DE4427273B4

DE4427273B4 - Hydraulischer Teleskop-Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE4427273B4
Application number: DE4427273A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Richter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1994-07-30
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2014-07-31
Also published as: DE4427273A1

Abstract

Hydraulischer Teleskop-Schwingungsdämpfer mit zumindest für die Zugstufe schwingungsamplitudenabgängig variabler Dämpferkraft, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem von einer Kolbenstange (2) getragenen, axial verschiebbar in einem fluidgefüllten Zylinderrohr (3) gelagerten, ventilbestückten Kolben (4), der das Zylinderrohr (3) in einen kolbenstirnseitigen und einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (5; 6) unterteilt, bei dem zu ersten Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen (7.1, 7.2; 11) des Schwingungsdämpfer (1) funktionell in Reihe schaltbare, zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen (9a, 9b; 13) vorgesehen sind, welche ausschließlich im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (6) angeordnet und durch ein im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (6) axial durch Reibkraft im Zylinderrohr (3) gehaltenes, die Kolbenstange (2) mit Spiel konzentrisch umschließendes Steuerglied bei Schwingungsvorgängen selbständig aktivierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied ein axial relativ zu der Kolbenstange (2) bewegbarer Schieber ist, der zwischen zwei an der Kolbenstange (2) und/oder dem Kolben (4) vorgesehenen Anschlägen ausschließlich schwimmend an dem Zylinderrohr (3) gelagert ist, wobei die Anschläge derart axial beabstandet sind, dass jeweils...

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfer mit zumindest für die Zugstufe schwingungsamplitudenabhängig variabler Dämpferkraft, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Die Fahrleistungen heutiger Personenkraftfahrzeuge liegen in Bereichen, die vor nicht allzu langer Zeit praktisch nur Sportwagen vorbehalten waren. Während aber bei einem kompromißlos auf optimale Fahrdynamik abgestimmten Sportwagen Komfortnachteile ohne wenn und aber in Kauf genommen werden, ist der Fahrer moderner Personenkraftfahrzeuge nicht gewillt, zugunsten besserer Fahreigenschaften auf gewohnte oder sogar steigende Komfortansprüche zu verzichten.
Die konstruktiven Ansprüche an das Fahrwerk eines Personenkraftfahrzeugs sind bei gleichem Leistungspotential somit im allgemeinen komplexer als bei einem reinen Sportwagen. Einerseits muß es den hohen Fahrleistungen soweit angepaßt sein, daß hohe Fahrsicherheit auch bei Ausnutzung installierter hoher Motorleistung gewährleistet ist, andererseits sollen aber auch hohe Komfortansprüche befriedigt werden. Beide Anforderungen stehen bezüglich der Abstimmung des Fahrwerks, und hier insbesondere bezüglich der üblicherweise eingesetzten hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfer, konträr zueinander. Während eine komfortbetonte Abstimmung der Schwingungsdämpfer durch niedrige Dämpferkräfte erreicht wird, sind aus fahrdynamischer Sicht höhere Dämpferkräfte vorteilhaft. Mit konventionellen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfern, die für die Zug- und Druckstufe jeweils nur eine Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie vorhalten, lassen sich beide Forderungen gleichzeitig nicht optimal erfüllen. Jede konstruktive Verschiebung dieser Kennlinie zugunsten von Fahrsicherheit oder zugunsten von Fahrkomfort bedeutet jedoch zwangsläufig eine entsprechende Verschlechterung zu Lasten von Fahrkomfort bzw. Fahrsicherheit.
Um diesem Zielkonflikt zu entgehen, sind in jüngster Zeit in ihren Dämpfungseigenschaften elektronisch verstellbare hydraulische Teleskop-Schwingungsdämpfer bekannt geworden, die nicht mehr nur jeweils eine, sondern jeweils mindestens zwei derartige Kennlinien vorhalten, von denen in Abhängigkeit eines oder mehrerer Betriebsparameter dann selbständig bedarfsgerecht die für die jeweilige Fahrsituation gerade günstigste Kennlinie ausgewählt wird. Derartige Schwingungsdämpfer sind konstruktiv sehr aufwendig und deshalb teuer. Neben Mikroprozessoren o. ä. für die eigentliche Regelung der Schwingungsdämpfer, sind Sensoren erforderlich, welche die relevanten Betriebsparameter, wie z. B. die aus Fahrbahnunebenheiten resultierenden Fahrzeugschwingungen, Gas- und Bremsbetätigungen, Lenkmanöver und dergleichen mehr, erfassen und den Mikroprozessoren zur Auswertung zuführen. Darüber hinaus werden noch schnelle und damit auch entsprechend teure Stellglieder wie z. B. Magnetventile oder Schrittmotoren benötigt, die unmittelbar auf die hydraulischen Dämpferventile einwirken.
Neben solchen sehr aufwendigen elektronisch gesteuerten hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfern sind auch solche hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfer bekannt, bei denen unterschiedliche Dämpfercharakteristiken hubabhängig rein mechanisch geschaltet werden.
Unter anderem sind hydraulische Teleskop-Schwingungsdämpfer bekannt, bei denen in der Zylinderrohrwandung eine oder mehrere sich nur entlang eines Teils des Gesamtkolbenweges erstreckende Axialnuten angeordnet sind, die für die Dämpferflüssigkeit als Bypass wirken, solange sich der Kolben im Bereich dieser Axialnuten bewegt. Außerhalb der Axialnuten muss die Dämpferflüssigkeit dagegen in üblicher Weise ausschließlich durch die im Kolben angeordneten Ventil- oder Drosselvorrichtungen hindurchtreten, so dass in diesem Hubbereich entsprechend größere Dämpferkräfte wirksam sind. Durch geeignete variable Gestaltung des Nutquerschnitts entlang der Nutlänge sowie durch geeignete räumliche Anordnung der Axialnuten bietet sich dem Konstrukteur an sich ein recht breiter Gestaltungsspielraum für die Auslegung dieser konstruktiv einfachen Schwingungsdämpfer.
Ein gravierender Nachteil dieser mit Axialnuten ausgestatteten Schwingungsdämpfer ist jedoch ihre Standhöhenabhängigkeit. Je nach Beladung nimmt der Kolben in seiner Ruheposition eine unterschiedliche Lage zu den Axialnuten ein, so dass beim Ein- und Ausfedern beladungsabhängig sehr unterschiedliche, mit dem tatsächlichen Dämpfungsbedarf oft nicht übereinstimmende Dämpfungscharakteristiken vorliegen.

Bekannt sind auch hydraulische Teleskop-Schwingungsdämpfer (z. B. DE 40 13 054 A1 ), bei denen der in üblicher Weise ventilbestückte Dämpferkolben sowohl in der Vorlauf- als auch in der Rücklaufrichtung bzw. sowohl in der Druck- als auch in der Zugstufe – ausgehend von seiner Neutralposition – nach Überschreiten eines definierten Kolbenweges stirnseitig jeweils an einem in axialer Richtung durch eine Federvorrichtung abgestützten Ring zur Anlage gelangt, wodurch die Schließkraft der stirnseitig angeordneten üblichen Kolbenventilfeder vergrößert wird. Bei anschließender Umkehr der Kolbenhubrichtung wird dadurch eine im Vergleich zur Dämpfungskraft im mittleren Neutralstellungsbereich entsprechend vergrößerte kolbenwegabhängige Dämpfungskraft erzeugt.

Auch das Kennlinienfeld dieser bekannten hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfer ist beladungsabhängig, weil sich die aktuelle Neutral- oder Ruhestellung des Dämpferkolbens jeweils in Abhängigkeit von der jeweiligen Beladung des Fahrzeugs rela tiv zu den beiden voneinander beabstandeten federvorgespannten Ringen verändert.

Ein hydraulischer Teleskop-Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art ist aus der DE 39 07 531 A1 bekannt. Dieser Schwingungsdämpfer weist eine mechanische Einrichtung zur Veränderung des Dämpfungsverhaltens in Abhängigkeit der "Einfederung" des Schwingungsdämpfers auf. Jedoch sind die Schaltpunkte für die Veränderung von der Geometrie des Zylinderrohres und damit von dem Einfederungszustand abhängig. Die Möglichkeit einer allein amplitudenabhängigen Umschaltung ist nicht gegeben, da das Steuerglied, ein in einer Ringnut radial bewegbarer Ring, der an der Innenwand des Zylinderrohres gleitet, stets mit der Kolbenstange geführt wird.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, der eine von der jeweiligen statischen Fahrzeugbeladung völlig unabhängige schwingungsamplitudenabhängig veränderbare Dämpferkennlinie besitzt, ohne daß hierzu irgendwelche aktiven Stellglieder, insbesondere elektronisch gesteuerte Stellglieder, erforderlich wären.

Diese Aufgabe wird durch einen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

In dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum des Schwingungsdämpfers sind zu den üblichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen funktionell in Reihe schaltbare zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen angeordnet, die durch ein ebenfalls im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum angeordnetes und dort schwimmend gelagertes Steuerglied in Form eines Schiebers selbsttätig aktiviert werden, sowie und solange bei Schwingungsvorgängen eine Schwingungsamplitude (Kolbenwege) vorliegt, die einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitet. Durch die ausschließliche Lagerung an dem Zylinderrohr ist der Schieber zwischen den Anschlägen von der Kolbenstange bzw. dem Kolben entkoppelt.

Der in seiner Kennlinie schwingungsamplitudenabhängig veränderbare erfindungsgemäße hydraulische Teleskop-Schwingungsdämpfer zeichnet sich u. a. dadurch besonders aus, daß zum einen für die Umschaltung seiner Dämpferkennlinie weder irgendwelche elektronischen Steuer- oder Regeleinrichtungen, noch äußere Stelleinrichtungen erforderlich sind und zum anderen Standhöhenveränderungen (Beladung) des Fahrzeugs keinen Einfluß auf seine Schaltpunkte besitzen. Im übrigen ist das automatisch-mechanische Umschaltsystem vollständig in den Schwingungsdämpfer integriert.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. In der Zeichnung zeigen jeweils in einer schematisierten Längsschnittdarstellung:
die 1a bis 1c ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfers,
die 2a bis 2c ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers, und
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers.
Die verschiedenen Figuren zeigen jeweils nur einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfers, der bezüglich seiner nicht weiter dargestellten übrigen konstruktiven Merkmale mit bekannten hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfern übereinstimmt. Nicht dargestellt ist u. a. auch, sofern es sich um einen Zweirohrdämpfer handelt, das im Bodenbereich des Zylinderrohrs angeordnete übliche Bodenventil, welches für die Dämpferkennung in der Druckstufe überwiegend maßgebend ist.
Dargestellt ist von dem Teleskop-Schwingungsdämpfer 1 im wesentlichen jeweils nur sein (inneres) Zylinderrohr 3 sowie das den ventilbestückten Kolben 4 tragende freie Ende seiner Kolbenstange 2, wobei in den einzelnen Figuren gleiche Bauelemente jeweils gleich beziffert sind.
Durch den Kolben 4 wird das Zylinderrohr 3 in üblicher weise in einen (unteren) kolbenstirnseitigen ersten Arbeitsraum 5 und einen (oberen) kolbenstangenseitigen zweiten Arbeitsraum 6 unterteilt, die beim Ein- und Austauchen des Kolbens 4 miteinander hydraulisch über im Kolben 4 angeordnete Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen, nämlich über herkömmliche Zug- und Druckstufenventile 7.1 bzw. 7.2 in Verbindung stehen. Entsprechend der Bemessung dieser Zug- und Druckstufenventile entstehen beim Ein- und Austauchen des Kolbens 4 entsprechende Dämpferkräfte. Insoweit stimmt der konstruktive Aufbau und die Funktionsweise des erfindungsgemäßen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfers mit herkömmlichen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfern überein.
Im Gegensatz zu herkömmlichen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfern ist beim erfindungsgemäßen Teleskop-Schwingungsdämpfer nun jedoch im (oberen) kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 6 ein axial nur durch Reibkraft im Zylinderrohr 3 gehaltenes, schwimmend gelagertes ring- oder hülsenförmiges Steuerglied 8 bzw. 8' angeordnet, welches die Kolbenstange 2 mit Spiel konzentrisch umschließt und jeweils – erst – bei Schwingungsvorgängen mit einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitenden Schwingungsamplituden, d. h. wenn der Kolben 4 während des Fahrbetriebs beim Ein- und Austauchen jeweils einen vorgegebenen Kolbenweg überschreitet, selbsttätig zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen o. ä. aktiviert, die dann den im Kolben 4 angeordneten Zug- und Druckstufenventilen 7.1 bzw. 7.2 funktionell in Reihe geschaltet sind, wodurch eine von der ursprünglich vorhandenen Dämpferkennung abweichende Dämpferkennung erzeugt wird.
Die schwingungsamplitudenabhängig selbsttätig aktivierbaren zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen können entweder in diesem Steuerglied selbst oder aber in an der Kolbenstange 2 befestigten Baugruppen angeordnet sein, die dann durch ein "Axiales-Zur-Anlage-Kommen" des Steuergliedes 8 bzw. 8' am Kolben 4 selbst und/oder an diesen Baugruppen selbsttätig aktiviert werden, wobei durch entsprechende Anordnung und Ausbil dung der zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen o. ä. eine schwingungsamplitudenabhängige selbsttätige Dämpferkennlinien-Umschaltung entweder nur für den Vorlaufhub bzw. die Druckstufe, nur für den Rücklaufhub bzw. die Zugstufe oder aber für beide Bewegungsrichtungen des Kolbens 4 erzeugt werden kann.
Im in den 1a bis 1c dargestellten Ausführungsbeispiel wird ausschließlich während des Rücklaufhubs, d. h. in der Zugstufe schwingungsamplitudenabhängig Einfluß auf die Dämpferkennlinie genommen, nämlich in der Weise, daß in der Zugstufe bei einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitenden Schwingungsamplituden der wirksame Querschnitt eines vorgesehenen üblichen Voröffnungs-Strömungswegs (Voröffnungsnut) selbsttätig verringert wird.
Wie die 1a bis 1c erkennen lassen, ist auf der kolbenstangenseitigen Stirnseite des Kolbens 4 zumindest eine herkömmliche radial verlaufenden Voröffnungsnut 11 angeordnet, welche einen zwar vergleichsweise kleinen, jedoch ständig offenen Fluid-Durchlaß darstellt. Ein solcher Voröffnungs-Strömungsweg beeinflußt die Dämpferkräfte im unteren Dämpfergeschwindigkeitsbereich der Zugstufe, in dem die vorgespannten federnden Ventilelemente des Zugstufenventils 7.1 noch nicht ansprechen. Dieser Bereich ist von großer Bedeutung für den Langsamfahrkomfort und das Aufbau-Schwingungsverhalten des Fahrzeugs.
Solange der erfindungsgemäße hydraulische Teleskop-Schwingungsdämpfer 1 betriebsmäßig mit vergleichsweise kleinen Schwingungsamplituden betrieben wird, d. h. der Kolben 4 von seiner jeweiligen beladungsabhängigen Neutral- oder Ruhestellung aus in beiden Bewegungsrichtungen jeweils nur vergleichsweise kleine Kolbenbewegungen durchführt, unterscheidet sich die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers kennlinienmäßig nicht von konventionellen Schwingungsdämpfern: In der Druckstufe, d. h. während des Vorlaufhubs, bei dem sich der Kolben wie durch den dicken Pfeil angedeutet in der zeichneri schen Darstellung nach unten bewegt, strömt die aus dem (unteren) kolbenstirnseitigen Arbeitsraum 5 verdrängte Hydraulikflüssigkeit durch das Druckstufenventil 7.2 in den (oberen) kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 6, wobei das vorgespannte Ventilelement des Druckstufenventils 7.2 die volle Bohrungsöffnung freigebend vom Kolben 4 abhebt und die im linken Teil der 1a dargestellte Position einnimmt. Der Hydraulikstrom während des Vorlaufhubs ist in 1a durch voll ausgezogene Pfeile angedeutet.
In entsprechender Weise strömt die während des Rücklaufhubs, d. h. in der Zugstufe aus dem (oberen) kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 6 verdrängte Hydraulikflüssigkeit bei höherer Kolbengeschwindigkeit im wesentlichen über das sich dann öffnende Zugstufenventil 7.1 in den kolbenstirnseitigen Arbeitsraum 5, was im rechten Teil der 1a durch leere Pfeile angedeutet ist; im unteren Kolbengeschwindigkeitsbereich, in dem das vorgespannte federnde Ventilelement des Zugstufenventils 7.1 noch nicht anspricht, strömt die aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 6 verdrängte Hydraulikflüssigkeit dagegen ausschließlich über die ständig offene radiale Voröffnungsnut 11 in den kolbenstirnseitigen Arbeitsraum 5, was jedoch nicht weiter dargestellt ist.
Erfindungsgemäß ist nun im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 6 des Zylinderrohrs 3 ein Steuerglied in Form eines schwimmend gelagerten Schieberings 8 angeordnet, der im Zylinderrohr 3 axial nur durch Reibkraft gehalten ist und die Kolbenstange 2 mit einem breiten Ringspalt 12 konzentrisch umschließt. Die axiale Bewegungsmöglichkeit dieses Schieberings 8 relativ zur Kolbenstange 2 ist durch je eine obere und untere Anschlag- oder Mitnahmefläche der Kolbenstange begrenzt, wobei der obere Anschlag bzw. Mitnehmer durch einen Kolbenstangenbund bzw. einen abgesetzten Kolbenstangen-Durchmesser 10 und der untere Anschlag bzw. Mitnehmer durch den Kolben 4 selbst gebildet wird.
Ausgehend von einer axial mittigen Position des Schieberings 8 zwischen Kolben 4 einerseits und Kolbenstangenbund 10 anderer seits bleibt das Steuerglied, d. h. der Schiebering 8 ohne Einfluß auf die Dämpferkennung, solange der Schwingungsdämpfer lediglich mit kleineren Schwingungsamplituden betrieben wird.
Erst bei Schwingungsvorgängen mit einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitenden Schwingungsamplituden kommt der Schiebering 8 als Steuerglied zur Wirkung und nimmt Einfluß auf die Dämpferkennung des Schwingungsdämpfers und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 nur während einer bestimmten Betriebsphase des mit einem leeren Pfeil angedeuteten Rücklaufhubs der Kolbenstange 2.
Wie in 11b dargestellt ist, gelangt der Kolben 4 bei solchen Schwingungsamplituden nämlich in der Zugstufe axial am als Ringdichtfläche ausgebildeten (unteren) kolbenseitigen Ringende 82 des Schieberings 8 zur Anlage, wodurch die auf der Kolbenoberseite angeordnete mindestens eine radiale Voröffnungsnut 11 nicht mehr wie zuvor ungehindert angeströmt werden kann.
In der Stirnfläche des am Kolben 4 anliegenden Ringendes 82 ist nun ihrerseits eine einen nur gedrosselten Durchlaß vom Ringspalt 12 zur radialen Voröffnungsnut 11 des Kolbens 4 freihaltende radiale Nut 13 angeordnet, welche ihrerseits einen kleineren wirksamen Durchströmquerschnitt besitzt als die Voröffnungsnut 11 im Kolben 4.
Es ist leicht erkennbar, daß dadurch in der Zugstufe die Dämpferkennung des Schwingungsdämpfers, soweit sie durch die Voröffnungsnut bestimmt wird, also im unteren Kolbengeschwindigkeitsbereich, härter wird, da für die Dämpferkraft nunmehr der kleinere Durchströmquerschnitt der im Schiebering 8 angeordneten radialen Nut 13 bestimmend ist.
In der vergrößerten Detaildarstellung der 1c sind diese in der Zugstufe im unteren Kolbengeschwindigkeitsbereich vorliegenden Verhältnisse dargestellt und der Strömungsverlauf wie gehabt durch leere Pfeile angedeutet.
Bei höheren Kolbengeschwindigkeiten öffnen wie zuvor beschrieben wieder die vorgespannten Federelemente des Zugstufenventils 7.1, wie in 1b angedeutet. In dieser Betriebsphase wird die Dämpferkennung des Schwingungsdämpfers 1 durch das Steuerglied 1 also nicht mehr beeinflußt.
Beim Kolbenvorhub, d. h. in der Druckstufe, bewirkt das Steuerglied 8 beim in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer 1 generell keine Umschaltung der Dämpferkennung. Hier gelangt der Schiebering 8 bei Schwingungsvorgängen mit einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitenden Schwingungsamplituden zwar mit seinem (oberen) vom Kolben 4 abgewandten Ringende 81 am Kolbenbund bzw. am abgesetzten Kolbenstangen-Durchmesser 10 zur Anlage, wird durch diesen jedoch lediglich axial in eine neue Position verschoben. Wie die 1a und 1b erkennen lassen, ist das obere Ringende 81 mit so großen axialen Durchtrittsöffnungen 15 versehen, daß der Fluidstrom auch bei am Kolbenstangenbund 10 anliegendem Schiebering 8 nicht beeinträchtigt wird, so daß die Funktion der im Kolben 4 angeordneten Ventile in der Druckstufe nicht beeinflußt wird.
Es ist leicht erkennbar, daß das schwimmend gelagerte Steuerglied 8 die Dämpferkennung ausschließlich schwingungsamplitudenabhängig beeinflußt, aber völlig unabhängig von der jeweiligen beladungsabhängigen Standhöhe des Fahrzeugs bleibt; bei Änderung der statischen Fahrzeuglast wird das schwimmend gelagerte Steuerglied 8 nämlich lediglich automatisch in eine andere axiale Ruheposition verschoben, aus der heraus dann die zuvor erläuterten Vorgänge ablaufen.
In den 2a bis 2c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfers 1 dargestellt, bei dem im Gegensatz zum zuvor erläuterten Schwingungsdämpfer in beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens 4, d. h. sowohl in der Druckstufe als auch in der Zugstufe schwingungsamplitudenabhängig selbsttätig zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen aktiviert werden, die den im Kolben 4 befindlichen üblichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtun gen funktionell in Reihe geschaltet sind und dadurch jeweils eine entsprechend härtere Dämpferkennung bewirken.
Auch bei diesem Schwingungsdämpfer ist im kolbenstangenseitigen (oberen) Arbeitsraum 6 des Zylinderrohrs 3 ein Steuerglied 8 in Form eines die Kolbenstange 2 mit breitem, Ringspalt 12 konzentrisch umschließenden Schieberings angeordnet, der – axial nur durch Reibkraft im Zylinderrohr 3 gehalten – schwimmend gelagert ist.
Die Kolbenstange 2 trägt hier einen vom Kolben 4 axial beabstandeten ersten Kolbenstangenbund 10a sowie einen vom Kolben 4 axial noch weiter beabstandeten zweiten Kolbenstangenbund 10b, zwischen denen der Schiebering 8 positioniert ist.
Die beiden Kolbenstangenbünde 10a und 10b bilden wiederum axiale Anschlag- bzw. Mitnahmeflächen für den Schiebering 8 und begrenzen dessen axiale Verschiebbarkeit relativ zur Kolbenstange 2.
Im ersten Kolbenstangenbund 10a sind nur in der Zugstufe aktivierbare erste zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen und im zweiten Kolbenstangenbund 10b nur in der Druckstufe aktivierbare zweite zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen angeordnet. Diese zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als vorgespannte Ventilelemente aufweisende zusätzliche Zugstufen- bzw. Druckstufenventile 9a bzw. 9b ausgebildet. Die die zusätzlichen Zugstufen- und Druckstufenventile 9a, 9b tragenden axial zueinander beabstandeten Kolbenstangenbünde 10a, 10b sowie der zwischen ihnen positionierte Schiebering 8 sind nun derart bemessen und relativ zueinander angeordnet, daß diese zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen 9a, 9b sowohl während des Vorlaufhubs als auch während des Rücklaufhubs des Kolbens 4, d. h. sowohl in der Druck- als auch in der Zugstufe unwirksam bleiben, solange nur Schwingungsvorgänge mit einen vorgegebenen Amplitudenwert nicht überschreitenden Schwingungsamplituden ablaufen. Bei diesen Betriebsverhältnis sen gelangt aufgrund der geringen Schwingungsamplituden weder der eine Kolbenstangenbund noch der andere Kolbenstangenbund 10a bzw. 10b axial am Schiebering 8 zur Anlage.
In 2a sind die in einer solchen Betriebsphase vorliegenden Verhältnisse prinzipienhaft im linken Teil für die Druckstufe und im rechten Teil für die Zugstufe angedeutet, wobei der hierbei auftretende Strömungsverlauf der Hydraulikflüssigkeit wiederum in der Druckstufe durch ausgefüllte Pfeile und in der Zugstufe durch leere Pfeile angedeutet ist. Man erkennt, daß die Kolbenstangenbünde 10a, 10b sowie der Schiebering 8 derart ausgebildet sind, daß durch sie der übliche Strömungsverlauf der Hydraulikflüssigkeit beim Ein- und Austauchen des Kolbens 4 nicht beeinträchtigt wird und daß für die Dämpferkraft bzw. die Dämpferkennung ausschließlich die im Kolben 4 und gegebenenfa11s im Zylinderrohrboden angeordneten Zug- bzw. Druckstufenventile maßgeblich sind.
Die Verhältnisse ändern sich bei Schwingungsvorgängen mit einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitenden Schwingungsamplituden, bei denen in der einen Kolbenbewegungsrichtung der eine Kolbenstangenbund und in der anderen Kolbenbewegungsrichtung der andere Kolbenstangenbund axial am Schiebering 8 zur Anlage kommt. Die beiden Kolbenstangenbünde 10a, 10b sind in ihrem Durchmesser nämlich zwar einerseits wesentlich kleiner bemessen als der Durchmesser des Zylinderohrs 3, andererseits aber etwas größer als der Innendurchmesser d_R des Schieberings 8. Die Hydraulikflüssigkeit kann daher zwar in Betriebsphasen mit kleineren Schwingungsamplituden beim Ein- und Austauchen des Kolbens 4 jeweils ungestört durch die vergleichsweise großen Ringspalte zwischen Zylinderrohr 3 einerseits und den beiden Kolbenstangenbünden 10a bzw. 10b andererseits strömen, wie in 2a dargestellt, nicht jedoch bei größeren Schwingungsamplituden.
Wenn nämlich bei Schwingungsvorgängen mit einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitenden Schwingungsamplituden in der einen Schwingungsrichtung der eine Kolbenstangenbund und in der anderen Schwingungsrichtung der andere Kolbenstangenbund axial am Schiebering 8 zur Anlage gelangt, dann wird der äußere Ringspalt dieses Kolbenstangenbundes durch den axial anliegenden Schiebering 8 versperrt, wie dies in 2b für den Vorlaufhub, d. h. für die Druckstufe und in 2c für den Rücklaufhub, d. h. für die Zugstufe dargestellt ist.
Bei Schwingungsvorgängen mit einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitenden Schwingungsamplituden muß die aus dem (unteren) kolbenstirnseitigen Arbeitsraum 5 verdrängte und in den (oberen) kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 6 überströmende Hydraulikflüssigkeit daher einerseits das im Kolben 4 angeordnete Druckstufenventil 7.2 und andererseits das durch den axial anliegenden Schiebering 8 aktivierte zusätzliche Druckstufenventil 9b des zweiten Kolbenstangenbundes 10b überwinden, welches dem im Kolben 4 angeordneten Druckstufenventil 7.2 funktionell in Reihe geschaltet ist. Durch das vorgeschaltete zusätzliche Druckstufenventil 9b ergibt sich natürlich in dieser Betriebsphase eine entsprechend härtere Dämpferkennung.
Entsprechende Verhältnisse ergeben sich während des Rücklaufhubs, d. h. in der Zugstufe. Wie 2c zeigt, gelangt hierbei der kolbennahe erste Kolbenstangenbund 10a axial am Schiebering 8 zur Anlage, wodurch der zuvor offene Ringspalt zwischen Zylinderrohr 3 und erstem Kolbenstangenbund 10a verschlossen wird. Die in der Zugstufe aus dem (oberen) kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 6 verdrängte Hydraulikflüssigkeit ist daher gezwungen, nicht nur das im Kolben 4 angeordnete herkömmliche Zugstufenventil 7.1 zu überwinden, sondern außerdem das durch den anliegenden Schiebering 8 aktivierte zusätzliche Zugstufenventil 9a im ersten Kolbenstangenbund 10.a, wie dies in 2c angedeutet ist.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Teleskop-Schwingungsdämpfers 1 dargestellt, welcher in seiner Funktion in etwa dem in den 2a bis 2c dargestellten Schwingungsdämpfer entspricht. Auch bei diesem Schwingungsdämpfer erfolgt völlig unabhängig von der jeweiligen beladungsabhängigen Standhöhe des Fahrzeugs rein schwingungsamplitudenabhängig eine selbsttätige Umschaltung der Dämpferkennung sowohl in der Druckstufe als auch in der Zugstufe.
Bei diesem Schwingungsdämpfer 1 ist als zusätzliche Steuer- und/oder Ventilvorrichtungen 9a, 9b selbsttätig aktivierendes Steuerglied eine im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 6 schwimmend gelagerte Schiebehülse 8' vorgesehen, die im Zylinderrohr 3 wiederum axial nur durch Reibkraft gehalten ist und die Kolbenstange 2 mit breitem Ringspalt 12 konzentrisch umschließt. Die beiden Hülsenenden der Schiebehülse 8' weisen jeweils radial nach innen springende Ringflansche 14 auf.
In einem axialen Abstand vom Kolben 4 und axial zwischen den beiden Ringflanschen 14 ist ein die zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen 9a, 9b tragender Kolbenstangenbund angeordnet, dessen Durchmesser D einerseits wesentlich geringer ist als der Innendurchmesser d_S der Schiebehülse 8' und andererseits größer als der Innendurchmesser d_F der beiden axial beabstandeten Ringflansche 14.
Der die zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen 9a, 9b tragende Kolbenstangenbund wird im dargestellten Ausführungsbeispiel aus fertigungstechnischen Gründen durch zwei axial etwas voneinander beabstandete einzelne Kolbenstangenbünde 10'a und 10'b gebildet. Grundsätzlich könnten die zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen 9a, 9b, die auch in diesem Ausführungsbeispiel als vorgespannte Ventilelemente enthaltende Zug- und Druckstufenventile ausgebildet sind, natürlich auch von einem gemeinsamen einstückigen Kolbenbund o. ä. getragen werden.
Die Schiebehülse 8' mit ihren axial beabstandeten Ringflanschen 14 sowie der zwischen den beiden Ringflanschen positionierte Kolbenstangenbund 10'aa/10'b sind wiederum derart bemessen und zueinander angeordnet, daß die beim Ein- und Austauchen des Kolbens 4 jeweils verdrängte Hydraulikflüssigkeit bei Schwingungsvorgängen mit einen vorgegebenen Amplitudenwert nicht überschreitenden Schwingungsamplituden sowohl in der Druckstufe als auch in der Zugstufe keinerlei Behinderung durch die Schiebehülse 8' und den die zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen 9a, 9b tragenden Kolbenstangenbund erfährt. In dieser Betriebsphase wird die Dämpferkennung in der Druck- sowie in der Zugstufe damit ausschließlich durch die im Kolben 4 bzw. gegebenenfalls im Zylinderrohrboden angeordneten herkömmlichen Druck- bzw. Zugstufenventile bestimmt. In 3 sind die in solchen Betriebsphasen vorliegenden Verhältnisse wiederum im linken Teil der Figur für die Druckstufe und im rechten Teil der Figur für die Zugstufe angedeutet und jeweils einerseits durch voll ausgezogene und andererseits durch leere Pfeile charakterisiert.
Bei Schwingungsvorgängen mit einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitenden Schwingungsamplituden gelangt der die zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen 9a, 9b tragende Kolbenstangenbund 10'a, 10'b in der einen Kolbenbewegungsrichtung an dem einen radial nach innen springenden Ringflansch 14 und in der anderen Kolbenbewegungsrichtung axial an dem anderen radial nach innen springenden Ringflansch 14 der Schiebehülse 8' zur Anlage, wodurch jeweils die zuvor offenen Ringspalte 16 (3) verschlossen werden.
Die beim Ein- und Austauchen des Kolbens 4 jeweils von dem einen Arbeitsraum in den anderen Arbeitsraum verdrängte Hydraulikflüssigkeit muß infolgedessen ähnlich wie in den 2b und 2c dargestellt nicht nur durch die relevante Ventil- und/oder Drosselvorrichtung des Kolbens 4 strömen, sondern auch durch die durch die Schiebehülse 8' aktivierte zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtung 9a bzw. 9b, was eine entsprechende Verhärtung der Dämpferkennung bedeutet.

1: Teleskop-Schwingungsdämpfer
2: Kolbenstange
3: Zylinderrohr
4: Kolben
5: kolbenstirnseitiger Arbeitsraum
6: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
7.1: Ventil- und/oder Drosselvorrichtung im Kolben; Zugstufenventil
7.2: Ventil- und/oder Drosselvorrichtung im Kolben; Druckstufenventil
8: Steuerglied; Schiebering
8': Steuerglied; Schiebehülse
81: vom Kolben abgewandtes Ringende
82: kolbenseitiges Ringende
9a: erste zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtung
9b: zweite zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtung
10: Kolbenstangenbund;
10a, 10'a: erster Kolbenstangenbund
10b, 10'b: zweiter Kolbenstangenbund
11: radiale Voröffnungsnut im Kolben
12: breiter Ringspalt
13: radiale Nut am kolbenseitigen Ringende des Schieberings
14: Ringflansch an der Schiebehülse
15: axiale Durchströmöffnung
16: Ringspalt
d_R: Innendurchmesser des Schieberings
D: Durchmesser des Kolbenstangenbunds
d_F: Innendurchmesser der beiden Ringflansche
d_S: Innendurchmesser der Schiebehülse

Claims

Hydraulischer Teleskop-Schwingungsdämpfer mit zumindest für die Zugstufe schwingungsamplitudenabgängig variabler Dämpferkraft, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem von einer Kolbenstange (2) getragenen, axial verschiebbar in einem fluidgefüllten Zylinderrohr (3) gelagerten, ventilbestückten Kolben (4), der das Zylinderrohr (3) in einen kolbenstirnseitigen und einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (5; 6) unterteilt, bei dem zu ersten Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen (7.1, 7.2; 11) des Schwingungsdämpfer (1) funktionell in Reihe schaltbare, zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen (9a, 9b; 13) vorgesehen sind, welche ausschließlich im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (6) angeordnet und durch ein im kolbenstangenseitigen Arbeitsraum (6) axial durch Reibkraft im Zylinderrohr (3) gehaltenes, die Kolbenstange (2) mit Spiel konzentrisch umschließendes Steuerglied bei Schwingungsvorgängen selbständig aktivierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied ein axial relativ zu der Kolbenstange (2) bewegbarer Schieber ist, der zwischen zwei an der Kolbenstange (2) und/oder dem Kolben (4) vorgesehenen Anschlägen ausschließlich schwimmend an dem Zylinderrohr (3) gelagert ist, wobei die Anschläge derart axial beabstandet sind, dass jeweils erst bei Schwingungsvorgängen mit einer einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitenden Schwingungsamplitude die zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen (9a, 9b; 13) aktiviert werden.
Hydraulischer Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Drosselvorrichtungen (13) an dem Schieber angeordnet und bei axialer Anlage des Schiebers an dem Kolben (4) aktiviert werden.
Hydraulischer Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) mindestens eine in der Zugstufe als Drosselvorrichtung wirkende, kolbenstangenseitige, radiale Voröffnungsnut (11) aufweist, dass der Schieber als ein die Kolbenstange (2) mit breitem Ringspalt (12) konzentrisch umschließender Schieberring (8) ausgebildet ist, der bei Überschreitungen des vorgegebenen Amplitudenwertes einerseits in der Druckstufe mit seinem von dem Kolben (4) abgewandten Ringende (81) ohne Beeinträchtigung des freien Zuflusses zu dem Ringspalt (12) an einem von dem Kolben (4) axial beabstandeten Kolbenstangenbund (10) und andererseits in der Zugstufe mit seinem kolbenseitigen Ringende (82) an dem Kolben (4) selbst zur Anlage gelangt, und dass der an dem kolbenseitigen Ringende (82) zur Anlage gelangende Bereich des Kolbens (4) sowie dieses Ringende (82) selbst als ringförmige Dichtflächen ausgebildet sind, wobei in der Stirnfläche dieses Ringendes (82) mindestens eine einen nur gedrosselten Durchlass vom Ringspalt (12) zur radialen Voröffnungsnut (11) des Kolbens (4) freihaltende radiale Nut (13) angeordnet ist, welche einen kleineren wirksamen Durchströmquerschnitt besitzt als die Voröffnungsnut (11) in dem Kolben (4).
Hydraulischer Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen (9a, 9b) an einem oder an mehreren von dem Kolben (4) axial beabstandeten Kolbenstangenbund/bünden (10a, 10b; 10'a, 10'b) angeordnet sind und bei axialer Anlage des Schiebers an dem jeweiligen Kolbenstangenbund (10a, 10b; 10'a, 10'b) aktiviert werden.
Hydraulischer Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem von dem Kolben (4) axial beabstandeten ersten Kolbenstangenbund (10a) nur in der Zugstufe aktivierbare erste zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen (9a) und in einem von dem Kolben (4) axial noch weiter beabstandeten zweiten Kolbenstangenbund (10b) nur in der Druckstufe aktivierbare zweite zusätzliche Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen (9b) angeordnet sind, dass der Schieber ein axial zwischen den beiden Kolbenstangenbünden (10a, 10b) angeordneter, die Kolbenstange (2) mit breitem Ringspalt (12) konzentrisch umschließender Schiebering (8) ist, und dass der Durchmesser der beiden Kolbenstangenbünde (10a, 10b) jeweils einerseits wesentlich kleiner als der Durchmesser des Zylinderrohrs (3) und andererseits etwas größer als der Innendurchmesser (d_R) des Schieberings (8) ist.
Hydraulischer Teleskop-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber eine die Kolbenstange (2) mit breitem Ringspalt (12) konzentrisch umschließende Schiebehülse (8') ist, deren Hülsenenden radial nach innen springende Ringflansche (14) tragen, dass in einem axialen Abstand von dem Kolben (4) und axial zwischen den beiden Ringflanschen (14) ein die zusätzlichen Ventil- und/oder Drosselvorrichtungen (9a, 9b) tragender Kolbenstangenbund (10'a, 10'b) angeordnet ist, dessen Durchmesser (D) einerseits größer ist als der Innendurchmesser (d_R) der beiden Ringflansche (14) der Schiebehülse (8') und andererseits wesentlich geringer als der Innendurchmesser (d_S) der Schiebehülse (8') selbst.