Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

Ein solcher Stoßdämpfer ist beispielhaft in der Figur 1 dargestellt. Dieser Stoßdämpfer nach dem Stand der Technik weist ein Gehäuse mit einem daran angeordneten Innenrohr auf, wobei in das Innenrohr eine Kolbenstange eintaucht, an deren in das Innenrohr eintauchenden Ende ein Kolben angeordnet ist, der das Innere des Innenrohrs in eine untere Kammer und eine obere Kammer teilt. Dabei ist an dem Kolben eine Ventilanordnung angeordnet, mittels welcher ein in dem Innenrohr aufgenommenes Arbeitsmedium beim Verfahren des Kolbens im Innenrohr aus der unteren Kammer in die obere Kammer und umgekehrt strö- men kann. Am oberen Ende des Innenrohres ist eine zweite Ventilanordnung angeordnet, mittels welcher das in dem Innenrohr aufgenommene Arbeitsmedium beim Verfahren des Kolbens im Innenrohr aus der oberen Kammer lediglich in das als Tank für das Arbeitsmedium dienende Innere des Gehäuses strömen kann. Schließlich weist das Innenrohr an seinem unteren Ende eine dritte Ventilanordnung auf, mittels welcher das in dem als Tank die- nenden Inneren des Gehäuses aufgenommene Arbeitsmedium beim Verfahren des Kolbens im Innenrohr lediglich in die untere Kammer des Innenrohres strömen kann.

Solche Stoßdämpfer nach dem Stand der Technik werden üblicherweise als Zweirohrdämpfer bezeichnet. Derartige Zweirohrdämpfer werden als passive Stoßdämpfer zum Einen als nicht verstellbare und zum Anderen als verstellbare Stoßdämpfer verwendet. Bei einem nicht verstellbaren Zwei rohrdämpf er sind die Eigenschaften des Dämpfers beziehungsweise der Dämpfung fest definiert, sodass der Strömungswiderstand des Arbeitsmediums durch die in dem Dämpfer verwendeten Ventilanordnungen festgelegt ist. Verstellbare Zweirohrdämpfer werden dann angewendet, wenn die zu leistende Arbeit des Stoßdämpfers an entsprechende Fahrzeugzustände eines Fahrzeuges, in welches ein solcher verstellbarer Zweirohrdämpfer eingebaut ist, beziehungsweise den gefederten, unterschiedlich großen Massen anzupassen ist. Bei solchen passiven, hydraulisch verstellbaren Zweirohrdämpfern wird dies dadurch erreicht, dass der Strömungswiderstand über eine vari- able Ventilbohrung in der an dem Kolben angeordneten Ventilanordnung zwischen der oberen und der unteren Kammer des Innenrohres des Dämpfers verändert werden kann.

Ein weiteres Merkmal von passiv, nicht verstellbar betriebenen Dämpfern besteht darin, dass die bei einem definierten Arbeitshub ausgetauschte Ölmenge immer gleich ist. Der Strö- mungswiderstand ist allein von der Geschwindigkeit des Kolbens innerhalb des Innenrohres abhängig.

Bei passiv, verstellbar betriebenen Dämpfern wird bei ebenfalls gleichdefiniertem Hub der Strömungswiderstand zusätzlich zu der Geschwindigkeit des Kolbens durch die Veränderung des Ventilquerschnittes der Ventilanordnung im Kolben beeinflusst. Die ausgetauschte Ölmenge ist bei definiertem Hub ebenfalls gleich.

Nachfolgend wird die Funktionsweise eines solchen Zweirohrdämpfers nach dem Stand der Technik kurz erläutert.

Beim Einfahren des Dämpfers bewegt sich der Kolben im Innenrohr nach unten, sodass die untere Kammer des Innenrohres in ihrem Volumen abnimmt, während die obere Kammer des Innenrohres in ihrem Volumen zunimmt. Bei diesem Einfahren des Dämpfers wird über die Ventilanordnung des Kolbens eine gewisse Menge an Öl, welches hier als Arbeitsmedi- um dient, von der unteren Kammer in die obere Kammer geleitet, wobei dadurch ein definierter Strömungswiderstand über die Ventilanordnung des Kolbens durch dessen Geschwindigkeit erzeugt wird. Die dabei durch das Eintauchen der Kolbenstange zusätzlich verdrängte Ölmenge in der oberen Kammer des Innerohres wird über die am oberen Ende des Innerohres angeordnete Ventilanordnung in das als Tank für das Arbeitsmedium beziehungsweise Öl dienende Gehäuse abgeleitet. Wird nun das Ausfahren des Dämpfers initiiert, bewegt sich der Kolben innerhalb des Innenrohres unter Volumenreduzierung der oberen Kammer und Volumenerhöhung der unteren Kammer nach oben, wobei die auszutauschende Menge an Öl beziehungsweise Arbeitsmittel über die Ventilanordnung am oberen Ende des Innerohres von der oberen Kammer in das als Tank für das Arbeitsmedium dienende Innere des Gehäuses beziehungsweise den dortigen Ölsumpf geleitet wird. Die Differenzmenge an Öl beziehungsweise Arbeitsmittel, die durch das Ausfahren der Kolbenstange erforderlich ist, wird über die am Boden des Innenrohres angeordnete Ventilanordnung aus dem als Tank für das Arbeitsmedium dienenden Innere des Gehäuses beziehungsweise dem dortigen Ölsumpf nachgesaugt.

Wie gerade verdeutlicht, bewegt sich das Arbeitsmittel beziehungsweise das Öl innerhalb des Dämpfers in einem Kreislauf.

Dadurch, dass ein solcher Zweirohrdämpfer für seine Anwendung - passiv verstellbar oder passiv nicht verstellbar - entsprechend vorkonfektioniert sein muss, ist es nicht möglich, einen einmal bereitgestellten Dämpfer für einen anderen Anwendungszweck zu verwenden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Stoßdämpfer der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit welchem verschiedene Anwendungszwecke realisierbar sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Stoßdämpfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers finden sich in den Unteransprüchen. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer weist neben den Merkmalen des Oberbegriffs des Patenanspruchs 1 zusätzlich die Merkmale auf, dass zwischen einem ersten Anschlusselement der unteren Kammer des Innenrohres (2) und einem zweiten Anschlusselement an der oberen Kammer des Innenrohres wenigstens ein Proportional-Stromregelventil angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Stoßdämpfers ist es möglich, den erfindungsgemäßen Stoßdämpfer nunmehr passiv verstellbar, aktiv verstellbar, semiaktiv verstellbar und über eine entsprechende Ansteuerung des wenigstens einen Proportional- Stromregelventils zur Steuerung des Strömungswiderstandes des Arbeitsmediums in der Ventilanordnung des Kolbens adaptiv zu betreiben. Solche erfindungsgemäßen Stoßdämpfer können nicht nur in den Radaufhängungen und Federbeinen der unterschiedlichsten Fahrzeuge Verwendung finden. Vielmehr ist es auch möglich, damit Schwingungen von Sitzen, insbesondere von gefederten Fahrzeugsitzen und gefederten Kabinen zu dämpfen. Zudem ist eine Kombination einer Dämpfung einer Kabi- nenfederung und gefederten Fahrsitze, beispielsweise eines Schienenfahrzeuges denkbar. Auch ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Stoßdämpfer nicht auf solche Einsätze beschränkt, sondern kann in allen möglichen Vorrichtungen zum Einsatz kommen, bei denen eine entsprechende Dämpfung von Schwingungen wünschenswert ist.

Durch das wenigstens eine Proportional-Stromregelventil, welches zwischen einer an dem unteren Anschlusselement angeschlossenen Druckleitung und einer an dem oberen Anschlusselement angeschlossenen Druckleitung angeordnet ist, ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit in den Druckleitungen zwischen dem oberen Anschlusselement und dem Proportional-Stromregelventil und der unteren Druckleitung und dem Proportional- Stromregelventil kontinuierlich zwischen den Zuständen des Proportional-Stromregelventils vollständig geschlossen und vollständig geöffnet zu variieren. Somit ist eine einstellbare kontinuierliche Dämpfung möglich, durch welche nicht nur zwischen einer harten und einer weichen Dämpfung gewählt werden kann, sondern auch zwischen allen Dämpfungswerten dazwischen.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Proportional-Stromregelventil manuell einstellbar ausgebildet, sodass es von einem Benutzer mit der Hand auf einen entsprechenden Wert eingestellt werden kann. Allerdings muss bei einer solchen Ausgestaltung ein neuer Wert immer direkt am Proportional-Stromventil händisch eingestellt werden.

Daher ist es sinnvoll, das wenigstens eine Proportional-Stromregelventil automatisiert, insbesondere elektromotorisch, einstellbar ausgebildet ist. Hiedurch ist eine komfortable Einstellung, gegebenenfalls auch ferngesteuert möglich, ohne dass direkt am Proportional- Stromregelventil Einstellungen vom Benutzer vorgenommen werden müssen.

Insbesondere bei der Verwendung von zwei Proportional-Stromregelventilen ist es ermöglicht, dass die Druckstufe - beim Einfahren des Kolbens in den Stoßdämpfer - und die Zugstufe - beim Ausfahren des Kolbens aus den Stoßdämpfer - nicht nur synchron einstellbar sind, sondern auch separat. Nach einem anderen Gedanken der Erfindung ist zur Steuerung des Strömungswiderstandes des Arbeitsmediums in der Ventilanordnung des Kolbens zusätzlich ein Hydraulikpumpenantrieb vorgesehen, welcher zwischen einer an dem unteren Anschlusselement angeschlosse- nen Druckleitung und einer an dem oberen Anschlusselement angeschlossenen Druckleitung angeordnet ist. Über einen solchen Hydraulikpumpenantrieb kann die bei einem definierten Verfahren des Kolbens im Innenrohr ausgetauschte Arbeitsmedium- beziehungsweise Ölmenge erhöht und/oder reduziert werden. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, eine Niveausteuerung des Stoßdämpfers zusätzlich zur Erhöhung beziehungsweise Absen- kung der Dämpferkräfte zu erzielen. Insbesondere kann eine solche Ausgestaltung bei einem Sitz, insbesondere bei einem Fahrersitz eines Schienenfahrzeuges, zur Sitzhöhenkorrektur beziehungsweise ansonsten auch für eine temporäre Nivellierung genutzt werden.

Natürlich ist es auch möglich, als Einrichtung zur Steuerung des Strömungswiderstandes des Arbeitsmediums in der Ventilanordnung des Kolbens einen Hydraulikpumpenantrieb in Kombination mit einem Proportional-Stromregelventil, vorzusehen. Hierdurch können die zuvor für die einzelnen Einrichtungen beschriebenen Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten in Kombination genutzt werden. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der Hydraulikpumpenantrieb eine regelbare Pumpe und einen Motor für die Pumpe aufweist.

Da beim Betrieb einer Pumpe immer auch mit entsprechenden Leckagen, insbesondere, wenn mit hohen Drücken gearbeitet wird, gerechnet werden muss, ist zwischen dem als Tank für das Arbeitsmedium dienenden Gehäuse und dem Hydraulikpumpenantrieb, insbesondere der regelbaren Pumpe, eine Leckleitung für das Arbeitsmedium vorgesehen. Durch eine solche Leckleitung kann das an der Pumpe austretende Arbeitsmedium beziehungsweise Öl in den Tank zurückgeführt werden, sodass der Arbeitsmittel- beziehungsweise Ölverbrauch des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers reduziert und eine Umweltverschmutzung vermieden ist.

Zum Druckausgleich kann zudem zwischen dem als Tank für das Arbeitsmedium dienenden Gehäuse und der unteren Druckleitung und/oder der oberen Druckleitung eine Nachsauglei- tung für das Arbeitsmedium vorgesehen sein. Diese Nachsaugleitung kann zudem über Rückschlagventile von der unteren Druckleitung und/oder der oberen Druckleitung getrennt sein.

Nach einem anderen Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, dass an dem oberen Ende des Innenrohres ein Steigrohr angeordnet ist, welches in das in dem Gehäuse aufgenommenen Arbeitsmedium oder Öl beziehungsweise den Arbeitsmittel- oder Ölsumpf hineinragt und mittels welchem das Arbeitsmedium beziehungsweise Öl aus dem als Tank dienenden Gehäuse in die obere Kammer des Innenrohres überführbar ist. Dieses Steigrohr dient insbesondere dazu, dass bei einem externen Betrieb, bei dem die Arbeitsmittelmenge bezie- hungsweise Ölmenge zwischen der unteren Kammer und der oberen Kammer über eine Hydraulikpumpe ausgetauscht werden kann, keine Kavitation entsteht. Dadurch ist durch das Steigrohr auch bei Anschluss einer Hydraulikpumpe an die Anschlusselemente der oberen und unteren Kammer ein geschlossener Ölkreislauf gewährleistet. Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezie- hung.

Es zeigen:

Figur 1 : ein Stoßdämpfer nach dem Stand der Technik,

Figur 2: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers,

Figur 3: ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers, Figur 4: ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers,

Figur 5: ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers,

Figur 6: ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers und Figur 7 einen Fahrzeugsitz mit Federung, in welchen ein erfindungsgemäßer Stoßdämpfer eingebaut ist.

In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers ge- zeigt. Der Stoßdämpfer besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 1 , welches rohrförmig ausgebildet ist, in dem ein im Inneren des Gehäuses (1 ) angeordnetes und hier nicht gezeigtes Innenrohr 2 ortsfest angeordnet ist. Das Gehäuse (1 ) ist dabei in seinem Inneren prinzipiell so aufgebaut wie das des Standes der Technik gemäß Figur 1 beziehungsweise wie in der Darstellung der Figur 5. In dem Innenrohr 2 ist ein Kolben 5 mittels einer Kolbenstange 6 hin und her verfahrbar, wobei das Innenrohr 2 durch den Kolben 5 in eine obere Kammer 4 und in eine untere Kammer 3 geteilt ist. Das Innenrohr 2 ist dabei vollständig mit einem Arbeitsmedium vorzugsweise mit einem Öl gefüllt. In dem Kolben 5 ist dabei eine erste Ventilanordnung 9 angebracht. Diese Ventilanordnung 9 ist derart ausgestaltet, dass es durch das Öl in beide Richtungen passierbar ist. Da beim Verfahren des Kolbens 5 innerhalb des Innenrohres 2 von oben nach unten durch die Kolbenstange 6 zusätzlich Öl verdrängt wird, muss das Öl Gelegenheit haben, aus der oberen Kammer 4 zu entweichen. Dazu ist an dem oberen Ende des Innenrohres 2 eine zweite Ventilanordnung 8 vorgesehen, durch welche Öl aus der oberen Kammer in den als Tank dienenden Behälter 1 entweichen kann. Die Ventilanordnung 8 ist dabei nur zur Passage des Öls in diese Richtung ausgelegt. Ein Durchtritt von Öl aus dem Behälter 1 in die obere Kammer 4 des Innenrohres 2 ist durch die Ventilanordnung 8 hindurch nicht möglich. Da beim Verfahren des Kolbens 5 innerhalb des Innenrohres 2 von unten nach oben die untere Kammer 3 eine Volumenvergrößerung erfährt, während die obere Kammer eine Volumenreduzierung erfährt, ist am unteren Ende des Innenrohres 2 eine dritte Ventilanordnung 7 vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, dass Öl aus dem Behälter 1 , in welchem es bevorratet wird, in die untere Kammer 3 des Innenrohres 2 hineintritt, während aufgrund der Volumenreduzierung der oberen Kammer 4 dortiges Öl über die Ventilanordnung 8 in den Behälter 1 gelangt.

Im Gegensatz zum Gehäuse zum Stand der Technik gemäß Figur 1 weist dieses Ausfüh- rungsbeispiel an der oberen Kammer 4 des Innenrohres 2 ein Anschlusselement 12 und die untere Kammer 3 des Innenrohres 2 ein Anschlusselement 13 auf.

An die Anschlusselemente 12 und 13 ist als eine Einrichtung zur Steuerung des Strömungswiderstandes des Arbeitsmediums beziehungsweise Öles in der Ventilanordnung 9 am Kol- ben 5 ein Proportional-Stromregelventil (22) angeschlossen. Das Proportional- Stromregelventil (22) in diesem Ausführungsbeispiel ist manuell einstellbar.

Mittels eines solchen Proportional-Stromregelventils 22 ist es möglich, den Strömungswider- stand des Öls darin in Anhängigkeit von der Stromstärke zu regeln. Insofern ist es hiermit möglich, über dieses Proportional-Stromregelventil 22 die Leistung des Stoßdämpfers und somit die Dämpfung entsprechend den erforderlichen Lastfällen anzupassen. Eine passive Grundeinstellung des Stoßdämpfers ist hierbei als harte Einstellung vorgesehen, wobei der Stoßdämpfer in diesem unbestromten Zustand seine höchste Leistung erbringt. Bei Aktivie- rung des Proportional-Stromregelventils 22 wird eine Reduzierung der Dämpferkräfte bewirkt, da ein gewisser Anteil des Olaustausches zwischen der Kammer 3 und der Kammer 4 über die Druckleitungen 17 und 18 und das Proportional-Stromregelventil 22 umgeleitet wird. Je höher die Stromstärke ist, desto mehr Öl kann durch das Proportional-Stromregelventil hindurchfließen, sodass der Stoßdämpfer mit steigender Stromstärke weicher eingestellt wird. Der Stoßdämpfer kann daher sowohl semiaktiv als auch passiv betrieben werden.

In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers gezeigt. Hierbei sind als Einrichtung zur Steuerung des Strömungswiderstandes des Arbeitsmediums in der Ventilanordnung 9 des Kolbens 5 zwei manuell einstellbare Proportional- Stromregelventile (22) vorgesehen, welche zwischen einer an dem unteren Anschlusselement 13 angeschlossenen Druckleitung 18 und einer an dem oberen Anschlusselement 14 angeschlossenen Druckleitung 17 angeordnet sind. Mittels dieser beiden Proportional- Stromregelventilen (22) ist es ermöglicht, dass die Druckstufe - beim Einfahren des Kolbens in den Stoßdämpfer - und die Zugstufe - beim Ausfahren des Kolbens aus dem Stoßdämpfer - nicht nur synchron einstellbar sind, sondern auch separat. Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel die beiden Proportional-Stromregelventile (22) manuell einstellbar sind, ist der gleiche Vorteil der synchronen beziehungsweise separaten Einstellmöglichkeit der Zug- beziehungsweise Druckstufe natürlich auch mit automatisiert einstellbaren Proportional- Stromregelventilen (22) erzielbar.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 4 ist zur Steuerung des Strömungswiderstandes des Arbeitsmediums in der Ventilanordnung 9 des Kolbens 5 ein solches automatisiert, beispielsweise durch einen elektromotorischen Antrieb, einstellbares Proportional- Stromregelventil (22) vorgesehen. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 6 ist zur Steuerung des Strömungswiderstandes des Arbeitsmediums in der Ventilanordnung 9 des Kolbens 5 zusätzlich zu den einstellbaren Proportional-Stromregelventilen (22) ein Hydraulikpumpenantrieb vorgesehen, der hier vorliegend aus einer regelbaren Pumpe 15 und einem Pumpenmotor 16 besteht. Die Pumpe 15 ist dabei reversierbar ausgebildet, sodass sie Öl sowohl aus der unteren Kammer 3 in die obere Kammer 4 des Innenrohres 2 als auch in umgekehrte Richtung pumpen kann. Mittels einer solchen Pumpe 15 kann die bei einem definierten Hub des Kolbens 5 innerhalb des Innenrohres 2 ausgetauschte Ölmenge zwischen der unteren Kammer 3 und der oberen Kammer 4 erhöht beziehungsweise reduziert werden. Dies bewirkt zum Einen eine Erhö- hung/Absenkung der Dämpferkräfte entgegen der Einleitung des Öls, zum Anderen kann mit diesem Ausführungsbeispiel eine Sitzhöhenkorrektur bei einem Einsatz eines solchen Dämpfers an einem Sitz erfolgen, beziehungsweise generell eine temporäre Nivellierung des Stoßdämpfers vorgenommen werden. Da bei Pumpensystemen auch immer mit einer gewissen Leckrate zu rechnen ist, ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 eine Leckleitung 21 vorgesehen, mit welcher aus der Pumpe 15 austretendes Öl wieder in den als Tank für das Öl dienenden Behälter 1 zurückgeführt wird. Ferner weist dieses Ausführungsbeispiel der Figur 6 auch eine Nachsaugleitung 20 auf, mittels welcher die Pumpe 15 beim Betrieb mit der gegebenenfalls notwendigen Nachsaugöl- menge versorgt werden kann. Dabei weist diese Nachsaugleitung 20 Anschlüsse an die Druckleitungen 17 und 18 auf, wobei diese über Rückschlagventile 19 voneinander getrennt sind.

Ferner können auch alle Ausführungsbeispiele der Figuren 2 bis 4 wie die Ausführungsbeispiele der Figuren 5 und 6 ein am oberen Ende des Innenrohres 2 angeordnetes Steigrohr 14 aufweisen, welches über einen Ölsumpfspiegel 1 1 in den Ölsumpf 10 innerhalb des Behälters 1 hineinragt. Diese Steigleitung 14 dient dazu, dass bei externem Betrieb des Stoß- dämpfers, bei dem die Ölmenge zwischen der unteren Kammer 3 und der oberen Kammer 4 über eine Hydraulikpumpe ausgetauscht wird, keine Kavitation entsteht. Solche Kavitationen wären nachteilig für die Arbeitsweise des Stoßdämpfers. Ferner garantiert dieses Steigrohr 14 auch bei externem Betrieb, dass ein geschlossener Ölkreislauf sichergestellt ist. In der Figur 7 ist ein Fahrzeugsitz 30 dargestellt, welcher über eine Federung 32 verfügt, deren Schwingungen mit einem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer 31 gedämpft werden.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2 Innenrohr

3 Kammer

4 Kammer

5 Kolben

6 Kolbenstange

7 Ventilanordnung

8 Ventilanordnung

9 Ventilanordnung

10 Ölsumpf

1 1 Ölsumpfspiegel

12 Anschlusselement

13 Anschlusselement

14 Steigrohr

15 Pumpe

16 Motor

17 Druckleitung

18 Druckleitung

19 Rückschlagventil

20 Nachsaugleitung

21 Leckleitung

22 Proportional-Stromregelventil