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Die Erfindung betrifft einen Dämpfer mit amplitudenselektiver Dämpfkraft mit einem geschlossenen ersten Ende, einem mit einem Fluid gefüllten Zylinder, einem in dem Zylinder axial verschiebbaren Arbeitskolben, der den Zylinder in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt, und einer einseitig an dem Arbeitskolben angeordneten Kolbenstange, die an dem dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende durch die erste Arbeitskammer hindurch über eine Dichtungs- und Führungseinrichtung abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführt ist.
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Derartige Dämpfer sprechen, wenn sie auf größere Amplituden und Dämpfkräfte abgestimmt sind, bei geringen Amplituden nur schlecht an. Werden die Dämpfkräfte von der Amplitude abhängig gemacht, wird dieses Verhalten verbessert, da der Dämpfer in dem Bereich der kleinen Amplituden bei gleicher Geschwindigkeit eine geringere Dämpfkraft hat als bei großen Amplituden. Amplitudenselektive Dämpfer sind beispielsweise aus den Druckschriften
DE 11 2005 002 609 T5 ,
JP H04-171 329 A ,
JP H08-326 825 A ,
US 2 327 295 A ,
US 3 338 347 A ,
DE 27 58 083 A1 und
GB 714 180 A bekannt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend beschriebene Problematik zu beheben.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kolbenstange einen den Arbeitskolben umgehenden und eine Axialbohrung und eine Radialbohrung umfassenden Bypass aufweist, der durch einen auf der Kolbenstange axial verschiebbar angeordneten und die erste Arbeitskammer in einen ersten Teilraum und einen zweiten Teilraum teilenden Schaltkolben wenigstens weitestgehend verschließbar ist.
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Der Schaltkolben umfasst eine Hülse und eine Ringscheibe.
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Um einen kostengünstigen Aufbau des Schaltkolbens zu erreichen, können die Hülse und die Ringscheibe reib- oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Alternativ können Hülse und Ringscheibe auch einteilig ausgebildet sein.
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Bei einer besonders einfachen Variante erstreckt sich die Hülse in Axialrichtung in Richtung Arbeitskolben und weist ein sich in axialer Richtung erstreckendes Langloch auf, dass mit der Axialbohrung in der Kolbenstange in Überdeckung bringbar ist.
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Damit sich der Schaltkolben bei sich in Ruhe befindlichem Dämpfer wieder in seine vorgesehene Ruhestellung bewegt, ist zwischen dem Arbeitskolben und dem Schaltkolben ein Zentrierelement angeordnet.
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Dabei kann das Zentrierelement fest mit dem Schaltkolben und dem Arbeitskolben verbunden sein, sodass mit dem Zentrierelement diese Stellung einstellbar ist.
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Alternativ kann an der Kolbenstange eine Stützscheibe angeordnet sein, der sich an der dem Arbeitskolben abgewandten Seite befindet, wobei zwischen der Stützscheibe und dem Schaltkolben eine andere Zentriereinrichtung angeordnet ist.
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Die Hülse erstreckt sich dabei in Axialrichtung in Richtung Führungs- und Dichtungseinrichtung.
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Damit auf eine Verdrehsicherung verzichtet werden kann, umfasst die Hülse einen Hohlraum mit vergrößertem Innendurchmesser.
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Vom Hohlraum erstreckt sich wenigstens eine Bohrung in den ersten Teilraum der ersten Arbeitskammer, und es ist wenigstens eine weitere Bohrung vorgesehen, die sich vom Hohlraum in den zweiten Teilraum erstreckt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines nicht erfindungsgemäßen Dämpfers
- 2 eine Schnittdarstellung einer zweiten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform des Dämpfers
- 3 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung
- 4 eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform der Erfindung
- 5 eine Schnittdarstellung einer fünften Ausführungsform der Erfindung
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In 1 ist beispielhaft ein nicht erfindungsgemäßer Einrohrdämpfer dargestellt, wobei die Erfindung auch bei einem Doppelrohrdämpfer zur Anwendung kommen kann. Der Dämpfer umfasst einen größtenteils mit Dämpfflüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl, gefüllten und an einer Seite geschlossenen Zylinder 1. Am anderen Ende des Zylinders 1 ist eine Führungs- und Dichtungseinrichtung 2 angeordnet, durch die sich eine Kolbenstange 3 erstreckt.
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Am geschlossenen Ende des Zylinders 1 ist ein erstes Anschlusselement 4 und an dem sich außerhalb des Zylinders 1 befindlichen Ende der Kolbenstange 3 ist ein zweites Anschlusselement 5 angeordnet, mit denen der Dämpfer zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen befestigt wird.
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Die Kolbenstange 3 weist nahe an ihrem im Zylinder 1 liegenden Ende eine Nut 6 auf, in die ein Sprengring 7 eingesetzt ist. Auf das Ende der Kolbenstange 3 ist eine Anschlagscheibe 8 bis zum Sprengring 7 und ein Arbeitskolben 9 bis zur Anschlagscheibe 8 aufgeschoben. Um den Arbeitskolben 9 in axialer Richtung zu fixieren, ist das im Zylinder 1 liegende Ende der Kolbenstange mit einem Gewinde 10 versehen, auf das eine Schraubenmutter 11 aufgeschraubt ist. Alternativ kann ein Absatz am Ende der Kolbenstange ausgebildet sein, an dem sich der Arbeitskolben abstützt, wobei der Arbeitskolben 9 auch mit einem nietartigen Kopf an der Kolbenstange 3 fixiert werden kann.
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Der Arbeitskolben 9 teilt das Innere des Zylinders 1 in eine erste Arbeitskammer 12, durch den sich die Kolbenstange 3 erstreckt und in eine zweite Arbeitskammer 13. Durch den Arbeitskolben 9 erstreckt sich wenigstens ein Überströmkanal 14, mit dem die beiden Arbeitskammern 12 und 13 miteinander verbunden sind. Der Überströmkanal 14 ist auf beiden Seiten von federelastischen Dämpfscheiben 15 verschlossen. Alternativ könnte auch der Überströmkanal 14 als Drosselbohrung ausgebildet sein, um auf die Dämpfscheiben 15 verzichten zu können.
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Am arbeitskolbenseitigen Ende der Kolbenstange 3 ist eine Axialbohrung 16 vorgesehen, die in eine mit der ersten Arbeitskammer 12 in Verbindung stehende Radialbohrung 17 mündet. Die Axialbohrung 16 und die Radialbohrung 17 bilden einen den Arbeitskolben 9 umgehenden Bypass, durch den das Fluid im Inneren des Zylinders 1 von der ersten Arbeitskammer 12 zur zweiten Arbeitskammer 13 und/oder umgekehrt strömen kann.
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Ein eine Hülse 18 und eine Ringscheibe 19 umfassender Schaltkolben 20 ist axial auf der Kolbenstange 3 verschiebbar angeordnet und teilt die erste Arbeitskammer 12 in einen ersten dem Arbeitskolben 9 nahen Teilraum 12a und einen zweiten dem Arbeitskolben 9 fernen Teilraum 12b.
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Die Hülse 18 ist an der dem Arbeitskolben 9 gegenüberliegenden Seite mit der Ringscheibe 19 form- oder reibschlüssig verbunden oder einteilig ausgebildet. Die Hülse 18 weist zudem ein sich in Axialrichtung erstreckendes Langloch 21 auf, das sich im Ruhezustand des Dämpfers im Wesentlichen mittig über der Radialbohrung 17 befindet. An dem Schaltkolben 20 und der Kolbenstange 3 können nicht dargestellte Führungseinrichtungen ausgebildet sein, die ein Verdrehen der Hülse 18 gegenüber der Kolbenstange 3 verhindern und gleichzeitig eine Axialbewegung des Schaltkolbens 20 ermöglichen.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Hülse 18 vom Schaltkolben 20 in Richtung Arbeitskolben 9. Alternativ könnte sich jedoch die Hülse 38 auch in die entgegengesetzte Richtung erstrecken, wobei sich die Axialbohrung 16 weiter in die Kolbenstange 3 hineinerstreckt.
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Zwischen dem Arbeitskolben 9 und dem Schaltkolben 20 ist ein Zentrierelement 22 angeordnet. Das Zentrierelement 22 ist als Schraubendruckfeder ausgebildet und beaufschlagt den Schaltkolben 20 in Richtung Führungs- und Dichtungseinrichtung 2.
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Auf der dem Zentrierelement 22 gegenüberliegenden Seite des Schaltkolbens 20 ist eine ebenfalls als Schraubendruckfeder ausgebildete Zentriereinrichtung 23 angeordnet, die an einer Seite an dem Schaltkolben 20 und mit ihrer anderen Seite an einer Stützscheibe 24 anliegt. Die Stützscheibe 24 wird mittels eines Sprengringes 25, der in einer umlaufenden Nut 26 in der Kolbenstange 3 eingesetzt ist, in Richtung Führungs- und Dichtungseinrichtung 2 nicht verschiebbar gehalten.
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Das Zentrierelement 22 und die Zentriereinrichtung 23 sind so ausgelegt, dass sich das Langloch 21 der Hülse 18 im Ruhezustand des Dämpfers im Wesentlichen mittig über der Radialbohrung 17 befindet.
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Der Hub des Schaltkolbens 20 ist so bemessen, dass sich bei kleinen Amplituden der Schaltkolben 20 in Axialrichtung nur soweit bewegt, dass sich das Langloch 21 und die Radialbohrung 17 überdecken und so einen Bypass zu dem Überströmkanal 14 im Arbeitskolben 9 vorhanden ist.
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Dieser Bypass bewirkt eine reduzierte Dämpfkraft und damit ein komfortableres Ansprechverhalten in diesem Hubbereich. Wird dieser Hub überschritten, wird der Schaltkolben 20 soweit verschoben, dass sich das Langloch 21 nicht mehr mit der Radialbohrung 17 überdeckt und die Radialbohrung 17 durch die Hülse 18 im Wesentlichen geschlossen und der Bypass verkleinert oder unterbrochen wird. Somit steigt die Dämpfkraft an.
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Die 2 zeigt eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform des Dämpfers, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In etwa der Mitte der Hülse 18 ist ein Hohlraum 27 mit einem größeren Innendurchmesser ausgebildet, der eine axiale Ausdehnung A aufweist, die in etwa der Länge des in 1 gezeigten Langlochs 21 entspricht. Eine Radialbohrung 28 erstreckt sich aus dem Hohlraum 27 in den ersten Teilraum 12a der ersten Arbeitskammer 12. Dadurch, dass der Hohlraum 27 als in der Innenwand der Hülse 18 umlaufende Ringnut ausgebildet ist, kann auf eine Verdrehsicherung, wie sie zu 1 kurz erwähnt wurde, verzichtet werden.
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Die 3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfers. Der Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass die Ringscheibe 19 des Schaltkolbens 20 im Wesentlichen in radialer Richtung über dem Hohlraum 27 angeordnet ist. Die Hülse 18 und die Ringscheibe 19 sind als ein den Schaltkolben 20 bildendes Bauteil dargestellt. Wie unter den 1 und 2 beschrieben, kann jedoch auch hier der Schaltkolben 20 durch mehrere mittels Reib- oder Formschluss, Kleben oder dergleichen zusammengefügten Bauteile aufgebaut sein.
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Zwischen der Hülse 18 und der Ringscheibe 19 ist ein sich von der Hülse 18 zur Ringscheibe 19 hin verjüngender Übergangsabschnitt 29 ausgebildet. Durch den Übergangsabschnitt 29 erstreckt sich wenigstens eine Bohrung 30 vom Hohlraum 27 in den Teilraum 12a der ersten Arbeitskammer 12 und wenigstens eine weitere Bohrung 31 vom Hohlraum 27 in den Teilraum 12b. Jedoch sind vorzugsweise mehrere Bohrungen 30 bzw. weitere Bohrungen 31 ausgebildet, die vom Hohlraum 27 in die Teilräume 12a und 12b münden. Die Radialbohrung 17 kann sich, wie hier dargestellt, auch durch die gesamte Kolbenstange 3 hindurcherstrecken, sodass mehr Fluid durch den Bypass strömen kann.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Dämpfers dargestellt, bei dem auf das Zentrierelement 22 und die Zentriereinrichtung 23 verzichtet wurde. Als Anschlag in Axialrichtung für den Schaltkolben 20 dienen der in der Nut 6 angeordnete Sprengring 7 und der in der Nut 26 angeordnete Sprengring 25. Es wurde festgestellt, dass in Ruhestellung des Dämpfers, nachdem die Kolbenstange 3 unter Ansprechen des Schaltkolbens 20 bewegt worden ist, der Schaltkolben sich so ausrichtet, dass der Hohlraum 27 im Wesentlichen in Überdeckung mit der Radialbohrung 17 kommt.
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Die in 5 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform des Dämpfers unterscheidet sich von dem in 3 dargestellten Dämpfer dadurch, dass in der Ringscheibe 19 eine umlaufende Nut 32 ausgebildet ist, in die ein Dichtungsring 33 eingesetzt ist, der ein Umströmen des Schaltkolbens 20 zwischen der Innenwand des Zylinders 1 und der Mantelfläche der Ringscheibe 19 verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinder
- 2
- Führungs- und Dichtungseinrichtung
- 3
- Kolbenstange
- 4
- erstes Anschlusselement
- 5
- zweites Anschlusselement
- 6
- Nut
- 7
- Sprengring
- 8
- Anschlagscheibe
- 9
- Arbeitskolben
- 10
- Gewinde
- 11
- Schraubenmutter
- 12
- erste Arbeitskammer
- 12a
- erster Teilraum
- 12b
- zweiter Teilraum
- 13
- zweite Arbeitskammer
- 14
- Überströmkanal
- 15
- Dämpfscheibe
- 16
- Axialbohrung
- 17
- Radialbohrung
- 18
- Hülse
- 19
- Ringscheibe
- 20
- Schaltkolben
- 21
- Langloch
- 22
- Zentrierelement
- 23
- Zentriereinrichtung
- 24
- Stützscheibe
- 25
- Sprengring
- 26
- Nut
- 29
- Übergangsabschnitt
- 30
- Bohrung
- 31
- weitere Bohrung
- 32
- Nut
- 33
- Dichtungsring
- A
- Ausdehnung
- 27
- Hohlraum
- 28
- Radialbohrung
