DE2751046C2 - Kolbenanordnung für einen Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenanordnung für einen Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine Kolbenanordnung dieser Gattung ist aus der GB-PS 10 33 810 bekannt. Bei dieser Kolbenanordnung besteht die zwischen den beiden Kolbenkörpern liegende Steuerventüanordnung aus zwei Schließplatten, die jeweils durch eine eigene Federscheibe in Schließrichtung vorgespannt werden. Die beiden Schließplatten und die zugehörigen Federelemente werden in ihrem radial inneren Bereich durch je einen Distanzring und eine zwischen dem Distanzring liegende gemeinsame Zwischenscheibe eingespannt. Die Kolbenanordnung ist somit im Prinzip spiegelsymmetrisch ausgebildet, wobei die beiden Hälften der Kolbenanordnung aus identischen Einzelteilen aufgebaut ist. Dies vereinfacht die Herstellung wie auch die Lagerhaltung. Die Verwendung zweier Federelemente, zweier Distanzringe und einer Zwischenscheibe macht jedoch die Steuerventüanordnung konstruktiv aufwendig und führt zu einer vergleichsweise großen axialen Baulänge.

Aus der FR-Zusatzpatentschrift 83 i56 ist bereits eine Kolbenanordnung für einen Schwingungsdämpfer bekannt, bei der eine zwischen zwei Kolbenkammern angeordnete Steuerventilanordnung lediglich aus einer einzigen Schließplatte besteht Die Steuerventilanordnung ist daher von großer konstruktiver Einfachheit und geringer axialer Baulänge. Da jedoch die Schließplatte nicht federbelastet ist muß die Schließplatte durch Strömungsmitteldruck jeweils in ihre Schließstellung bewegt werden, was zu einer anderen Funk·; ^;.onsweise führt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenanordnung der im Patentanspruch angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß bei Verringerung der axialen Baulänge die Steuerventüanordnung mit ihren feJerbelasteten Schließplatten konstruktiv vereinfacht wird, wobei jedoch der Vorteil erhalten bleibt daß die beiden Hälften der Kolbenanordnung aus identischen Teilen aufgebaut sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst

Aus der US-PS 26 37 414 ist bereits eine Kolbenanordnung für einen Schwingungsdämpfer bekannt, bei dem zwischen zwei Schließelementen koaxial zu diesen ein gemeinsames Federelement angeordnet ist durch welches die beiden Schließelemente in Anlage an ihnen zugeordnete Ventilsitze federnd vorgespannt sind. Das gemeinsame Federelecient besteht hierbei aus einer Schraubenfeder, die an ihren beiden Enden jeweils über einen Haltering von L-förmigem Querschnitt und einem Dichtungsring an einem schmalen Schließkörper kleiner radialer Abmessungen angreift Die Verwendung einer derartigen Feder bei Schließplatten relativ großer radialer Abmessungen würde zu Zentrierungsproblemen führen.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenanordnung ist das gemeinsame Federelement eine Federscheibe, die mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Wellungen aufweist Dies erlaubt die Verwendung eines gemeinsamen Zentrierkörpers für die Federscheibe und die beiden Schließplatten, die axial verschieblich gelagert sind. Die erfmdungsgemäß ausgebildete Steuerventilanordnung ist daher konstruktiv einfach und hat eine geringe axiale Baulänge, wobei die Federscheibe massearm im Vergleich zu einer Schraubendruckfeder ist. Der Federscheibe können die gleichen Abmessungen in radialer Richtung wie den beiden Schließplatten verliehen werden, was eine funktionssichere Abstützung und Beaufschlagung der beiden Schließplatten erlaubt. Dennoch bleibt die Spiegülsymmetrie der beiden Hälften der Kolbenanordnung erhalten; d. h, daß die beiden Hälften der Kolbenanordnung aus identischen Teilen aufgebaut ist, was sich auf die Herstellungskosten wie auch die Lagerhaltung entsprechend günstig auswirkt. Trotz dieser prinzipiellen Spiegelsymmetrie der beiden Hälften der Kolbenanordnung wird jedoch nicht die Möglichkeit eingeschränkt, die Öffnungs- und Schließcharakteristik der beiden Ventile unabhängig voneinander zu beeinflussen.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug;

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die Kolbenanordnung für den Schwingungsdämpfer gemäß Fig. I; Fig.3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der in F i g. 2 gezeigten Kolbenanordnung.

Der in Fig. 1 gezeigte Schwingungsdämpfer 10 hat einen Druckzylinder 12, in dem eine hin- und herbeweg-

imSL·.

bare Kolbenanordnung 14 vorgesehen ist Die Kolbenanordnung 14 ist vom einen Ende einer hin- und herbewegbaren Kolbenstange 16 getragen, an deren gegenüberliegendem, in axialer Richtung aus dem Druckzylinder 12 herausragenden Ende ein Verbindungsteil 18 befestigt ist Das gegenüberliegende Ende des Druckzylinders 12 ist ebenfalls mit einem Verbindungsteil 20 versehen. Auf diese Weise läßt sich der Schwingungsdämpfer 10 zwischen einem gefederten und einem nicht gefederten Teil eines Kraftfahrzeuges anbringen, um eine Dämpfung der Relativbewegung zwischen diesen beiden Teilen zu bewerkstelligen. Der Schwingungsdämpfer 10 hat ein Schmutzschild 22, das einen koaxial zur Kolbenstange 16 verlaufenden und in radialer Richtung nach außen in Abstand von der äußeren Mantelfläche des Druckzylinders 12 angeordneten zylindrischen Abschnitt 24 aufweist Der zylindrische Abschnitt 24 ist mit der Kolbenstange 16 über ein im wesentlichen becherförmiges Stirnteil 26 verbunden.

Im Inneren des Druckzylinders 12 ist eine Arbeitskammer 28 vorgesehen, in der ein Volumen zum Dämpfen verwendeter Hydraulikflüssigkeit ang'cordnet ist Es ist ferner eine mit unter Druck stehendem Gas gefüllte Gaskammer 30 vorgesehen, und die Arbeitskammer 28 und die Gaskammer 30 sind durch einen schwimmend angeordneten Kolben 32 in bekannter Weise voneinander getrennt

Nachstehend wird nun unter Bezugnahme auf F i g. 2 der Aufbau und die Arbeitsweise der Kolbenanordnung 14 näher beschrieben. Die Kolbenstange 16 hat einen verminderten Durchmesser aufweisenden Endabschnitt 34, durch welchen eine im wesentlichen in radialer Richtung verlaufende Schulter 36 begrenzt ist Auf einen mit Außengewinde versehenen äußersten Endabschnitt 38 des Endabschnitts 34 ist eine Mutter 40 aufgeschraubt, durch welche die Kolbenanordnung 14 in ihrer Arbeitsstellung auf der Kolbenstange 16 gehalten ist Die Kolbenanordnung 14 weist zwei gleiche Kolbenkörper auf, von denen der eine in der Zeichnung mit 42 bezeichnet ist Der andere Kolbenkörper ist mit 42' bezeichnet Seine Bauelemente sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen wie die des Kolbenkörpers 42, und die nachstehende Beschreibung des Kolbenkörpers 42 gilt in gleicher Weise für den Kolbenkörper 42'.

Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, weist der KoI-benköiper42 einen ersten Satzlii Umfangsrichtung unter Abstand voneinander angeordneter, in axialer Richtung verlaufender Durchgänge 44 für das Acbeitsströmungsmittel und einen zweiten Satz in Umfangsrichtung unter Abstand voneinander angeordneter, in axialer Richtung verlaufender Durchgänge 46 für das Arbeitsströmungsmittel auf. Die Durchgänge 46 sind in radialer Richtung gesehen zu den Durchgängen 44 nach innen versetzt. Die obere Stirnseite des Kolbenkörpers 42 bildet eine obere Oberfläche 48, die mit einem ringförmigen Ventilsitz 50 versehen ist Dieser befindet sich in radialer Richtung zwischen den Durchgängen 44 und 46 und erstreckt sich konzentrisch um die Oberseite des Kolbenkörpers 42 herum. Die untere Stirnfläche des Kolbenkörpers 42 ist durch eine untere Oberfläche 52 gebildet, die ihrerseits mit zwei koaxial zueinander angeordneten Ventilsitzen 54 und 56 ausgebildet ist, wobei der erstere in radialer Richtung innen liegt und letztere in radialer Richtung außen liegt Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist der Ventilsitz 54 in axialer Richtung im wesentlichen unterhalb des Ventilsitzes 50 angeordi.et, während der Ventilsitz 56 in radialer Richtung außerhalb des äußeren Satzes von Durchgängen 44 angeordnet ist Es ist darauf hinzuweisen, daß in der Kolbenanordnung 14 der Kolbenkörper 42 gerade umgekehrt angeordnet ist wie der Kolbenkörper 42'. Damit weisen die Ventilsitze 54' und 56' vom Kolbenkörper 42' nach oben, während die entsprechenden Ventilsitze des Kolbenkörpers 42 nach unten weisen. Der Kolbenkörper 42 ist mit einer mittigen, ringförmigen öffnung 57 ven>ehen, in der der verminderten Durchmesser aufweisende Endabschnitt 34 der Kolbenstange 16 Aufnahme findet Der Kolbenkörper 42' ist mit einer identischen mittigen öffnung 57' versehen, in der der Endabschnitt 34 der Kolbenstange 16 in gleicher Weise Aufnahme findet Damit sind die Kolbenkörper 42 und 42' koaxial zueinander ausgerichtet, wie am besten aus Fi g. 2 ersichtlich ist

Zwischen den Kolbenkörpern 42 und 42" sind zwei Schließplatten 58 und 60 angeordnet Diese sind aus Federstahl oder dergleichen hergestellt und weisen eine mittige öffnung 62 bzw. 64 auf, durch welche sich der Endabschnitt 34 der Kolbenringe 16 hindurcherstreckt Die Schließplatten 58 und 60 sind an die Ventilsitze 54,56 bzw. 54', 56' anlegbar. Zwischen den Schließplatten 58 und 60 ist ein Federelement 66 in Form einer Federscheibe angeordnet, die ebenfalls mit einer mittigen öffnung 68 ausgebildet ist und eine Mehrzahl in Umfangsrichtung unter Abstand aufeinanderfolgender, in radialer Richtung verlaufender Wellungen 70 aufweist (vgL F i g. 3). Durch das Federelement 66 sind die Schließplatten 58 und 60 zwangsweise an die zugeordneten Ventilsitze auf den Kolbenkörpern 42' und 42 angelegt

Zentral innerhalb der Schließplatten 58 und 60 sowie des Federelementes 56 ist ein spinnenförmiger Zentrierkörper 72 angeordnet Der Zentrierkörper 72 hat eine mittige öffnung 74, durch welche der Endabschnitt 34 der Kolbenstange 16 hindurchgeführt ist Der Zentrierkörper 72 weist ferner eine Mehrzahl, vorzugsweise drei, in Umfangsrichtung unter Abstand aufeinanderfolgender, in radialer Richtung nach außen verlaufender Arme 76 auf. Die in radialer Richtung am weitesten außen gelegenen Abschnitte dieser Arme enden in der Nachbarschaft des inneren Umfangsrandes der Schließplatten 58 und 60 sowie des Federelements 66. Auf diese Weise ist die Bewegung dieser Teile in einer radialen Ebene begrenzt. Falls gewünscht, kann in radialer Richtung außerhalb der Schließplatten 58,60 und des Federelementes 60 ein Kolbenring 78 vorgesehen sein, welcher an der inneren Wand des Druckzylinders 12 strömungsmitteldicht anliegt

In der Nachbarschaft der Oberseite des Kolbenkörpers 42 ist ein bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Druck ansprechendes Ventil 80 vorgesehen. Dieses weist zwei aus Federstahl od. dgl. hergestellte Ventilscheiben 82 und 84 auf, die mit einer mittigen öffnung 86 bzw. 88 ver*;hen sind, durch welch,; sich der Endabschnitt 34 der Kolbenstange 16 hindurcherstreckt Zwischen der Unterseite der Ventilscheibe 84 und dem Ventilsitz 50 ist eine Drosselscheibe 90 angeordnet. Die letztere ist mit t'.ner mittigen Öffnung 92 und mit einer Mehrzahl in radialer Richtung nach innen verlaufender Kerben 94 versehen, wobei die letzteren längs des Umfangs der Drosselscheibe 90 verteilt sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die Außendurchmesser der Ventilscheiben 82 und 84 sowie der Drosselscheibe 90 im wesentlicmm gleich groß und sämtlich etwas größer als der Durchmesser des Ventilsitzes 50, so daß sie in radialer Richtung über diesen überstehen. Dabei fluchten die Kerben 94 in axialer Richtung im wesentlichen

mit dem Ventilsitz 50. Auf diese Weise ist ein begrenzter Strom von Arbeitsströmungsmittel zwischen der Drosselscheibe 90 und dem Ventilsitz 50 möglich.

In axialer Richtung direkt über der Ventilscheibe 82 ist ein Abstandsring % angeordnet. Auch dieser hat eine mittige öffnung 98, durch welche sich der Endabschnitt 34 der Kolbenstange 16 hindurcherstreckt. Direkt oberhalb des Abstandsringes % ist eine Tragscheibe 100 angeordnet, die eine mittige öffnung 102 hat und direkt an der Unterseite der Schulter 36 anliegt, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Wie nachstehend noch genauer beschrieben wird, arbeitet das bei Druckbelastung des Schwingungsdämpfers ansprechende Ventil 80 derart, daß es die Menge des Arbeitsströmungsmittels steuert, das durch den Satz von Durchgängen 46 des Kolbenkörpers 42 nach oben strömt, wenn die Kolbenanordnung 14 selbst bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Druck in die Arbeitskammer 28 nach unten bewegt wird.

Ein auf Zugbelastung des Schwingungsdämpfers ansprechendes Ventil 104, das ähnlichen Aufbau aufweist wie das auf Druckbelastung ansprechende Ventil 80, ist in der Nachbarschaft der Unterseite des Kolbenkörpers 42' angeordnet. Das Ventil 104 weist zwei aus Federstahl od. dgl. hergestellte Ventilscheiben 106 und 108 auf, die eine mittige öffnung 110 bzw. 112 aufweisen, durch welche der Endabschnitt 34 der Kolbenstange 16 nach unten übersteht. Zwischen der Oberseite der Ventilscheibe 108 und dem Ventilsitz 50' ist eine Drosselscheibe 114 angeordnet, die ebenfalls mit einer mittigen Öffnung 116 und einer Vielzahl in radialer Richtung nach innen verlaufender, unter Abstand in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Kerben 118 versehen ist Ein Abstandsring 120 mit einer mittigen Öffnung 122 ist in axialer Richtung direkt unterhalb der Ventilscheibe 106 angeordnet Eine Tragscheibe 124 mit einer mittigen Offriuf!** 126 ksfincict sich zv/i^^h^r* ^***™ AUcton/ici^na 120 und der auf den Endabschnitt 38 der Kolbenstange 16 aufgeschraubten Mutter 40. Auf diese Weise werden die Tragscheiben 124 und 100, die Abstandsringe 120 und 96, die Ventilscheiben 106,108,82 und 84, die Drosselscheiben 114 und 90, die Kolbenkörper 42 und 42' sowie der spinnenförmige Zentrierkörper 72 zwischen der Mutter 40 und der Schulter 36 zusammengespannt gehalten.

Der soweit beschriebene Schwingungsdämpfer 10 arbeitet wie folgt: Bei Druckbelastung wird die Kolbenanordnung 14 innerhalb des Druckzylinders 12 nach unten bewegt Hydrauliköl strömt nach oben durch den Satz Durchgänge 44' des Kolbenkörpers 42' und öffnet die Schließplatte 60, d. h. drückt die Schließplatte 60 nach oben von den Ventilsitzen 54' und 56' unter Oberwindung der Rückstellkraft des Federelements 66 weg. Das Hydrauliköl strömt dann in radialer Richtung nach innen zwischen den nach außen gerichteten Armen 76 des spinnenförmigen Zentrierkörpers 72 hindurch und strömt dann in axialer Richtung nach oben durch den Satz von Durchgängen 46, die im Kolbenkörper 42 ausgebildet sind Danach strömt das Hydrauliköl in radialer Richtung nach außen zwischen der Oberseite des Ventilsitzes 50 und den Kerben 94 der Drosselscheibe 90 hindurch und in das obere Ende der Arbeitskammer 28. Zu dem Zeitpunkt, an dem der auf die Ventilscheiben 82 und 84 einwirkende Druck einen vorgegebenen Wert erreicht, werden die Ventilscheiben 82 und 84 von dsm Ventilsitz 50 unter Krafteinwirkung abgehoben, so daß ein größerer Hydrauliköldurchsatz möglich ist Dieser Betriebszustand entspricht der Bewegung der Kolbenanordnung 14 mit hoher Geschwindigkeit.

Beim Einfahren des Schwingungsdämpfers, d. h. beim Nachobenbewegen der Kolbenanordnung 14 innerhalb des Druckzylinders 12 strömt das Hydrauliköl in axialer Richtung nach unten durch den Satz von Durchgängen 44 des Kolbenkörpers 42. Das Hydrauliköl drückt die Schließplatte 58 von den Ventilsitzen 54 und 56 unter Überwindung der Rückstellkraft des Federelementcs 66 weg. Das Hydrauliköl fließt dann in axialer Richtung

to und radialer Richtung zwischen den nach außen vorstehenden Armen 76 des spinnenförmigen Zentrierkörpers 72 hindurch und fließt dann in axialer Richtung nach unten durch den Satz von Durchgängen 46', der im KoI-benkörper 42' ausgebildet ist. Danach strömt das Hydrauliköl zwischen dem Ventilsitz 50' des Kolbenkörpers 42' und der Vielzahl von Kerben 118 hindurch, die in Drosselscheibe 114 ausgebildet sind, und gelangt dann ins untere Ende der Arbeitskammer 28. Dann, wenn der auf die Ventiischeiben iöö und iöS einwirkende Druck einen vorgegebenen Wert erreicht, werden die Ventilscheiben 106 und 108 von dem Ventilsitz 50' wegbewegt; dies ist dann der Fall, wenn die Kolbenanordnung 14 mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird. Auf diese Weise ist ein vorgegebener, höherer Hydrauliköldurchsatz möglich.

Bei der beschriebenen Kolbenanordnung können die Drosselscheiben 90 und 114 unabhängig voneinander geändert liaer abgewandelt werden. Auf diese Weise kann die Arbeitscharakteristik des Schwingungsdämpfers 10 für niedere Geschwindigkeiten geändert werden. Dies kann insbesondere derart erfoigen, daß die Ausfahrcharakteristik und die Einfahrcharakteristik des Schwingungsdämpfers unabhängig voneinander geändert werden. Ferner können die Ventilscheiben 82, 84 und 106, 108 so abgewandelt werden, daß das Arbeitsverhalten und das Leistungvermögen der Kolbenanordr.up.g 14 vorgebbar ist Zum Beispie! können die Ventilscheiben 82, 84 und 106, 108 dadurch abgeändert werden, daß man das Material, die Dicke, den Durchmesser und/oder die Anzahl der Ventilscheiben so ändert, daß man ein gewünschtes Arbeitsverhalten des Schwingungsdämpfers erhält Darüber hinaus kann der Durchmesser und/oder die Dicke der Abstandsringe 96 und 120 geändert werden, um das Ausmaß des Abströmens von Arbeitsströmungsmittel von den Ventilscheiben 82, 84 und 106, 108 vorzugeben. Außerdem können die Querschnittsgröße und/oder die Anzahl der Durchgänge 44, 46 und 44', 46' in gewünschter Weise einfach abgeändert werden, um die Arbeitscharakteristik der

so Kolbenanordnung 14 abzuändern. Zum Beispiel könr>°n die Durchgänge 46' abgeändert werden, um das Hochgeschwindigkeits-Ausfahrverhahen der Kolbenanordnung 14 einzustellen; die Durchgänge 46 können dagegen getrennt abgewandelt werden, um die Hochgeschwindigkeits-Einfahrcharakteristik der Kolbenanordnung 14 bei Beanspruchung des Schwingungsdämpfers auf Druck einstellen zu können. Ferner ist eine große Anzahl der Bauelemente der Kolbenanordnung 14 gegeneinander austauschbar. Auf diese Weise läßt sich die Kolbenanordnung 14 mit relativ geringen Werkzeugkosten herstellen. Zum Beispiel können die Kolbenkörper 42 und 42' gegeneinander austauschbar sein, gleichermaßen die Ventilscheiben der beim Einfahren bzw. Ausfahren ansprechenden Ventile und/oder die Schließplatten 58 und 60.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kolbenanordnung für einen Schwingungsdämpfer mit zwei Kolbenkörpern, die koaxial zueinander angeordnet sind und jeweils einen radial innen liegenden und einen radial außen liegenden Satz in axialer Richtung verlaufender Durchgänge für das Arbeitsströmungsmittel aufweisen, einem bei Belastung des Stoßdämpfers auf Druck ansprechenden Ventil, das benachbart zu einer Seite eines Kolbenkörpers angeordnet ist, einem bei Belastung des Stoßdämpfers auf Zug ansprechenden Ventil, das benachbart zu einer Seite des anderen Kolbenkörpers angeordnet ist, wobei jedes Ventil mindestens ein scheibenförmiges Ventilelement aufweist, das auf zugehörige Ventilsitze zu und von diesen weg bewegbar ist, und einer Steuerventilanordnung, die zwischen den Kolbenkörpern angeordnet ist und die Strömungsmittelverbindung zwischen Durchgängen des einen Kolbenkörpeie and Durchgängen des zweiten Kolbenkörpers in beiden Strömungsrichtungen steuert, wobei die Steuerventilanordnung zwei durch Federkraft in Schließrichtung vorgespannte Schließplatten aufweist, von denen eine mit Ventilsitzen auf einem der Kolbenkörper und die andere mit Ventilsitzen auf dem anderen Kolbenkörper zusammenwirkt, welche Ventilsitze jeweils mit radialem Abstand voneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Schließplatten (58,60) koaxial zu diesen ein gemeinsames Federelement (66) angeordnet ist, durch welches die Schließplatten (53, 60) nx Anlage an die ihnen zugeordneten Ventilsitze (54, 56 bzw. 54', 56') federnd vorgespannt sind, daß das jemeinsame Federelement (66) eine Federscheibe ist, die mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Wellungen (70) aufweist, und daß radial innerhalb der Fedescheibe ein Zentrierkörper (72) vorgesehen ist dessen äußerer Umfangsrand benachbart zum inneren Umfangsrand der Federscheibe und der Schließplatten (58, 60) angeordnet ist.