DE3810841C2 - Mit Gasfüllung oder Gaspolster arbeitender Teleskopdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Teleskopdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannt ist aus AT 245 952 ein axial verschiebbarer Kolbenring, der dem Druckaufbau dient und die Durchflußquerschnitte freigibt. Der Kolbenring wird durch die Kräftesumme aus der Reibung an der Zylinderwand und den unterschiedlichen Gasdrücken oberhalb und unterhalb des Kolbens bewegt sowie durch die Trägheitskräfte. Die Kanäle bewirken verschiedene Dämpfungen je nach Bewegungsrichtung, ein Druckausgleich nur in den Totpunktlagen ist nicht vorgesehen. Eine Druckentlastung des Kolbenrings durch eine zusätzliche Kolbendichtung ist nicht vorgesehen. Ähnlich in DE 30 39 801 C2 wird ein Kolbenring beschrieben, der zwischen einer Platte und dem Kolben in einer Ringnut liegt. Je nach Bewegungsrichtung des Kolbens liegt der Kolbenring an der Platte oder dem Kolben an und gibt damit unterschiedliche Strömungsquerschnitte frei. Auch in DE 35 13 839 A1 wird ein Kolben aus Kunststoff beschrieben, der zwischen den Anschlägen am Kolbenträger axial beweglich ist. In EP 0 014 126 A1 bildet der Dichtring zusammen mit dem Schieber den Kolben. Dichtring und Schieber sind gegen die Kolbenstange und gegeneinander axial verschieblich. Sie geben abhängig von der Bewegungsrichtung unterschiedliche Durchflußquerschnitte frei. In DE 24 37 234 A1 wird Gas in eine Kammer gedrückt und der Rückstrom durch Rückschlagventile oben und unten verhindert. In der Mittellage des Hohlkolbens findet der Druckausgleich durch den Steuerschieber statt. Ein Druckausgleich in den Totpunkten ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Teleskopdämpfer des gattungsgemäßen Aufbaus, der zusätzlich eine Federwirkung haben kann, so auszubilden, daß praktisch ohne Beeinflussung der Federkonstante eine hohe Dämpfung erzielt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß gerade ein schneller Druckausgleich bei Bewegungsumkehr des Kolbens, also in den Totpunkten desselben, eine hohe Dämpfung durch Umsetzung von Rückfederenergie in Wärme erzielt. Da der Ort der Bewegungsumkehr mit dem jeweiligen Kolbenhub variabel ist, muß der Steuerventilkörper - sofern man nicht eine besondere, beispielsweise elektrische Ventilansteuerung vorsieht - dem Kolben zugeordnet sein. Dabei kann gemäß Anspruch 2 die Ventilansteuerung so ausgelegt sein, daß bei sehr kleinen Kolbenhüben ein nur teilweises Öffnen des Ventils erfolgt.

Bei den in den Unteransprüchen angegebenen Ausführungen der Erfindung wird die Reibung an der Zylinderinnenwand zur Betätigung des Steuerventilkörpers, das heißt zur Erzielung einer Relativbewegung zwischen diesem und dem Kolben, ausgenutzt. Bei Verwendung der Übertotpunktabstützung erfolgt in vorteilhafter Weise eine Reibungserhöhung nur kurzzeitig während des Schaltvorgangs; danach ist die Radialkraft zwischen Übertotpunktabstützung einerseits und Innenwand des Zylinders des Teleskopdämpfers andererseits infolge der bekannten Eigenschaften einer Übertotpunktabstützung wieder stark verringert. Besonders vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruchs 13, da durch diese pneumatische Entlastung des Steuerventilkörpers zu seiner Relativbewegung nur geringe Reibkräfte erforderlich sind.

Gegenüber dem zitierten Stand der Technik kommt die Erfindung mit zwei Druckräumen für den Dämpferteil aus, was den Aufbau insbesondere des Zylinders erheblich vereinfacht. In einfacher Weise, nämlich durch Vorsehen eines zusätzlichen Drosselquerschnitts parallel zum Steuerventilkörper, läßt sich eine Frequenzabhängigkeit der Dämpfung erzielen. So kann bei Einsatz der Erfindung am Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs die Radeigenfrequenzschwingung stärker bedämpft werden als die Aufbaueigenfrequenzschwingung.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß ihre Realisierung mit einfachen, an sich bewährten Mitteln erfolgen kann, wie auch die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen zeigt.

Fünf unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Längsschnitte durch die hier interessierenden Bereiche von Teleskopdämpfern bzw. den Dämpferteil von Feder-Dämpfer-Elementen wiedergeben.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist in Richtung der Achse 1 auf der Kolbenstange 2 unverschiebbar, aber längs der Innenwand des Zylinders 3 verschiebbar der Kolben 4 angeordnet, der mit zumindest einem Kanal 5 und einem Drosselkanal 6 zur zeitweiligen bzw. dauernden Herstellung einer Strömungsverbindung für das gasförmige Druckmittel zwischen den beiden Druckräumen 7 und 8 versehen ist. Während des größten Teils der Relativbewegung zwischen Kolben 4 und Zylinder 3 ist nur die Drosselbohrung 6 wirksam, da der Kanal 5 durch den ringförmigen Steuerventilkörper 9 abgedeckt ist. Dieser weist als Übertotpunktabstützung in der Vertiefung 10 Kugeln 11, die an ihrer Innenseite durch das Federblech 12 in Richtung nach außen gegen die Innenwand des Zylinders 3 federnd abgestützt sind. Kugeln 11 und Vertiefung 10 bilden eine freilaufähnliche Anordnung. Das Federblech besitzt in halber Höhe den Totpunktvorsprung 13, so daß es für die Kugel 11 zwei stabile Lagen, nämlich die ausgezogen gezeichnete Lage und die bei 11′ angedeutete Lage, bildet.

Wird der Kolben 4 aus seiner in Fig. 1 dargestellten Lage nach oben bewegt, so sorgt die Reibung zwischen Kugel 11 und Innenwand des Zylinders 3 dafür, daß der Steuerventilkörper 9 praktisch festgehalten wird, bis sein Anschlag 14 zur Anlage am Gegenanschlag 15 des Kolbens 4 kommt. Dann deckt der Steuerventilkörper 9 den oberen quer verlaufenden Teil des Kanals 5 ab, so daß sich ein hoher Druck aufbauen kann.

Erreicht die durch Kolben 4 und Steuerventilkörper 9 gebildete Anordnung ihre Totpunktstellung und wird die Bewegungsrichtung der Kolbenstange 2 umgekehrt, wird sie also nach unten relativ zum Zylinder 3 bewegt, so wird durch die Reibung zwischen Kugel 11 und Innenfläche des Zylinders 3 die Bewegung des Steuerventilkörpers 9 nach unten aber zunächst verzögert, zumal die Kugel 11 in den Bereich des Vorsprungs 13 des Federblechs 12 gelangt und dadurch die auf den Steuerventilkörper 9 wirkenden bewegungshemmenden Kräfte kurzzeitig vergrößert werden. Der Kolben 4 wird also relativ zum Steuerventilkörper 9 in seine gezeichnete Lage bewegt, in der der Kanal 5 eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Druckräumen 7 und 8 bildet. Bei weiterer Relativbewegung kommt das obere Ende des Kanals 5 in eine Stellung neben dem unteren Bereich des Steuerventilkörpers 9, so daß der Kanal 5 wieder abgedeckt ist. Über die Scheibe 16 und den Bund 17 nimmt der Kolben bzw. die Kolbenstange 2 schließlich den Steuerventilkörper 9 bei ihren Abwärtsbewegungen mit, wobei die Kugel 11 in ihrer Position 11′ liegt, in der sie gleichsam etwas zurückgezogen ist, so daß die Reibung zwischen ihr und der Innenwand des Zylinders 3 sehr klein ist. Die Abdichtung zwischen den Druckräumen 7 und 8 wird von Kolbendichtungen 18 übernommen.

Kanal 19 dient zur pneumatischen Druckentlastung des Steuerventilkörpers 9. Die Spalte zwischen Zylinder 3 und Steuerventilkörper 9 bewirkt einen Druckausgleich zwischen Anschlag 14 und Druckraum 7.

Während in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Übertotpunktabstützung Rollkörper enthält, zeigt Fig. 2 eine Lösung mit einer ringscheibenförmigen Dichtung 20, die im Bereich ihres inneren Umfangs von einer sich konisch nach außen erweiternden Nut 21 des Steuerventilkörpers 22 aufgenommen ist. Dieser sitzt wieder axial verschiebbar auf der Kolbenstange 23, die axial unverschiebbar den Kolben 24 trägt; bei 25 ist eine mit der Innenfläche des Zylinders 26 zusammenwirkende Kolbendichtung gezeichnet.

Die ringscheibenförmige Dichtung 20 ist in ihrer Mittellage gezeichnet, in der sie radial relativ stark zwischen dem Grund der Aufnahme 21 einerseits und der Innenfläche des Zylinders 26 andererseits zusammengestaucht ist. Dies entspricht der Lage der Kugel 11 in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 über dem Totpunktvorsprung 13. Bei einer Bewegung des Steuerventilkörpers 22 in Fig. 2 nach oben oder nach unten wird die Dichtung 20 etwa konisch verformt, da infolge der Reibung zwischen ihrem äußeren Umfang einerseits und der Innenfläche des Zylinders 26 andererseits ihr äußeres Ende etwas festgehalten wird. Durch diese konische Verformung werden die Radialkräfte und damit die Reibkräfte zwischen Dichtung 20 und Innenfläche des Zylinders 26 verringert, wie dies bezüglich der Reibkräfte zwischen der Kugel 11 und dem Zylinder 3 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in den beiden zeichnerisch dargestellten Endlagen der Kugel in der Vertiefung 10 der Fall war.

Die Druckausgleichsbohrung 27 im Steuerventilkörper 22 entlastet die Dichtung 20.

Auch im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 findet eine derartige, hier leicht konisch durchgebogen gezeichnete ringscheibenförmige Dichtung 30 in einer Ausnehmung des Steuerventilkörpers 31 Einsatz. Mit 32 ist der in Axialrichtung auf der Kolbenstange 33 arretierte Kolben mit verschiedenen Kanälen bezeichnet; zwischen einem durch ihn gebildeten Anschlag und einem durch die Scheibe 34 gebildeten weiteren Anschlag ist der Steuerventilkörper 31 relativ zum Kolben 32 innerhalb des Zylinders 35 axial beweglich angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist auf eine sich radial nach außen erweiternde Ausbildung der Aufnahmenut 36 für die Dichtung 30 im Steuerventilkörper 31 verzichtet, wie sie im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 vorlag. Der Kanal 40 ist axial auf der ganzen Länge durch den Steuerventilkörper 31 geführt, um einen Druckausgleich zu gewährleisten.

Die weiteren Einzelheiten der hier dargestellten Teleskopfeder- Dämpfer-Anordnung interessieren im Rahmen der Erfindung nicht. Es sei nur ergänzend bemerkt, daß der Zylinder 35 über die kleine Drosselbohrung 38 mit dem Federraum 39 verbunden ist. Der Rollbalg 37 wird daher nicht von den hohen Drücken im Dämpferzylinder 35 beaufschlagt.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 erkennt man als Übertotpunktabstützung die Spreizfederanordnung 50, bestehend aus dem einseitig offenen Zylinder 51, der von diesem aufgenommenen Druckfeder 52 und dem mit ihm teleskopierenden Druckstift 53, der mit seinem abgerundeten äußeren Ende 54 auf der Innenfläche des Zylinders 55 aufliegt. Auch der einseitig offene Zylinder 51 besitzt ein abgerundetes Ende 56, mit dem er auf der entsprechend gerundeten Kehle 57 der sich konisch nach außen erweiternden Aufnahme 58 im Steuerventilkörper 59 aufliegt. Die Spreizfeder 50 ist also in Achsrichtung der Teleskopfeder begrenzt schwenkbar zwischen der Kehle 57 einerseits und der Innenfläche des Zylinders 55 andererseits eingespannt, wobei infolge der Reibung zwischen Zylinder 55 und Ende 54 des Druckstiftes 53 die Anordnung mit ihrer Achse 50′ in eine obere und eine untere Grenzlage verschwenkbar ist, in der die Feder 52 weitgehend entlastet ist, so daß die Reibung an der Innenfläche des Zylinders 55 relativ klein ist, während bei Lage der Achse 50′ senkrecht zur Achse der Teleskopfeder die Spreizfederanordnung 50 entgegen der Wirkung der Druckfeder 52 relativ stark verkürzt und demgemäß die Reibung zwischen dem Stiftende 54 und dem Zylinder 55 relativ groß ist.

Während in den bisher beschriebenen Konstruktionen der Steuerventilkörper in Längs- oder Achsrichtung des Kolbens verschiebbar ist, zeigt Fig. 6 ein Beispiel mit quer verschiebbar im Kolben gelagertem Steuerventilkörper.

Wiederum erkennt man den Kolben 60 mit dem Kanal 61 zur zeitweiligen Verbindung der Druckräume 62 und 63 im Zylinder 64. Mit der länglichen Ausnehmung 65 nimmt der Kolben 60 die Kugel 66 auf, die die eigentliche Betätigungsvorrichtung für den querbeweglichen Steuerventilkörper 67 bildet. Dieser wird mit seiner Stirnfläche 68, die den mittleren Totpunktvorsprung 69 besitzt, durch die Druckfeder 70 in der Figur federnd nach rechts gedrückt, so daß die Kugel federnd zwischen Stirnfläche 68 und Innenfläche des Zylinders 64 eingespannt ist. In der gezeichneten Lage befindet sich der Steuerventilkörper 67 in seiner Sperrstellung, da seine Bohrung 71 nicht mit dem Kanal 61 kommuniziert. Wenn aber Kugel 66 bei Umkehr der Kolbenbewegung den Totpunktvorsprung 69 passiert, drückt sie den Steuerventilkörper 67 in der Figur nach links, so daß dessen Bohrung 71 gleichsam einen Bestandteil des Kanals 61 bildet und kurzzeitig ein Druckausgleich zwischen den Druckräumen 62 und 63 erfolgt.

Die Erfindung schafft demgemäß mit einfachen, zuverlässigen Mitteln eine Teleskopfeder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs, bei der durch schnellen Druckausgleich bei Bewegungsumkehr des Kolbens eine hohe Dämpfung erzielt wird.

Claims (13)

1. Mit Gasfüllung oder Gaspolster arbeitender Teleskopdämpfer mit einem in einem Zylinder längsverschiebbaren Kolben, vom Zylinder umschlossenen druckmittelgefüllten Druckräumen mit von der jeweiligen Kolbenstellungen abhängigem Volumen und einer Ventilanordnung zur Erzielung eines zeitweiligen schlagartigen Druckausgleichs zwischen den Druckräumen, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Kolben fest angebrachte Kolbendichtung (18, 25) den Druckaufbau ermöglicht und durch einen Kanal (19, 27, 40, 72) druckentlastete Betätigungsmittel (10, 11, 12, 20, 30, 50, 67) zum Öffnen der Ventilanordnung nur bei Bewegungsumkehr des Kolbens (4) vorgesehen sind.

2. Teleskopdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (10, 11, 12) unterhalb eines vorgegebenen Mindesthubs der Kolbenbewegung die Ventilanordnung nur teilweise öffnen.

3. Teleskopdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) zum gesteuerten Druckmitteldurchtritt zwischen beiderseits des Kolbens (4) liegenden Druckräumen (7, 8) einen Kanal (5) aufweist, dem ein Steuerventilkörper (9) zugeordnet ist, der relativ zum Kolben (4) unter Ausnutzung von zwischen der Zylinderinnenfläche und den Betätigungsmitteln (10, 11, 12) auftretenden Reibkräften zwischen Sperr- und Freigabestellungen für den Kanal (5) bewegbar ist.

4. Teleskopdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (10, 11, 12) als Übertotpunktabstützung zwischen dem Steuerventilkörper (9) und der Zylinderinnenfläche ausgebildet sind.

5. Teleskopdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerventilkörper (9) relativ zum Kolben (4) zwischen den Sperr- und Freigabestellungen begrenzt längsverschiebbar ist.

6. Teleskopdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertotpunktabstützung im wesentlichen durch eine in ihren beiden stabilen Lagen konusartig elastisch verformte ringscheibenförmige Dichtung (20, 30) gebildet ist.

7. Teleskopdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel zumindest eine Kugel (11) enthalten, die, an ihrer der Zylinderinnenfläche abgekehrten Seite durch ein Federblech (12) mit Totpunktvorsprung (13) abgestützt, in einer Vertiefung (10) im Steuerventilkörper (9) in Achsrichtung begrenzt verschiebbar untergebracht ist.

8. Teleskopdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerventilkörper (67) relativ zum Kolben (60) zwischen der Sperrstellung und - gegen Federkraft (70) - der Freigabestellung begrenzt querverschiebbar ist.

9. Teleskopdämpfer nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertotpunktabstützung durch zumindest eine Spreizfederanordnung (50) gebildet ist, die zwischen der Zylinderinnenfläche und einer Schwenkbewegungen in Längsrichtung zulassenden Aufnahme (58) im Steuerventilkörper (59) eingespannt ist.

10. Teleskopdämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizfederanordnung (50) einen einseitig offenen Zylinder (51), eine von diesem aufgenommene Druckfeder (52) und einen vom Zylinder (51) teleskopierend aufgenommenen Druckstift (53) enthält.

11. Teleskopdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einander abgekehrten Enden (56, 54) von Zylinder (51) und Druckstift (53) abgerundet sind und die Aufnahme (58) eine der zylinderseitigen Abrundung (56) entsprechend gerundete Kehle (57) besitzt.

12. Teleskopdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (65, 66, 68) zumindest eine Kugel (66) enthalten, die in einer Ausnehmung (65) im Kolben (60) begrenzt längsverschiebbar zwischen der Zylinderinnenfläche und einer Stirnfläche (68) des Steuerventilkörpers (67) angeordnet ist, die in ihrem mittleren Bereich einen Totpunktvorsprung (69) aufweist.

13. Teleskopdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerventilkörper (9, 22, 31, 67) zumindest ein Kanal (19, 27, 40, 72) zur pneumatischen Druckentlastung zugeordnet ist.