DE10321351A1

DE10321351A1 - Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen

Info

Publication number: DE10321351A1
Application number: DE2003121351
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Sasse
Original assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-09

Abstract

Um eine Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen, insbesondere bei Stoßdämpfern für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem innerhalb eines Dämpfungsgehäuses (2) angeordneten, mit einer Kolbenstange (1) verbundenen, das Dämpfungsgehäuse (2) in zwei Dämpfungsräume (5, 6) aufteilenden Arbeitskolben (3) derartig zu gestalten, dass sie einfacher aufgebaut ist und keine zusätzliche hydraulische Verbindung zwischen den Arbeitsräumen benötigt, weist der Arbeitskolben (3) einen Dämpfungskolben (7) und einen Ausgleichskolben (8) auf, die in Achsrichtung der Kolbenstange (1) begrenzt verschieblich miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen, insbesondere bei Stoßdämpfern für Kraftfahrzeuge nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Insbesondere bei Stoßdämpfern für Kraftfahrzeuge ist es gewünscht, dass hochfrequente Schwingungen mit geringer Amplitude nicht vom eigentlichen Dämpfungsmechanismus des Stoßdämpfers abgefangen werden. Derartige hochfrequente Schwingungen können ausgelöst werden durch das Profil des rollenden Reifens oder geringe Unwuchten des Rades. Sofern diese hochfrequenten Schwingungen mit niedriger Amplitude dem eigentlichen Dämpfungsmechanismus zugeführt werden, kommt es zu Losbrecheffekten, hervorgerufen durch den Stick-Slip-Effekt des Dämpfungskolbens am Dämpfungsgehäuse, was zu einer für den Fahrzeuginsassen spürbaren Unruhe der Radaufhängung führt.
Es gibt mehrere Lösungsvorschläge, um dieses Problem zu lösen.

Nach der EP 1 152 166 A1 wird dem Arbeitskolben ein Element zur Beeinflussung kleiner Amplituden hydraulisch parallel zugeordnet. Bei der hier gezeigten Ausbildung des Elementes zur Beeinflussung kleiner Amplituden zum Arbeitskolben ist es erforderlich, eine zusätzliche hydraulische Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen vorzusehen. Diese hydraulische Verbindung muss sich durch den Arbeitskolben, vorzugsweise durch eine den Arbeitskolben haltende hohle Kolbenstange erstrecken. Dadurch wird es nachteilig erforderlich, hier mit hohem Aufwand eine Sacklochbohrung einzubringen. Darüber hinaus wird die Kolbenstange geschwächt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen zu finden, die einfacher aufgebaut ist und keine zusätzliche hydraulische Verbindung zwischen den Arbeitsräumen benötigt.

Die Erfindung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt insbesondere in dem vereinfachten Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung. Weiterhin vorteilhaft verringert sich der Einbauraum im Dämpfungsgehäuse. Darüber hinaus vorteilhaft lassen sich in einfacher Weise verschiedene Bauelemente bei unterschiedlicher Anforderung an die Dämpfungscharakteristik miteinander kombinieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 einen Schnitt durch ein Dämpfungsgehäuse eines Stoßdämpfers mit dem Arbeitskolben am Ende der Kolbenstange,
2 einen Schnitt gemäß 1 mit einer anderen Ausbildung des Arbeitskolbens und
3 einen Schnitt gemäß 1 mit einer alternativen Ausbildung des Arbeitskolbens.
Bei einem Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge, wie er im Ausführungsbeispiel zugrunde gelegt ist, taucht die Kolbenstange 1 mit einem Ende in das Dämpfungsgehäuse 2 ein. Am Ende der Kolbenstange 1 ist ein Arbeitskolben 3 angeordnet, der mit einem Dichtring 4 radial gegen den Innenmantel des Dämpfungsgehäuses 2 abgedichtet ist. Dadurch wird das Dämpfungsgehäuse 2 in zwei Dämpfungsräume 5, 6 aufgeteilt. Bei oszillierendem Eintauchen der Kolbenstange 1 in das Dämpfungsgehäuse 2, muss die die Dämpfungsräume 5, 6 füllende Dämpfungsflüssigkeit den Arbeitskolben 3 durchströmen, was zur Dämpfung der Bewegung der eintauchenden Kolbenstange 1 führt.
Im Ausführungsbeispiel besteht der Arbeitskolben aus zwei ringförmig ineinander liegenden Kolben, nämlich einem Dämpfungskolben 7 und einem Ausgleichskolben 8. Gemäß 1 ist der Ausgleichskolben 8 glockenförmig mit einem Boden 9 und einem Mantel 10 ausgebildet. Er ist mittels Schweißen mit der Kolbenstange 1 verbunden und trägt an der Außenseite des Mantels 10 den Dichtring 4.
Im Innenraum des glockenförmig ausgebildeten Ausgleichskolbens 8 ist in Achsrichtung der Kolbenstange 1 begrenzt verschieblich der Dämpfungskolben 7 angeordnet. Dieser Dämpfungskolben 7 entspricht der üblichen Art von Dämpfungskolben bei hydraulischen Stoßdämpfern mit einem mehrteilig ausgebildeten Kolbenkörper 11, der wechselseitig angeordnete Durchbrüche 12 aufweist, deren jeweils innenseitige Öffnung über Federscheiben 13 verschlossen sind. Diese Federscheiben 13 wirken somit als Rückschlagventile, die je nach Durchströmgeschwindigkeit in einer Richtung mehr oder minder den Durchbruch 12 öffnen.
Die Einzelteile des Dämpfungskolbens 7 sind über eine zentrisch angeordnete Schraubverbindung, bestehend aus Schraube 14 und Mutter 15, verbunden. Über diese Schraubverbindung wird auch eine Anschlagscheibe 16 gehalten. An der Öffnung des Mantels 10 des glockenförmig ausgebildeten Ausgleichskolbens 8 ist ein Anschlagring 17 angebracht, gegen den die mit dem Dämpfungskolben 7 verbundene Anschlagscheibe 16 anschlagen kann.
Es ist ersichtlich, dass der Dämpfungskolben 7 innerhalb des Ausgleichskolbens 8 in Achsrichtung der Kolbenstange 1 über einen begrenzten Weg verschieblich ist. Die Begrenzung erfolgt zum einen durch den Boden 9 des Ausgleichskolbens 8 und zum anderen durch den Anschlagring 17, gegen den die Anschlagscheibe 16 fährt. Dämpfelemente 18, 19 verhindern einen harten Anschlag des Dämpfungskolbens 7 an der Begrenzung des Ausgleichskolbens 8. Ein oder mehrere Durchbrüche 20 durch den Boden 9 des Ausgleichskolbens 8 gewährleisten die hydraulische Verbindung vom oberen Dämpfungsraum 5 zum Innenraum des Ausgleichskolbens 8.
Bei oszillierenden Bewegungen der Kolbenstange mit kleiner Amplitude bleibt der Dämpfungskolben 7 relativ zum Dämpfungsgehäuse 2 stehen. Diese oszillierenden Bewegungen mit kleiner Amplitude führt nur der an der Kolbenstange 1 angeordnete Ausgleichskolben 8 durch, sodass dieser – ebenso wie die Kolbenstange 8 – sich relativ zum Dämpfungsgehäuse 2 und zum Dämpfungskolben 7 bewegt. Eine Bewegung des Dämpfungskolbens 7 relativ zum Dämpfungsgehäuse 2, und damit ein Durchströmen der Dämpfungsflüssigkeit von einem Dämpfungsraum 5, 6 zum anderen Dämpfungsraum 6, 5 des Dämpfungskolbens 7, und damit ein Dämpfen der Bewegung der Kolbenstange 1, erfolgt erst, wenn der Dämpfungskolben 7 mit einem Anschlag an einem Anschlag des Ausgleichskolbens 8 anliegt.
Die Ausbildung der Einrichtung nach 2 unterscheidet sich kinematisch von der Ausbildung nach 1. Hier ist der Ausgleichskolben 8 ringförmig ausgebildet und liegt wiederum mit einem Dichtring 4 am Dämpfungsgehäuse 2 an. Gegenüber der Ausbildung gemäß 1 ist jedoch der Dämpfungskolben 7 fest an der Kolbenstange 1 angebracht. Die Kolbenstange 1 ist zapfenförmig verlängert. Der Dämpfungskolben 7 liegt zwischen Begrenzungsscheiben 21, 22 auf diesem Zapfen 23. Sämtliche auf dem Zapfen 23 befestigten Teile werden mittels einer Mutter 24 miteinander verspannt.
Der Dämpfungskolben 7 ist, wie zu 1 beschrieben, standardmäßig aus Kolbenkörper 11, Durchbrüchen 12 und Federscheiben 13 zusammengesetzt. Der ringförmig ausgebildete Ausgleichskolben 8, der gegenüber dem Dämpfungskolben 7 in Achsrichtung der Kolbenstange 1 begrenzt verschieblich ist, wird radial durch ebenfalls auf dem Zapfen 23 angeordnete Federscheiben 25, 26 gehalten. Der sich nach innen erstreckende Sitz des Ausgleichskolbens 8 lässt eine begrenzt freie axiale Bewegung des Ausgleichskolbens 8 zu. Die Federscheiben 25, 26 sind geeignet, eine federnde Abbremsung des Ausgleichskolbens 8 am Anschlag zu gewährleisten, sodass der Ausgleichskolben 8 nicht ungebremst gegen die Begrenzungsscheiben 21, 22 fährt. Zusätzlich zur vorbeschriebenen Begrenzung wird die Relativbewegung des Ausgleichskolbens 8 gegenüber dem Dämpfungskolben 7 mit hydraulischen Mitteln begrenzt. Hierzu dienen die Kanäle 27 an der Innenseite des ringförmig aus gebildeten Ausgleichskolben 8. In der Mittelstellung des Ausgleichskolbens 8 gegenüber dem Dämpfungskolben 7 sind diese Kanäle beidseitig geöffnet. Das ermöglicht ein Durchströmen der Dämpfungsflüssigkeit von einem der Dämpfungsräume 5, 6 zum anderen der Dämpfungsräume 6, 5. Dabei wird der Dämpfungskolben 7 nicht durchströmt.
Sobald der Ausgleichskolben 8 relativ zum Dämpfungskolben 7 in eine Endlage gekommen ist, werden die Kanäle 27 verschlossen. Dann müssen die Durchbrüche 12 des Dämpfungskolbens 7 von der Dämpfungsflüssigkeit durchflossen werden, wodurch die Dämpfungsfunktion des Dämpfungskolbens 7 beginnt. Bei oszillierenden Bewegungen der Kolbenstange 1 mit kleiner Amplitude werden somit die Kanäle 27 durchflossen. Eine Dämpfung erfolgt nur minimal. Eine Gleitbewegung zwischen Ausgleichskolben 8 und Dämpfungsgehäuse 2 findet nicht statt.
Einlassöffnungen 28, 29 dienen als Zutritt der Dämpfungsflüssigkeit aus den Dämpfungsräumen 5, 6 zu den Arbeitsräumen des Arbeitskolbens 3.
Die in 3 dargestellte Ausbildung des Arbeitskolbens 3 stellt eine alternative Ausbildung entsprechend 1 dar. Auch hier ist der Ausgleichskolben 8 glockenförmig ausgebildet. Diese Ausbildung ist jedoch zweiteilig, wobei Boden 9 und Mantel 10 als getrennte Bauteile aufgebaut sind. Des weiteren weist der Kopf der Schraube 14 einen großen Durchmesser auf und dient in dieser Ausbildung als obere Anschlagscheibe 30, die gegen einen Rundschnurring 31 als Dämpfungselement fährt.

1: Kolbenstange
2: Dämpfungsgehäuse
3: Arbeitskolben
4: Dichtring
5: Dämpfungsraum
6: Dämpfungsraum
7: Dämpfungskolben
8: Ausgleichskolben
9: Boden
10: Mantel
11: Kolbenkörper
12: Durchbruch
13: Federscheibe
14: Schraube
15: Mutter
16: Anschlagscheibe
17: Anschlagring
18: Dämpfungselement
19: Dämpfungselement
20: Durchbruch
21: Begrenzungsscheibe
22: Begrenzungsscheibe
23: Zapfen
24: Mutter
25: Federscheibe
26: Federscheibe
27: Kanal
28: Einlassöffnung
29: Einlassöffnung
30: Anschlagscheibe
31: Rundschnurring

Claims

Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen, insbesondere bei Stoßdämpfern für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem innerhalb eines Dämpfungsgehäuses (2) angeordneten, mit einer Kolbenstange (1) verbundenen, das Dämpfungsgehäuse (2) in zwei Dämpfungsräume (5, 6) aufteilenden Arbeitskolben (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (3) einen Dämpfungskolben (7) und einen Ausgleichskolben (8) aufweist, die in Achsrichtung der Kolbenstange (1) begrenzt verschieblich miteinander verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskolben (7) fest und der Ausgleichskolben (8) axial verschieblich mit der Kolbenstange (1) verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskolben (8) fest und der Dämpfungskolben (7) axial verschieblich mit der Kolbenstange (1) verbunden ist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpfungskolben (7) und Ausgleichskolben (8) ringförmig ineinander liegen und der außen liegende Kolben radial am Innenmantel des Dämpfungsgehäuses (2) dieses abdichtend anliegt.
Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskolben (8) außen liegend fest mit der Kolbenstange (1) verbunden, glockenförmig ausgebildet ist und der Dämpfungskolben (7) im Innenraum des Ausgleichskolbens (8) radial gegen diesen abgedichtet in Kolbenstangenachsrichtung begrenzt verschieblich gelagert ist, wobei der Boden (9) des Ausgleichskolbens (8) einen oder mehrere Durchbrüche (12) aufweist.
Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskolben (7) innen liegend fest mit der Kolbenstange (1) verbunden und vom Ausgleichskolben (8) abgedichtet ringförmig umgeben ist und die Relativbewegung des Ausgleichskolbens (8) mittels oberhalb und/oder unterhalb des Dämpfungskolbens (7) an der Kolbenstange (1) angebundener Begrenzungsbauteile, vorzugsweise Begrenzungsscheiben (21, 22), begrenzt wird.
Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Bypasskanäle am Dämpfungskolben (7) und/oder am Ausgleichskolben (8) einen geringen Durchfluss zwischen den beiden Dämpfungsräumen (5, 6) zulassen.