DE102017205570A1

DE102017205570A1 - Fluid-Dämpfer

Info

Publication number: DE102017205570A1
Application number: DE102017205570.7A
Authority: DE
Inventors: Marc-Pascal BOßLE; Thilo SLABY
Original assignee: Suspa GmbH
Current assignee: Suspa GmbH
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Ein Fluid-Dämpfer umfasst ein einen Arbeitsraum (12) aufweisendes Gehäuse (2), ein in dem Arbeitsraum (12) befindliches Dämpfungsfluid, eine im Arbeitsraum (12) angeordnete Kolben-Einheit (13) mit einer eine Längsachse (3) aufweisenden Kolbenstange (7), einen an der Kolbenstange (7) befestigten Kolben (36), der den Arbeitsraum (12) in einen ersten Teilarbeitsraum (14) und in einen zweiten Teilarbeitsraum (15) unterteilt, mindestens einen den ersten Teilarbeitsraum (14) und den zweiten Teilarbeitsraum (15) verbindenden Durchströmkanal (39), mindestens einen den ersten Teilarbeitsraum (14) und den zweiten Teilarbeitsraum (15) verbindenden Überbrückungskanal (38, 47), ein Überlastventil (45), das in einer Blockieranordnung eine Fluidströmung durch den Überbrückungskanal (38, 47) blockiert und das bei Erreichen eines Mindest-Fluiddrucks in einer Freigabeanordnung vorliegt, in der eine Fluidströmung durch den Überbrückungskanal (38, 47) freigegeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluid-Dämpfer, insbesondere einen HydraulikDämpfer.
Bei einem Fluid-Dämpfer wird ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben in einem Gehäuse gegen ein Dämpfungsfluid bewegt. Der Kolben wir durch das Dämpfungsfluid abgebremst und dadurch eine Dämpfungskraft verursacht. Die Dämpferkennlinie, also die von dem Dämpfer verursachte Dämpfungskraft in Abhängigkeit einer Betätigungsgeschwindigkeit des Dämpfers, ist progressiv. Je schneller der Dämpfer betätigt wird, desto höher ist die von dem Dämpfer erzeugte Dämpfkraft. Eine zu hohe Dämpfkraft kann zu Beschädigungen und/oder Versagen von Bauteilen des Dämpfers führen und/oder die Befestigung des Dämpfers an den zu dämpfenden Komponenten wie beispielsweise einem Gepäckfach an einem Gehäuse beschädigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fluid-Dämpfer derart zu verbessern, dass eine Beschädigung des Dämpfers und/oder seiner Verbindung mit den zu dämpfenden Komponenten, insbesondere in Folge von unsachgemäßer Anwendung ausgeschlossen ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein Fluid-Dämpfer ein Überlastventil aufweist, um einen Überbrückungskanal bei Erreichen eines Mindest-Fluiddrucks für eine Fluidströmung freizugeben. Es wurde gefunden, dass der Fluid-Dämpfer mit dem Überbrückungskanal eine Dämpferkennlinie aufweist mit einem ausgeprägten Plateaubereich. In diesem Plateaubereich weist der Fluid-Dämpfer eine im Wesentlichen konstante Dämpfkraft auf, insbesondere unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit. Eine unbeabsichtigte Fehlbetätigung des Dämpfers führt nicht zu einer Beschädigung des Dämpfers und/oder Verbindungsstellen mit dem zu dämpfenden Komponenten. Eine maximal auf den Dämpfer wirkende Dämpfkraft ist zuverlässig begrenzt. Der Fluid-Dämpfer gewährleistet die Dämpffunktion mittels mindestens eines Durchströmkanals durch den ein Dämpfungsfluid in einem Arbeitsraum von einem ersten Teilarbeitsraum in einen zweiten Teilarbeitsraum strömen kann. Das Dämpfungsfluid ist insbesondere ein Hydraulikfluid, insbesondere ein Hydrauliköl. Der Arbeitsraum ist durch einen an einer Kolbenstange befestigten Kolben in den ersten Teilarbeitsraum und in den zweiten Teilarbeitsraum unterteilt. Die Kolbenstange ist entlang der Längsachse eines Gehäuses des Fluid-Dämpfers geführt verlagerbar. Der Überbrückungskanal stellt eine zusätzliche Fluidverbindung zu dem Durchströmkanal dar. Der Überbrückungskanal ist eine Bypass-Fluidverbindung. Das Überlastventil ist insbesondere entlang des Überbrückungskanals angeordnet. In der Blockieranordnung ist eine Fluidströmung durch den Überbrückungskanal blockiert. Die Blockieranordnung ist dann gegeben, wenn in Folge der Betätigung der Kolbenstange in den Fluid-Dämpfer der Mindest-Fluiddruck unterschritten ist. In der Blockieranordnung des Überlastventils ermöglicht der Fluid-Dämpfer die Dämpfungsfunktion eines konventionellen Fluid-Dämpfers gemäß dem Stand der Technik.
Ein einstellbarer Fluid-Dämpfer gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine individuelle Anpassung eines maximal zulässigen Fluiddrucks in dem Dämpfer. Bei Erreichen des Mindest-Fluiddrucks wird das Überlastventil von der Blockieranordnung an die Freigabeanordnung überführt. Dieser Vorgang wird auch als Schaltvorgang bezeichnet. Der Mindest-Fluiddruck wird deshalb auch als Schaltpunkt bezeichnet. Der Schaltvorgang erfolgt insbesondere durch passive Komponenten. In Abhängigkeit der Anwendung des Fluid-Dämpfers kann der Mindest-Fluiddruck veränderlich festgelegt werden. Beispielsweise kann der Schaltpunkt bei einer Betätigungskraft von 1500 N festgelegt sein, was einem Dämpferinnendruck von etwa 130 bar entspricht. Der Schaltpunkt kann auch bei einem anderen Kraftniveau oder Dämpferinnendruck festgelegt werden. Das Überlastventil ist insbesondere derart ausgeführt, dass das Schalten kraftgesteuerter erfolgt. Die den Schaltvorgang beeinflussenden Dämpferkomponenten wie beispielsweise den Ventilkörperkanal absperrende Komponenten und/oder eine effektive Strömungsfläche des Überbrückungskanals beeinflussen unmittelbar den Mindest-Fluiddruck.
Ein Dichtelement gemäß Anspruch 3 gewährleistet ein zuverlässiges Abdichten des Ventilkörperkanals in der Blockieranordnung. Dadurch ist eine Fluidströmung durch der Überbrückungskanal in der Blockieranordnung verhindert.
Eine Wellenfeder gemäß Anspruch 4 dient als Federelement. Die von dem Federelement verursachte Federkraft wirkt insbesondere der von dem Mindest-Fluiddruck verursachten Fluidkraft im Überbrückungskanal entgegen. Durch die Wellenscheibe wird die dem Fluiddruck entgegenwirkende Federkraft definiert festgelegt. Insbesondere ist die effektive Federkraft abhängig von der Anzahl der verwendeten Wellenfedern, von der Dicke der Wellenfeder und/oder von dem Material der Wellenfeder, also der Federkonstante. Insbesondere können mehrere Wellenfedern, insbesondere zwei Wellenfedern, verwendet werden. Die Federkonstante der Wellenfeder kann auch von der Ausprägung der Welligkeit der Wellenfeder abhängen, also der maximalen Höhe der Wellenfeder, die durch den Abstand von zwei parallel angeordneten Ebenen definiert ist, die die Wellenfeder einhüllen. Die Ebenen sind insbesondere Berührebenen der Oberseite der Wellenfeder und der Unterseite der Wellenfeder.
Mindestens ein Durchgangskanal gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine vorteilhafte Durchströmung in der Blockieranordnung. Der Durchgangskanal ist insbesondere innerhalb des Kolbens angeordnet.
Ein Überlastventil gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine vorteilhafte Integration in den Bauraum eines bereits existierenden Fluid-Dämpfers. Insbesondere kann das Überlastventil kleinbauend und/oder leichtbauend an einem Kolben des Fluid-Dämpfers vorgesehen sein.
Ein Ventilkörper gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine vorteilhafte Nachrüstung des Überlastventils. Der Ventilkörper kann unkompliziert an der Kolbenstange des Fluid-Dämpfers befestigt werden.
Eine Druckscheibe gemäß Anspruch 8 ermöglicht eine vorteilhafte mechanische Kopplung der Wellenfeder mit dem Dichtelement.
Die Ausführung der Druckscheibe gemäß Anspruch 9 gewährleistet eine zuverlässige Übertragung der Federkraft von der, insbesondere punktförmig aufgebrachten, Wellenfeder als Flächenlast auf das Dichtelement.
Eine Ausführung der Druckscheibe gemäß Anspruch 10 ermöglicht eine zuverlässige Führung des Dichtelements entlang der Längsachse. Ein Verkippen gegenüber der Längsachse ist im Wesentlichen ausgeschlossen.
Ein Fluid-Dämpfer gemäß Anspruch 11 ermöglicht eine zuverlässige Entlastung der Maximal-Kräfte im Dämpfer. Dadurch, dass der Überbrückungskanal eine erste Strömungsquerschnittsfläche aufweist, die größer ist als eine zweite Strömungsquerschnittsfläche des Zuströmkanals, ist gewährleistet, dass das zu verdrängende Fluid von dem einen Teilarbeitsraum in den anderen Teilarbeitsraum auch bei hoher Belastung Fluid-Dämpfer möglich ist. Die erste Strömungsquerschnittsfläche des Überbrückungskanals beträgt insbesondere mindestens das Doppelte, insbesondere mindestens das Vierfache, insbesondere mindestens das Achtfache und insbesondere mindestens das Zehnfache der zweiten Strömungsquerschnittsfläche des Durchströmkanals. Es ist denkbar, mehrere Durchströmkanäle vorzusehen, um die Dämpfungswirkung des Fluid-Dämpfers in der Blockieranordnung entsprechend einzustellen. Die Dämpfungswirkung des Fluid-Dämpfers ist von der Strömungsquerschnittsfläche abhängig.
Die Ausführung des Überbrückungskanals als Ringspalt gemäß Anspruch 12 ermöglicht eine besonders unkomplizierte Ausführung des Überlastventils. Insbesondere ist eine unmittelbare Abdichtung des Ringspalts mittels eines Kolbenrings möglich, der in Abhängigkeit des Fluiddrucks gegen eine Federkraft den Ringspalt freigibt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fluid-Dämpfer,
2 eine vergrößerte Darstellung des Details II in 1 mit einem Überlastventil in einer Blockieranordnung,
3 eine 2 entsprechende Darstellung des Überlastventils in einer Freigabeanordnung,
4 eine perspektivische Darstellung eines Ventilkörpers des Überlastventils gemäß 2,
5 eine Draufsicht des Ventilkörpers von unten,
6 einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie VI-VI in 5,
7 eine Seitenansicht einer Wellenfeder des Überlastventils,
8 eine zusätzlich vergrößerte Detaildarstellung einer Kolben-Einheit gemäß 2,
9 eine schematische Darstellung von Dämpferkennlinien eines Fluid-Dämpfers gemäß dem Stand der Technik und eines Fluid-Dämpfers gemäß der Erfindung.

Ein in 1 bis 8 dargestellter Fluid-Dämpfer 1 ist ein Hydraulikdämpfer, der beispielsweise an einer Klappe eines Gepäckfaches in einem Flugzeug eingesetzt wird, um die Schwenkbewegung der Klappe gegenüber dem Gepäckfach zu dämpfen und die Schwenkgeschwindigkeit zu steuern.
Der Fluid-Dämpfer weist im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 2 mit einer Längsachse 3 auf. Das Gehäuse 2 weist ein erstes, in 1 oben dargestelltes, verschlossenes Ende 4 und ein geöffnetes, dem ersten Ende 4 gegenüberliegend angeordnetes Ende 5 auf. An dem ersten Ende 4 ist an dem Gehäuse 2 ein erstes Befestigungselement 6 in Form einer Kugelkopfaufnahme vorgesehen. Das erste Befestigungselement 6 kann auch anders ausgeführt sein. Das erste Befestigungselement 6 dient zur Befestigung des Gehäuses 2 an einer ersten Komponente wie beispielsweise einem Anlenkpunkt des stationären Gepäckfaches.
An dem zweiten Ende 5 ist aus dem Gehäuse 2 eine Kolbenstange 7 abgedichtet herausgeführt. Dazu ist in dem Bereich des zweiten Endes 5 in dem Gehäuse 2 eine Führungs-/Dichtungseinheit 8 angeordnet, die die geführte Verlagerung der Kolbenstange 7 entlang der Längsachse 3 des Gehäuses 2 gewährleistet. Die Längsachse 3 des Gehäuses 2 ist auch die Längsachse der Kolbenstange 7. An einem freien, außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Ende ist an der Kolbenstangen 7 ein zweites Befestigungselement 9 in Form einer Kugelkopfaufnahme vorgesehen. Das zweite Befestigungselement 9 kann auch in anderer Weise ausgeführt sein und dient zur Befestigung des Fluid-Dämpfers 1 an einer gegenüber der ersten Komponente beweglichen zweiten Komponente, insbesondere einer gegenüber dem stationären Gepäckfach schwenkbar angeordneten Klappe zum Verschließen des Gepäckfaches.
Die Führungs-/Dichtungseinheit 8 ist in dem Gehäuse 2 mittels einer Haltescheibe 10, die durch eine umlaufende Sicke 11 im Gehäuse 2 fixiert ist, axial bezüglich der Längsachse 3 gehalten.
Das Gehäuse 2 und die Haltescheibe 10 begrenzen einen Arbeitsraum 12. In dem Arbeitsraum 12 ist ein Dämpfungsfluid angeordnet, das gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel Hydrauliköl ist. Als Dämpfungsfluid kann auch eine andere Flüssigkeit dienen. Das Dämpfungsfluid kann auch gasförmig sein. Das Dämpfungsfluid kann auch eine Mischung aus einer gasförmigen oder einer flüssigen Komponente sein.
Die Kolbenstange 7 ist mit einem zweiten Ende innerhalb des Gehäuses 2, also innerhalb des Arbeitsraums 12 angeordnet. An dem in dem Arbeitsraum 12 angeordneten Ende der Kolbenstange 7 ist eine Kolben-Einheit 13 befestigt, die den Arbeitsraum 12 in einen ersten Teilarbeitsraum 14 und einen zweiten Teilarbeitsraum 15 unterteilt. Der erste Teilarbeitsraum 14 ist durch das Gehäuse 2 und die Kolben-Einheit 13 begrenzt. Der zweite Teilarbeitsraum 15 ist durch das Gehäuse 2, die Kolben-Einheit 13 und die Haltescheibe 10 begrenzt.
Nachfolgend werden anhand von 2 bis 8 Aufbau und Funktion der Kolben-Einheit 13 näher erläutert.
Die Kolbenstange 7 weist einen zylindrischen Schaftabschnitt 16 und einen Kolbenabschnitt 17 auf. Der Durchmesser D_S des Schaftabschnitts 16 ist größer als der Durchmesser D_K des Kolbenabschnitts 17. Am Übergang von dem Schaftabschnitt 16 zu dem Kolbenabschnitt 17 ist dadurch ein Wellenabsatz 18 gebildet, der zu axialen Abstützung der Kolben-Einheit 13 an der Kolbenstange 7 in axialer Richtung der Längsachse 3 dient. Die Kolben-Einheit 13 ist axial fixiert durch ein Befestigungselement 19 in Form einer Sicherungsmutter, die auf einen Gewindeabschnitt 20 an dem freien Ende der Kolbenstange 7 aufgeschraubt ist. Die Kolben-Einheit 13 ist axial zwischen dem Befestigungselement 19 und dem Wellenabsatz 18 festgelegt. Durch eine Bewegung der Kolbenstange 7 entlang der Längsachse 3 wird die Kolben-Einheit 13 mit bewegt.
Die Kolben-Einheit 13 ist modular, insbesondere mehrteilig aufgebaut. Die Kolben-Einheit 13 umfasst einen Ventilkörper 21, der stirnseitig an dem Wellenabsatz 18 der Kolbenstange 7 axial abgestützt ist. Der Ventilkörper 21 ist im Wesentlichen zylinderförmig, gestuft ausgeführt. Der Ventilkörper 21 weist einen Ringsteg 22 auf, der an dem Wellenabsatz 18 der Kolbenstange 7 unmittelbar anliegt. Der Ringsteg 22 weist einen ersten Durchmesser D₁ auf. Von einer Ringsteg-Stirnfläche 23, die an dem Wellenabsatz 18 anliegt, erstrecken sich mehrere, gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel 6, Ventilkörperkanäle 24. Die Ventilkörperkanäle 24 sind als Zylinderbohrungen ausgeführt. Die Ventilkörperkanäle 24 erstrecken sich jeweils in einer Richtung parallel zur Längsachse 3.
Die Ventilkörperkanäle 24 sind entlang einer Kreislinie 25 bezüglich der Längsachse 3 angeordnet. Entlang der Kreislinie 25 sind die Ventilkörperkanäle 24 gleich beanstandet zueinander angeordnet. Die Kreislinie 25 weist einen zweiten Durchmesser D₂ auf, der kleiner ist als der erste Durchmesser D₁. Die Ventilkörperkanäle 24 weisen jeweils einen Ventilkörperkanal-Durchmesser Du auf.
Einteilig an den Ringsteg 22 ist ein Hülsenabschnitt 26 angeformt. Der Hülsenabschnitt 26 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt mit einem dritten Durchmesser D₃, der gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel gleich groß ist wie der zweite Durchmesser D₂ der Kreislinie 25. Die Kreislinie 25 legt jeweils die Mittel-Längsachsen der Ventilkörperkanäle 24 fest. Dadurch, dass der zweite Durchmesser D₂ und der dritte Durchmesser D₃ identisch sind, liegen die Ventilkörperkanäle 24 im Bereich des Hülsenabschnitts 26 in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse 3 frei. Im Bereich des Hülsenabschnitts 26 sind die Ventilkörperkanäle 24 rinnenartig ausgeführt. Der zweite Durchmesser D₂ und der dritte Durchmesser D₃ können auch voneinander abweichen. Wesentlich ist, dass die Ventilkörperkanäle 24 im Bereich des Hülsenabschnitts 26 in radialer Richtung der Längsachse 3 zumindest abschnittsweise geöffnet sind. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn gilt: D₂ + D_U > D₃ > D₂ - D_U.
Der Ringsteg 22 weist eine der Ringsteg-Stirnfläche 23 abgewandte Ring-Abstützfläche 27 auf. An der Ring-Abstützfläche 27 sind zwei Federelemente 28 angeordnet, die als Wellenfedern ausgeführt sind. Die Federelemente 28 weisen in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 3 eine ringförmige Kontur auf. In Umfangsrichtung ist die Ringform der Wellenfeder 28 wellenförmig ausgeführt. Die Wellenfeder 28 ist in einer Seitenansicht in 7 dargestellt. Die Wellenfeder 28 weist zwei unebene Stirnflächen 29, 30 auf. Die Dicke des Federelements 28 ist entlang des äußeren Umfangs konstant. Die Höhe H der Wellenfeder 28 ergibt sich aus dem Abstand zwischen zwei Berührflächen an den Stirnflächen 29, 30. Die zwei Berührflächen sind parallel zueinander orientiert, wobei die Höhe H der senkrechte Abstand zwischen den Ebenen darstellt.
Eine axiale Kompression der Wellenfeder 28 bewirkt eine Einebnung der unebenen Geometrie der Wellenfeder 28, also eine Reduzierung der Höhe H. Dadurch wird eine Rückstell-Federkraft verursacht, die der Kompression entgegenwirkt. Die untere der Wellenfedern 28 liegt mit der unteren Stirnfläche 30 zumindest bereichsweise an der Ring-Abstützfläche 27 des Ventilkörpers 21 auf.
Die obere Stirnfläche 29 des oberen Federelements 28, das dem Ringsteg 22 abgewandt angeordnet ist, liegt zumindest bereichsweise entlang seines Umfangs an einer Druckscheibe 31 an.
Die Druckscheibe 31 ist als gestufte Hülse ausgeführt. Am Übergang einer ersten Stufe größeren Durchmessers zu einer zweiten Stufe kleineren Durchmessers ist eine senkrecht zur Längsachse 3 orientierte Dichtelement-Kontaktfläche 32 ausgebildet. Die Dichtelement-Kontaktfläche 32 ist ringförmig ausgeführt. Die Druckscheibe 31 ist hohlzylindrisch ausgeführt und weist einen Innendurchmesser D_i auf, der geringfügig größer ist als der dritte Durchmesser D₃ des Hülsenabschnitts 26 des Ventilkörpers 21. Dadurch ist gewährleistet, dass die Druckscheibe 31 entlang der Längsachse 3 an dem Hülsenabschnitt 26 geführt verlagerbar ist.
Die innere Zylindermantelfläche der Druckscheibe 31 bildet eine zylindrische Führungsfläche 33 zum axial geführten Verlagern der Druckscheibe 31 entlang der Längsachse 3. Ein Verkippen der Druckscheibe 31 gegenüber der Längsachse 3 ist dadurch verhindert. Wesentlich ist, dass der Innendurchmesser D_i der Führungsfläche 33 größer ist als der dritte Durchmesser D₃ des Hülsenabschnitts 26. Um eine stabile, insbesondere kippfreie Verlagerung der Druckscheibe 31 zu gewährleisten, gilt insbesondere D_i ≤ 1,1 * D₃, insbesondere D_i ≤ 1,05 * D₃, insbesondere D_i ≤ 1,03 * D₃ und insbesondere D_i ≤ 1,02 * D₃.
An der Dichtelement-Kontaktfläche 32 liegt ein Dichtelement in Form eines Kolbenrings 34 auf. Der Kolbenring 34 weist eine rechteckförmige Querschnittsfläche auf. Der Kolbenring 34 liegt mit seiner Außenseite abdichtend an einer Innenfläche 35 des Gehäuses 2 an. Der Kolbenring 34 ist entlang der Längsachse 3 in dem Gehäuse 2 verlagerbar.
An einer der Druckscheibe 31 gegenüberliegenden Seite des Kolbenrings 34 ist ein Kolben 36 angeordnet. Der Kolben 36 ist scheibenförmig ausgeführt. Der Kolben 36 weist mehrere Durchgangskanäle 37 auf, die sich insbesondere parallel zur Längsachse 3 erstrecken. Der Kolben 36 weist einen Außendurchmesser D_a auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Gehäuses 2.
Die Druckscheibe 31 und der Kolbenring 34 sind zwischen dem Ventilkörper 21 und dem Kolben 36 entlang der Längsachse 3 verlagerbar. Der Kolbenring 34 und die Druckscheibe 31 sind innerhalb der Kolben-Einheit 13 axial beweglich angeordnet. Die axiale Beweglichkeit der Druckscheibe 31 und des Kolbenrings 34 ist durch die Wellenfedern 28 beeinflusst, die eine axiale Federkraft auf die Druckscheibe 31 derart ausüben, dass der Kolbenring 34 gegen den Kolben 36 gepresst wird. Dadurch ist ein Ringspalt 38 zwischen dem Außenumfang des Kolbens 36 und der Innenfläche 35 des Gehäuses 2 abgedichtet.
An seiner oberen, dem Kolbenring 34 abgewandten Stirnfläche weist der Kolben 36 eine Radialnut 39 auf, die mindestens einen der Durchgangskanäle 37 mit einer äußeren Zylindermantelumfangsfläche des Kolbens verbindet. Die Radialnut 39 ist in 8 dargestellt. Die Radialnut 39 bildet einen Durchströmkanal, der eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Teilarbeitsraum 14 und dem zweiten Teilarbeitsraum 15 in der Blockieranordnung des Überlastventils 45 ermöglicht.
Auf die obere Stirnseite des Kolbens 36 ist eine Ventilscheibe 40 aufgesetzt, die mittels einer Deckscheibe 41 axial fixiert ist. Die Deckscheibe 41 ist durch das Befestigungselement 19 an der Kolbenstange 7 gehalten. Die Deckscheibe 41 weist einen der Ventilscheibe 40 zugewandten Anpressbund 42 auf, so dass die Ventilscheibe 40 ausschließlich in einem zentralen Ringbereich gehalten ist. Die Ventilscheibe 40 weist einen Außendurchmesser derart auf, der sich über die Durchgangskanäle 37 hin erstreckt. Das bedeutet, dass die Durchgangskanäle 37 durch die Ventilscheibe 40, insbesondere vollständig, abgedeckt sind.
Dadurch, dass die Ventilscheibe 40 ausschließlich im Bereich des Anpressbundes 42 axial gehalten ist und die Ventilscheibe 40 flexibel ausgeführt ist, kann ein erhöhter Fluiddruck in den Durchgangskanälen 37 ein Abheben der Ventilscheibe 40 von den Durchgangskanälen 37 bewirken. Über die Radialnut 39 ist eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Teilarbeitsraum 14 und dem mindestens einen Durchgangskanal 37 auch dann gewährleistet, wenn die Ventilscheibe 40 auf den Durchgangskanälen 37 aufliegt. Die Radialnut 39 ermöglicht eine Umleitung der Fluidverbindung um die Ventilscheibe 40. Die Radialnut 39 ist ein Durchströmkanal, der den ersten Teilarbeitsraum 14 mit dem zweiten Teilarbeitsraum 15 verbindet.
Nachfolgend wird anhand der 2 und 3 die Funktion des Fluid-Dämpfers und insbesondere der Kolben-Einheit 13 näher erläutert. Ausgehend von der Blockieranordnung eines Überlastventils 45 in 2 weist der Fluid-Dämpfer 1 seine Standarddämpfungswirkung auf. Ein gedrosselter Fluidfluss des Hydraulikfluids zwischen den Teilarbeitsräumen 14, 15 erfolgt über die Radialnut 39 in den Durchgangskanal 37 und die Ventilkörperkanäle 24.
Dadurch, dass Fluidaustausch ausschließlich über die Radialnut 39 erfolgen kann, die eine vergleichsweise geringe Strömungsquerschnittsfläche aufweist, ist der Fluidstrom zwischen den Teilarbeitsräumen 14, 15 gedrosselt, insbesondere bei einer Betätigung der Kolbenstange 7 entlang der Einschubrichtung 43. Bei einer Betätigung in Auszugsrichtung 44, die der Einschubrichtung 43 entgegengerichtet ist, kann die Ventilscheibe 40 in Folge des erhöhten Fluiddrucks in den Durchgangskanälen 37 abheben und eine weniger gedrosselte Fluidströmung von dem zweiten Teilarbeitsraum 15 in den ersten Teilarbeitsraum 14 ermöglichen. In Abhängigkeit der Materialwahl und der Dicke der Ventilscheibe 40 kann das Abheben der Ventilscheibe 40 von dem Fluiddruck in den Durchgangskanälen 37 beeinflusst werden.
Bei einer Betätigung der Kolbenstange 7 in Einschubrichtung 43 wird bei Erreichen eines Mindest-Fluiddrucks die Kraft, die von dem Fluid in dem Ringspalt 38 auf den Kolbenring 34 wirkt, größer als die von den Wellenfedern 28 verursachte Federkraft, die die Druckscheibe 31 mit dem Kolbenring 34 abdichtend an den Ringspalt drückt. Dadurch wird der Kolbenring 34 von dem Kolben 36 weg verlagert und die Wellenfedern 28 komprimiert. Dadurch, dass der Kolbenring 34 von dem Kolben 36 axial beabstandet angeordnet ist, wird der Ringspalt 38 freigegeben.
Eine Fluidströmung erfolgt nun von dem ersten Teilarbeitsraum 14 durch den Ringspalt 38 und einen radial zur Längsachse 3 gerichteten Querspalt 47, der in axialer Richtung durch die jeweils einander zugewandten Stirnflächen des Kolbens 36 und des Kolbenrings 34 begrenzt ist. Die weitere Fluidströmung erfolgt entlang der Ventilkörperkanäle 24 in den zweiten Teilarbeitsraum 15. Der Ringspalt 38 und der Querspalt 47 bilden einen Überbrückungskanal.
In der in 3 gezeigten Anordnung befindet sich die Kolben-Einheit 13 mit dem Überlastventil 45 in einer Freigabeanordnung. Das Überlastventil 45 umfasst den Ringspalt 38, den Querspalt 47 und den Kolbenring 34, der den Ringspalt 38 und den Querspalt 47 abdichtet.
Die Fluidströmung von dem ersten Teilarbeitsraum 14 in den zweiten Teilarbeitsraum 15 ist anhand des Strömungspfeils 46 dargestellt. Der Schaltpunkt, also das Erreichen des Mindest-Fluiddrucks in dem Ringspalt 38 kann durch die Größe des Ringspalts, also insbesondere den Innendurchmessers des Gehäuses 2 und den Außendurchmessers D_a des Kolbens 36 sowie die von den Federelementen 28 dem Fluiddruck entgegenwirkende Federkraft unmittelbar beeinflusst werden.
Die Kolben-Einheit 13 umfasst den Ventilkörper 21, die Wellenfedern 28, die Druckscheibe 31, den Kolbenring 34, den Kolben 36, die Ventilscheibe 40 und die Deckscheibe 41.
Nachfolgend wird die Dämpfungswirkung des erfmdungsgemäßen Fluid-Dämpfers anhand einer Dämpferkennlinie in 9 erläutert. In dem stark schematisch dargestellten Diagramm ist entlang der Ordinate eine Belastungsgeschwindigkeit v des Fluid-Dämpfers dargestellt. Die Abszisse stellt die von dem Fluid-Dämpfer verursachte Dämpfungskraft F dar. In durchgezogener Linie 53 ist die Dämpferkennlinie für einen aus dem Stand der Technik bekannten Fluid-Dämpfer dargestellt. Die Dämpferkennlinie 53 ist stark progressiv. Je schneller der Fluid-Dämpfer beansprucht wird, also je höher die Belastungsgeschwindigkeit v ist, desto höher ist die Dämpfkraft.
In gestrichelter Linie ist die Dämpferkennlinie 54 eines erfmdungsgemäßen Fluid-Dämpfers dargestellt. Die Kennlinie 54 des erfmdungsgemäßen Fluid-Dämpfers verläuft bei geringen Belastungsgeschwindigkeiten v im Wesentlichen identisch wie die Kennlinie 53 des Dämpfers gemäß dem Stand der Technik. Bei hohen Geschwindigkeiten öffnet sich erfmdungsgemäß das Überlastventil, so dass eine Kraftbeanspruchung im Dämpfer auf die maximale Kraft F_max begrenzt ist. Die maximale Kraft F_max repräsentiert den Schaltpunkt, der veränderlich einstellbar ist, wie vorstehend erläutert.

Claims

Fluid-Dämpfer umfassend a. ein einen Arbeitsraum (12) aufweisendes Gehäuse (2), b. ein in dem Arbeitsraum (12) befindliches Dämpfungsfluid, c. eine im Arbeitsraum (12) angeordnete Kolben-Einheit (13) mit i. einer eine Längsachse (3) aufweisenden Kolbenstange (7), ii. einem an der Kolbenstange (7) befestigten Kolben (36), der den Arbeitsraum (12) in einen ersten Teilarbeitsraum (14) und in einen zweiten Teilarbeitsraum (15) unterteilt, iii. mindestens einem den ersten Teilarbeitsraum (14) und den zweiten Teilarbeitsraum (15) verbindenden Durchströmkanal (39), iv. mindestens einem den ersten Teilarbeitsraum (14) und den zweiten Teilarbeitsraum (15) verbindenden Überbrückungskanal (38, 47) v. einem Überlastventil (45), das in einer Blockieranordnung eine Fluidströmung durch den Überbrückungskanal (38, 47) blockiert und das bei Erreichen eines Mindest-Fluiddrucks in einer Freigabeanordnung vorliegt, in der eine Fluidströmung durch den Überbrückungskanal (38, 47) freigegeben ist.
Fluid-Dämpfer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindest-Fluiddruck einstellbar festlegbar ist.
Fluid-Dämpfer gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Dichtelement (34) zum Abdichten des Überbrückungskanals (38, 47) in der Blockieranordnung.
Fluid-Dämpfer gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wellenfeder (28) als Federelement.
Fluid-Dämpfer gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (36) mindestens einen Durchgangskanal (37) aufweist.
Fluid-Dämpfer gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlastventil (45) kleinbauend, insbesondere in axialer Richtung des Fluid-Dämpfers, und/oder leichtbauend ausgeführt ist.
Fluid-Dämpfer gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlastventil (45) einen Ventilkörper (21) aufweist, der insbesondere an der Kolbenstange (7) befestigt ist.
Fluid-Dämpfer gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlastventil (45) eine Druckscheibe (31) aufweist, die entlang der Längsachse (3) insbesondere der Wellenfeder (28) und dem Dichtelement (34) angeordnet ist.
Fluid-Dämpfer gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe (31) eine Dichtelement-Kontaktfläche (32) zum Anliegen an dem Dichtelement (24) aufweist, wobei die Dichtelement-Kontaktfläche (32) insbesondere senkrecht zur Längsachse (3) orientiert ist und wobei die Dichtelement-Kontaktfläche (32) insbesondere ringförmig ausgeführt ist.
Fluid-Dämpfer gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe (31) eine Führungsfläche (33) zum axial geführten Verlagern der Druckscheibe (31) entlang der Längsachse (3).
Fluid-Dämpfer gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überbrückungskanal (38, 47) eine erste Strömungsquerschnittsfläche aufweist, die größer ist als eine zweite Strömungsquerschnittsfläche des Durchströmkanals (39).
Fluid-Dämpfer gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überbrückungskanal (38, 47) einen Ringspalt (38) zwischen dem Kolben (36) und dem Gehäuse (2) aufweist.