Dämpfung sowohl in der Zugstufe, als auch in der Druckstufe bereitzustellen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Zusatzanordnung mindestens zwei Haltebauteile, welche die Kammer an jeweils einer Seite axial begrenzen und die Membran innerhalb der Kammer axial festlegen, was eine eventuelle Streuung in der Dämpfkennlinie, verursacht durch die axiale Verschiebung der Membran innerhalb der Kammer verhindern würde.

Es kann vorgesehen sein, dass die Haltebauteile jeweils mindestens einen Durchbruch zum Durchströmen des Dämpfmediums aufweisen, welche bezogen auf die Längsachse A des Schwingungsdämpfers, radial versetzt zu der Durchflussöffnung in der Membran ausgeführt sind.

Des Weiteren kann die Zusatzanordnung mindestens zwei Distanzbauteile umfassen, welche die Haltebauteile an jeweils einer Seite axial festlegen.

Wenn der Schwerpunkt der selektiven Dämpfung des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mehr auf der frequenzselektiven Komponente gelegt werden soll, so kann die die Zusatzanordnung (8) mindestens zwei Druckfedern (26, 27) umfassen, welche die Haltebauteile und/oder die Membran an jeweils einer Seite axial mit einer Federkraft beaufschlagen. Zur Beruhigung des durch die Bypassverbindung strömenden Dämpfmediums kann eine Zusatzanordnung, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, eine zwischen dem Kolben und der Membran angeordnete Zwischenkammer aufweisen.

Um die Montagekosten des Schwingungsdämpfers weiter senken zu können, kann es vorteilhaft sein diesen in vormontierten funktionsabgestimmten Modulen herzustellen, welche an hoch spezialisierten Standorten gebaut und dann an einem anderen Standort zu einem Gesamtsystem zusammengeführt werden. Somit kann die Zusatzanordnung, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante, als eine Baueinheit ausgeführt sein, welche ein Gehäusebauteil umfasst, welches zumindest mittelbar an dem Kolben festgelegt werden kann und welches zumindest die Haltebauteile und/oder die Membran aufnimmt und axial und/oder radial sichert.

Dabei kann das Gehäusebauteil aufweisen:

einen Befestigungsabschnitt zu einer zumindest mittelbaren Befestigung der Zusatzanordnung am Kolben,

einen Aufnahmeabschnitt, zur Aufnahme und radialen Sicherung zumindest der Membran und/oder der Haltebauteile, sowie

einen Verschlussabschnitt zur axialen Befestigung der Haltebauteile und/oder der Membran.

Zur axialen Sicherung der innerhalb des Gehäusebauteils aufgenommenen Bauteile kann der Verschlussabschnitt beispielsweise zumindest teilweise radial nach innen Verformt werden.

Anhand folgender Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Schnittdarstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante eines

Schwingungsdämpfers gemäß Patentanspruch 1 ;

Fig. 2 Eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels

einer Zusatzanordnung; Die Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsvariante eines Schwingungsdämpfers mit selektiver Dämpfung für ein Kraftfahrzeug, gemäß Patentanspruch 1 .

Dieser umfasst einen mit einem Dämpfmedium zumindest teilweise gefüllten Zylinder 1 , eine Kolbenstange 2, welche abgedichtet zumindest teilweise in den Zylinder 1 eintaucht und darin axial beweglich ist, sowie einen an der Kolbenstange 2 befestigten Kolben 3, welcher den Zylinder 1 in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum 4; 5 unterteilt. Der Kolben 3 weist mehrere Durchströmkanäle (6, 6a) auf, welche den ersten Arbeitsraum 4 mit dem zweiten Arbeitsraum 5 verbinden. Die Durchströmkanäle 6; 6a sind durch mehrere, in ein Ventilscheibenpaket zusammengefasste Ventilscheiben 7 abgedeckt, sodass eine Durchflussmenge des bei der axialen Bewegung der Kolbenstange 2 durch die Durchströmkanäle 6, 6a aus dem ersten Arbeitsraum 4 in den zweiten Arbeitsraum 5 oder aus dem zweiten Arbeitsraum 5 in den ersten Arbeitsraum 4 strömenden Dämpfmediums definiert begrenzt wird, was den gewünschten definierten Dämpfungseffekt mit sich bringt.

Parallel zu dem vorstehend erläuterten Dämpfmittelweg weist der Schwingungsdämpfer eine Bypassverbindung 1 1 auf, welche ebenfalls den ersten Arbeitsraum 4 mit dem zweiten Arbeitsraum 5 verbindet. Ein Teil der Bypassverbindung 1 1 ist in der Fig. 1 als zwei sich kreuzende Kolbenstangenbohrungen 28 und 29 dargestellt. Es ist jedoch selbstverständlich, dass durch andere Lösungen, wie beispielsweise eine Nut in der Kolbenstange 2 oder durch entsprechende Durchlässe im Kolben 3 eine vergleichbare technische Wirkung erzielt werden kann.

Im Bereich des Kolbens 3 ist eine Zusatzanordnung 8 angebracht. Die Zusatzanordnung 8 umfasst in dem in Fig. 1 gezeigtem Beispiel ein Gehäusebauteil 20, welches einen Befestigungsabschnitt 18, einen Aufnahmeabschnitt 19 und einen Verschlussabschnitt 21 aufweist. Das Gehäusebauteil 20 ist zumindest mittelbar an dem Kolben 3 festgelegt. In der Fig. 1 ist eine mögliche Variante der Festlegung dargestellt. Die gesamte Zusatzanordnung 8 ist als eine Baueinheit unter dem Kolben 3 an der Kolbenstange 2 geschraubt, wobei der Befestigungsabschnitt 18 ein Innengewinde aufweist, welches an das Außengewinde der Kolbenstange 2 angepasst ist. Somit übernimmt der Befestigungsabschnitt 18 die Rolle einer Kolbenmutter und spannt die einzelnen, auf die Kolbenstange 2 aufgefädelten Kolbenbauteile definiert vor. Innerhalb des Aufnahmeabschnitts sind zwei Haltebauteile 12; 13 angeordnet. Die Haltebauteile 12 und 13 weisen jeweils eine Materialausnehmung auf und sind derart positioniert, dass die Materialausnehmungen der beiden Halteelemente axial jeweils zueinander ausgerichtet sind, sodass diese eine Kammer 22 zwischen den beiden Halteelementen einschließen und axial, sowie radial begrenzen.

Innerhalb der Kammer 22 ist die Membran 9 angeordnet, und zwischen zwei Haltebauteilen 12; 13 axial verspannt. Innerhalb des Aufnahmeabschnitts 19 des Gehäusebauteils 20, axial zwischen dem ersten Haltebauteil 12 und dem Befestigungsabschnitt 18 des Gehäusebauteils 20 ist ein Distanzbauteil 14 angeordnet, welches eine Zwischenkammer 23 in Umfangsrichtung begrenzt. An der von der Kolbenstange 2 abgewandten Seite des zweiten Haltebauteils 13 ist ein weiteres Distanzbauteil 15 axial zur Anlage. Die vorstehend beschriebenen Bauteile, das Distanzbauteil 14, das erste Haltebauteil 12, die Membran 9, das zweite Haltebauteil 13 und das Distanzbauteil 15 sind innerhalb des Aufnahmeabschnitts 19 der Zusatzanordnung 8 angeordnet. Diese sind innerhalb des Aufnahmeabschnitts radial festgelegt und sind mittels einer zumindest teilweisen radialen, sowie axialen Verformung des Verschlussabschnitts 21 axial verspannt.

Die Haltebauteile 12 und 13 weisen mehrere Durchbrüche 1 6, 1 6a, 17, 17a auf durch welche das Dämpfmedium durchströmen kann. In der Mitte der Membran 9 ist eine Durchflussöffnung 10 ausgeführt, welche ebenfalls ein definiertes Durchströmen des Dämpfmediums ermöglicht.

Im Folgenden soll die Funktionsweise des Schwingungsdämpfers näher erläutert werden.

Angeregt durch die Fahrbahnunebenheiten bewegt sich die Kolbenstange 2, zusammen mit dem Kolben 3, axial innerhalb des Zylinders 1 . Bei Anregungen mit einer geringen Amplitude oder einer geringen Geschwindigkeit der Kolbenstange 2, ist die Bypassverbindung 1 1 in beide Richtungen geöffnet. Das Dämpfmedium kann aus dem einen Arbeitsraum 4, 5, durch die Bypassverbin- dung 1 1 durch die Kolbenstangenbohrungen 28, 29, am Kolben 3 vorbei, durch die Durchbrüche 1 6, 16a, 17, 17a in den Haltebauteilen 12, 13 und durch die Durchflussöffnung 10 in der Membran 9 in den anderen Arbeitsraum 4, 5 gelangen. Da zumindest ein Teil des Dämpfmediums auf die vorstehend beschriebene Weise am Kolben vorbei und nicht durch die mit der Ventilscheibe 7 beaufschlagte Rückschlagventile im Kolben 3 durchfließt, wird der Gesamtströmungswiderstand und die Dämpfkraft definiert niedrig gehalten.

Bei Anregungen oberhalb einer definierten Geschwindigkeits- oder Amplitudenschwelle, erfährt die Membran einen hohen Dämpfmitteldruck, wodurch sich diese reversibel verbiegt, sich an das benachbarte Bauteil anlegt, somit die Durchflussöffnung zumindest teilweise verschließt und den Dämpfmittelfluss durch die Bypassver- bindung unterbricht oder zumindest stark begrenzt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren Fig. 1 und 2 legt sich die Membran 9 an eine Anlagefläche 24 des ersten Haltebauteils 12 oder an eine Anlagefläche 25 des zweiten Haltebauteils 13 an und versperrt damit den Dämpfmittelfluss durch die Bypassverbindung 1 1 . Dadurch erhöhen sich der Gesamtströmungswiderstand sowie die Dämpfkraft.

Die Wirkung und der Einsatzpunkt der erfindungsgemäßen Konstruktion kann für unterschiedliche Dämpf kraftbedarf e individuell angepasst werden. Zur Vermeidung von Geräuschen ist es wichtig, dass der Übergang zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand harmonisch und möglichst ohne Kraftsprünge erfolgt. Diese Anforderungen können mit der vorliegenden Erfindung entsprochen werden.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Zusatzanordnung 8. Im Unterschied zur Fig. 1 werden die Haltebauteile 12 und 13 zwischen zwei Druckfedern 25, 26, anstatt der Distanzbauteile 14 und 15 verspannt. Bei dieser Lösung ist die Baueinheit, bestehend aus den Haltebauteilen 12 und 13 und der Membran 9 axial verschiebbar ausgeführt. Mit dieser Anordnung kann die amplitudenabhängige Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch besser gezielt eingestellt werden. Bezuqszeichen

Zylinder

Kolbenstange

Kolben

erster Arbeitsraum

zweiter Arbeitsraum

Durchströmkanal

Durchströmkanal

Ventilscheibe

Zusatzanordnung

Membran

Durchflussöffnung

Bypassverbindung

erstes Haltebauteil

zweites Haltebauteil

Distanzbauteil

Distanzbauteil

Durchbruch

a Durchbruch

Durchbruch

a Durchbruch

Befestigungsabschnitt

Aufnahmeabschnitt

Gehäusebauteil

Verschlussabschnitt

Kammer

Zwischenkammer

Anlagefläche

Anlagefläche

Druckfeder

Druckfeder

radiale Kolbenstangenbohrung axiale Kolbenstangenbohrung