Tilgereinrichtung und Dämpfereinrichtung

Die Erfindung betri f ft eine Tilgereinrichtung zur Tilgung einer auf die Tilgereinrichtung einwirkenden Kraft , wobei die Tilgereinrichtung ein einen Innenraum umschließendes Tilgergehäuse mit einem in dem Innenraum angeordneten Hydraulikmittel und eine Tilgerkolbenstange mit einem daran angeordneten Tilgerkolben aufweist , wobei die Tilgerkolbenstange entlang einer axialen Richtung zu dem Tilgergehäuse in den Innenraum hineinragend angeordnet ist , wobei der Tilgerkolben in dem Innenraum angeordnet ist und diesen in eine erste Kammer und in eine zweite Kammer unterteilt , und wobei die Tilgerkolbenstange eine Federeinrichtung zur einer federnden Lagerung der Tilgerkolbenstange relativ zu einem quasistationären Bauteil aufweist , sodass bei einer Krafteinwirkung auf die Tilgerkolbenstange entlang der axialen Richtung mit einer Kraft größer als eine Federkraft der Federeinrichtung eine Verlagerung der Tilgerkolbenstange entlang der axialen Richtung relativ zu dem Tilgergehäuse ermöglicht wird, wobei bei der Verlagerung der Tilgerkolbenstange der Tilgerkolben verlagert und das Hydraulikmittel der zweiten Kammer durch den Tilgerkolben mit einem Druck beaufschlagt und der Druck über eine die zweite Kammer mit der ersten Kammer verbindende hydraulikmittel leit ende Druckausgleichseinrichtung ausgeglichen wird . Tilgereinrichtungen finden vielseitige Anwendung im technischen Bereich in Anlagen und Systemen . Überall dort , wo es auf Grund von Stößen und Schwingungen zu Schäden, Produktionsaus fall , bis hin zu einem Versagen eines Bauteiles kommen kann, lassen sich mit Hil fe von geeignet ausgestalteten Tilgereinrichtungen diese unerwünschten Schwingungen reduzieren, wobei Schäden vorgebeugt werden kann oder durch die Reduzierung der Schwingung erst eine sinnvolle Funktion eines Bauteils ermöglicht wird .

Tilgereinrichtungen kommen beispielsweise bei schwingungs fähigen Bauteilen in Kraftfahrzeugen in der Automobilindustrie zum Einsatz . Dabei werden sie insbesondere bei der schwingungstechnischen Optimierung sowie Reduktion von Schwingungen eines Fahrzeugaufbaus relativ zu den Rädern eingesetzt , um den Fahrzeugaufbau schwingungstechnisch möglichst weitgehend von den Rädern zu isolieren . Bei einem Überfahren von Unebenheiten nimmt eine Federung des Automobils den einwirkenden Stoß auf , verformt sich und entspannt sich danach wieder unter Abgabe der Energie . Durch eine zeitlich schnelle Abfolge diese Vorgänge entstehen unerwünschte Schwingungen . Diese Schwingungen sollen von der Tilgereinrichtung reduziert werden, damit sie nicht an den Fahrzeugaufbau und letztendlich an die Insassen weitergeleitet werden . Neben diesem komforttechnischen Vorteil erhöht dies auch durch die verbesserte Straßenlage die Sicherheit des Automobils .

Eine Möglichkeit , diese Schwingungen zu reduzieren, besteht darin, die auftretende Energie zu verschieben, um einer Resonanz des schwingungs fähigen Bauteils , beispielsweise die ungefederte Masse des Rads oder des Fahrzeugaufbaus , in der Eigenfrequenz entgegenzuwirken . Tilgereinrichtungen bestehen dabei in der Praxis aus einem Federeinrichtungs-Masse System . Die auch als Trägheit bezeichnete träge Masse der Tilgereinrichtung ist dabei über die Federeinrichtung an das schwingungs fähige Bauteil angebunden und die Tilgereinrichtung ist auf eine Eigenfrequenz bzw . die zu eliminierende Resonanz frequenz des schwingungs fähigen Bauteils abgestimmt . Im Bereich der Eigenfrequenz des Tilgers schwingt die träge Masse entgegen der Anregung des schwingungs fähigen Bauteils , wodurch es zur Überhöhung der Kraft , bzw hier der Stei figkeit kommt . Bei dieser Frequenz treten daher bei der Verwendung einer darauf abgestimmten Tilgereinrichtung geringere durch die Schwingungen ausgelöste Bewegungen auf , wobei die Erzeugung von Schwingungen der Tilgereinrichtung dem schwingungs fähigen Bauteil Energie entzieht . Durch die nötige und mitunter aufwendige Abstimmung finden Tilgereinrichtungen meist nur Einsatz in Situationen, in denen die Rahmenbedingungen genau bekannt sind, beispielsweise in der Serienfertigung oder bei aufwendigen und kostenintensiven Einzelanfertigungen .

Bei Kraftfahrzeugen ist die Reduzierung der Schwingungen ein Kompromiss aus Tilgung der Schwingungen bei niedrigen Geschwindigkeiten zur Stabilisierung der Karosserie und der Reduzierung bei hohen Geschwindigkeiten hervorgerufen durch stoßartige Anregungen . Eine zu starke Reduzierung bei niedrigen Geschwindigkeiten führt zwar zu einer verbesserten Kontrolle des Fahrzeugaufbaus , kann aber bei höheren Geschwindigkeiten zu einer harschen Fahrt führen . Aus der Praxis sind drei prinzipielle Möglichkeiten bekannt , wie die auf tretenden Schwingungen reduziert werden können . Zum einen sind passive Tilgereinrichtungen, wie die bereits angesprochene Kombination aus einer über eine Federeinrichtung an das schwingungs fähige Bauteil angeschlossene Trägheit bekannt . Unter die passiven Tilgereinrichtungen fallen beispielsweise auch sogenannte Inerter, die unter dem Begri f f „J-Damper" Einzug in die Konstruktion von Automobilen gefunden haben (M . Chen, C . Papageorgiou, F . Scheibe , F . -c . Wang, M . Smith, The missing mechanical circuit element , 2009 , IEEE Circuits Syst . Mag . 9 , 10-26 ) . Zum anderen sind semi-aktive Tilgereinrichtungen bekannt , bei denen eine Blende verstellt werden kann, um die Tilgung anpassen zu können, wobei j edoch eine aufwendige Energiezufuhr sowie Regeltechnik notwendig ist . Weiterhin kann die Reduzierung der Schwingung auch frequenzabhängig erfolgen, wobei die Trägheit dazu genutzt wird, um die Dämpfung frequenzabhängig zu- und abzuschalten . Aus der Praxis bekannte aktive Tilgereinrichtungen benötigen ebenso wie auch semi-aktive Tilgereinrichtungen zusätzlich aufwendige Regeltechnik und sind daher aufwendig in der Herstellung sowie kostenintensiv gegenüber passiven Systemen .

Je nach Anwendung, beziehungsweise j e nach der zu tilgenden Resonanz frequenz des schwingungs fähigen Systems , kann eine schwere und damit große Trägheit notwendig sein . Dies ist j edoch insbesondere bei Leichtbauanwendungen, wie sie in der Automobilindustrie eingesetzt werden, unbedingt zu vermeiden, um die Automobile möglichst leicht und dabei durch den damit einhergehenden geringeren Benzin- oder Dieselverbrauch möglichst umweltfreundlich zu gestalten . Dieses Gewichtsproblem kann durch die Kopplung eines bekannten Federeinrichtungs-Masse Systems mit einer hydraulischen Übersetzung vermindert werden . Durch die hydraulische Übersetzung kann die Masse leichter ausgeführt werden . Die Masse beziehungsweise die Trägheit kann dadurch vergrößert werden, dass ein Hydraulikmittel von einer Kammer mit einem größeren Querschnitt über eine Druckausgleichseinrichtung mit einem kleineren Querschnitt in eine weitere Kammer gepresst wird . Durch die Dimensionierung dieser beiden Kammern sowie der Druckausgleichseinrichtung kann die Trägheit vorgegeben werden . Voraussetzung hierfür ist , dass die Tilgereinrichtung neben der Anbindung an das schwingungs fähige Bauteil zusätzlich eine Anbindung an ein quasistatisches Bauteil aufweist . Im Falle eines Automobils kann beispielsweise das schwingungs fähige Bauteil eines der Räder und das quasistatische Bauteil der Fahrzeugaufbau sein . Nachteilig ist j edoch, dass diese Aus führungsvariante eine nur geringe Einfedertiefe eines Fahrwerks ermöglicht , die aber notwendig ist , damit das Fahrwerk bei einem unebenen Untergrund einfedern kann, um eine ruhige und angenehme Fahrt zu ermöglichen . Weiterhin kann eine derartige Aus führung durch die Anbindung über eine Federeinrichtung kaum Querkräfte aufnehmen, wie sie beispielsweise bei einer Kurverfahrt auftreten können (N . Brötz , P . F . Pel z , Bayesian Uncentainty Quanti fication in the Development of a New Vibration Absorber Technology, in Z . Ma (Ed . ) , Model Validation and Uncertainty Quanti fication, Volume 3 , Springer International Publishing, Cham, 2020 , 19-26 ) .

Aus dem Stand der Technik ist eine Kombination aus einer hydraulischen Übersetzung sowie einer Federeinrichtung bekannt , die entlang einer axialen Richtung hintereinandergeschaltet sind und dabei Querkräfte aufnehmen kann . Dazu weist die Tilgereinrichtung ein einen Innenraum umgebendes Tilgergehäuse auf , wobei in den Innenraum ein Tilgerkolben sowie einen mit dem Tilgerkolben verbundene Tilgerkolbenstange angeordnet ist . Die Tilgerkolbenstange ragt aus dem Innenraum hinaus und ist mit der Federeinrichtung verbunden . Die Tilgerkolbenstange kann in dieser Aus führung mit dem quasistatischen Bauteil und das Tilgergehäuse mit dem schwingungs fähigen Bauteil verbunden sein . Bei einer Krafteinwirkung auf die Tilgerkolbenstange entlang der axialen Richtung kann eine Verlagerung der Tilgerkolbenstange entlang der axialen Richtung relativ zu dem Tilgergehäuse ermöglicht werden (N . Brötz , P . Hedrich, P . F . Pel z , Integrated Fluid Dynamic Vibration Absorber for Mobile Applications , in : l lth International Fluid Power Conference ( l lth I FK) , Aachen, 2018 , 14-25 ) . Durch die hydraulische Anbindung kann zwar die benötigte Masse für die j eweilige Aufgabe möglichst leicht ausgestaltet sein, j edoch benötigt eine derartige Aus führung durch die Hintereinanderschaltung der Federeinrichtung und der hydraulischen Übersetzung einen großen Platzbedarf insbesondere in der axialen Richtung .

Als Aufgabe wird es daher angesehen, eine Tilgereinrichtung mit einer hydraulischen Übersetzung bereitzustellen, die möglichst platzsparend und kompakt ausgebildet ist .

Die Aufgabe wird dadurch gelöst , dass die Federeinrichtung eine erste Feder und eine zweite Feder aufweist , dass der Tilgerkolben axial verlagerbar an der Tilgerkolbenstange gelagert ist , und dass die erste Feder und die zweite Feder der Federeinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Tilgerkolbens angeordnet sind und j eweils die Tilgerkolbenstange federnd mit dem Tilgerkolben verbinden, sodass die Federeinrichtung einer Verlagerung des Tilgerkolbens in der axialen Richtung relativ zu der Ti Ige r kolbens tange entgegenwirken .

Gemäß des Erfindungsgedankens kann die Tilgereinrichtung möglichst platzsparend und kompakt ausgebildet sein . Dazu kann die Federeinrichtung der Tilgereinrichtung, die in dem Stand der Technik in axialer Verlängerung der hydraulischen Übersetzung angeordnet ist , in die hydraulische Übersetzung und dabei in dem mit dem Hydraulikmittel gefüllten Innenraum des Tilgergehäuses angeordnet werden, wobei die Tilgereinrichtung insbesondere in der axialen Richtung platzsparend ausgebildet sein kann .

Um eine Schwingung des schwingungs fähigen Bauteils ef fektiv reduzieren zu können ist der Tilgerkolben an der Tilgerkolbenstange nicht starr, sondern verlagerbar angeordnet , sodass eine Relativbewegung der beiden Bauteile zueinander erfolgen kann . Dabei kann die Tilgerkolbenstange in einer Ausnehmung des Tilgerkolbens ruhen, wobei dieser neben der Abtrennung der ersten Kammer von der zweiten Kammer die Aufgabe hat , die Tilgerkolbenstange zu führen . Zusätzlich zu der Lagerung der Tilgerkolbenstange an dem Tilgerkolben kann die Tilgerkolbenstange in einer Öf fnung an dem Tilgergehäuse gelagert sein .

Die Tilgerkolbenstange ist dabei vorzugsweise über die erste und die zweite Feder der Federeinrichtung auf sich gegenüberliegenden Seiten an dem Tilgerkolben angeordnet , wobei der Tilgerkolben federnd an der Tilgerkolbenstange gelagert ist . Die aus dem Tilgergehäuse herausragende Tilgerkolbenstange kann dabei mit dem schwingungs fähigen Bauteil verbunden sein, während das Gehäuse der Tilgereinrichtung mit dem quasistatischen Bauteil verbunden ist . Eine auf die Tilgerkolbenstange entlang der axialen Richtung einwirkende Kraft kann dabei von der Tilgereinrichtung reduziert , in Reibung und schlussendlich in Wärme umgewandelt werden .

Die Federeinrichtung nimmt die auf die Kolbenstange einwirkende Kraft auf und wird dabei verformt . Die Tilgerkolbenstange kann dabei zuerst - j e nach Ausgestaltung der Federeinrichtung - ohne eine Bewegung des Tilgerkolbens aus zulösen relativ zu dem Tilgergehäuse verlagert werden und in das Tilgergehäuse einfedern . Die Federeinrichtung kann dieser auf sie einwirkende Kraft ausweichen und dabei den Tilgerkolben parallel zu der Tilgerkolbenstange und der einwirkenden Kraft innerhalb des Innenraums verlagern . Dabei wird das Hydraulikmittel in der zweiten Kammer des Tilgergehäuses durch den Tilgerkolben mit einem Druck beaufschlagt , wobei das Hydraulikmittel über die hydraulikmittelleitende Druckausgleichseinrichtung von der zweiten Kammer in die erste Kammer strömen kann . Auf diese Weise kann der Druck ausgeglichen und die über die Tilgerkolbenstange auf das Hydraulikmittel einwirkende Kraft durch die Reibung des Hydraulikmittels an dem Gehäuse beziehungsweise an der Druckausgleichseinrichtung in Wärme umgewandelt werden .

Der Innenraum kann dabei so ausgestaltet sein, dass selbst bei einem vollständigen Einfedern der Tilgerkolbenstange noch genügend Hydraulikmittel in der zweiten Kammer zu einer ef fektiven Dämpfung der auf die Tilgerkolbenstange einwirkenden Kraft vorhanden ist . Die Verdrängung des Hydraulikmittels durch die in dem Innenraum angeordnete Federeinrichtung kann durch eine entsprechende Dimensionierung des Innenraums ausgeglichen werden, wobei hierzu lediglich eine im Vergleich zu einer Anordnung der Federeinrichtung außerhalb des Innenraums geringe Größenänderung des Tilgergehäuses durchgeführt werden muss .

Gemäß einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die erste Feder und/oder die zweite Feder eine Schraubenfeder ist , wobei die Tilgerkolbenstange über die erste Feder an einer ersten der ersten Kammer zugewandten Tilgerkolbenseite und mit der zweiten Feder an einer der ersten Tilgerkolbenseite gegenüberliegenden der zweiten Kammer zugewandten zweiten Tilgerkolbenseite an dem Tilgerkolben federnd gelagert ist . Durch eine beidseitige Lagerung der Tilgerkolbenstange über j eweils eine Schraubenfeder an dem Tilgerkolben kann bei Schwingungen des schwingungs fähigen Systems in beide axialen Richtungen eine ef fektive Dämpfung erreicht werden .

Neben der Ausgestaltung der ersten Feder und der zweiten Feder der Federeinrichtung als Schraubenfeder, kann die erste Feder und/oder die zweite Feder auch als Tellerfeder, Evolutfeder, oder Ringfeder mit unterschiedlichen Federkennlinien ausgestaltet sein . Je nach gewünschter Anwendung kann sich die Ausgestaltung der ersten und der zweiten Feder voneinander unterscheiden, wobei die beiden Federn identische oder unterschiedliche Federkennlinien aufweisen können .

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass die erste Feder und die zweite Feder gegenläufig zueinander an dem Tilgerkolben angeordnet sind . Auf diese Weise wird bei j eder Auslenkung der Tilgerkolbenstange eine der beiden Federn auf Zug und die andere der beiden Federn auf Druck beansprucht , sodass die sich durch eine Überlagerung der j eweiligen Federkennlinien ergebende Gesamtfederkennlinie für Auslenkungen in beide Richtungen identisch vorgegeben werden kann .

Insbesondere im Automobilbereich können auf die verwendete Tilgereinrichtung beispielsweise bei Kurvenfahrten Querkräfte in einer Querrichtung zu der axialen Richtung einwirken . Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist demnach vorgesehen, dass die Tilgerkolbenstange an zwei in der axialen Richtung beabstandet zueinander angeordneten Tilgerkolbenstangenlagerbereichen axial verlagerbar gelagert ist , sodass die Tilgerkolbenstange auf die Tilgerkolbenstange in einer Querrichtung einwirkende Querkräfte aufnehmen kann . Um diese Querkräfte aufnehmen zu können kann die Tilgerkolbenstange an zwei beabstandet zueinander angeordneten Tilgerkolbenstangenlagerungsbereichen axial verlagerbar gelagert sein . Die Tilgerkolbenstange kann dabei an einer Öf fnung der Gehäusewandung des Tilgergehäuses sowie in der Ausnehmung des Tilgerkolben gelagert sein, oder auch an zwei Öf fnungen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Tilgergehäuses . Beide Aus führungsvarianten bieten durch die Lagerung an zwei Tilgerkolbenstangenlagerbereichen die Möglichkeit , auftretende Querkräfte ef fektiv aufnehmen zu können .

Es ist auch möglich und erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass die Tilgereinrichtung eine degressive Federkennlinie aufweist . Eine degressive Federkennlinie bewirkt bei einem Einfedervorgang der Tilgerkolbenstange , dass j e mehr die Tilgerkolbenstange einfedert , umso weniger Kraft für eine weitere Einfederung aufgebracht werden muss . Dadurch kann bei einer großen Krafteinwirkung in der axialen Richtung auf die Tilgerkolbenstange erreicht werden, dass die Tilgerkolbenstange möglichst tief und schnell einfedert , um Schläge oder Stöße bei einer Fahrt auf einem unebenen Untergrund zu reduzieren und nicht an den Fahrzeugaufbau beziehungsweise an die Insassen des Automobils weiterzuleiten .

Neben der Ausgestaltung der Federn der Federeinrichtung als Schraubenfedern, kann die Federeinrichtung auch als Tellerfedern ausgestaltet sein . Tellerfedern ermöglichen eine degressive Federkennlinie der Federeinrichtung .

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Tilgerkolben eine Dichtungseinrichtung aufweist , wobei die Dichtungseinrichtung den Tilgerkolben gegen das Tilgergehäuse und/oder gegen die Tilgerkolbenstange fluiddicht abdichtet . Um eine ef fektive Reduzierung der auf die Tilgerkolbenstange einwirkenden Kräfte zu ermöglichen, sind die beiden in dem Innenraum angeordneten und durch das Tilgergehäuse und den Tilgerkolben ausgebildeten Kammern möglichst hermetisch voneinander abgetrennt . Vorzugsweise erfolgt der Druckausgleich dabei lediglich über die Druckausgleichseinrichtung, die die erste Kammer und die zweite Kammer fluidführend miteinander verbindet . Dazu kann die Dichtungseinrichtung aus einer Elastomerdichtung ausgebildet sei und beispielsweise an einer Innenfläche des Innenraums die Innenfläche bedeckend angeordnet sein, sodass der Tilgerkolben fluiddicht , aber dennoch verlagerbar an der Innenfläche anliegt . Zusätzlich kann an einer Mantel fläche des Tilgerkolbens eine weitere Elastomerdichtung festgelegt sein . Weiterhin kann die Tilgereinrichtung eine die Ausnehmung des Tilgerkolbens auskleidende Elastomerdichtung aufweisen, um den Tilgerkolben gegen die Tilgerkolbenstange abzudichten .

Des Weiteren ist es möglich und erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass die hydraulikmittelleitende Druckausgleichseinrichtung einen die erste Kammer mit der zweiten Kammer verbindenden Rohrabschnitt aufweist , wobei der Durchmesser der ersten Kammer und der zweiten Kammer größer ist als ein Durchmesser des Rohrabschnitts . Die hydraulische Übersetzung ermöglicht es , dass die Masse gewichtsmäßig möglichst leicht ausgebildet sein kann . Dabei ist das Übergangsverhältnis a der Quotient zwischen einer Kolbenoberfläche und einer Rohrabschnittsoberfläche . Nur die Translation des Hydraulikmittels führt dabei zu einer Erhöhung der Trägheit der Masse , die bei einer vernachlässigbaren Masse des Kolbens in einer Größenordnung von a ^-2 liegt . Je geringer die Hydraulikmittelmenge ist die von der zweiten Kammer durch den Rohrabschnitt in die erste Kammer fließen kann, umso höher ist die Trägheit bei einem ansonsten gleichdimensionierten System . Die Energie der Schwingung wird dabei durch die der Schwingung entgegenwirkende träge Masse des Hydraulikmittels , durch hydraulische Verluste und die Umwandlung in Wärme abgebaut .

Der Rohrabschnitt kann an j eweils einer Stirnseite des Tilgergehäuses parallel zu der Oberseite oder Unterseite des Tilgerkolben angeordnet sein, wobei der Rohrabschnitt j eweils mit einem Rohrabschnittende in die erste und die zweite Kammer mündet und diese hydraulikmittelleitend verbindet . Neben dieser Ausgestaltung kann der Rohrabschnitt auch an einer Innenwand parallel zu der Tilgerkolbenstange angeordnet sein, wobei die Tilgereinrichtung so ausgestaltet ist , dass der Tilgerkolben bei einer Verlagerung in dem Innenraum die Rohrabschnittenden nicht überstreicht und dabei die Druckausgleichseinrichtung blockieren kann . Der Rohrabschnitt kann auch in dem Tilgerkolben angeordnet sein, wobei ein oder mehrere Rohrabschnitte die Oberseite des Tilgerkolbens hydraulikmittelleitend mit der Unterseite verbinden .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hydraulikmittel ein Mineralöl ist . Neben der Verwendung eines Hydraulikmittels auf Mineralölbasis kann das verwendete Hydraulikmittel ebenso ein Silikonöl oder ein Säureester sein .

Die Erfindung betri f ft auch eine Dämpfereinrichtung zur Dämpfung einer auf die Dämpfereinrichtung einwirkenden Kraft , wobei die Dämpfereinrichtung ein einen Innenraum umschließendes Dämpfergehäuse mit einem Hydraulikmittel und eine Dämpferkolbenstange mit einem daran festgelegten Dämpferkolben aufweist , wobei der Dämpferkolben in dem Innenraum angeordnet und diesen in eine erste Kammer und in eine zweite Kammer unterteilt , wobei die Dämpferkolbenstange in einer axialen Richtung relativ zu dem Dämpfereinrichtungsgehäuse verlagerbar ist , sodass bei einer Krafteinwirkung auf die Dämpferkolbenstange eine Verlagerung der Dämpferkolbenstange entlang einer axialen Richtung relativ zu dem Gehäuse ermöglicht wird, wobei bei der Verlagerung der Dämpferkolbenstange der Dämpferkolben verlagert und das Hydraulikmittel der zweiten Kammer durch den Dämpferkolben mit einem Druck beaufschlagt und der Druck über eine die zweite Kammer mit der ersten Kammer verbindende hydraulikmit tel leit ende Dämpferdruckausgleichseinrichtung ausgeglichen wird .

Zur Reduzierung von Schwingungen eines schwingungs fähigen Bauteils können zum einen Tilgereinrichtungen und zum anderen Dämpfereinrichtungen eingesetzt werden . Tilgereinrichtungen sind dazu eingerichtet , die auftretende Energie zu verschieben, um einer Resonanz in der Eigenfrequenz entgegenzuwirken . Im Gegensatz zu Tilgereinrichtungen, die angebunden an das schwingungs fähiges Bauteils dazu verwendet werden, durch die Abstimmung der Eigenfrequenz der Tilgereinrichtung auf die zu eliminierende Resonanz frequenz des schwingungs fähigen Systems Schwingungen zu reduzieren, werden Dämpfersysteme dazu eingesetzt Schwingungen frequenzunabhängig zu dämpfen und die dabei aufgenommene Energie zu dissipieren .

Es sind aus der Praxis Einrohr-Dämpfereinrichtungen und Zweirohr-Dämpfereinrichtungen bekannt . Beiden Aus führungen ist gemein, dass bei einer Verlagerung des Dämpferkolbens relativ zu dem Dämpfergehäuse das Hydraulikmittel mit einem Druck beaufschlagt wird, welches dabei von einer Kammer in eine andere Kammer strömt , und dabei der Verlagerung des Dämpferkolbens durch Reibung des Hydraulikmittels an dem Dämpfergehäuses Energie entzieht .

Um die Vorzüge einer frequenzabhängigen Tilgereinrichtung und einer frequenzunabhängigen Dämpfereinrichtung kombinieren zu können, sind aus der Praxis Aus führungsvarianten bekannt , wobei eine Dämpfereinrichtung und eine Tilgereinrichtung parallel entlang einer axialen Richtung hintereinandergeschaltet sind . Durch die Aneinanderreihung der Tilgereinrichtung zum einen und der Dämpfereinrichtung zum anderen j edoch werden große Anforderungen an den Platzbedarf , insbesondere in der axialen Richtung gestellt .

Als Aufgabe der Erfindung wird es angesehen eine Dämpfereinrichtung und eine Tilgereinrichtung möglichst platzsparend zu kombinieren .

Die Aufgabe wird dadurch gelöst , dass die Dämpferkolbenstange mindestens abschnittsweise hohl ist und dass eine Tilgereinrichtung mit den vorangehend beschriebenen Merkmalen in der hohlen Dämpferkolbenstange angeordnet ist . Die Tilgereinrichtung kann dabei platzsparend in der hohl ausgestalteten Dämpferkolbenstange angeordnet sein und muss nicht wie bei herkömmlichen Dämpfer-Tilger-Kombinationen als eine Anordnung einer Dämpfereinrichtung und Tilgereinrichtung in axialer Richtung hintereinander ausgestaltet sein . Somit kann die Tilgereinrichtung durch die Verlagerung in den bisher ungenutzten Bereich innerhalb der Dämpferkolbenstange mit der Dämpfereinrichtung verbunden werden, wobei diese als eine Einheit in die Dämpferkolbenstange eingesetzt werden kann . Dies ermöglicht eine platzsparende und kompakte Bauweise einer Dämpfer-Tilger-Kombination . Die Tilgungswirkung, also eine Reduzierung der Schwingung von zwei Bauteilen relativ zueinander kann dabei frequenzunabhängig oder aber frequenzabhängig ausgestaltet werden . Die Dämpferkolbenstange kann an dem schwingungs fähigen Bauteil und die Tilgerkolbenstange an dem quasistatischen Bauteil oder aber umgekehrt angeordnet werden . Es ist auch möglich und erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass die Tilgereinrichtung über die Tilgerkolbenstange an dem Dämpfereinrichtungsgehäuse festgelegt ist . Dies ermöglicht es , dass die Tilgereinrichtung über die Tilgerkolbenstange an dem schwingungs fähigen Bauteil angeschlossen ist , sodass auf das Dämpfergehäuse einwirkende Kräfte direkt auf die Tilgereinrichtung übertragen werden können .

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Druckausgleichseinrichtung zwischen dem Tilgergehäuse und der Dämpferkolbenstange angeordnet ist . Die Druckausgleichseinrichtung kann dabei als zwischen einer Außenseite des Tilgergehäuses und einer Innenseite der Dämpferkolbenstange verlaufender Spalt ausgebildet sein .

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckausgleichseinrichtung eine schraubenförmig an einer Außenseite des Tilgergehäuses ausgebildete Nut . Dabei wird bei der Anordnung der Tilgereinrichtung in der Dämpferkolbenstange ein schraubenförmiger Kanal gebildet . Durch die schraubenförmige Ausgestaltung der Druckausgleichseinrichtung kann die Energie des durch den schraubenförmigen Kanal hindurchströmenden Hydraulikmittel mittels Reibung schnell und ef fi zient in Wärme umgewandelt werden . Eine derartige Ausgestaltung mit einer in die Außenseite eingelassenen Nut ist darüber hinaus einfach und kostengünstig umzusetzen, wobei das Tilgergehäuse aus einem handelsüblichen Rundstahl gearbeitet sein kann .

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Tilgereinrichtung und der Dämpfereinrichtung werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispielen erläutert . Es zeigt : Figur 1 eine Tilgereinrichtung aus dem Stand der Technik, wobei eine Federeinrichtung an einer hydraulischen Übersetzung angeordnet ist ,

Figur 2 eine erfindungsgemäße Tilgereinrichtung, wobei die Federeinrichtung in einem Innenraum der Tilgereinrichtung angeordnet ist ,

Figur 3 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Tilgereinrichtung als Fahrwerkskomponente eines Automobils ,

Figur 4 eine Vergrößerung eines Tilgerkolbens sowie der Federeinrichtung aus Figur 3 ,

Figur 5 eine erfindungsgemäße Dämpfereinrichtung mit einer in einer hohlen Dämpferkolbenstange angeordneten Tilgereinrichtung,

Figur 6 einen Ausschnitt der Tilgereinrichtung aus Figur 5 , und

Figur 7 eine Vergrößerung eines Tilgergehäuses aus Figur 6 .

Klassischerweise weist eine Tilgereinrichtung 1 ein Federeinrichtungs-Masse System auf , wobei die Masse beziehungsweise die Trägheit der Tilgereinrichtung 1 über die Federeinrichtung an ein schwingungs fähiges System angebunden ist . Die Eigenfrequenz der Tilgereinrichtung 1 ist auf die zu eliminierende Resonanz frequenz des schwingungs fähigen Systems abgestimmt . Bei dieser Frequenz treten daher bei der Verwendung einer darauf abgestimmten Tilgereinrichtung 1 geringere durch die Schwingungen ausgelöste Bewegungen auf , wobei die Erzeugung von Schwingungen der Tilgereinrichtung 1 dem schwingungs fähigen System Energie entzieht .

Figur 1 zeigt eine bekannte Ausgestaltung einer Tilgereinrichtung 1 mit einer hydraulischen Anbindung zur Reduzierung von auftretenden Schwingungen zwischen einem quasistatischen Bauteil 2 und einem schwingungs fähigen Bauteil 3 aus dem Stand der Technik . Die Tilgereinrichtung 1 weist ein einen Innenraum 4 umgebendes Tilgergehäuse 5 mit einem in dem Innenraum 4 angeordneten Hydraulikmittel 6 auf . Der Innenraum 4 ist durch einen Tilgerkolben 7 in eine erste Kammer 8 und eine zweite Kammer 9 auf geteilt . Weiterhin ragt eine Tilgerkolbenstange 10 von einer Seite in den Innenraum 4 , wobei die Tilgerkolbenstange 10 starr an dem Tilgerkolben 7 festgelegt ist . Die Tilgerkolbenstange 10 sowie der Tilgerkolben 7 sind in einer axialen Richtung relativ zu dem Tilgergehäuse 5 verlagerbar angeordnet . Weiterhin weist die Tilgereinrichtung 1 eine als Feder ausgestaltete Federeinrichtung 11 auf , die an der Tilgerkolbenstange 10 angeordnet ist . Bei einer Krafteinwirkung auf die Tilgerkolbenstange 10 entlang der axialen Richtung mit einer Kraft größer als eine Federkraft der Federeinrichtung 11 wird die Tilgerkolbenstange 10 entlang der axialen Richtung relativ zu dem Tilgergehäuse 5 verlagert . Bei dieser Verlagerung der Tilgerkolbenstange 10 wird ebenfalls der mit der Tilgerkolbenstange 10 starr verbundene Tilgerkolben 7 parallel zu der Tilgerkolbenstange 10 verlagert und das Hydraulikmittel 6 aus der zweiten Kammer 9 durch den Tilgerkolben 7 mit einem Druck beaufschlagt . Dieser entstehende Druck wird über eine die zweite Kammer 9 mit einer ersten Kammer 8 verbindende hydraulikmittelleitende und als Rohrabschnitt ausgeführte Druckausgleichseinrichtung 12 ausgeglichen . Diese bekannte Ausgestaltungsmöglichkeit hat j edoch den Nachteil , dass insbesondere in der axialen Richtung keine kompakte Bauweise durch die hintereinander in axialer Richtung nachfolgend angeordneten Federeinrichtung sowie hydraulische Übersetzung möglich ist .

In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Tilgereinrichtung 1 in einer Schnittansicht dargestellt , die durch die erfindungsgemäße Anordnung der Federeinrichtung 11 eine kompakte Bauweise ermöglicht . Die Tilgereinrichtung 1 weist das einen Innenraum 4 umgebende Tilgergehäuse 5 mit einem in dem Innenraum 4 angeordneten Hydraulikmittel 6 sowie die Tilgerkolbenstange 7 mit dem Tilgerkolben 10 auf . Der Innenraum 4 ist durch den Tilgerkolben 7 in die erste Kammer 8 und die zweite Kammer 9 fluiddicht unterteilt . Die in den Innenraum 4 hineinragende Tilgerkolbenstange 7 ruht dabei in einem in der Figur nicht näher dargestellten Tilgerkolbenstangenlagerbereich 13 an dem Tilgergehäuse 5 sowie in einer als Tilgerkolbenstangenlagerbereich 13 ausgestalteten und mittig angeordneten Ausnehmung des Tilgerkolbens 7 . Durch die Lagerung an den zwei beabstandet zueinander angeordneten Tilgerkolbenstangenlagerbereichen 13 kann die Tilgerkolbenstange 10 beispielsweise bei einer Kurvenfahrt eines Automobils auftretende Querkräfte ef fektiv auf nehmen .

Der Tilgerkolben 7 ist über die Federeinrichtung 11 an der Tilgerkolbenstange 10 festgelegt . Dazu weist die Federeinrichtung 11 eine erste Feder 14 und eine zweite Feder 15 auf , wobei beiden Federn 14 , 15 j eweils als Schraubenfedern ausgebildet sind . Die Tilgerkolbenstange 10 ist über die erste Feder 14 an einer der ersten Kammer 8 zugewandten ersten Tilgerkolbenseite 16 und mit der zweiten Feder 15 an einer der ersten Tilgerkolbenseite 16 gegenüberliegenden der zweiten Kammer 9 zugewandten zweiten Tilgerkolbenseite 17 an dem Tilgerkolben 10 federnd gelagert .

Für eine ef fektive fluiddichte Abtrennung der ersten Kammer 8 und der zweiten Kammer 9 weist der Tilgerkolben 7 an seiner Mantel fläche eine als Elastomerbeschichtung ausgestaltete Dichtungseinrichtung 18 auf . Eine weitere die Ausnehmung des Tilgerkolbens 7 auskleidende Elastomerbeschichtung dichtet die Tilgerkolbenstange 10 gegen den Tilgerkolben 7 fluiddicht ab, wobei eine Relativbewegung der beiden Teile ermöglicht wird . Um eine Schwingung des schwingungs fähigen Systems ef fektiv reduzieren zu können, ist der Tilgerkolben 7 an der Tilgerkolbenstange 10 nicht starr, sondern verlagerbar angeordnet , sodass eine Relativbewegung der beiden Bauteile zueinander erfolgen kann .

Die aus dem Tilgergehäuse 5 herausragende Tilgerkolbenstange 10 kann dabei mit dem schwingungs fähigen Bauteil 2 verbunden sein, während das Tilgergehäuse 5 mit dem quasistatischen Bauteil 3 verbunden ist . Eine auf die Tilgerkolbenstange 10 entlang der axialen Richtung einwirkende Kraft kann dabei von der Tilgereinrichtung 1 reduziert , in Reibung und schlussendlich in Wärme umgewandelt werden . Die Federeinrichtung 11 nimmt die Kraft zwischen Kolben 7 und Kolbenstange 10 auf und wird dabei verformt . Die Tilgerkolbenstange 10 kann dabei zuerst ohne eine Bewegung des Tilgerkolbens 7 aus zulösen relativ zu dem Tilgergehäuse 5 verlagert werden und in das Tilgergehäuse 5 einfedern . Die Federeinrichtung 11 kann dieser auf sie einwirkende Kraft ausweichen und dabei den Tilgerkolben 7 parallel zu der

Tilgerkolbenstange 10 und der einwirkenden Kraft innerhalb des Innenraums 4 verlagern . Dabei wird das Hydraulikmittel 6 in der zweiten Kammer 9 des Tilgergehäuses 5 durch den Tilgerkolben 7 mit einem Druck beaufschlagt , wobei das Hydraulikmittel 6 über die hydraulikmittelleitende Druckausgleichseinrichtung 12 von der zweiten Kammer 9 in die erste Kammer 8 strömen kann . Auf diese Weise kann der Druck ausgeglichen und die auf die Tilgerkolbenstange 10 einwirkende Kraft durch die Reibung des Hydraulikmittels 6 an dem Tilgergehäuse 5 beziehungsweise an der Druckausgleichseinrichtung 12 in Wärme umgewandelt werden . Im Falle der Eigenfrequenz der Tilgereinrichtung 1 wirken die durch die Trägheit des Hydraulikmittels 6 auf den Tilgerkolben 7 hervorgerufenen Kräfte den auf die Tilgerkolbenstange 10 wirkenden Kräften entgegen .

In Figur 3 ist eine Aus führungsvariante des erfindungsgemäßen Tilgersystems 1 in einer Schnittansicht dargestellt , wobei das Tilgersystem 1 in dieser Variante neben einer hier nicht dargestellten Aufbaufeder als Fahrwerkskomponente zum Einsatz kommen kann . Das Funktionsprinzip entspricht dabei dem in Figur 2 beschriebenen Funktion, wobei hier die erste Feder 14 und die zweite Feder 15 als Tellerfedern ausgestaltet sind und die Tilgereinrichtung somit eine degressive Federkennlinie aufweist . In Figur 4 ist der Aufbau des Tilgerkolbens 7 und der Federeinrichtung 11 aus Figur 3 in einer vergrößerten Ansicht dargestellt .

Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Dämpfereinrichtung 19 mit einer Tilgereinrichtung 1 anhand einer Schnitt Zeichnung . Die Dämpfereinrichtung 19 ist dabei als ein Zweirohr-Dämpfer ausgestaltet . Sie weist ein einen Innenraum 20 umschließendes Dämpfergehäuse 21 mit einem in dem Innenraum 20 angeordneten Hydraulikmittel 22 und eine Dämpferkolbenstange 23 mit einem daran festgelegten Dämpferkolben 24 auf . Der in dem Innenraum 20 angeordnete Dämpferkolben 24 unterteilt diesen in eine erste Kammer 25 und in eine zweite Kammer 26 , wobei die Dämpferkolbenstange 23 in einer axialen Richtung relativ zu dem Dämpfergehäuse 21 verlagerbar ist .

Bei einer Krafteinwirkung auf die Dämpferkolbenstange 23 wird diese entlang einer axialen Richtung relativ zu dem Dämpfergehäuse 21 verlagert , wobei bei der Verlagerung der Dämpferkolbenstange 23 der Dämpferkolben 24 verlagert und das Hydraulikmittel 22 der zweiten Kammer 26 durch den Dämpferkolben 24 mit einem Druck beaufschlagt und der Druck über eine die zweite Kammer 26 mit der ersten Kammer 25 verbindende hydraulikmittelleitende Dämpferdruckausgleichseinrichtung in dem Dämpferkolben 24 sowie über einen über ein Dämpferrückschlagventil 27 mit der zweiten Kammer 26 verbundenen Dämpferausgleichsraum 28 ausgeglichen wird . Die auf die Dämpfereinrichtung 20 einwirkende Kraft wird dabei durch das Hydraulikmittel 22 in Bewegung und schlussendlich in Wärme umgewandelt und so dem schwingungs fähigen System Energie entzogen .

Die Dämpfereinrichtung 20 ermöglicht dabei eine frequenzunabhängige Dämpfung der Schwingung . Um zusätzlich eine frequenzabhängige Reduzierung der Schwingungen zu erreichen, ist in der hohl ausgestalteten Dämpferkolbenstange 23 die Tilgereinrichtung 1 angeordnet . Die Tilgereinrichtung 1 ist über die Tilgerkolbenstange 10 an dem Dämpferrückschlagventil 27 festgelegt . Die Tilgereinrichtung 1 ist damit über die Tilgerkolbenstange 10 an dem schwingungs fähigen Bauteil 2 angeschlossen, da auf das Dämpfergehäuse 21 einwirkende Kräfte über das Dämpferrückschlagventil 27 auf die Tilgereinrichtung 1 übertragen werden können . Die Dämpferkolbenstange 23 kann weiterhin an das quasistatische Bauteil 3 angeschlossen werden .

Figur 6 zeigt eine Vergrößerung der Dämpferkolbenstange 23 mit der darin angeordneten Tilgereinrichtung 1 aus Figur 7 . Die Druckausgleichseinrichtung 12 ist dabei als schraubenförmige an einer Außenseite des Tilgergehäuses 5 angeordnete Nut ausgestalten . Bei der Anordnung der Tilgereinrichtung 1 in der Dämpferkolbenstange 23 wird ein schraubenförmiger Kanal ausgebildet , welcher die zweite Kammer 9 hydraulikmittelleitend mit der ersten Kammer 8 verbindet . Figur 7 zeigt dabei die schraubenförmige Nut auf der Außensite des Tilgergehäuses 5 .

B E Z U G S Z E IC H E N L I S T E

1 Tilgereinrichtung

2 Schwingungs fähiges Bauteil

3 Quasistatisches Bauteil

4 Innenraum der Tilgereinrichtung

5 Tilgergehäuse

6 Hydraulikmittel der Tilgereinrichtung

7 Tilgerkolben

8 Erste Kammer der Tilgereinrichtung

9 Zweite Kammer der Tilgereinrichtung

10 Tilgerkolbenstange

11 Federeinrichtung

12 Druckausgleichseinrichtung

13 Tilger kolbens tangenlagerbereich

14 Erste Feder

15 Zweite Feder

16 Erste Tilgerkolbenseite

17 Zweite Tilgerkolbenseite

18 Dichtungseinrichtung

19 Dämpfereinrichtung

20 Innenraum der Dämpfereinrichtung

21 Dämpfergehäuse

22 Hydraulikmittel der Dämpfereinrichtung

23 Dämpferkolbenstange

24 Dämpferkolben

25 Erste Kammer der Dämpfereinrichtung

26 Zweite Kammer der Dämpfereinrichtung

27 Dämpferrückschlagventil

28 Dämpferausgleichsraum