DE1249100B - - Google Patents

Description

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DEUTSCHES PATENTAMT

'wiw DeutscheKl.: 63 c-42

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1 249100

Aktenzeichen: St 1479111/63 c

J 249 100 Anmeldetag: 17.Februar 1959

Auslegetag: 31. August 1967

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Flüssigkeitsstoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Aus der USA.-Patentschrift 2 811 226 ist ein derartiger Kolben mit für jede DurchnußrichUing der Dämpfungsflüssigkeit vorgesehenen, zur Kolbenstange parallelen Kanälen bekannt, die gruppenweise durch aus Fcdcrplatlen bestehende Ventilkörper gesteuert sind, dessen Dämpfungsleistimg ohne besondere Vor-.s pn η η iiiitl el einstellbar isl und dessen Kolben leicht kegelig ausgehöhlte Stirnseiten besitzt, bei welchem die auf den Stirnflächen des Kolbens aufliegenden Fedcrplattcn mittels je einer Sclicibc abgestützt sind, deren den Fcderplatten zugewandte Stirnflächen stärker als die Kolbenstirnseiten gewölbt sind, und bei welchem beide Scheiben mittels einer Mutter auf der Kolbenstange unter Vorspannung fest eingespannt

sind. Die für ti ic Dämpfungsflüssigkeit vorgesehenen Kanäle beider Arbeilsriehiiingen sind jedoch als zylindrische Boliriingeii gleichmäßig über einen einzigen, zur Kolbenstange konzentrischen Lochkreis verteilt, und die Fcderplattenvcntilc sind sternförmig ausgebildet. Derartige I ederplattenvcntile sind ausschließlich auf radi::L' Biegung beansprucht und öffnen nur durch einseitige Aufbiegung. Derartige Federplattcnventile ölVnen und schließen ruckartig und brechen sehr leicht, weil die gesamten Biegungsbeanspruclningen im wesentlichen stets entlang einer tangential verlaufenden I inie auftreten.

Bei den einschlägigen Kolben ist aus der französischen Patentschrift I 104 016 auch bereits die Verwendung von in ihrem Durchmesser abgestuften Kreisscheiben als I cderplallenveiilile bekannt. Jedoch sind auch hier die Ixilerplatlen ausschließlich auf radiale Biegung beansprucht, was zu den bereits geschilderten I•Olgcn führt. Die Slirnseiten der Kolben sind nicht durchgehend plan, sondern abgesetzt. Die Plattenvcntile liegen ohne Vorspannung auf den Austrittsöll'iHingen der Kolbenkaiuile an, was deren einwandfreie Abdichtung beeinträchtig!.

Durch die I ISA.-Patentschrift 2 676 676 ist ein Kolben für Hüssigkcitsstoßdämpfer bekanntgeworden, der für jede Durchlliilirichtiingdcr Dämpfungsflüssigkeit Kanäle aufweist, die gruppenweise durch aus Fcderplatten bestehende Ventilkörper beherrscht sind. Dabei können auch mehrere Fcdcrplattcn einen Ventilkörper bilden. Nur die dem Kolbcnslangenendc zugewandte Stirnseite des Kolbens ist leicht ausgehöhlt. Jedoch ist auch diese Stirnseite des Kolbens mit einer ringsum laufenden Nut für die Dämpfungsflüssigkeit versehen. Das Niederdruckventil besieht aus einer dünnen hufeisenförmigen Scheibe, welche von einer Kolben für einen Flüssigkeitsstoßdämpfer,
insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anmelder:
Stabilus

Industrie- und Handelsgesellschaft m. b. H.,
Koblenz-Neuendorf, Herberichstr. 47-53

Als Erfinder benannt:

Wilhelm Schäfer, Koblenz-Kesselheim

Sternfeder als zusätzliches Vorspannmittel beherrscht ist. Dieses Niederdruckventil hebt sich nach Art einer Ringscheibe axial von seinem Sitz gegen die Sternscheibe ab. Derartige Ventile verursachen bei Kälte Klopfgeräusche und brechen auch häufig an dem Steg zwischen Spannring und Ventilring ab.

Die Zeitschrift »The Autocar« weist die Verwendung von in ihrem Durchmesser abgestuften Kreisscheiben als bekannt aus. Die Plattenventile liegen jedoch an den Rändern von Ringnuten an und besitzen keine Vorspannung. Beim öffnen des Ventils heben sich infolgedessen die Ventilplatten an ihrem Außenrand im wesentlichen gleichförmig ab.
Schließlich ist bereits ein Kolben vorbenutzt, dessen beide Stirnseiten leicht kegelig ausgehöhlt sind, und bei welchem sowohl der Druckstufe als auch der Zugstufe je drei Kanäle zugeordnet sind und die Federplattenventile aus Kreisscheiben bestehen. Jedoch werden auch hier die Federplatten ausschließlich auf radiale Biegung beansprucht und ist infolgedessen auch keine gegenüber den Stirnseiten der Kolben stärker gewölbte Stützscheibe für eine Belastungsbegrenzung des Druckstufenventils vorgesehen.
Der Erfindung liegt diesem Stand der Technik gegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für einen Flüssigkeitsstoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zu vermitteln, dessen Federplattenventile sich beim Öffnen unter Belastungsbegrenzung des Druckstufenventils wellenartig verformen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gemäß der Erfindung besteht in der Kombination der für sich bekannten Merkmale: die beiden Stirnseiten des Kolbens sind leicht kegelig ausgehöhlt, und im Kolben sind zwei zur Kolbenstange parallele Kanalgruppen vorgesehen, von denen die drei der Druckstufe zugeordneten Kanäle einen nierenförmigen Querschnitt haben, während die drei der Zugstufe zugeordneten Kanäle zylindrischen

709 639/3ΪΙ.

Querschnitt aufweisen; auf beiden Seiten des Kolbens sind Federplattenventile vorgesehen, die je eine Kanalgruppe steuern, wobei jedes Federplattenventil aus in ihrer Plattenstärke und in ihrem Durchmesser abgestuften Kreisscheiben besteht, von denen die jeweils an der Kolbenstirnseite im Ruhezustand, abgesehen von den vorhandenen Unterbrechungen der Kolbenstirnseiten, voll anliegende Federplatte den größten Durchmesser hat; das auf der dem Kolbenstangenende abgewandten Stirnfläche des Kolbens aufliegende Federplattenventil ist mittels einer Scheibe abgestützt, deren dem Federplattenventil, das die der Druckstufe zugeordneten Kanäle steuert, zugewandte Stirnfläche stärker konvex als die Kolbenstirnseite konkav gewölbt ist und im wesentlichen denselben Durchmesser wie die größte Federplatte dieses Ventils hat, während das auf der anderen Stirnseite befindliche Federplattenventil durch eine weitere Scheibe abgestützt ist und beide Scheiben mittels einer Mutter auf der Kolbenstange unter Vorspannung fest eingespannt sind; zu den Federplattenventilen sind konstante Nebenauslässe vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäße Merkmalskombination bei einem Kolben für einen Flüssigkeitsstoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ist als Vorteil gewährleistet, daß die einzelnen Federplatten günstige Biegungsbeanspruchungen und eine hohe Lebensdauer aufweisen und daß der Kolben eine große Genauigkeit in der Einstellung der Dämpferleistung ermöglicht, ohne daß hierfür besondere Vorspannungsmittel erforderlich wären. Schließlich ist eine einwandfreie Abdichtung der Auslaßöffnungen der Kolbenkanäle erreicht. Die Dämpfung setzt bei allen Hüben und Geschwindigkeiten sehr weich ein. Trotzdem ist ein exakt definierbares Arbeiten der Ventile gewährleistet. Dies erklärt sich dadurch, daß sich die Ventile beim Öffnen am Rande entlang dem Umfang wellenförmig verformen, so daß jeder durchfließenden Strommenge aus den einzelnen Kanälen, die als gerichtete Strahlen aufzufassen sind, entsprechende Öffnungen zukommen, wobei Teile des Ventilrandes noch auf dem Sitz aufliegen können. Die Vergrößerung oder Verkleinerung des Durchfiußquerschnittes erfolgt somit in einer Art Abrollbewegung des Ventilrandes auf den Sitz, wodurch ein Schlagen des Ventils vermieden ist. Gegenüber den üblichen konstanten Durchlässen ist durch die Erfindung der Vorteil vermittelt, daß schon für kleinste Hübe, die sich im allgemeinen mit Ventilen nicht mehr beherrschen lassen, ein Dämpfungsdiagramm vorhanden ist. Im Bereich sehr kleiner Amplituden übernehmen die in ihrem Querschnitt hierauf abgestellten konstanten Durchlässe den Hauptanteil der Dämpfung. Mit Vergrößerung des Flüssigkeitsstromes geht jedoch der Hauptanteil der Dämpfung zunehmend an die Ventile über, während die konstanten Durchlässe auf Grund ihres kleinen Querschnitts im normalen Arbeitsbereich des Dämpfers nur noch sehr wenig zum Durchfluß beitragen. In diesem Arbeitsbereich ist daher das Öffnungsverhalten des Ventilsystems maßgeblich für das Einsetzen der Dämpfungskraft.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung in einer Ausführungsform beispielsweise erläutert. In dieser sind

A b b. 1 der Längsschnitt eines vollständigen Kolbens mit teilweise dargestelltem Dämpferzylinder,

A b b. 2 der Längsschnitt des Kolbens ohne Ventile und Kolbenstange,

A b b. 3 die Seitenansicht des Kolbens in Richtung des Pfeiles a der A b b. 2.

In dem Dämpfungszylinder 1 ist ein Kolben 2 geführt, der den mit Dämpfungsflüssigkeit, z. B. Öl, gefüllten Dämpfungszylinder 1 in die Räume b und c unterteilt. Die beiden Stirnflächen 3, 4 des Kolbens 2 sind konkav bzw. kegelförmig ausgebildet, auf diesen liegen die aus mehreren dünnen Federplatten bestehenden Ventile 5, 6 auf. Der Kolben 2 weist, wie aus

ίο A b b. 3 ersichtlich, drei nierenförmige Durchlaßkanäle 7 für die eine Durchtrittsrichtung sowie drei auf kleinerem Durchmesser angeordnete zylindrische Kanäle 8 für die andere Durchtrittsrichtung auf. Die AustrittsöfTnungen der Kanäle 7 sind durch das Federplattenventil 6 und die AustrittsöfTnungen der Kanäle 8 durch das auf der anderen Stirnseite des Kolbens 2 angeordnete Federplattenventil 5 abgedeckt. Das Federplattenventil 6 ist durch eine Scheibe 9 abgestützt, deren den Federplatten 6 zugewendete Stirnfläche konvex oder kegelförmig ausgebildet ist, während die auf der anderen Stirnfläche 4 befindlichen Federplatten 5 durch eine Scheibe 10 abgestützt werden. Beide Scheiben 9,10 sind mittels einer Mutter 11, die auf das Ende des Zapfens 12 der Kolbenstange 13 geschraubt ist, fest eingespannt, so daß die Federplattenventile 5, 6 unter Vorspannung auf den AustrittsöfTnungen der Kolbenkanäle 7, 8 aufliegen.

Um etwaige Unrundheiten bzw. Maßabweichungen innerhalb des Dämpfungszylinders 1 auszugleichen, ist am äußeren Umfang des Kolbens 2 eine Ringnut 14 vorgesehen, in die ein plastisch verformbares Dichtungselement oder ein Kolbenring 15 eingelegt ist. Die Kolbenstange 13 ist mit einer radialen Bohrung 16 versehen, die mit einer axialen Bohrung 17 in Verbindung steht. Die Scheibe 9 weist ebenso wie das Federplattenventil 6 Bohrungen 18 auf, die mit den Durchlaßkanälen 8 des Kolbens 2 fluchten. In der Stirnfläche 4 des Kolbens 2 ist, wie aus A b b. 2 ersichtlich, eine Ringnut 19 und in der Stirnfläche 3 eine Ringnut 20 vorgesehen, in denen sich Schmutz- und Abriebteilchen ablagern können. Die Ringnut 19 verbindet die Durchlaßkanäle 8 und die Ringnut 20 die nierenförmigen Durchlaßkanäle 7 miteinander.
Die Arbeitsweise des Dämpfungskolbens istfolgende:

Bei Bewegung der Kolbenstange 13 in die in A b b. 1 durch den Pfeil d angedeutete Zugrichtung (Hochdruckdämpfung) oder in die durch den Pfeil e angedeutete Druckrichtung (Niederdruckdämpfung) strömt die Dämpfungsflüssigkeit bei kleinen Schwingungen ungehindert durch die Bohrungen 16,17 aus dem Raum b in den Raum c oder in umgekehrter Richtung. Erst bei größeren Schwingungen und nach Erreichen eines die Federkraft der Ventilplatten 5 übersteigenden Flüssigkeitsdruckes strömt die Flüssigkeit bei Bewegung der Kolbenstange 13 in Pfeilrichtung d durch die Bohrungen 18 der Scheibe 9 und der Federplatten 6 sowie durch die Kolbenkanäle 8 und, nachdem die Federplatten 5 von der Dichtfläche 4 abgehoben sind, in den Raum c. Hierbei bleiben die Durchlaßkanäle 7 geschlossen.

Wird die Kolbenstange 13 mit größeren Schwingungen in Pfeilrichtung e bewegt, so sind die Kolbenkanäle 8 und die Bohrungen 18 durch die Federplatten 5 verschlossen, so daß die zu verdrängende

«5 Flüssigkeit nach Erreichung eines die Federkraft der Plattenventile 6 übersteigenden Druckes über die nierenförmigen Durchlaßkanäle 7 die Federplatten 6 von ihrer Dichtfläche 3 abheben muß, damit diu

Claims (2)

Flüssigkeit aus dem Raum c in den Raum b entweichen kann. Die für jeden Fahrzeugtyp notwendige Hochdruckdämpfung entsprechend der Zugrichtung d und Niederdruckdämpfung entsprechend der Druckrichtung e S kann durch Verändern der Plattenstärke der einzelnen Federplatten 5, 6 oder durch Beilegen bzw. Entfernen von Federplatten erreicht werden. Wie aus A b b. 1 ersichtlich ist, sind die Federplatten 5 bzw. 6 in ihrem Durchmesser so abgestuft, daß die an den Stirnflächen 3, 4 des Kolbens 2 anliegenden Federplatten den größten und die den Scheiben 9,10 zugewendeten Federplatten den kleinsten Durchmesser haben. Die einzelnen Federplatten der beiden Ventile 5, 6 sind durch ihre Scheiben 9,10 unter dauernder Vorspannung gehalten, so daß eine einwandfreie Abdichtung der Auslaßöffnungen der Kolbenkanäle 7, 8 erreicht wird. Durch diese Vorspannung erhalten die einzelnen Federplatten auch günstige Biegungsbeanspruchungen und eine hohe Lebensdauer. Patentansprüche:

1. Kolben für einen Flüssigkeitsstoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch die Kombination der für sich bekannten Merkmale:

Die beiden Stirnseiten (3, 4) des Kolbens (2) sind leicht kegelig ausgehöhlt, und im Kolben sind zwei zur Kolbenstange parallele Kanalgruppen (7,8) mit mindestens je drei Kanälen vorgesehen; auf beiden Seiten des Kolbens sind Federplattenventile (5, 6) vorgesehen, die je eine Kanalgruppe steuern, wobei jedes Federplattenventil aus in ihrer Plattenstärke und in ihrem Durchmesser abgestuf-

ten Kreisscheiben besteht, von denen die jeweils an der Kolbenstirnseite im Ruhezustand, abgesehen von den vorhandenen Unterbrechungen der Kolbenstirnseiten, voll anliegende Federplatte den größten Durchmesser hat; das auf der dem Kolbenstangenende abgewandten Stirnfläche des Kolbens aufliegende Federplattenventil (6) ist mittels einer Scheibe (9) abgestützt, deren dem Federplattenventil, das die der Druckstufe zugeordneten Kanäle (7) steuert, zugewandte Stirnfläche stärker konvex als die Kolbenstirnseite konkav gewölbt ist und im wesentlichen denselben Durchmesser wie die größte Federplatte dieses Ventils hat, während das auf der anderen Stirnseite befindliche Federplattenventil (5) durch eine weitere Scheibe (10) abgestützt ist und beide Scheiben mittels einer Mutter (11) auf der Kolbenstange (13) unter Vorspannung fest eingespannt sind; zu den Federplattenventilen sind konstante Nebenauslässe (16,17) vorgesehen.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die gewölbte Stützscheibe (9) und das ihr zugeordnete Federplattenventil (6) mit Bohrungen (18) versehen sind, die mit den zylindrischen Durchlaßkanälen (8) fluchten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 918 009, 942 674, 532, 969 330;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 012 494;
französische Patentschriften Nr. 1104016,1156457; britische Patentschriften Nr. 688 885, 753 703;
USA.-Patentschriften Nr. 2 346 275, 2 676 676,
811 226;

Zeitschrift »The Autocar« vom 24. 1. 1958, S. 106, und vom 9.1.1959, S. 56, 59.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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