DE3532293A1 - Schwingungsdaempfer mit veraenderbarer daempfkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiger Schwingungsdämpfer ist durch die DE-PS 15 05 522 bekannt, wobei der Bypaßkanal durch Drosselöffnungen in der Kol­ benstange gebildet ist, die von einem in der Zentralbohrung der Kolbenstange befindlichen Steuerschieber mehr oder weniger ver­ schließbar sind und dadurch der Dämpfungsgrad für die Zug- und Druckdämpfung in gleicher Weise beeinflußt wird. Dabei wird die Dämpfkraftkennung nur im unteren Geschwindigkeitsbereich verän­ dert. Eine über den gesamten Geschwindigkeitsbereich wirkende Be­ einflussung der Dämpfkraftkennlinie kann nicht verwirklicht wer­ den; ebenso ist eine unterschiedliche Verstellung der Kennungsän­ derung für die Zug- und Druckstufe nicht möglich.

Eine unterschiedliche Dämpfkraftänderung für die Zug- und Druck­ stufe ist bei einem Schwingungsdämpfer entsprechend der DE-OS 34 38 467 gezeigt, wobei ein querschnittsveränderbarer Bypaß mit einem Rückschlagventil kombiniert ist. Dadurch ergibt sich ein un­ terschiedlicher Bypaßquerschnitt für die Zug- und Druckrichtung, wodurch eine in Grenzen unterschiedliche Kennungsänderung im un­ teren Geschwindigkeitsbereich der Kolbenbewegung ermöglicht wird, jedoch nicht für den höheren Geschwindigkeitsbereich. Der Bauauf­ wand einer derartigen Konstruktion ist auf Grund der Vielzahl der zur Dämpfkraftverstellung erforderlichen Bauteile hoch und mit ei­ ner komplizierten Montage verbunden. Dementsprechend wird eine solche Konstruktion sehr teuer in der Herstellung und beansprucht außerdem einen relativ großen Bauraum in axialer Richtung, was sich hubverkürzend für die Kolbenstangenbewegung auswirkt.

Ferner ist durch die DE-OS 21 19 531 ein Schwingungsdämpfer be­ kannt, welcher zwei in Reihe geschaltete Dämpfventilsysteme auf­ weist, die mit einem absperrbaren Kanal kombiniert sind, wodurch lediglich ein Dämpfventilsystem überbrückbar ist. Zur wahlweisen Ansteuerung des einen oder anderen Ventilsystems oder deren Rei­ henschaltung wird durch die DE-PatAnm Nr. P 34 46 133.7 vorge­ schlagen, dies durch einen steuerbaren Bypaß vorzunehmen. Der Bauaufwand einer derartigen Dämpfkraftverstellung ist hoch und er­ fordert einen erheblichen Bauraum.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungs­ dämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft zu schaffen, der eine unter­ schiedliche Höhe der Verstellung der Dämpfkraft über den gesamten Geschwindigkeitsbereich für die Zug- und Druckdämpfung mit einfa­ chen Mitteln ermöglicht sowie bei einfachem Aufbau eine hohe Funktionssicherheit aufweist, wenig Bauraum beansprucht und eine leichte Montage gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein der Druckdämpfung zugeordnetes, federbeaufschlagtes Bypaßdämpfventil parallel zu dem der Druckrichtung zugeordneten Dämpfventil ange­ ordnet ist und in Strömungsrichtung dem als Nachdrossel wirksamen, querschnittsveränderbaren Kanal vorgeschaltet ist. Das pa­ rallel zum Dämpfventil angeordnete Bypaßdämpfventil ermöglicht ei­ ne über den gesamten Geschwindigkeitsbereich verstellbare Druck­ dämpfung, wobei der Verstellmechanismus sehr einfach im Aufbau ist, eine hohe Funktionssicherheit aufweist und das Bypaßdämpf­ ventil selbst lediglich aus einem Ventilkörper und einer Ventil­ feder besteht, die eine einfache Montage gewährleistet. Entspre­ chend der gewünschten Druckdämpfungsänderung kann durch einfache Wahl der Ventilfeder oder durch deren Vorspannungsänderung der gewünschte Druckdämpfungsverlauf über den gesamten Geschwindig­ keitsbereich erhalten werden, wobei ein derartiges Bypaßventil ei­ nen geringen Bauraum beansprucht und eine leichte Montage ermög­ licht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Bypaßdämpfventil in einer Axialbohrung des den Kolben aufnehmenden Kolbenstangen­ zapfens angeordnet. Dadurch ergibt sich eine besonders günstige Konstruktion, da durch das Bypaßdämpfventil keinerlei zusätzli­ cher Bauraum in Achsrichtung des Aggregates benötigt wird. Der Ventilkörper selbst ist gemäß einem Merkmal der Erfindung napf­ förmig ausgebildet, wobei der Napfrand die Anlagefläche für die Bypaßventilfeder bildet. Ein derartiger Ventilkörper wird vor­ zugsweise als Blechformteil ausgeführt. Er zeichnet sich durch eine gute Führung aus, besitzt ein geringes Gewicht und ist sehr formstabil.

Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform wird merkmalsgemäß dadurch erhalten, daß das der Druckdämpfung zugeordnete Bypaßdämpfventil mit einer bei der Zugdämpfung wirkenden Dämpfkraftverstellung kombiniert ist. Dementsprechend ist eine solche Druckdämpfung oh­ ne weiteres mit bekannten möglichen Einrichtungen zur Verstellung der Zugdämpfung kombinierbar. Besonders vorteilhaft ist es, die Kombination mit einer Zugdämpfung vorzunehmen, wobei deren Ver­ stellung über eine zuschaltbare, beaufschlagte, auf das Zug­ dämpfventil wirkende Fläche erfolgt.

Eine sehr einfache Änderung der Vorspannung der Bypaßventilfeder wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß diese von einem Axial­ schieber veränderbar ist und dieser Axialschieber zur Quer­ schnittsveränderung des Bypaßkanales angeordnet ist. Diese Dop­ pelfunktion des Axialschiebers ermöglicht es somit, durch dessen Längsverschiebung die Ventilfeder des Bypaßdämpfventiles stärker vorzuspannen, wodurch der Anteil des federbelasteten Bypaßdämpf­ ventiles bei der Druckdämpfung stärker ansteigt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Bypaßventilkör­ per einen in Zug- und Druckrichtung wirkenden Voröffnungsquer­ schnitt auf. Dadurch wird eine einfache Voröffnungsveränderung über den schaltbaren Bypaß erzielt.

Insbesondere bei Einrohr-Schwingungsdämpfern, bei denen die in der Kolbenstange angeordneten Radialbohrungen die Kolbenstangen­ dichtung nicht überfahren dürfen, wird eine extrem kurze Bauhöhe für die erfindungsgemäße Bypaßeinrichtung dadurch geschaffen, daß mindestens eine Radialbohrung des Bypaßkanales mit einem im Kol­ ben angeordneten Radialkanal zusammenwirkt.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungs­ dämpfers im Längsschnitt;

Fig. 2 die Kolbenpartie entspr. Fig. 1 in vergrößerter Darstel­ lung;

Fig. 3 den Kolben gem. Fig. 2 von unten gesehen;

Fig. 4 eine Kolbenpartie im Längsschnitt, wobei der Kolben für einen Einrohr-Schwingungsdämpfer vorgesehen ist;

Fig. 5 den Kolben gem. Fig. 4 in der Ansicht von unten;

Fig. 6 eine Ausführungsform, bei welcher die querschnittssteuer­ bare Radialbohrung des Bypaßkanales in einen im Kolben an­ geordneten Radialkanal mündet;

Fig. 7 eine Ausführungsform, bei welcher ein Axialschieber zur Änderung der Vorspannung der Bypaßventilfeder dient;

Fig. 8 die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform mit erhöhter Vor­ spannung der Bypaßventilfeder und verringertem Quer­ schnitt des Bypaßkanales.

Der Schwingungsdämpfer gem. Fig. 1 besitzt einen Zylinder 1, der konzentrisch in einem Behälter 2 mittels einer Kolbenstangenfüh­ rung 3 und einem Bodenventil 5 eingespannt ist. In der Kolben­ stangenführung 3 ist eine hohle Kolbenstange 6 geführt und durch eine Kolbenstangendichtung 4 nach außen abgedichtet. Das zylinder­ innere Ende der Kolbenstange 6 trägt einen Kolben 7, der einen Arbeitsraum 8 oberhalb des Kolbens von einem Arbeitsraum 9 unter­ halb des Kolbens trennt. Über das Bodenventil 5 steht der Ar­ beitsraum 9 mit einem Ausgleichsraum 10, welcher zwischen Zylin­ der 1 und Behälter 2 angeordnet ist, in Verbindung. Der Kolben 7 ist mit der Zug- und Druckstufe zugeordneten Durchlaßöffnungen versehen, welche von entsprechenden Dämpfventilen abgedeckt sind. Hierbei ist das von einer Ventilfeder 12 beaufschlagte Dämpfven­ til 11 der Zugstufe zugeordnet, während das aus Federscheiben be­ stehende Dämpfventil 18 der Druckstufendämpfung dient. Im Boden­ ventil 5 ist ein weiteres, der Druckstufe zugeordnetes Dämpfven­ til und ein Rückschlagventil für die Zugstufe vorgesehen. In der Kolbenstange 6 ist ein im wesentlichen aus Radialbohrungen 15 und einer Axialbohrung 17 bestehender Bypaß vorgesehen, wobei die Ra­ dialbohrungen 15 durch einen Schieber 16 querschnittsveränderbar sind. Dem bei der Zugstufe ansprechenden Dämpfventil 11 sind Druckräume 13 zugeordnet, die in die Axialbohrung 17 münden und zusätzliche druckbeaufschlagte Flächen für das Dämpfventil 11 bilden. Parallel zu dem bei der Einfahrbewegung der Kolbenstan­ ge 6 ansprechenden Dämpfventil 18 des Kolbens 7 ist ein aus einem Bypaßventilkörper 20 und einer Bypaßventilfeder 19 bestehendes Bypaßdämpfventil angeordnet. Die Fig. 2 und 3 zeigen die vor­ beschriebene Kolbenanordnung und Ausbildung mit der Dämpfkraft­ verstelleinrichtung in vergrößerter Darstellung, wobei die bisher benannten Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. In den Figuren ist jeweils die Bypaß-Radialbohrung 15 vom Schieber 16 vollständig geöffnet dargestellt, so daß bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 6 die Dämpfflüssigkeit über die der Zugdämpfung zugeordneten Kolbenkanäle 21 auf das Dämpfventil 11 wirkt. Gleich­ zeitig gelangt Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 8 über die Radialbohrung 15 und die Axialbohrung 17 in jeden Druckraum 13, wobei die Flächen 14 ebenfalls druckbeaufschlagt sind. Die bei der Ausschubbewegung der Kolbenstange 6 hervorgerufene Drucker­ höhung der Dämpfflüssigkeit im Arbeitsraum 8 bewirkt, daß sowohl über die der Zugdämpfung zugeordneten Kolbenkanäle 21 als auch über die Druckräume 13 das Dämpfventil 11 druckbeaufschlagt wird und diese Druckkraft entgegen der Kraft der Ventilfeder 12 wirkt. Diese auf das Dämpfventil 11 wirkende Flüssigkeits-Druckkraft ist, bedingt durch die von den Druckräumen 13 gebildeten, druckbe­ aufschlagten Flächen 14, bei geöffnetem Bypaßquerschnitt größer, so daß eine geringere Dämpfwirkung erzielt wird. Bei Verschließen der Radialbohrungen 15 durch den Schieber 16 wirkt lediglich der Flüssigkeitsdruck in den Kanälen 21 auf das Dämpfventil 11, was einer härteren Einstellung entspricht.

In der Druckstufe, d. h., beim Einschieben der Kolbenstange 6 in den Zylinder 1 wirkt bei geschlossenen Radialbohrungen 15 das der Druckdämpfung zugeordnete Dämpfventil 18 des Kolbens 7, wobei Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 9 über die Bohrungen 22 und den geöffneten Ventilquerschnitt in den Arbeitsraum 8 strömt. Ein weiteres in Reihe geschaltetes, der Druckdämpfung zugeordnetes Dämpfventil ist im Bodenventil 5 vorgesehen. Bei geöffneter Ra­ dialbohrung 15 wirkt der von der Bypaßventilfeder 19 beaufschlagte Bypaßventilkörper 20 als parallel zum Dämpfventil 18 angeordnetes Bypaßdämpfventil, wobei die Dämpfflüssigkeit vom Arbeitsraum 9 über dieses Bypaßdämpfventil in die Axialbohrung 17 des Kolben­ stangenzapfens 23 und von dort über die Radialbohrungen 15 in den Arbeitsraum 8 strömt. Somit wird bei geöffneten Radialbohrungen 15 eine weichere Kolbendruckdämpfung durch das zugeschaltete By­ paßdämpfventil erzielt, wobei durch Stärke und Vorspannung der Bypaßventilfeder 19 das federbeaufschlagte Bypaßdämpfventil sehr variabel gestaltet werden kann. Die druckseitige Anordnung eines solchen Bypaßdämpfventiles ermöglicht es, den Verlauf der Druck­ kennung des Dämpfers hinsichtlich des Fahrkomforts und des Fahr­ verhaltens eines Fahrzeuges auf die gewünschten Druckdämpfungs­ werte einzustellen. Je nach Stellung des Schiebers 16 zur Radial­ bohrung 15 übernimmt der federbelastete Bypaßventilkörper 20 ei­ nen entsprechenden Anteil der Druckleistung der Kolbendruckdämp­ fung. Verschließt der Schieber 16 die Radialbohrungen 15 voll­ ständig, so wirkt für die Kolbendruckdämpfung lediglich das Dämpf­ ventil 18, wodurch die höchste Druckdämpfung erzielt wird.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Kolben 25 eines Einrohr-Schwin­ gungsdämpfers dargestellt, der ein aus Ventilscheiben bestehen­ des, der Zugdämpfung zugeordnetes Dämpfventil 26 und ein eben­ falls aus Ventilscheiben gebildetes Dämpfventil 27 für die Druck­ dämpfung aufweist. Dieser Kolben 25 ist mit der Zugdämpfung zuge­ ordneten Kolbenkanälen 30 und für die Druckdämpfung mit Kolbenka­ nälen 31 versehen. Außerdem stehen die Radialbohrungen 15 über die Axialbohrung 17 mit Druckräumen 28 in Verbindung, die druckbeauf­ schlagte Fläche 29 für das Dämpfventil 26 bilden. Der von der By­ paßventilfeder 19 beaufschlagte Bypaßventilkörper 20 ist mit ei­ nem Voröffnungsquerschnitt 32 versehen, der bei geöffneten Ra­ dialbohrungen 15 in Zug- und Druckrichtung wirksam ist. Auch hier wird die weiche Dämpfkrafteinstellung bei voll geöffneten Radial­ bohrungen 15 erzielt, wobei in Zugrichtung das Dämpfventil 26 von den Kolbenkanälen 30 und den von den Druckräumen 28 gebildeten, druckbeaufschlagten Flächen 29 beaufschlagt ist. Durch Verdrehen des Schiebers 16 erfahren die Radialbohrungen 15 eine Querschnitts­ verringerung, so daß infolge Vordrosselung nicht mehr der volle Dämpfdruck auf die druckbeaufschlagten Flächen 29 wirkt und sich daher ab einer bestimmten Kolbengeschwindigkeit ein Dämpfdruck einstellt, der zwischen einer maximalen und minimalen vorgegebe­ nen Kennung liegt. Bei geschlossenen Radialbohrungen ist somit die maximale Kennung erreicht, denn auf das Dämpfventil 26 wirken lediglich die Kolbenkanäle 30. Auch der im Bypaßventilkörper 20 angeordnete Voröffnungsquerschnitt 32 ist bei geschlossenen Ra­ dialbohrungen 15 unwirksam, während dieser bei geöffneten Radial­ bohrungen 15 in beiden Bewegungsrichtungen, also für die Zug- und Druckdämpfung, wirkt. Die maximale Druckdämpfung wird ebenfalls bei geschlossenen Radialbohrungen 15 erreicht, wobei die Kolbenka­ näle 31 auf das Dämpfventil 27 wirksam sind. Bei geöffneten Ra­ dialbohrungen 15 wirkt parallel zu den Dämpfventilen 27 das aus der Bypaßventilfeder 19, dem Bypaßventilkörper 20 und dem Voröff­ nungsquerschnitt 32 bestehende Bypaßdämpfventil. In diesem Falle ist dann die minimale Druckdämpfungskennung vorhanden. Diese Druckdämpfungskennung kann durch entsprechende Wahl der Bypaßven­ tilfeder und deren Vorspannung sowie durch die Größe des Voröff­ nungsquerschnittes 32 variiert werden.

Die Ausführungsform gem. Fig. 6 unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 bis 3 im wesentlichen dadurch, daß jede vom Schie­ ber 16 verschließbare Radialbohrung 15 in einen Radialkanal 33 des Kolbens 7 mündet. In der Wirkungsweise entspricht diese Aus­ führungsform ebenfalls der in den Fig. 1 bis 3 beschriebenen.

In den Fig. 7 und 8 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei wel­ cher das der Druckdämpfung zugeordnete Bypaßdämpfventil eine Ven­ tilplatte 37 aufweist, die von der Bypaßventilfeder 19 beauf­ schlagt ist, während sich diese Bypaßventilfeder 19 andererseits auf einer Federplatte 36 abstützt. In der hohlen Kolbenstange 6 befindet sich ein druckbeaufschlagter Axialschieber 34, der in Abhängigkeit des auf ihn einwirkenden Druckes entgegen der Kraft einer Feder 38 axial verschiebbar ist und mit einem Ansatz 35 auf die Federplatte 36 wirkt und dieser Axialschieber 34 gleichzeitig zur Querschnittsveränderung der Radialbohrungen 15 dient. In Fig. 7 sind diese Radialbohrungen 15 voll geöffnet und die Feder­ platte 36 liegt mit der oberen Stirnfläche an einer entsprechenden Anschlagfläche an. Diese Stellung entspricht der minimalen Ken­ nung der Druckdämpfkraft. Durch Druckeinwirkung auf den Axial­ schieber 34 wird dieser entgegen der Kraft der Feder 38 nach un­ ten verschoben, so daß der Ansatz 35 die Federplatte 36 mitnimmt und dadurch die Bypaßventilfeder 19 vorspannt. Ab einem bestimm­ ten Einfahrweg des Axialschiebers 34 werden außerdem die Bypaß- Radialbohrungen 15 im Querschnitt verringert. Auf diese Weise werden variable Dämpfkennungen für die Druckdämpfung über den ge­ samten Geschwindigkeitsbereich erzielt. Die höchste Druckdämpfung ist erreicht, wenn der Axialschieber 34 die Bypaß-Radialbohrun­ gen 15 verschlossen hat.

Da insbesondere die Druckdämpfung für den Fahrkomfort eine ent­ scheidende Bedeutung hat, wird bei dem der Druckdämpfung zugeord­ neten, vorbeschriebenen, federbeaufschlagten Bypaßdämpfventil ein sehr großer Bereich für die Verstellmöglichkeit erreicht. Das By­ paßdämpfventil, welches entweder aus einem Bypaßventilkörper 20 oder einer Ventilplatte 37 besteht, kann durch Austausch der By­ paßventilfeder 19 oder deren Vorspannungsänderung weitgehend in der Dämpfkraft variiert werden, während ohne Wirkung des Bypaß­ dämpfventiles das dem Kolben zugeordnete, auf Druck arbeitende Dämpfventil 18 oder 27 die maximale Kennung der Druckdämpfkraft ergibt. Der Schieber 16 bzw. der Axialschieber 34 ermöglicht eine stufenlose Querschnittsveränderung des Bypaßquerschnittes, so daß nicht nur variable Dämpfkennungen über den gesamten Geschwindig­ keitsbereich erzielt werden, sondern sich auch ein großer Bereich der Verstellmöglichkeiten ergibt und die geschaffene Verstellein­ richtung selbst sehr einfach in Aufbau und Montage ist.

Claims (7)

1. Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Dämpfkraft für Fahrzeuge, wobei in einem Zylinder ein mit Dämpfventilen versehener und mit einer Kolbenstange verbundener Kolben den mit Dämpfflüs­ sigkeit gefüllten Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume un­ terteilt, während zur Verstellung der Dämpfkraft den Dämpfven­ tilen ein in Abhängigkeit einer Steuergröße veränderbarer, in Zug- und Druckrichtung der Kolbenstange wirkender Bypaß zuge­ ordnet ist, welcher in der Kolbenstange angeordnete und mit­ tels eines Schiebers querschnittsveränderbare Kanäle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Druckdämpfung zugeordnetes, federbeaufschlagtes Bypaßdämpfven­ til (Bypaßventilfeder 19; Bypaßventilkörper 20, Ventilplat­ te 37) parallel zu dem der Druckrichtung zugeordneten Dämpfven­ til (18, 27) angeordnet und in Strömungsrichtung dem als Nach­ drossel wirksamen, querschnittsveränderbaren Kanal (Radialboh­ rung 15) vorgeschaltet ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßdämpfventil (Bypaßventilfeder 19, Bypaßventilkör­ per 20, Ventilplatte 37) in einer Axialbohrung (17) des den Kolben (7, 25) aufnehmenden Kolbenstangenzapfens (23) angeord­ net ist.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bypaßventilkörper (20) napfförmig ausge­ bildet ist und der Napfrand die Anlagefläche für die Bypaßven­ tilfeder (19) bildet.

4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das der Druckdämpfung zugeordnete Bypaßdämpf­ ventil (Bypaßventilfeder 19; Bypaßventilkörper 20, Ventilplat­ te 37) mit einer bei der Zugdämpfung wirkenden Dämpfkraftver­ stellung kombiniert ist.

5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorspannung der Bypaßventilfeder (19) von einem Axialschieber (34) veränderbar ist und dieser Axial­ schieber (34) zur Querschnittsveränderung des Bypaßkanales (Radialbohrungen 15) angeordnet ist.

6. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bypaßventilkörper (20) einen in Zug- und Druckrichtung wirkenden Voröffnungsquerschnitt (32) aufweist.

7. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Radialbohrung (15) des Bypaßkanales ein im Kolben (7) zugeordneter Radialkanal (33) zugeordnet ist.