DE3602224A1 - Zweirohr-schwingungsdaempfer mit federbeaufschlagtem, hydraulischem druckanschlag - Google Patents
Zweirohr-schwingungsdaempfer mit federbeaufschlagtem, hydraulischem druckanschlagInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit fe
derbeaufschlagtem, hydraulischem Druckanschlag gemäß dem Oberbe
griff von Anspruch 1.
Durch die DE-AS 10 69 956 ist ein hydraulischer Druckanschlag be
kannt, wobei ein mit dem Bodenventil zusammenwirkender Anschlag
teller über eine im Kolben befestigte Anschlagfeder verbunden ist
und ab einem vorbestimmten Einfahrweg der Kolbenstange an einer
vom Bodenventil gebildeten Anschlagfläche zur Anlage kommt. Die
ser Druckanschlag benötigt einen großen Bauraum und weist einen
Anschlagteller auf, der infolge der Vielzahl der damit verbunde
nen Teile ein großes Gewicht besitzt. Solange der Anschlagteller
nicht am Bodenventil aufliegt, bildet er durch die freie Aufhän
gung an der Anschlagfeder ein Feder-Masse-System, welches durch
Querbeschleunigungen angeregt wird und infolge Anschlagen am Zy
linderrohr Geräusche verursacht. Ebenso entstehen Geräusche, wenn
der relativ schwere Anschlagteller bei schnellen Einwärtsbewegun
gen der Kolbenstange auf der Anschlagfläche des Bodenventiles
aufschlägt. Problematisch ist weiterhin die Montage, da sicherge
stellt sein muß, daß bei der Befestigung der Anschlagfeder am
Kolben und am Anschlagteller die vorgegebene axiale Lage des An
schlagtellers eingehalten wird.
Zur wegabhängigen Dämpfungssteuerung eines Schwingungsdämpfers
ist es durch die DE-AS 12 26 833 bekannt, einen mit zwei Federn
zusammenwirkenden Steuerstift zu verwenden. Diese Konstruktion
benötigt ebenfalls eine große Baulänge und bildet ein Feder-
Masse-System, welches in Eigenschwingungen geraten kann und da
durch unkontrollierte Bewegungen ausführt, welche die Dämpfungs
steuerung beeinträchtigen und Anschlaggeräusche verursachen. Da
der Steuerstift nicht nur den Federkräften, sondern auch den in
axialer Richtung wirkenden Strömungskräften ausgesetzt ist, be
steht die Gefahr, daß bei sehr schnellen Einwärtsbewegungen der
Kolbenstange der Steuerstift durch Strömungskräfte plötzlich in
die mit ihm zusammenwirkende Bohrung hineingezogen wird, wodurch
die Dämpfkräfte sprungartig ansteigen.
Beim hydraulischen Druckanschlag gem. PatAnm Nr. P 35 33 386.3
wird von einem Steuerschieber eine wegabhängige Querschnittsver
änderung bei einsetzendem Druckanschlag erzielt, wodurch die
Dämpfkraftkennlinie lediglich durch die wirksamen Durchflußquer
schnitte bei wirksamem Druckanschlag veränderbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hydrauli
schen Druckanschlag für einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer zu
schaffen, der eine möglichst weitgehende Anpassung an einen vor
gegebenen, gewünschten Dämpfkraftverlauf gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mit
dem Steuerschieber zusammenwirkendes Druckanschlagventil vorge
sehen ist, welches mindestens eine sich im Bereich des Außen
durchmessers auf einer Anlagefläche abstützende Ventilscheibe
aufweist und im Bereich des Innendurchmessers mit der unteren
Stirnfläche des Steuerschiebers einen druckabhängig veränderbaren
Querschnitt bildet, während in axialem Abstand zur Ventilscheibe
eine mit einem Vordrosselquerschnitt versehene Vordrosselscheibe
nachgeschaltet ist, die den Hub der Ventilscheibe begrenzt und
deren Vordrosselquerschnitt durch die Ventilscheibe teilweise ab
deckbar ist. Bedingt durch diesen druckabhängig veränderbaren
Querschnitt und die Federkraft der Ventilscheibe wird ein im Auf
bau sehr einfaches Druckanschlagventil geschaffen, welches bei ge
ringen Kolbengeschwindigkeiten eine leichte Anpassung an einen
geforderten Dämpfkraftwert ermöglicht. Ferner wird durch Zusam
menwirken dieser Ventilscheibe mit der Vordrosselscheibe er
reicht, daß einerseits die Ventilscheibe nicht durch den auf sie
einwirkenden Flüssigkeitsdruck beschädigt wird und andererseits
durch diese Ventilscheibe der Vordrosselquerschnitt derart ver
ringerbar ist, daß bei höheren Geschwindigkeiten, d. h., bei hö
heren Differenzdrücken, der Vordrosselquerschnitt größtenteils
abgedeckt wird. Dadurch wird bei höheren Kolbengeschwindigkeiten
ein starker Anstieg der Druckanschlagdämpfung erzielt.
Eine Veränderung der druckabhängig wirkenden Anschlagdämpfung
wird erfindungsgemäß auf einfache Weise auch dadurch ermöglicht,
daß die Ventilscheibe im Bereich ihres inneren Durchmessers hö
herliegend als der Anschlag angeordnet ist und dadurch eine Vor
spannung bei Anlage des Steuerschiebers auf dem Anschlag erfährt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Ventilscheibe
einen Voröffnungsquerschnitt auf, so daß bei einsetzendem Druckan
schlag zunächst diese Voröffnung der Ventilscheibe wirksam ist
und dadurch eine weitere Dämpfungsstufe ermöglicht wird. Merkmals
gemäß ist dabei dieser Voröffnungsquerschnitt durch mindestens
eine Bohrung in der Ventilscheibe gebildet. Bedingt durch den
axialen Abstand zwischen Ventilscheibe und Vordrosselscheibe be
steht zwischen Voröffnungsquerschnitt und Vordrosselquerschnitt
ein Ringraum, so daß eine räumliche Zuordnung der Durchlaßquer
schnitte von Ventil- und Vordrosselscheibe nicht erforderlich ist.
Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ist die Vordrosselschei
be im Bereich ihres Innendurchmessers fest eingespannt und der
von der Ventilscheibe teilweise abdeckbare Vordrosselquerschnitt
ist durch mindestens eine Bohrung gebildet. Durch die Lage des
Vordrosselquerschnittes zum Innendurchmesser der Ventilscheibe
ist es auf einfache Weise möglich, den bei hohen Kolbengeschwin
digkeiten wirksamen Durchlaßquerschnitt des Druckanschlages fest
zulegen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dar
gestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zweirohr-Schwingungsdämp
fer;
Fig. 2 einen Ausschnitt des Schwingungsdämpfers gem. Fig. 1 in
vergrößerter Darstellung, wobei der hydraulische Druckan
schlag nicht wirksam ist;
Fig. 3 den hydraulischen Druckanschlag mit geschlossenem, druck
abhängig veränderbarem Querschnitt;
Fig. 4 den hydraulischen Druckanschlag, wobei die Ventilscheibe
auf der Vordrosselscheibe zur Anlage kommt;
Fig. 5 ein Dämpfkraftdiagramm.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Zweirohr-Schwingungsdämpfer ist eine
Kolbenstange 1 fest mit einem Kolben 2 verbunden, welcher axial
beweglich in einem Zylinder 3 angeordnet ist. Die Kolbenstange 1
ist in einer Kolbenstangenführung 5 geführt und mittels einer
Kolbenstangendichtung 6 nach außen abgedichtet. Konzentrisch in
einem Behälter 4 befindet sich der Zylinder 3, wobei die Kolben
stangenführung 5 und ein Bodenventil 7 zur Zentrierung und Befe
stigung dienen. Der mit Dämpfflüssigkeit gefüllte Innenraum des
Zylinders 3 wird vom Kolben 2 in die beiden Arbeitsräume 8 und 9
unterteilt, welche sowohl über das Kolbendämpfventil 11 für die
Zugrichtung als auch das Kolbendämpfventil 12 für die Druckrich
tung miteinander verbindbar sind. Ein zwischen Behälter 4 und Zy
linder 3 befindlicher Ausgleichsraum 10 steht über die im Boden
ventil 7 angeordneten, der Zug- und Druckdämpfung dienenden Ven
tile 14 und 15 mit dem Arbeitsraum 9 in Verbindung. Am unteren
Ende der Kolbenstangen-Kolben-Baueinheit 1, 2 ist eine kegelför
mige Anschlagfeder 13 befestigt, deren freies Ende mit einem im
Bodenventil 7 angeordneten Steuerschieber 18 ab einem vorbestimm
ten Einfahrhub der Kolbenstange 1 in Wirkverbindung kommt.
Die Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten, wobei die hier nicht näher
beschriebenen Bezugszeichen denen von Fig. 1 entsprechen. Die mit
der Kolbenstangen-Kolben-Baueinheit 1, 2 über den Federhalter 24
verbundene Anschlagfeder 13 wirkt noch nicht auf die Tragarme 22
des Steuerschiebers 18, so daß der Steuerschieber 18 durch die
Rückholfeder 21 gegen den Anschlag 20 gedrückt wird. Die Rückhol
feder 21 wirkt gleichzeitig als Ventilfeder für das der Zugstufe
zugeordnete Ventil 14. In der Druckstufe ist das Dämpfventil 15
wirksam, welchem eine mit einem Vordrosselquerschnitt 32 versehene
Vordrosselscheibe 31 vorgeschaltet ist. Diese Vordrosselscheibe 31
ist durch einen Distanzring 33, der gleichzeitig einen Anschlag 19
für den Steuerschieber 18 bildet, im Bereich des Innendurchmessers
eingespannt. Im Bereich des Außendurchmessers liegt diese Vor
drosselscheibe 31 auf einer entsprechenden Fläche des Bodenventil
körpers auf. Mit axialem Abstand zu dieser Vordrosselscheibe 31
ist eine Ventilscheibe 27 angeordnet. Diese liegt im Bereich ih
res Außendurchmessers auf der Anlagefläche 30 und wird mittels
eines Sicherungsringes 29 gehalten. In der eingezeichneten Stel
lung des Steuerschiebers 18 bildet dieser mit der Ventilscheibe 27
und dem Distanzring 33 einen Durchlaßquerschnitt, der größer als
der Vordrosselquerschnitt 32 ist, so daß in dieser Stellung die
Druckdämpfung durch das Dämpfventil 15 erfolgt und der in der
Ventilscheibe 27 befindliche Voröffnungsquerschnitt 28 ohne Wir
kung ist.
Bei weiterem Einfahren des Kolbens 2 in den Zylinder 3 legt sich
die Anschlagfeder 13 auf die Tragarme 22 des Steuerschiebers 18
und drückt diesen entgegen der Kraft der Rückholfeder 21 gegen
den unteren Anschlag 19, welcher vom Distanzring 33 gebildet ist.
Gleichzeitig legt sich die untere Stirnfläche des Steuerschiebers
18 auf die Ventilscheibe 27 im Bereich ihres inneren Durchmessers
und verschließt deren inneren Durchlaßquerschnitt, so daß in
dieser Phase lediglich der Voröffnungsquerschnitt 28 der Ventil
scheibe 27 wirksam ist und die Dämpfflüssigkeit von dort über den
Vordrosselquerschnitt 32 der Vordrosselscheibe 31 zum Druckdämpf
ventil fließt und dadurch die Dämpfwirkung des hydraulischen
Druckanschlages zusätzlich zum Druckdämpfventil wirksam ist.
Wird infolge des Differenzdruckes in der Dämpfflüssigkeit eine
Öffnungskraft auf die Ventilscheibe 27 ausgeübt, die größer als
die Federkraft der Ventilscheibe ist, so hebt diese im Bereich
ihres inneren Durchmessers von der Stirnfläche des Steuerschie
bers 18 ab und gibt somit einen druckabhängig veränderbaren Quer
schnitt frei, so daß dadurch die Anschlagdämpfung mit zunehmender
Kolbengeschwindigkeit weniger steil ansteigt. Ist dagegen die
Druckdifferenz so groß, daß die Ventilscheibe 27 - wie in Fig. 4
gezeigt - auf der Vordrosselscheibe 31 zur Anlage kommt, so wird
dadurch der Vordrosselquerschnitt 32 teilweise abgedeckt und da
durch der wirksame Durchlaßquerschnitt verringert. Dadurch wird
bei hoher Kolbengeschwindigkeit die vom Druckanschlag herrührende
Dämpfwirkung wesentlich erhöht. Der Vordrosselquerschnitt 32 wird
dabei auf einfache Weise durch mindestens eine Bohrung in der
Vordrosselscheibe 31 gebildet, deren Lage so zum Innendurchmesser
der Ventilscheibe 27 angeordnet ist, daß die bei höherer Einfahr
geschwindigkeit des Kolbens erwünschte Anschlagdämpfung erzielt
wird. Bedingt durch den zwischen Ventilscheibe 27 und Vordrossel
scheibe 31 gebildeten Ringraum ist eine Zuordnung des Voröffnungs
querschnittes 28 zum Vordrosselquerschnitt 32 beim Einbau der
Ventilscheibe 27 und der Vordrosselscheibe 31 nicht erforderlich.
Im Diagramm gem. Fig. 5 ist die Dämpfkraft in Abhängigkeit der
Kolbengeschwindigkeit aufgezeigt. Die Dämpfkraftkennlinie 34
zeigt geschwindigkeitsabhängig die Dämpfkraft der Druckdämpfung,
die vom Druckdämpfventil 15 erzeugt wird. Bei wirksamem hydrau
lischem Druckanschlag entsprechend der Ausführung nach den Figu
ren 1 bis 4 ergibt sich die Dämpfkraftkennlinie 35. Diese Dämpf
kraftkennlinie 35 zeigt eine dreistufige Wirkung des hydraulischen
Druckanschlages, wobei der Kennlinienabschnitt 35 a erhalten wird,
wenn der hydraulische Druckanschlag die in Fig. 3 gezeigte Posi
tion einnimmt, d. h., daß nur der Voröffnungsquerschnitt 28 der
Ventilscheibe 27 wirksam ist. Der Abschnitt 35 b der Dämpfkraft
kennlinie 35 wird dann erhalten, wenn die Ventilscheibe 27 druck
abhängig von der unteren Stirnfläche des Steuerschiebers 18 ab
hebt, jedoch noch nicht auf der Vordrosselscheibe 31 aufliegt.
Liegt - wie in Fig. 4 gezeigt - die Ventilscheibe 27 im Bereich
ihres inneren Durchmessers auf der Vordrosselscheibe 31 auf und
verdeckt teilweise den Vordrosselquerschnitt 32, so wird durch
Verringerung des Querschnittes der Abschnitt 35 c erhalten. Der
zwischen der Dämpfkraftkennlinie 34 und der Dämpfkraftkennlinie 35
bestehende Unterschied bildet den Anteil der vom hydraulischen
Druckanschlag herrührenden Dämpfkraft.
Claims (5)
1. Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit federbeaufschlagtem, hydrauli
schem Druckanschlag, wobei ein mit einer Kolbenstange fest
verbundener Kolben axial beweglich in einem Zylinder angeord
net ist und den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum des
Zylinders in zwei Arbeitsräume unterteilt, die mittels der dem
Kolben zugeordneten Dämpfventile miteinander verbindbar sind,
während eine am Ende des Zylinders befindliche Kolbenstangen
führung und ein am anderen Ende angeordnetes Bodenventil den
Zylinder in einem Behälter zentrieren und befestigen und zwi
schen Zylinder und Behälter ein Ausgleichsraum gebildet ist,
welcher über das Bodenventil mit dem unteren Arbeitsraum in
flüssigkeitsleitender Verbindung steht und ein unter Einwir
kung einer an der Kolben-Kolbenstangen-Baueinheit befestigten
Anschlagfeder stehender, ab einem vorbestimmten Einfahrweg der
Kolbenstange den Durchlaßquerschnitt eines Dämpfventiles ver
ringernder Steuerkörper angeordnet ist, wobei der Steuerkörper
ein unter Einwirkung einer Rückholfeder stehender, mit dem Bo
denventil verbundener und zwischen zwei Anschlägen axial be
weglicher Steuerschieber ist, welcher eine Anschlagfläche für
die Anschlagfeder aufweist (gem. PatAnm Nr. P 35 33 386.3),
dadurch gekennzeichnet, daß ein mit
dem Steuerschieber (18) zusammenwirkendes Druckanschlagventil
vorgesehen ist, welches mindestens eine sich im Bereich des
Außendurchmessers auf einer Anlagefläche (30) abstützende Ven
tilscheibe (27) aufweist und im Bereich des Innendurchmessers
mit der unteren Stirnfläche des Steuerschiebers (18) einen
druckabhängig veränderbaren Querschnitt bildet, während in
axialem Abstand zur Ventilscheibe (27) eine mit einem Vordros
selquerschnitt (32) versehene Vordrosselscheibe (31) nachge
schaltet ist, die den Hub der Ventilscheibe (27) begrenzt und
deren Vordrosselquerschnitt (32) durch die Ventilscheibe (27)
teilweise abdeckbar ist.
2. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ventilscheibe (27) im Bereich ihres inneren
Durchmessers höherliegend als der Anschlag (19) angeordnet ist
und dadurch eine Vorspannung bei Anlage des Steuerschiebers
(18) auf dem Anschlag (19) erfährt.
3. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (27) einen Voröff
nungsquerschnitt (28) aufweist.
4. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Voröffnungsquerschnitt (28)
durch mindestens eine Bohrung gebildet ist.
5. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Vordrosselscheibe (31) im Bereich
ihres Innendurchmessers fest eingespannt ist und der von der
Ventilscheibe (27) teilweise abdeckbare Vordrosselquerschnitt
durch mindestens eine Bohrung gebildet ist.
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