DE10035640B4

DE10035640B4 - Schwingungsdämpfer und Kolben hierfür

Info

Publication number: DE10035640B4
Application number: DE10035640A
Authority: DE
Inventors: Albert Bovelingenstraat Hoebrechts
Original assignee: Tenneco Automotive Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Inc
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2020-07-22
Also published as: GB0018368D0; DE10035640A1; JP2001099210A; GB2352493A; JP2005042920A; GB2352493B; US6464053B1

Abstract

Schwingungsdämpfer mit:
einem Druckrohr (30),
einem Kolben (32), der im Innenraum (42) des Druckrohres (30) angeordnet ist und den Innenraum (42) in eine obere Arbeitskammer (44) und eine untere Arbeitskammer (46) unterteilt, wobei der Kolben (32) aufweist:
einen Kolbenkörper (62),
mehrere Druckstufenkanäle (80), die durch den Kolbenkörper (62) verlaufen und jeweils mit einem Einlass (88) und einem Auslass (90) versehen sind, von denen der Einlass (88) radial nach außen versetzt zu dem Auslass (90) angeordnet ist,
mehrere Zugstufenkanäle (82), die durch den Kolbenkörper (62) verlaufen und jeweils mit einem Einlass (92) und einem Auslass (94) versehen sind, von denen der Einlass (92) radial nach außen versetzt zu dem Auslass (94) angeordnet ist,
einen Druckstufen-Dichtungssteg (84), der am einen Ende des Kolbenkörpers (82) angeordnet ist und die Auslässe (90) der Druckstufenkanäle (80) umgibt, und
einen Zugstufen-Dichtungssteg (86), der an dem entgegengesetzten Ende des...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, insbesondere für eine Kraftfahrzeugaufhängung, sowie einen Kolben für einen derartigen Schwingungsdämpfer.
Der Kolben derartiger Schwingungsdämpfer ist üblicherweise mit einem Druckstufenventil und einem Zugstufenventil versehen. Genauer gesagt, ist der Kolben mit mehreren Druckstufenkanälen und mehreren Zugstufenkanälen versehen. Ein Ventilkörper in Form einer oder mehrerer Ventilscheiben an der Oberseite des Kolbens öffnet die Druckstufenkanäle in der Druckstufe und schließt die Druckstufenkanäle in der Zugstufe. In der gleichen Weise ist an der Unterseite des Kolbens ein Ventilkörper in Form einer oder mehrerer Ventilscheiben vorgesehen, der die Zugstufenkanäle in der Zugstufe öffnet und. in der Druckstufe schließt. Der Ventilkörper des Druckstufenventils darf nicht den Einlaß der Zugstufenkanäle stören bzw. beeinträchtigen, und der Ventilkörper des Zugstufenventils darf nicht den Einlaß der Druckstufenkanäle stören bzw. beeinträchtigen.
Um eine derartige gegenseitige Störung zu vermeiden, sind verschiedene Lösungen bekannt. Eine Möglichkeit besteht darin, einen radialen Versatz zwischen den Druckstufenkanälen den Zugstufenkanälen vorzusehen. Somit ist ein Einlaß radial außerhalb seines gegenüberliegenden Ventilkörpers angeordnet, und der entgegengesetzte Einlaß ist radial innerhalb seines gegenüberliegenden Ventilkörpers angeordnet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Druckstufenkanäle in einer Richtung schräg verlaufen zu lassen, während die Zugstufenkanäle in der entgegengesetzten Richtung schräg verlaufen. Auf diese Weise sind beide Gruppen von Einlässen radial innen angeordnet, und beide Gruppen von Auslässen sind radial außen angeordnet.
Wenngleich sich diese Möglichkeiten als kommerziell erfolgreich erwiesen haben, besteht jedoch immer noch ein Bedarf an kostengünstigeren Lösungen, die eine kostengünstige Herstellung des Kolbens selbst, der Ventile und somit des Schwingungsdämpfers insgesamt erlauben.

DE 38 24 420 C1 offenbart einen Kolben für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer. Der Kolben weist schräg zur Kolbenstangenachse verlaufende Durchtrittskanäle für die Zug- und Druckrichtung auf. Ein weiterer Kolben für einen Schwingungsdämpfer ist in DE 89 08 341 U1 offenbart. Dieser Kolben wird pulvermetallurgisch hergestellt. Zudem werden die Radien von Einlass und Auslass der Druck- und Zugstufenkanäle verändert, um die Strömungsverhältnisse innerhalb des Kolbens zu beeinflussen.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Schwingungsdämpfer sowie ein Kolben hierfür geschaffen werden, die sich in möglichst kostengünstiger Weise und insbesondere in Metallpulvertechnik herstellen lassen.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Die vorliegende Erfindung erlaubt die Herstellung eines einstückigen Kolbens, dessen Oberseite identisch zur Unterseite, jedoch um 45° gegenüber gedreht ausgebildet ist. Die Dichtungsstege auf einer Seite des Kolbens haben eine spezielle Form, durch die eine gegenseitige Beeinträchtigung zwischen den Ventilkörpern und ihren zugehörigen Kanälen vermieden wird. Die Kanäle der Erfindung sind S-förmig ausgebildet. Dies erlaubt eine Herstellung des einstückigen Kolbens in Metallpulvertechnik.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit mehreren Schwingungsdämpfern;
2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Schwingungsdämpfers;
3 eine vergrößerte Schnittansicht des Kolbens des in 2 gezeigten Schwingungsdämpfers;
4 eine Draufsicht auf den Kolben in 3;
5 eine der 4 entsprechende Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines Kolbens;
6 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbens.
Das in 1 dargestellte Fahrzeug hat eine Hinterradaufhängung 12, eine Vorderradaufhängung 14 und einen Fahrzeugkörper 16. Die Hinterradaufhängung 12 hat eine querverlaufende Hinterachse (nicht gezeigt) zur Lagerung zweier Hinterräder 18. Die Hinterachse ist an dem Fahrzeugkörper 16 durch zwei Schwingungsdämpfer 20 und einem Paar Schraubenfedern 22 befestigt. In der gleichen Weise hat die Vorderradaufhängung 14 eine querverlaufende Vorderachse (nicht gezeigt) zur Lagerung zweier Vorderräder 24. Die Vorderachse ist an dem Fahrzeugkörper 16 durch zwei Schwingungsdämpfer 26 und zwei Schraubenfedern 28 befestigt. Wenngleich das Fahrzeug 10 als Personenfahrzeug dargestellt wurde, können die Schwingungsdämpfer 20 und 26 jedoch auch bei anderen Fahrzeugen eingesetzt werden, beispielsweise bei Fahrzeugen mit unabhängigen Vorderrad- und/oder unabhängigen Hinterradaufhängungen. Der Ausdruck „Schwingungsdämpfer" soll im übrigen in seiner weitesten Bedeutung verstanden werden und Dämpfer allgemein einschließlich MacPherson-Federbeine umfassen.
In 2 ist der Schwingungsdämpfer 20 genauer dargestellt. Wenn auch 2 nur den Schwingungsdämpfer 20 zeigt, versteht es sich jedoch, daß der Schwingungsdämpfer 26 in der gleichen Weise ausgebildet sein kann. Der Schwingungsdämpfer 26 unterscheidet sich von dem Schwingungsdämpfer 20 nur in der Art und Weise, in der er mit den gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeuges 10 verbunden ist.
Der Schwingungsdämpfer 20 besteht aus einem Druckrohr 30, einem Kolben 32 und einer Kolbenstange 34. Der Kolben 32 ist im Druckrohr 30 gleitend angeordnet und unterteilt den Innenraum 42 des Druckrohrs 30 in eine obere Arbeitskammer 44 und eine untere Arbeitskammer 46. Eine Dichtung 48 ist zwischen dem Kolben 32 und dem Druckrohr 30 angeordnet, um Gleitbewegungen des Kolbens 32 relativ zum Druckrohr 30 ohne zu große Reibkräfte zu ermöglichen und um die obere Arbeitskammer 44 gegenüber der unteren Arbeitskammer 46 abzudichten. Die Kolbenstange 34 ist am Kolben 32 befestigt und verläuft durch die obere Arbeitskammer 44 sowie durch eine obere Kolbenstangenführung 50, die das obere Ende des Druckrohres 30 verschließt. Eine Dichtung 52 dient als Abdichtung zwischen der Kolbenstangenführung 50, dem Druckrohr 30 und der Kolbenstange 34. Das vom Kolben 32 abgewandte Ende der Kolbenstange 34 ist an dem gefederten Teil des Fahrzeugs 10 befestigbar. Das von der Kolbenstangenführung 50 abgewandte Ende des Druckrohres 30 ist mit dem ungefederten Teil des Fahrzeugs 10 verbindbar.
Ein Zugstufenventil im Kolben 32 steuert die Strömungsmittelbewegung zwischen der oberen Arbeitskammer 44 und der unteren Arbeitskammer 46 in der Zugstufe. Ein Druckstufenventil im Kolben 32 steuert die Strömungsmittelbewegung zwischen der unteren Arbeitskammer 46 und der oberen Arbeitskammer 44 in der Druckstufe.
Es wird nun auf die 3 und 4 Bezug genommen, in denen die Ausbildung des Kolbens 32 genauer dargestellt ist. Der Kolben 32 weist ein Druckstufenventil 60, einen Kolbenkörper 62 und ein Zugstufenventil 64 auf. Die Kolbenstange 34 hat einen durchmesserverringerten Abschnitt 66, auf dem das Druckstufenventil 60, der Kolbenkörper 62 und das Zugstufenventil 64 angeordnet sind. Eine Mutter 68 sichert den Kolben 32 an dem Abschnitt 66 der Kolbenstange 34, wobei das Druckstufenventil 60 an einer Schulter 70 der Kolbenstange 34 anliegt, der Kolbenkörper 62 an dem Druckstufenventil 60 anliegt, das Zugstufenventil 64 am Kolbenkörper 62 anliegt und eine Mutter 68 an dem Zugstufenventil 64 anliegt.
Das Druckstufenventil 60 besteht aus einem Anschlag 72, zwei Abstandsstücken 74 und einem Ventilkörper in Form mehrerer Ventilscheiben 76. In der gleichen Weise besteht das Zugstufenventil 64 aus einem Anschlag 72, zwei Abstandsstükken 74 und einem Ventilkörper in Form mehrerer Ventilscheiben 76. Das Druckstufenventil 60 ist somit identisch zu dem Zugstufenventil 64 ausgebildet, was ein Vorteil des beschriebenen Kolbenkörpers 62 ist. Die Vereinheitlichung der Bestandteile des Druckstufenventils 60 und des Zugstufenventils 64 verringert die Anzahl unterschiedlicher Einzelteile des Kolbens 32, wodurch die Herstellungskosten entsprechend verringert werden.
Der Kolbenkörper 62 hat mehrere Druckstufenkanäle 80, mehrere Zugstufenkanäle 82, einen Dichtungssteg 84 für die Druckstufe und einen Dichtungssteg 86 für die Zugstufe. Die Druckstufenkanäle 80 sind ungefähr S-förmig ausgebildet und sind jeweils mit einem Einlaß 88 am unteren Ende des Kolbenkör pers 62 versehen, der radial außerhalb zu einem Auslaß 90 am oberen Ende des Kolbenkörpers 62 angeordnet ist. Die S-Form der Druckstufenkanäle 80 ermöglicht es, daß die Ventilscheiben 76 des Druckstufenventils 60 die Druckstufenkanäle 80 am Auslaß 90 verschließen, ohne daß die Einlässe 88 durch die Ventilscheiben 76 des Zugstufenventils 64 beeinträchtigt werden. Die Zugstufenkanäle 82 sind ebenfalls ungefähr S-förmig ausgebildet und jeweils mit einem Einlaß 92 am oberen Ende des Kolbenkörpers 62 versehen, der radial außerhalb zu einem Auslaß 94 am unteren Ende des Kolbenkörpers 62 angeordnet ist. Die S-Form der Zugstufenkanäle 82 erlaubt es, daß die Ventilscheiben 76 des Zugstufenventils 64 die Zugstufenkanäle 82 am Auslaß 94 verschließen, ohne daß die Einlässe 92 durch die Ventilscheiben 76 des Druckstufenventils 60 beeinträchtigt werden. In der Druckstufe wird somit Strömungsmittel in der unteren Arbeitskammer 46 unter Druck gesetzt, so daß Strömungsmittel in die Einlässe 88, durch die Druckstufenkanäle 80 zu den Auslässen 90 strömt, wo der Strömungsmitteldruck die Ventilscheiben 76 des Druckstufenventils 60 verformt und abhebt, um die Auslässe 90 zu öffnen, so daß das Strömungsmittel durch die Druckstufenkanäle 80 strömen kann. Eine Strömung durch die Zugstufenkanäle 82 wird durch die Ventilscheiben 76 des Zugstufenventils 64 verhindert, die an dem Dichtungssteg 86 anliegen. In der Zugstufe wird Strömungsmittel in der oberen Arbeitskammer 44 unter Druck gesetzt, so daß Strömungsmittel in die Einlässe 92, durch die Zugstufenkanäle 82 zu den Auslässen 94 strömt, wo der Strömungsmitteldruck die Ventilscheiben 76 des Zugstufenventils 64 verformt und abhebt, um die Auslässe 94 zu öffnen und eine Strömung durch die Zugstufenkanäle 82 zu ermöglichen. Eine Strömung durch die Druckstufenkanäle 80 wird durch die Ventilscheiben 76 des Druckstufenventils 60 verhindert, die an dem Dichtungssteg 84 anliegen.
Der Dichtungssteg 84 für die Druckstufe ist achteckförmig ausgebildet, was eine Abdichtung der Auslässe 90 der Druckstufenkanäle 80 ermöglicht, ohne daß die Einlässe 92 der Zugstufenkanäle 82 beeinträchtigt werden. Der Dichtungssteg 86 für die Zugstufe hat dieselbe Form wie der Dichtungssteg 84 für die Druckstufe, ist jedoch gegenüber dem Dichtungssteg 84 um 45° gedreht. Dies ermöglicht eine Abdichtung der Auslässe 94 der Zugstufenkanäle 82 ohne Beeinträchtigung der Einlässe 88 der Druckstufenkanäle 80.
Die S-Form der Kanäle 80, 82, die Form der Dichtungsstege 84, 86 und die Ausbildung des Kolbenkörpers 62 bieten die Möglichkeit, den Kolbenkörper 62 als einteiliges Stück in Metallpulvertechnik herzustellen. Durch Metallpulvertechnik läßt sich ein Rohling für den Kolbenkörper 62 herstellen, der nur ein Minimum an maschineller Bearbeitung erfordert, wobei insbesondere das Erfordernis, Kanäle im Kolbenkörper 62 zu bohren, wegfällt. Hierdurch werden die Herstellungskosten für den Kolbenkörper 62 beträchtlich verringert.
5 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Kolbenkörpers 162. Der Kolbenkörper 162 entspricht dem Kolbenkörper 62, abgesehen davon, daß der Dichtungssteg 84 durch einen Dichtungssteg 184 und der Dichtungssteg 86 durch einen Dichtungssteg 186 ersetzt wurden. Die Dichtungsstege 184 und 186 haben Rechteckform statt Achteckform. Der Dichtungssteg 186 entspricht dem Dichtungssteg 184, ist jedoch gegenüber diesem um 45° gedreht. Der Aufbau und die Funktionsweise des Kolbenkörpers 162 sind die gleichen wie die des Kolbenkörpers 62.

Claims

Schwingungsdämpfer mit: einem Druckrohr (30), einem Kolben (32), der im Innenraum (42) des Druckrohres (30) angeordnet ist und den Innenraum (42) in eine obere Arbeitskammer (44) und eine untere Arbeitskammer (46) unterteilt, wobei der Kolben (32) aufweist: einen Kolbenkörper (62), mehrere Druckstufenkanäle (80), die durch den Kolbenkörper (62) verlaufen und jeweils mit einem Einlass (88) und einem Auslass (90) versehen sind, von denen der Einlass (88) radial nach außen versetzt zu dem Auslass (90) angeordnet ist, mehrere Zugstufenkanäle (82), die durch den Kolbenkörper (62) verlaufen und jeweils mit einem Einlass (92) und einem Auslass (94) versehen sind, von denen der Einlass (92) radial nach außen versetzt zu dem Auslass (94) angeordnet ist, einen Druckstufen-Dichtungssteg (84), der am einen Ende des Kolbenkörpers (82) angeordnet ist und die Auslässe (90) der Druckstufenkanäle (80) umgibt, und einen Zugstufen-Dichtungssteg (86), der an dem entgegengesetzten Ende des Kolbenkörpers (62) angeordnet ist und die Auslässe (94) der Zugstufenkanäle (82) umgibt, einen Druckstufen-Ventilkörper (76), der angrenzend an dem Dichtungssteg (84) der Druckstufenkanäle (82) angeordnet ist, und einen Zugstufen-Ventilkörper (76), der angrenzend an dem Dichtungssteg (86) der Zugstufenkanäle (82) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstufenkanäle (80) und die Zugstufenkanäle (82) eine S-förmige Gestalt mit einem mittleren gekrümmten Umlenkbereich aufweisen derart, dass sich die Druckstufenkanäle (80) und die Zugstufenkanäle (82) jeweils beginnend von Einlass (88, 92) und Auslass (90, 94) bis in den Umlenkbereich hinein verjüngen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssteg (84) der Druckstufenkanäle (80) die Form eines Achtecks hat.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssteg (86) der Zugstufenkanäle (82) die Form eines Achtecks hat.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssteg (184) der Druckstufenkanäle (180) Rechteckform hat.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssteg (186) der Zugstufenkanäle (182) Rechteckform hat.
Kolben für einen Schwingungsdämpfer, welcher aufweist: einen Kolbenkörper (62), mehrere Druckstufenkanäle (80), die durch den Kolbenkörper (62) verlaufen und jeweils mit einem Einlass (88) und einem Auslass (90) versehen sind, von denen der Einlass (88) radial nach außen versetzt zu dem Auslass (90) angeordnet ist, mehrere Zugstufenkanäle (82), die durch den Kolbenkörper (62) verlaufen und jeweils mit einem Einlass (92) und einem Auslass (94) versehen sind, von denen der Einlass (92) radial nach außen versetzt zu dem Auslass (94) angeordnet ist, einen Druckstufen-Dichtungssteg (84), der am einen Ende des Kolbenkörpers (82) angeordnet ist und die Auslässe (90) der Druckstufenkanäle (80) umgibt, und einen Zugstufen-Dichtungssteg (86), der an dem entgegengesetzten Ende des Kolbenkörpers (62) angeordnet ist und die Auslässe (94) der Zugstufenkanäle (82) umgibt, einen Druckstufen-Ventilkörper (76), der angrenzend an dem Dichtungssteg (84) der Druckstufenkanäle (82) angeordnet ist, und einen Zugstufen-Ventilkörper (76), der angrenzend an dem Dichtungssteg (86) der Zugstufenkanäle (82) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstufenkanäle (80) und die Zugstufenkanäle (82) eine S-förmige Gestalt mit einem mittleren gekrümmten Umlenkbereich aufweisen derart, dass sich die Druckstufenkanäle (80) und die Zugstufenkanäle (82) jeweils beginnend von Einlass (88, 92) und Auslass (90, 94) bis in den Umlenkbereich hinein verjüngen.
Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssteg (84) der Druckstufenkanäle (80) die Form eines Achtecks hat.
Kolben nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssteg (86) der Zugstufenkanäle (82) die Form eines Achtecks hat.
Kolben nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssteg (184) der Druckstufenkanäle (180) Rechteckform hat.
Kolben nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssteg (186) der Zugstufenkanäle (182) Rechteckform hat.