DE10047878C5

DE10047878C5 - Stossdämpfer mit amplitudenabhängiger Dämpfung

Info

Publication number: DE10047878C5
Application number: DE10047878A
Authority: DE
Inventors: Ole Dipl.-Ing. Götz
Original assignee: ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: DE10047878B4; DE10047878A1; DE50104169D1

Abstract

Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen, insbesondere eines Fahrzeugrades, mit mindestens einem innerhalb eines Dämpfungsgehäuses (2) angeordneten, mit einer Kolbenstange (3) verbundenen, das Dämpfungsgehäuse in einen oberen Dämpfungsraum (15) und einen unteren Dämpfungsraum (17) aufteilenden Arbeitskolben (4), der mit Ventilscheiben (16, 18) sowie einem hydraulisch parallel angeordneten Element (5) zur Beeinflussung kleiner Amplituden zusammenwirkt,
wobei das Element (5) zur Beeinflussung kleiner Amplituden einen Raum (6) als Ausgleichsraum für geringe Stoßdämpferbewegungen aufweist, der, abgesehen von als hydraulischen Verbindungen dienenden Bohrungen (29, 30) zum oberen (15) und unteren Dämpfungsraum (17) geschlossen ist und über ein bewegliches Trennelement in zwei Raumbereiche (7, 8) geteilt ist,
wobei die Raumbereiche (7, 8) von oben oder von unten ohne wesentliche Dämpfung mit Hydraulikmedium befüllt werden, bis das Trennelement sich an eine von zwei gegenüberliegenden Wänden des Raumes (6) anlegt und
wobei erst nach der Anlage des Trennelementes an eine der beiden gegenüberliegenden...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen, insbesondere eines Fahrzeugrades, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
In der Regel ist die Bewegung der Kolbenstange für kleinere Amplituden eher schwach gedämpft, wobei sich die Größe der Dämpfung in der Regel nur über die Widerstände der Strömungskanäle beeinflussen läßt.
Die EP 0 848 182 A2 einhaltet einen Stoßdämpfer für Fahrzeugräder, der mit einem Element zur Beeinflussung kleiner Amplituden eines Fahrzeugrades zusammenwirkt. In der EP 0 848 182 A2 nun eine Lösung vorgeschlagen, bei welcher u. a. im Bereich des Arbeitskolbens ein Dämpfungselement aus Elastomermaterial vorgesehen ist, das innerhalb eines im Bereich der inneren Umfangsfläche vorgesehenen Raumes angeordnet ist und kleinere Radstöße aufnimmt. Über Flüssigkeitskanäle steht das Dämpfungselement, das vorzugsweise als Ring ausgebildet ist, zum einen mit dem oberen und zum anderen mit dem unteren Dämpfungsraum in Wirkverbindung. Scheibenventile begrenzen die beiden Stirnflächen des Arbeitskolbens. Im Falle geringer Stöße kann Hydraulikmedium von oben bzw. unten in Richtung des Dämpfungselementes strömen und somit kleinere Amplituden ohne wesentliche Dämpfung ausgleichen. Im Falle größerer Strömungen kommen die Scheibenventile in bekannter Weise zum Einsatz. Nachteilig ist hier festzustellen, daß der Arbeitskolben in aufwendiger Weise bearbeitet werden muß, um den ringförmigen elastischen Körper aufzunehmen, wobei auch die Zu- und Abflußkanäle nachträglich mechanisch eingebracht werden müssen.
Aus der älteren, jedoch nachveröffentlichten DE 100 22 029 A1 ist eine Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen bekannt mit einem innerhalb eines Dämpfungsgehäuses angeordneten, mit einer Kolbenstange verbundenen, das Dämpfungsgehäuse in zwei Dämpfungsräume aufteilenden Arbeitskolben, der mit einem hydraulisch parallel angeordneten Element zur Beeinflussung kleiner Amplituden zusammenwirkt, wobei das Element eine axial frei verschiebliche feste Scheibe aufweist. Das Element in dieser Druckschrift weist hingegen keinen abgesehen von hydraulischen Verbindungen zum oberen und unteren Dämpfungsraum geschlossenen Raum auf, welcher über die feste Scheibe als bewegliches Trennelement in zwei Raumbereiche getrennt ist. Vielmehr steht die feste Scheibe mit dem unteren Dämpfungsraum direkt und nicht nur über hydraulische Verbindungen in Kontakt. Ferner ist die feste Scheibe zumindest abschnittswei se direkt im unteren Dämpfungsraum angeordnet.
Aus der DE 40 02 882 C1 ist eine Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Hierbei ist als bewegliches Trennelement eine Membran vorgesehen.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik alternativ ausgestaltete Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung zu schaffen, bei der die Dämpfung für Schwingungen mit kleinen Amplituden gering sein soll und die Dämpfung erst bei größeren Bewegungen des Arbeitskolbens im Dämpferrohr einsetzen soll, wobei der Arbeitskolben selber in seiner Bauform nicht verändert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Mit dem Erfindungsgegenstand wird ein durch eine feste Scheibe geteilter Raum vorgeschlagen, der parallel zum Stoßdämpfer hydraulisch mit dem oberen und/oder unteren Dämpfungsraum verbunden ist. Die durch die feste Scheibe erzeugten Raumbereiche sind derartig ausgelegt, daß sie vom Hydraulikmedium des zugehörigen Dämpfungsraumes angeströmt werden können. Von daher ist es nun möglich, daß der jeweilige durch die feste Scheibe getrennte Zusatzraum außerhalb des Arbeitskolbens als Ausgleichsraum für geringe Stoßdämpferbewegungen fungieren kann. Der jeweilige Ausgleichsraum (geteilter Raumbereich) kann von oben oder von unten über Öffnungen ohne wesentliche Dämpfung mit Hydrauliköl gefüllt werden bis die feste Scheibe sich an einer der beiden gegenüberliegenden Wände des jeweiligen Raumbereiches anlegt. Durch diese Maßnahme wird eine relativ ungedämpfte Bewegung im Bereich kleiner Amplituden erzielt. Erst nach Ausschöpfung dieser geringen Wege setzt die eigentliche Dämpfung, wie bereits im Stand der Technik beschrieben, nämlich über die bekannten Ventilscheiben ein.
Ausführungsbeispiel
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der 3 dargestellt.
1 und 2 zeigen gattungsgemäße Einrichtungen nach dem Stand der Technik. Es zeigen:
1 Prinzipskizze eines Stoßdämpfers nach Stand der Technik mit Arbeitskolben und Element zur Beeinflussung kleiner Amplituden im Abwärtshub;
2 Prinzipskizze nach Stand der Technik in Analogie zu 1, jedoch mit Arbeitskolben im Aufwärtshub;
3 Prinzipskizze gemäß der Erfindung mit einem gegenüber den 1 und 2 anders gestalteten Element zur Beeinflussung kleiner Amplituden.
Die 1 und 2 zeigen die aus dem Stand der Technik bekannte gattungsgemäße Einrichtung 1, in diesem Beispiel dargestellt als Einrohrdämpfer, wobei jedoch auch Zweirohrdämpfer in gleicher Weise zum Einsatz gelangen können. Die Einrichtung 1 beinhaltet ein rohrförmiges Dämpfergehäuse 2, innerhalb dessen ein mit einer Kolbenstange 3 zusammenwirkender Arbeitskolben 4 angeordnet ist. Ferner ist ein Element 5 zur Dämpfung kleinerer Amplituden vorgesehen. Das Element 5 wird gebildet durch eine einen Raum 6 in zwei Raumbereiche 7, 8 unterteilende Membran 9, die gestrichelt in ihrer Mittelposition angedeutet ist. Die Kolbenstange 3 ist mit einer Sacklochbohrung 10 versehen, in welche von der äußeren Umfangsfläche derselben radial nach innen verlaufende Bohrungen 11, 12 einlaufen. Der Arbeitskolben 4 weist eine obere Stirnfläche 13 sowie eine untere Stirnfläche 14 auf und wirkt im Bereich des oberen Dämpfungsraumes 15 mit mehreren, ein Ventil bildenden Ventilscheiben 16 zusammen. Ein gleichartiges Ventil ist im unteren Dämpfungsraum 17 vorgesehen, das ebenfalls aus mehreren Ventilscheiben 18 gebildet ist.
1 zeigt den Abwärtshub des Arbeitskolbens 4, und zwar im Bereich kleiner Amplituden, d. h. geringer Auslenkungen des Arbeitskolbens 4. Beim Abwärtshub wird das im unteren Dämpfungsraum 17 vorhandene Hydrauliköl durch siebartig im Element 5 vorhandene Öffnungen 19 in den Raumbereich 8 geleitet, wodurch die gestrichelt dargestellte, in diesem Beispiel aus Elastomer bestehende Membran 9 in Richtung der gegenüberliegenden, gekrümmt ausgebildeten Wand 20 elastisch verformt wird. Erst wenn die Membran 9, so wie in 1 dargestellt, an der Wand 20 zur Anlage kommt, wird die weitere Dämpfung, in an sich bekannter Weise, durch die Ventilscheiben 18 des Ventiles übernommen.
2 zeigt nun den Aufwärtshub des Arbeitskolbens 4, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen Gültigkeit haben.
Beim Aufwärtshub des Arbeitskolbens 4 wird das im oberen Dämpfungsraum 15 vorhandene Hydraulikmedium über die Bohrungen 11, 12 in die Sacklochbohrung 10 verdrängt, wobei das Hydraulikmedium in den Ringraum 21 des Elementes 5 gelangt. Auch hier sind siebartig ausgebildete Durchgangsöffnungen 22 vom Ringraum 21 in Richtung des Raumes 6, insbesondere des Raumbereiches 7, gegeben. Im Falle geringer Auslenkungen des Arbeitskolbens 4 nach oben beaufschlagt das verdrängte Hydraulikmedium die gestrichelt dargestellte Membran 9, die dann elastisch in Richtung der gegenüberliegenden Wand 23 des Raumbereiches 8 verformt wird. Auch hier ist die Anlage der Membran 9 an der Wand 23 dargestellt, wobei in dieser Situation der herkömmliche Dämpfungsvorgang eingeleitet wird.
Über die Geometrie des Raumes 6 bzw. der Wandbereiche 20, 23, die Steifigkeit der Membran 9 sowie die Anordnung der Sieblöcher 19, 22 läßt sich das Verhalten im Übergangsbereich zur härteren Dämpfung variieren, so daß sich durch den Erfindungsgegenstand ein weicher Übergang realisieren läßt. Dies im Hinblick darauf, daß die Membran 9 bei Auslenkung in Richtung des jeweiligen Wandbereiches 20 oder 23 die siebartigen Öffnungen 19 oder 22 nicht schlagartig sondern bereichsweise verschließt.
In 3 ist die Erfindung dargestellt. Das Element 5 zur Beeinflussung kleiner Amplituden ist zwischen Kolbenstange 3 und Arbeitskolben 4 angeordnet, also im oberen Dämpfungsraum 15. Bei diesem Element 5 wird der Raum 6 durch eine axial verschiebliche Scheibe 24 in zwei Raumbereiche 7, 8 unterteilt. Die Scheibe 24 ist am Umfang gegenüber dem Mantel 25 des zylindrisch ausgebildeten Raumes 6 abgedichtet. Federn 26, 27, im Ausführungsbeispiel Flachformfedern, halten die Scheibe 24 bei ausgeglichenem Druck zwischen Raumbereich 7 und Raumbereich 8 in der Mittellage. Bei unterschiedlichem Druck verschiebt sich die Scheibe 24 axial entsprechend der Membran 9 in den 1 oder 2.
Der obere Raumbereich 7 ist über Bohrungen 28, 29 mit dem oberen Dämpfungsraum 15 hydraulisch verbunden, der untere Raumbereich 8 über die Bohrungen 30, 31 mit dem unteren Dämpfungsraum 17. Eine mit der zentralen Bohrung 31 versehene Befestigungsschraube 32 dient zum Anbinden des Arbeitskolbens 4 an das Element 5, welches wiederum in bekannter Weise, beispielsweise durch Verschrauben an der Kolbenstange 3, befestigt ist. Die in 3 gezeigte Ausbildungsform, bei der das Element 5 zur Beeinflussung kleiner Amplituden zwischen Kolbenstange 3 und Arbeitskolben 4 angeordnet ist, ermöglicht eine kurze Bauweise, vorzugsweise bei einem Einrohrstoßdämpfer.

Claims

Einrichtung zur amplitudenabhängigen Dämpfung von Stößen, insbesondere eines Fahrzeugrades, mit mindestens einem innerhalb eines Dämpfungsgehäuses (2) angeordneten, mit einer Kolbenstange (3) verbundenen, das Dämpfungsgehäuse in einen oberen Dämpfungsraum (15) und einen unteren Dämpfungsraum (17) aufteilenden Arbeitskolben (4), der mit Ventilscheiben (16, 18) sowie einem hydraulisch parallel angeordneten Element (5) zur Beeinflussung kleiner Amplituden zusammenwirkt, wobei das Element (5) zur Beeinflussung kleiner Amplituden einen Raum (6) als Ausgleichsraum für geringe Stoßdämpferbewegungen aufweist, der, abgesehen von als hydraulischen Verbindungen dienenden Bohrungen (29, 30) zum oberen (15) und unteren Dämpfungsraum (17) geschlossen ist und über ein bewegliches Trennelement in zwei Raumbereiche (7, 8) geteilt ist, wobei die Raumbereiche (7, 8) von oben oder von unten ohne wesentliche Dämpfung mit Hydraulikmedium befüllt werden, bis das Trennelement sich an eine von zwei gegenüberliegenden Wänden des Raumes (6) anlegt und wobei erst nach der Anlage des Trennelementes an eine der beiden gegenüberliegenden Wänden des Raumes (6) die Dämpfung über die am Arbeitskolben angeordneten Ventilscheiben (16, 18) einsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (5) zur Beeinflussung kleiner Amplituden außerhalb des Arbeitskolbens (4) an diesem angeordnet ist, dass der Ausgleichsraum des Elements (5) zylindrisch ist und dass das Trennelement als axial frei verschiebliche feste Scheibe (24) gebildet ist, die an ihrem Umfang gegenüber dem Mantel (25) des Raumes (6) abgedichtet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (24) beidseitig axial über Federn (26, 27) im Raum (6) gehalten wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (24) über Elastomerkörper axial beweglich im Raum (6) gehalten und gegenüber den Raumbereichen (7, 8) abgedichtet wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (5) zur Beeinflussung kleiner Amplituden im unteren Dämpfungsraum (17) vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (5) zur Beeinflussung kleiner Amplituden zwischen der Kolbenstange (3) und dem Arbeitskolben (4) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (5) zur Beeinflussung kleiner Amplituden eine mit dem Arbeitskolben (4) zusammenwirkende und die Ventilscheiben (16, 18) vorspannende Mutter ist.