DE112019001510T5

DE112019001510T5 - Dämpfer mit schwimmendem Kolbenentlüftungskanal

Info

Publication number: DE112019001510T5
Application number: DE112019001510.9T
Authority: DE
Inventors: Prashant Patel; Koenraad Reybrouck; Justin Hendrix
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2039-03-15
Also published as: US20190293144A1; WO2019182863A1; DE112019001510B4; CN111971487A; CN111971487B; US10570983B2

Abstract

Es wird ein Dämpfersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Druckrohr und eine Kolbenanordnung einschließt, die das Druckrohr in eine erste und eine zweite Arbeitskammer trennt. Eine frequenzabhängige Dämpferanordnung, die an einer Position unterhalb der Kolbenanordnung mit einer Kolbenstange gekoppelt ist, schließt eine Kolbenhülse ein, die in Längsrichtung beweglich ist, um eine adaptive Kraft auf eine erste Ventilanordnung zu übertragen, die an der Kolbenanordnung montiert ist. Die frequenzabhängige Dämpferanordnung schließt eine erste und eine zweite Sammelkammer ein, die durch einen schwimmenden Kolben getrennt sind. Eine zweite Ventilanordnung, die auf dem Schwimmkolben getragen wird, steuert den Fluidstrom zwischen dem zweiten Sammelraum und dem zweiten Arbeitsraum. Ein Entlüftungskanal in dem schwimmenden Kolben ermöglicht einen Fluidstrom zwischen der ersten und der zweiten Sammelkammer, was die adaptive Kraft reduziert, welche die Stößelhülse während hochfrequenter Niedergeschwindigkeits-Rückpralleingaben auf die erste Ventilanordnung ausübt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Stoßdämpfer/Dämpfer für Kraftfahrzeuge. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Offenbarung Stoßdämpfer/Dämpfer, die eine unterschiedliche Dämpfungsgröße auf der Basis einer Frequenz sowie einer Geschwindigkeit eines Eingangs in den Stoßdämpfer/Dämpfer bereitstellen.
STAND DER TECHNIK
Die Angaben in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen, und sind nicht unbedingt Stand der Technik.
Stoßdämpfer werden in der Regel in Verbindung mit Kraftfahrzeugaufhängungssystemen oder anderen Aufhängungssystemen verwendet, um unerwünschte Schwingungen zu dämpfen, die während der Bewegung des Aufhängungssystems auftreten. Um diese unerwünschten Schwingungen zu dämpfen, sind Kraftfahrzeugstoßdämpfer im Allgemeinen zwischen der gefederten Masse (Karosserie) und der ungefederten Masse (Aufhängung/Antriebsstrang) des Fahrzeugs verbunden.
Die gebräuchlichsten Stoßdämpferarten für Kraftfahrzeuge sind Ein- und Zweirohrstoßdämpfer. Bei Einrohr-Stoßdämpfern befindet sich ein Kolben in einer Fluidkammer, die durch ein Druckrohr definiert und über eine Kolbenstange mit der gefederten Masse des Fahrzeugs verbunden ist. Das Druckrohr ist mit der ungefederten Masse des Fahrzeugs verbunden. Der Kolben unterteilt die Fluidkammer des Druckrohrs in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer. Der Kolben schließt ein Druckstufenventil ein, das den Fluss von Hydraulikfluid von der unteren Arbeitskammer zu der oberen Arbeitskammer während eines Kompressionshubs begrenzt. Der Kolben schließt auch ein Zugstufenventil ein, das den Fluss von Hydraulikfluid von der oberen Arbeitskammer zu der unteren Arbeitskammer während eines Zug- oder Ausfahrhubs begrenzt. Da das Druckstufenventil und das Zugstufenventil in der Lage sind, den Fluss von Hydraulikfluid zu begrenzen, kann der Stoßdämpfer eine Dämpfungskraft erzeugen, die Schwingungen/Vibrationen entgegenwirkt, die ansonsten von der ungefederten Masse auf die gefederte Masse übertragen würden.
Bei einem Zweirohr-Stoßdämpfer ist zwischen dem Druckrohr und einem um das Druckrohr herum angeordneten Behälterrohr ein Flüssigkeitsbehälter definiert. Eine Basisventilanordnung ist zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Flüssigkeitsbehälter angeordnet, um den Fluss von Dämpfungsflüssigkeit zwischen der unteren Arbeitskammer und dem Flüssigkeitsbehälter zu steuern. Das Druckstufenventil des Kolbens wird zu der Basisventilanordnung bewegt und wird in dem Kolben durch eine Druckstufenventilanordnung ersetzt. Zusätzlich zu dem Druckstufenventil schließt die Basisventilanordnung eine Zugstufen-Rückschlagventilanordnung ein. Das Druckstufenventil der Basisventilanordnung erzeugt die Dämpfungskraft während eines Kompressionshubs, und das Zugstufenventil des Kolbens erzeugt die Dämpfungskraft während eines Zug- oder Ausfahrhubs. Sowohl die Druckstufenventilanordnung als auch die Zugstufen-Rückschlagventilanordnung lassen einen Fluidstrom in einer Richtung zu, unterbinden jedoch einen Fluidstrom in einer entgegengesetzten Richtung, wobei diese Rückschlagventile so ausgelegt sein können, dass sie auch eine Dämpfungskraft erzeugen.
Zusammen haben die Druck- und Zugstufenventile und/oder die Rückschlagventilanordnungen für den Stoßdämpfer die Funktion, den Fluidstrom zwischen der oberen und der unteren Arbeitskammer des Stoßdämpfers zu steuern. Durch die Steuerung des Fluidstroms zwischen den beiden Arbeitskammern wird ein Druckabfall zwischen den beiden Arbeitskammern aufgebaut, der zu den Dämpfungskräften des Stoßdämpfers beiträgt. Das Druckstufenventil und das Zugstufenventil und die Rückschlagventilanordnungen können verwendet werden, um die Dämpfungskräfte abzustimmen, um Fahrt und Handhabung sowie Geräusche, Schwingungen und Härte zu steuern.
Typische passive Stoßdämpfer stellen unabhängig von der Frequenz des Eingangs die gleiche Größe der Dämpfungskraft bereit. Bei gegebener Eingangsgeschwindigkeit bleibt die von einem herkömmlichen passiven Stoßdämpfer erzeugte Dämpfungskraft unabhängig von der Frequenz des Eingangs gleich. In der Regel liegt die Primärfahrfrequenz eines Personenkraftwagens im Bereich von 1 bis 2 Hertz. Wenn ein Fahrzeug über eine Fahrbahnoberfläche mit einem niedrigeren Frequenzeingang fährt, wird eine höhere Dämpfung bevorzugt, um die Fahrbahneingaben zu steuern. Bei Handhabungsereignissen (bei denen die Richtungsstabilität kritisch ist) wird auch ein höheres Maß an Dämpfung bevorzugt. Zum Beispiel kann das Fahrzeug bei Handhabungsereignissen einem Wanken der Karosserie ausgesetzt sein. Die Häufigkeit des Wankens der Karosserie in einem üblichen Personenkraftwagen liegt gewöhnlich zwischen 2 und 4 Hertz, abhängig von der Wanksteifigkeit und der Höhe des Schwerpunkts des Fahrzeugs. Während es aktive und halbaktive Dämpfersysteme gibt, die die Dämpfung des Stoßdämpfers in Echtzeit ändern, um auf verschiedene Fahrzeugaufhängungseingaben zu reagieren, besteht Bedarf an einem passiven Stoßdämpfer, der eine frequenzabhängige Dämpfung ohne komplizierte und expansive aktive oder halbaktive Dämpferregelsysteme bereitstellt.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt einen allgemeinen Überblick über die Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres Schutzumfangs oder all ihrer Merkmale.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird ein Dämpfersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Dämpfersystem schließt ein Druckrohr und eine Kolbenanordnung, die gleitend in das Druckrohr eingepasst ist, ein. Eine Kolbenstange erstreckt sich innerhalb des Druckrohrs entlang einer Längsachse, und die Kolbenanordnung ist mit der Kolbenstange gekoppelt. Das Druckrohr enthält ein Hydraulikfluid und die Kolbenanordnung trennt das Druckrohr in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer. Die Kolbenanordnung schließt einen Kolbenkörper und eine erste Ventilanordnung ein. Die erste Ventilanordnung dient zum Steuern des Hydraulikfluids zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer.
Das Dämpfersystem schließt auch eine frequenzabhängige Dämpferanordnung ein. Die frequenzabhängige Dämpferanordnung schließt ein Dämpfergehäuse und eine Kolbenhülse ein. Das Dämpfergehäuse ist mit der Kolbenstange gekoppelt. Die Kolbenhülse ist in Längsrichtung relativ zum Dämpfergehäuse entlang der Längsachse zwischen einer Ruheposition und einer Eingriffsposition beweglich. Zwischen dem Dämpfergehäuse und der Kolbenhülse ist ein Kolbenraum vorgesehen. Der Kolbenraum ist mit mindestens einem von der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer fluidisch verbunden. Im Betrieb erzeugt ein Druckanstieg innerhalb des Kolbenraums eine adaptive Kraft auf die Kolbenhülse, die die Kolbenhülse in Längsrichtung in Richtung der Kolbenanordnung in die Eingriffsposition bewegt. Die Kolbenhülse berührt die erste Ventilanordnung in der Eingriffsposition und überträgt die adaptive Kraft auf die erste Ventilanordnung. Dies wiederum erhöht den Öffnungswiderstand der ersten Ventilanordnung, wodurch die durch die erste Ventilanordnung bereitgestellte Dämpfung erhöht wird.
Die frequenzabhängige Dämpferanordnung umfasst ferner einen schwimmenden Kolben, der sich entlang der Längsachse zwischen einer Sitzposition und einer Nichtsitzposition bewegt. Der Schwimmkolben trennt einen ersten Sammelraum der frequenzabhängigen Dämpferanordnung von einem zweiten Sammelraum der frequenzabhängigen Dämpferanordnung. Die erste Sammelkammer ist fluidisch mit der ersten Arbeitskammer des Dämpfersystems verbunden, und die Kolbenkammer der frequenzabhängigen Dämpferanordnung ist fluidisch mit der ersten Sammelkammer verbunden. Die zweite Sammelkammer ist durch einen Entlüftungskanal, der sich durch den Schwimmkolben erstreckt, fluidisch mit der ersten Sammelkammer verbunden. Eine zweite Ventilanordnung wird auf dem Schwimmkolben getragen, sodass sich die zweite Ventilanordnung in Längsrichtung mit dem Schwimmkolben bewegt. Während des Betriebs steuert die zweite Ventilanordnung den Fluidstrom zwischen der zweiten Sammelkammer und der zweiten Arbeitskammer. Da der Entlüftungskanal in dem schwimmenden Kolben einen Leckagepfad zwischen der ersten und der zweiten Sammelkammer bereitstellt, übt die Kolbenhülse der frequenzabhängigen Dämpferanordnung während hochfrequenter Niedergeschwindigkeits-Rückpralleingaben wie kleinen Federungsbewegungen, die während der Fahrt auf Kiesstraßen oder rauem Straßenbelag verursacht werden, weniger Kraft auf die erste Ventilanordnung aus. Diese Konstruktion stellt daher Verbesserungen der Fahrqualität (d. h. Verbesserungen von Geräusch, Vibration und Härte) bereit. Der Fluidstrom durch den Entlüftungskanal im Schwimmkolben minimiert auch Druckschwankungen und Oszillationen des Schwimmkolbens, was zu verbesserten Dämpfungseigenschaften und Reaktionszeiten führt.
Weitere Anwendungsgebiete und Vorteile ergeben sich aus der hierin bereitgestellten Beschreibung. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung und speziellen Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und nicht darauf abzielen, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und zielen nicht darauf ab, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.

1 ist eine Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeugs, das mit einem Stoßdämpfer gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgestattet ist;
2 ist eine fragmentarische Seitenansicht eines Stoßdämpfers, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
3 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Stoßdämpfers, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Kolbenanordnung, einen Stapel Zugstufenscheiben, eine schwimmende Stützscheibe, eine Tellerfeder, einen Kolbenwegbegrenzer und eine Kolbenhülse des in 3 veranschaulichten Stoßdämpfers darstellt;
5 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des in 3 veranschaulichten Stoßdämpfers, die die Kolbenhülse in einer Ruheposition darstellt;
6A ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des in 3 veranschaulichten Stoßdämpfers, die die Kolbenhülse in einer Eingriffsposition darstellt;
6B ist ein Teilseitenaufriss einer beispielhaften Kolbenhülse und eines beispielhaften Wegbegrenzers des Stoßdämpfers, aufgenommen von Linie 6-6 in 6A;
6C ist ein Teilseitenaufriss einer weiteren beispielhaften Kolbenhülse und eines Wegbegrenzers des Stoßdämpfers;
7 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht, die eine frequenzabhängige Dämpferanordnung des Stoßdämpfers darstellt;
8A ist eine perspektivische Explosionsansicht eines beispielhaften Rückschlagventils der frequenzabhängigen Dämpferanordnung;
8B ist eine perspektivische Explosionsansicht eines anderen beispielhaften Rückschlagventils der frequenzabhängigen Dämpferanordnung;
9 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer schwimmenden Ventilanordnung der frequenzabhängigen Dämpferanordnung;
10A ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des in 3 veranschaulichten Stoßdämpfers, die einen Schwimmkolben der frequenzabhängigen Dämpferanordnung in einer Sitzposition während eines Zughubs darstellt;
10B ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des in 3 veranschaulichten Stoßdämpfers, die den Schwimmkolben der frequenzabhängigen Dämpferanordnung in einer abgehobenen Position während eines Zughubs darstellt;
11 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des in 3 veranschaulichten Stoßdämpfers, die den Schwimmkolben der frequenzabhängigen Dämpferanordnung während eines Kompressionshubs darstellt;
12 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht eines weiteren Stoßdämpfers, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, wobei eine Schwimmscheibe hinzugefügt wurde,
13 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des in 12 veranschaulichten Stoßdämpfers, wobei die Schwimmscheibe dünn ist;
14 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des in 12 veranschaulichten Stoßdämpfers, wobei die Schwimmscheibe dick ist;
15 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht des in 12 veranschaulichten Stoßdämpfers, wobei die Schwimmscheibe einen kleinen Durchmesser aufweist; und
16 ist ein Kraft- Geschwindigkeits-Diagramm, das mehrere Dämpfungskurven von Stoßdämpfern vergleicht, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut sind.

Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll in keiner Weise die vorliegende Offenbarung, ihre Anmeldung oder Verwendungen beschränken.
Beispielhafte Ausführungsformen werden bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und dem Fachmann den Schutzumfang vollständig vermittelt. Zahlreiche spezifische Details sind dargelegt, wie Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein können und dass keine davon dahin gehend ausgelegt werden sollte, dass sie den Schutzumfang der Offenbarung einschränkt. In manchen beispielhaften Ausführungsformen werden gut bekannte Prozesse, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und soll nicht einschränkend sein. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, der Kontext weist eindeutig auf etwas anderes hin. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „einschließlich/schließt ein“ und „aufweisend/weist auf‟ sind einschließend und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten, schließen aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines/r oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon aus. Die hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Operationen sind nicht dahin gehend auszulegen, dass ihre Ausführung notwendigerweise in der speziellen erörterten oder dargestellten Reihenfolge erforderlich ist, es sei denn, diese ist spezifisch als eine Reihenfolge der Ausführung angegeben. Es versteht sich auch, dass zusätzliche oder alternative Schritte verwendet werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf‟, „im Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, kann es direkt auf, im Eingriff, in Verbindung oder gekoppelt mit dem anderen Element oder der Schicht sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu dürfen, wenn ein Element als "direkt auf‟, „direkt im Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ versus „direkt zwischen“, „angrenzend“ versus „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe erste/r/s, zweite/r/s, dritte/r/s usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe können nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste/r/s“, „zweite/r/s“ und andere numerische Begriffe implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird durch den Kontext eindeutig angegeben. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, der/die/das im Folgenden besprochen werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
Raumbezogene Begriffe, wie etwa „innen/innere/r/s“, „außen/äußere/r/s“, „unter“, „unterhalb“, „tiefere/r/s/untere/r/s“, „oberhalb/über“, „höhere/r/s/obere/r/s“ und dergleichen können hier zur Erleichterung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Raumbezogene Begriffe können dazu dienen, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung andere Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder im Betrieb zu umfassen. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ anderer Elemente oder Merkmale beschrieben werden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet sein. Somit kann der Beispielbegriff „unter“ sowohl eine Ausrichtung von sowohl über als auch unter umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen), und die hierin verwendeten raumbezogenen Beschreibungen können entsprechend interpretiert werden.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Fahrzeug 10 einschließlich einer hinteren Aufhängung 12, einer vorderen Aufhängung 14 und einer Karosserie 16 veranschaulicht. Die hintere Aufhängung 12 weist eine sich quer erstreckende Hinterachsanordnung (nicht dargestellt) auf, die angepasst ist, um die Fahrzeughinterräder 18 funktionsfähig zu stützen. Die Hinterachsanordnung ist durch ein Paar von Stoßdämpfern 20 und ein Paar von Schraubenfedern 22 wirkmäßig mit der Karosserie 16 gekoppelt. In ähnlicher Weise schließt die vordere Aufhängung 14 eine quer verlaufende Vorderachsanordnung (nicht dargestellt) ein, die die Fahrzeugvorderräder 24 funktionsfähig stützt. Die Vorderachsanordnung ist durch ein zweites Paar von Stoßdämpfern 26 und ein Paar von Schraubenfedern 28 wirkmäßig mit der Karosserie 16 gekoppelt. Die Stoßdämpfer 20 und 26 dienen zur Dämpfung der Relativbewegung des ungefederten Abschnitts (d. h. jeweils Vorder- und Hinterradaufhängung 14, 12) und des gefederten Abschnitts (d. h. der Karosserie 16) des Fahrzeugs 10. Obwohl das Fahrzeug 10 als ein Personenkraftwagen mit Vorder-und Hinterachsbaugruppen dargestellt wurde, können die Stoßdämpfer 20 und 26 mit anderen Arten von Fahrzeugen oder Maschinen oder in anderen Arten von Anwendungen, wie Fahrzeugen, die unabhängige vordere und/oder unabhängige hintere Aufhängungssysteme einschließen, verwendet werden. Ferner soll sich der Begriff „Stoßdämpfer“, wie er hierin verwendet wird, auf Stoßdämpfer und Stoßdämpfersysteme im Allgemeinen beziehen und somit MacPherson-Federbeine einschließen. Es versteht sich auch, dass der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung Stoßdämpfersysteme für eigenständige Stoßdämpfer 20 und Stoßdämpfer mit Spule 26 einschließen soll.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2 ist der Stoßdämpfer 20 detaillierter dargestellt. Obwohl 2 nur den Stoßdämpfer 20 zeigt, versteht es sich, dass der Stoßdämpfer 26 auch die nachstehend für den Stoßdämpfer 20 beschriebene Kolbenanordnung einschließt. Der Stoßdämpfer 20 unterscheidet sich von dem Stoßdämpfer 26 lediglich in der Weise, wie er dazu angepasst ist, mit den gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeugs 10 und dem Einbauort der Schraubenfeder 28 relativ zu dem Stoßdämpfer 26 verbunden zu werden.
Der Stoßdämpfer 20 umfasst ein Druckrohr 30, eine Kolbenanordnung 32 und eine Kolbenstange 34. Das Druckrohr 30 und die Kolbenstange 34 erstrecken sich koaxial entlang der Längsachse 35. Das Druckrohr 30 definiert einen inneren Hohlraum 42. Die Kolbenanordnung 32 ist in dem inneren Hohlraum 42 des Druckrohrs 30 gleitend angeordnet und teilt den inneren Hohlraum 42 in eine erste Arbeitskammer 44 und eine zweite Arbeitskammer 46. Zwischen der Kolbenanordnung 32 und dem Druckrohr 30 ist eine Dichtung 48 angeordnet, die eine Gleitbewegung der Kolbenanordnung 32 gegenüber dem Druckrohr 30 ohne Erzeugen übermäßiger Reibungskräfte sowie Abdichten der ersten Arbeitskammer 44 gegenüber der zweiten Arbeitskammer 46 ermöglicht.
Die Kolbenstange 34 ist an der Kolbenanordnung 32 befestigt und erstreckt sich durch die erste Arbeitskammer 44 und durch eine obere Endkappe 50, die ein erstes Ende 51 des Druckrohrs 30 verschließt. Ein Befestigungsende 53 der Kolbenstange 34 gegenüber der Kolbenanordnung 32 ist mit der Karosserie 16 des Fahrzeugs 10 (d.°h. dem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs 10) verbunden. Das Druckrohr 30 ist mit einem Hydraulikfluid gefüllt und umfasst ein Verbindungsstück 54 an einem zweiten Ende 55 des Druckrohrs 30, das mit dem ungefederten Abschnitt der Aufhängung 12 und 14 verbunden ist. Die erste Arbeitskammer 44 ist somit zwischen dem ersten Ende 51 des Druckrohrs 30 und der Kolbenanordnung 32 positioniert und die zweite Arbeitskammer 46 ist zwischen dem zweiten Ende 55 des Druckrohrs 30 und der Kolbenanordnung 32 positioniert. Federungsbewegungen des Fahrzeugs 10 verursachen Ausfahr-/Zug- oder Druckbewegungen der Kolbenanordnung 32 in Bezug auf das Druckrohr 30. Das Ventil in der Kolbenanordnung 32 steuert die Bewegung des Hydraulikfluids zwischen der ersten Arbeitskammer 44 und der zweiten Arbeitskammer 46 während der Bewegung der Kolbenanordnung 32 in dem Druckrohr 30. Es versteht sich, dass der Stoßdämpfer 20 in einer umgekehrten Ausrichtung installiert werden kann, wobei das Befestigungsende 53 der Kolbenstange 34 mit dem ungefederten Abschnitt der Aufhängung 12 und 14 verbunden ist und das Verbindungsstück 54 mit der Karosserie 16 (d.°h. dem gefederten Abschnitt des Fahrzeugs 10) verbunden ist.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 3 und 4 umfasst die Kolbenanordnung 32 einen Kolbenkörper 60, der an der Kolbenstange 34 befestigt ist, eine Druckstufenventilanordnung 62, eine Zugstufenventilanordnung 64 und eine frequenzabhängige Dämpferanordnung 66. Die Kolbenstange 34 schließt einen Bereich 68 mit reduziertem Durchmesser ein, der sich am Ende der Kolbenstange 34 befindet, die innerhalb des Druckrohrs 30 angeordnet ist, sodass der Bereich 68 mit reduziertem Durchmesser eine Schulter 70 bildet, die an der Kolbenanordnung 32 anliegt. Der Kolbenkörper 60 befindet sich auf dem Bereich mit reduziertem Durchmesser 68, wobei die Druckstufenventilanordnung 62 in Längsrichtung zwischen dem Kolbenkörper 60 und der Schulter 70 angeordnet ist und wobei die Zugstufenventilanordnung 64 in Längsrichtung zwischen dem Kolbenkörper 60 und einem Gewindeende 72 der Kolbenstange 34 angeordnet ist. Der Kolbenkörper 60 definiert eine Vielzahl von Druckstufenströmungskanälen 74 und eine Vielzahl von Zugstufenströmungskanälen 76. Die Druckstufenventilanordnung 62 dient zur Steuerung des Fluidstroms des Hydraulikfluids durch die Vielzahl von Druckstufenströmungskanäle 74 in dem Kolbenkörper 60 und die Zugstufenventilanordnung 64 dient zur Steuerung des Fluidstroms des Hydraulikfluids durch die Vielzahl von Zugstufenströmungskanäle 76 in dem Kolbenkörper 60. Daher steuern sowohl die Druckstufenventilanordnung 62 als auch die Zugstufenventilanordnung 64 den Fluidstrom zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer 44, 46 und wirken somit zusammen, um eine erste Ventilanordnung zu bilden.
Die Druckstufenventilanordnung 62 umfasst eine Vielzahl von Druckstufenventilplatten 78 und einen Ventilanschlag 80. Die Druckstufenventilplatten 78 sind angrenzend an den Kolbenkörper 60 angeordnet, um die Vielzahl von Druckstufenströmungskanälen 74 abzudecken. Während eines Kompressionshubs des Stoßdämpfers 20 baut sich in der zweiten Arbeitskammer 46 ein Fluiddruck auf, bis der Fluiddruck, der über die Vielzahl der Druckstufenströmungskanäle 74 auf die Druckstufenventilplatten 78 aufgebracht wird, die Last überwindet, die erforderlich ist, um die Vielzahl der Druckstufenventilplatten 78 auszulenken. Die Druckstufenventilplatten 78 lenken sich elastisch aus, um die Druckstufenströmungskanäle 74 zu öffnen und den Strom des Hydraulikfluids von der zweiten Arbeitskammer 46 zu der ersten Arbeitskammer 44 zu ermöglichen, wie durch die Pfeile 82 in 3 dargestellt. Der Ventilanschlag 80 ist zwischen den Druckstufenventilplatten 78 und der Schulter 70 angeordnet, um die Auslenkung der Druckstufenventilplatten 78 zu begrenzen.
Die Zugstufenventilanordnung 64 umfasst eine Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86. Die Zugstufenventilplatten 86 sind angrenzend an den Kolbenkörper 60 angeordnet, um die Vielzahl von Zugstufenströmungskanälen 76 abzudecken, um die Vielzahl von Zugstufenströmungskanälen 76 zu schließen. Die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 ist auf das Gewindeende 72 der Kolbenstange 34 geschraubt. Eine Hülse 88 ist in Längsrichtung zwischen der frequenzabhängigen Dämpferanordnung 66 und der Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 positioniert. Die Hülse 88 erstreckt sich ringförmig um den Bereich mit reduziertem Durchmesser 68 der Kolbenstange 34. Daher sind die Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 zwischen der Hülse 88 und dem Kolbenkörper 60 geklemmt, wenn die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 auf das Gewindeende 72 der Kolbenstange 34 geschraubt ist. Während eines Ausfahr- oder Zughubs des Stoßdämpfers 20 baut sich in der ersten Arbeitskammer 44 ein Fluiddruck auf, bis der auf die Zugstufenventilplatten 86 aufgebrachte Fluiddruck durch die Zugstufenströmungskanäle 76 die Last überwindet, die erforderlich ist, um die Zugstufenventilplatten 86 auszulenken. Die Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 lenkt sich elastisch aus und öffnet dadurch die Zugstufenströmungskanäle 76, um das Strömen des Hydraulikfluids von der ersten Arbeitskammer 44 zu der zweiten Arbeitskammer 46 zu ermöglichen, wie durch die Pfeile 92 in 3 dargestellt.
Die gesamte frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 verschiebt sich während der Zug-/Ausfahr- und Druckbewegungen der Kolbenstange 34 in Längsrichtung entlang der Längsachse, da die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 an der Kolbenstange 34 fixiert ist. Obwohl die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 mit der Kolbenanordnung 32 starr verbunden ist, ist die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 radial in das Innere des Druckrohrs 30 beabstandet und dichtet daher nicht gegen das Druckrohr 30 ab.
Die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 umfasst ein Dämpfergehäuse 100, eine Kolbenhülse 102 und ein Rückschlagventil 104. Das Dämpfergehäuse 100 schließt ein erstes Ende 105, das auf das Gewindeende 72 der Kolbenstange 34 geschraubt ist, ein zweites Ende 106 gegenüber dem ersten Ende 105 und einen Dämpferhohlraum 107 ein, der sich durch das Dämpfergehäuse 100 vom ersten Ende 105 zum zweiten Ende 106 erstreckt. Der Dämpferhohlraum 107 wird somit durch eine Innenfläche 108 des Dämpfergehäuses 100 definiert. Das Rückschlagventil 104 ist innerhalb des Dämpferhohlraums 107 angrenzend an das erste Ende 105 angeordnet und wird durch einen Rückschlagventilträger 109, der in die Innenfläche 108 des Dämpfergehäuses 100 geschraubt ist, an Ort und Stelle gehalten. Alternativ kann der Rückschlagventilträger 109 durch eine Krimpung oder eine Stütze im Dämpfergehäuse 100 gehalten werden. Die Kolbenhülse 102 schließt ein erstes Ende 111 ein, das angrenzend an das erste Ende 105 des Dämpfergehäuses 100 positioniert ist.
Ein Strömungskanal 110, der sich durch die Kolbenstange 34 erstreckt, ist in Fluidverbindung mit der ersten Arbeitskammer 44 und einem Stufenraum 112 angeordnet, die sich in dem Dämpferhohlraum 107 angrenzend an das erste Ende 105 des Dämpfergehäuses 100 befinden. Der Stufenraum 112 ist teilweise durch das Dämpfergehäuse 100 und das Rückschlagventil 104 definiert. Die Kolbenhülse 102 ist ein im Wesentlichen röhrenförmiges Element, das sich um eine Außenfläche 113 des Dämpfergehäuses 100 erstreckt und einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser 170 und einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 172 einschließt. Die Außenfläche 113 des Ventilgehäuses 100 schließt eine ähnlich abgestufte Struktur mit einem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser 176, einem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 178 und einem Abschnitt mit mittlerem Durchmesser 180 ein, der in Längsrichtung zwischen dem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser 176 und dem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 178 positioniert ist. Eine erste Dichtung 182 ist in einer Nut 184 des Ventilgehäuses 100 positioniert. Eine zweite Dichtung 186 ist in einer zweiten Nut 188 des Ventilgehäuses 100 positioniert. Aufgrund der Längsposition der ersten Dichtung 182, der zweiten Dichtung 186 und des Zwischenabschnitts 180 ist zwischen der Außenfläche 113 des Dämpfergehäuses 100 und der Kolbenhülse 102 ein Kolbenraum 190 vorgesehen. Die Aussparung 192 erstreckt sich durch das Dämpfergehäuse 100 zwischen dem Dämpferhohlraum 107 und dem Kolbenraum 190.
Eine Endplatte 191 ist im Dämpferhohlraum 107 positioniert und am zweiten Ende 106 des Dämpfergehäuses 100 gesichert. Ein Schwimmkolben 193 ist innerhalb des Dämpferhohlraums 107 untergebracht und in Längsrichtung relativ zum Ventilgehäuse 100 entlang der Längsachse 35 zwischen einer Sitzposition (10A) und einer abgehobenen Position (10B) verschiebbar. Innerhalb des Dämpferhohlraums 107 sind eine erste und eine zweite Speicherkammer 194, 195 angeordnet, die durch den Schwimmkolben 193 getrennt sind. Die erste Speicherkammer 194 ist in Längsrichtung zwischen dem Schwimmkolben 193 und dem Rückschlagventil 104 angeordnet, und die zweite Speicherkammer 195 ist in Längsrichtung zwischen dem Schwimmkolben 193 und der Endplatte 191 angeordnet. Die erste Speicherkammer 194 ist über einen Entlüftungskanal 196, der sich durch den Schwimmkolben 193 erstreckt, in Fluidverbindung mit der zweiten Speicherkammer 195 angeordnet. Die Größe des Entlüftungskanals 196 kann modifiziert werden, um die Dämpfungseigenschaften der frequenzabhängigen Dämpferanordnung 66 zu ändern. Beispielsweise und ohne Einschränkung kann der Entlüftungskanal 196 im Schwimmkolben 193 eine Querschnittsfläche aufweisen, die eine volumetrische Strömungsrate des Fluids begrenzt, das zwischen der ersten und der zweiten Speicherkammer 194, 195 strömt, um eine verringerte Dämpfung bereitzustellen, wenn die Bewegung der Kolbenstange 34 eine Frequenz von über 6 Hertz (Hz) und eine Geschwindigkeit unter 0,02 Meter pro Sekunde (m/s) aufweist. Gemäß diesem Beispiel kann die Querschnittsfläche des Entlüftungskanals 196 im Bereich von 0,1 bis 3,0 Quadratmillimeter (mm²) liegen.
Der Schwimmkolben 193 trägt eine Dichtung 197, die verhindert, dass Fluid zwischen den Schwimmkolben 193 und die Innenfläche 108 des Dämpfergehäuses 100 gelangt. Der Betrag des axialen Wegs, den der Schwimmkolben 193 zurücklegt, kann basierend auf der Platzierung eines Anschlags 198, der an dem Dämpfergehäuse 100 ausgebildet ist, sowie der relativen Position der Endplatte 191 variiert werden. Durch Variieren der Längsposition dieser Komponenten kann das maximale Gesamtvolumen der ersten und zweiten Speicherkammer 194, 195 variiert werden, um eine niederfrequente Verzögerung zu bewirken.
Die Aussparung 192 versetzt den Kolbenraum 190 in Fluidverbindung mit der ersten Speicherkammer 194. Wenn die Kolbenraum 190 über das Fluid, das von der ersten Speicherkammer 194 durch die Aussparung 192 in den Kolbenraum 190 strömt, unter Druck gesetzt wird, wird die Kolbenhülse 102 in Längsrichtung in Richtung der Zugstufenventilanordnung 64 aus einer Ruheposition (5) in eine Eingriffsposition (6A) gedrängt. In der Eingriffsposition (6A) übt die Kolbenhülse 102 eine adaptive Kraft auf die Zugstufenventilanordnung 64 aus. Eine Größe der adaptiven Kraft, die von der Kolbenhülse 102 auf die Zugstufenventilanordnung 64 ausgeübt wird, basiert auf dem Druck innerhalb des Kolbenraums 190 und der effektiven Oberfläche auf einem ringförmigen Steg 199 auf der Kolbenhülse 102, der sich zwischen dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser 170 und dem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 172 der Kolbenhülse 102 erstreckt. Ein Oberflächenbereich des ringförmigen Stegs 199, auf den das unter Druck stehende Fluid einwirkt, erzeugt die adaptive Kraft, die die Kolbenhülse 102 auf die Zugstufenventilanordnung 64 ausübt. Es ist zu beachten, dass die effektive Fläche des ringförmigen Stegs 199 durch Ändern der Durchmesserdifferenz zwischen dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser 170 und dem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 172 der Kolbenhülse 102 variiert werden kann. Durch Variieren der Oberfläche des Stegs 199 ändert sich die adaptive Kraft, die die Kolbenhülse 102 auf die Zugstufenventilanordnung 64 ausübt.
In der veranschaulichten Ausführungsform schließt die Zugstufenventilanordnung 64 eine schwimmende Stützscheibe 200 und ein elastisches Element 201 ein. Die schwimmende Stützscheibe 200 erstreckt sich ringförmig um die Hülse 88 und kann sich in Längsrichtung relativ zu dieser verschieben. Die schwimmende Stützscheibe 200 ist daher relativ zum Kolbenkörper 60 in Längsrichtung beweglich. Wie am besten in 4 zu sehen ist, schließt die schwimmende Stützscheibe 200 eine Eingriffsfläche 202, einen Hohlraum 203 der schwimmenden Stützscheibe gegenüber der Eingriffsfläche 202 und einen Außenrand 204 ein. Die Eingriffsfläche 202 der schwimmenden Stützscheibe 200 ist der Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 zugewandt. Das elastische Element 201 ist mit der Kolbenstange 34 zwischen der schwimmenden Stützscheibe 200 und der frequenzabhängigen Dämpferanordnung 66 gekoppelt. Das elastische Element 201 übt eine Vorspannkraft auf die schwimmende Stützscheibe 200 aus, die die schwimmende Stützscheibe 200 in Richtung der Zugstufenventilanordnung 64 vorspannt.
Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, ist in der veranschaulichten Ausführungsform das elastische Element 201 eine Tellerfeder, die den Außenrand 204 der schwimmenden Stützscheibe 200 berührt. Wenn sich die Kolbenhülse 102 in der Eingriffsposition befindet (6A), berührt die Kolbenhülse 102 das elastische Element 201, wodurch die adaptive Kraft auf das elastische Element 201 übertragen wird. Die adaptive Kraft, die die Kolbenhülse 102 auf das elastische Element 201 überträgt, dient dazu, die Vorspannkraft zu erhöhen, die das elastische Element 201 auf die schwimmende Stützscheibe 200 ausübt. Der Hohlraum 203 der schwimmenden Stützscheibe ist dem elastischen Element 201 zugewandt und so konfiguriert, dass das elastische Element 201 zumindest teilweise in dem Hohlraum 203 der schwimmenden Stützscheibe aufgenommen ist, wenn die Kolbenhülse 102 das elastische Element 201 in der Eingriffsposition berührt. In dem veranschaulichten Beispiel weist die schwimmende Stützscheibe 200 eine ringförmige Stufe 205 in dem Hohlraum 203 der schwimmenden Stützscheibe auf, die so bemessen ist, dass sie das Biegen des elastischen Elements 201 aufnimmt. Es ist zu beachten, dass der Standort und die Tiefe des Hohlraums 203 der schwimmenden Stützscheibe und die ringförmige Stufe 205 Auslegungsparameter sind, die so geändert werden können, dass sie die Größe der Vorspannkraft und der adaptiven Kraft variieren, die auf die Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 ausgeübt werden. Es versteht sich auch, dass alternative Ausführungsformen möglich sind, bei denen die schwimmende Stützscheibe 200 und/oder das elastische Element 201 entfallen. Wo das elastische Element 201 entfällt, berührt die Kolbenhülse 102 die schwimmende Stützscheibe 200 und übt die adaptive Kraft direkt auf diese aus. Wenn die schwimmende Stützscheibe 200 entfällt, berührt die Kolbenhülse 102 die Zugstufenventilplatten 86 der Zugstufenventilanordnung 64 und übt die adaptive Kraft direkt auf diese aus.
In dem veranschaulichten Beispiel stützt die schwimmende Stützscheibe 200 die Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 an einem Außenumfang ab. Dadurch ist sichergestellt, dass eine gegebene Menge an adaptiver Kraft eine maximale Menge an Widerstand für die Zugstufenventilanordnung 64 erzeugt, die dem Öffnen der Zugstufenventilanordnung 64 entgegenwirkt. Die Auslegung der Kolbenhülse 102 schließt eine kleinere effektive Fläche des ringförmigen Stegs 199 ein, was wiederum einen kleineren Außendurchmesser des Abschnitts mit vergrößertem Durchmesser 172 ermöglicht, was wiederum das Packen beeinflusst. Die Optimierung der Komponenten ermöglicht es auch, eine einzige Auslegung auf mehrere Bohrungen anzuwenden, um den Fertigungsaufwand zu reduzieren.
Es ist zu beachten, dass die radiale Position der Eingriffsfläche 202 variiert werden kann, um eine Kraft auf unterschiedliche Abschnitte der Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 auszuüben, wodurch eine unterschiedliche Modifikation der Leistung der Zugstufenventilanordnung 64 erzeugt wird. Um die Aufhängungseigenschaften individuell auf eine bestimmte Fahrzeuganwendung abzustimmen, kann es wünschenswert sein, die Systemreaktion und den Betrieb der Zugstufenventilanordnung 64 basierend auf Fahrzeugtyp und -Konfiguration zu modifizieren. Durch Verwendung einer Anzahl von unterschiedlichen schwimmenden Stützscheiben 200 mit einer Eingriffsfläche 202, die in unterschiedlichen radialen Positionen positioniert ist, können innerhalb der gesamten Stoßdämpferfamilie 20, 26 ein gemeinsames Dämpfergehäuse 100 und eine gemeinsame Kolbenhülse 102 verwendet werden.
Ein weiteres Merkmal der schwimmenden Stützscheibe 200 betrifft ihren Freiheitsgrad der Längstranslation, der das Abblasen der Zugstufenventilanordnung 64 ermöglicht. 5 zeigt die Kolbenhülse 102 in der Ruheposition, in der keine Kraft auf die Zugstufenventilanordnung 64 ausgeübt wird. Wie in 6A gezeigt, wird die Längsbewegung der Kolbenhülse 102 in Richtung des Kolbenkörpers 60 durch einen Kolbenwegbegrenzer 208 begrenzt, der in Längsrichtung zwischen dem Dämpfergehäuse 100 und der Zugstufenventilanordnung 64 positioniert ist. Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, ist in der veranschaulichten Ausführungsform ein Abstandshalter 209 in Längsrichtung zwischen dem Kolbenwegbegrenzer 208 und dem elastischen Element 201 positioniert. Der Abstandshalter 209 erstreckt sich ringförmig um den Bereich mit reduziertem Durchmesser 68 der Kolbenstange 38. Dementsprechend ist das elastische Element 201 zwischen der Hülse 88 und dem Abstandshalter 209 geklemmt und der Kolbenwegbegrenzer 208 ist zwischen dem Abstandshalter 209 und dem ersten Ende 105 des Dämpfergehäuses 100 geklemmt, wenn die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 auf das Gewindeende 72 der Kolbenstange 34 geschraubt ist. Das erste Ende 111 der Kolbenhülse 102 berührt den Kolbenwegbegrenzer 208 in der Eingriffsposition. Sowohl der Kolbenwegbegrenzer 208 als auch das elastische Element 201 sind aus elastischen Materialien hergestellt, die sich biegen können, wodurch ein weicher Anschlag für die Kolbenhülse 102 bereitgestellt wird, wenn sich die Kolbenhülse 102 der Eingriffsposition nähert. Wie in 3 gezeigt, kann das Dämpfergehäuse 100 optional eine oder mehrere Stufen 210 einschließen, die die Kolbenhülse 102 in der Ruheposition berühren, um einen harten Anschlag bereitzustellen, wenn sich die Kolbenhülse 102 der Ruheposition nähert.
Der Kolbenwegbegrenzer 208 berührt die Kolbenhülse 102, wenn sich die Kolbenhülse 102 in der Eingriffsposition befindet (6A), um die Längsbewegung der Kolbenhülse 102 in Richtung des Kolbenkörpers 60 zu begrenzen. Infolgedessen begrenzt die Kolbenhülse 102 die adaptive Kraft, die die Kolbenhülse 102 auf das elastische Element 201 ausübt, was letztendlich durch die schwimmende Stützscheibe 200 der Zugstufenventilanordnung 64 auf die Vielzahl von Zugstufenventilplatten 86 übertragen wird.
Wie am besten in 4 zu sehen ist, schließt der Kolbenwegbegrenzer 208 eine oder mehrere Laschen 211 ein, die sich radial nach außen in Richtung des Druckrohrs 30 erstrecken. Die Kolbenhülse 102 schließt eine oder mehrere Kerben 212 ein, die in Umfangsrichtung mit den Laschen 211 des Kolbenwegbegrenzers 208 ausgerichtet sind, sodass die Kerben 212 in der Kolbenhülse 102 die Laschen 211 des Kolbenwegbegrenzers 208 aufnehmen, wenn sich die Kolbenhülse 102 in Längsrichtung relativ zum Kolbenwegbegrenzer 208 zwischen der Ruheposition (5) und der Eingriffsposition (6A) bewegt. Jede Kerbe 212 schließt eine Einsatzfläche 213 ein, die die Lasche 211 berührt, die gleitend darin aufgenommen ist, wenn sich die Kolbenhülse 102 in der Eingriffsposition befindet (6A), wodurch verhindert wird, dass sich die Kolbenhülse 102 weiter in Richtung des Kolbenkörpers 60 bewegt. Es ist zu beachten, dass diese Anordnung umgekehrt sein könnte, wobei Kerben in dem Kolbenwegbegrenzer 208 vorgesehen sind und Laschen an der Kolbenhülse 102 vorgesehen sind. Es sollte auch beachtet werden, dass andere Vorsprünge oder mechanische Strukturen als die hierin beschriebene Anordnung aus Lasche 211 und Kerbe 212 möglich sind.
Zum Beispiel erstrecken sich in der in 6B gezeigten Ausführungsform die Kerben 212 in der Kolbenhülse 102 linear entlang der Kolbenhülse 102 in einer Richtung, die parallel zur Längsachse 35 ist. Dadurch weisen die Kerben 212 in Seitenansicht ein rechteckiges Profil 221 auf. Diese Konfiguration begrenzt die Längsbewegung der Kolbenhülse 102 in einer Richtung, wenn die Lasche 211 des Kolbenwegbegrenzers 208 die Einsatzfläche 213 der Kerbe 212 berührt, um die Längsbewegung der Kolbenhülse 102 in Richtung des Kolbenkörpers 60 zu stoppen. Der Berührungspunkt zwischen der Lasche 211 und der Einsatzfläche 213 der Kerbe 212 definiert somit die Position der Kolbenhülse 102 in der Eingriffsposition.
6C veranschaulicht eine alternative Ausführungsform, bei der die Kerben 212' in der Kolbenhülse 102' ein L-förmiges Profil 223 aufweisen. Infolgedessen erstreckt sich jede Kerbe 212' linear entlang der Kolbenhülse 102' in einer Richtung, die parallel zur Längsachse 35 ist, um einen Längsabschnitt 225 der Kerbe 212' zu definieren, und umlaufend entlang der Kolbenhülse 102', um einen Umfangsabschnitt 227 der Kerbe 212' zu definieren. Die Kolbenhülse 102' weist einen Hakenabschnitt 229 auf, der sich über den Umfangsabschnitt 227 der Kerbe 212' erstreckt. Der Hakenabschnitt 229 der Kolbenhülse 102' weist eine Innenfläche 231 auf, die dem Umfangsabschnitt 227 der Kerbe 212' zugewandt ist. Bei Einbau der Kolbenhülse 102' wird zunächst die Lasche 211 des Kolbenwegbegrenzers 208 im Längsabschnitt 225 der Kerbe 212' aufgenommen. Dann wird die Kolbenhülse 102' relativ zu dem Kolbenwegbegrenzer 208 gedreht, um die Lasche 211 in dem Umfangsabschnitt 227 der Kerbe 212' zu positionieren. Diese Konfiguration begrenzt die Längsbewegung der Kolbenhülse 102' in zwei Richtungen. Der Kontakt zwischen der Lasche 211 des Kolbenwegbegrenzers 208 und der Einsatzfläche 213' der Kerbe 212' begrenzt den Abstand, um den sich die Kolbenhülse 102 in Längsrichtung zum Kolbenkörper 60 hin bewegen darf. Der Berührungspunkt zwischen der Lasche 211 und der Einsatzfläche 213' der Kerbe 212' definiert somit die Position der Kolbenhülse 102' in der Eingriffsposition. Der Kontakt zwischen der Lasche 211 des Kolbenwegbegrenzers 208 und der Innenfläche 231 des Rasthakenabschnitts 229 der Kolbenhülse 102' begrenzt den Abstand, um den sich die Kolbenhülse 102' in Längsrichtung vom Kolbenkörper 60 weg bewegen darf. Der Berührungspunkt zwischen der Lasche 211 und der Innenfläche 231 des Hakenabschnitts 229 definiert somit die Position der Kolbenhülse 102' in der Ruheposition. Da der Kolbenwegbegrenzer 108 aus einem elastischen Material hergestellt ist und sich biegen kann, stellt diese Konfiguration weiche Anschläge sowohl in der Eingriffs- als auch in der Ruheposition der Kolbenhülse 102' bereit. In beiden Ausführungsformen, die in den 6B und 6C gezeigt sind, sind die Kerben 212, 212' zum ersten Ende 111 der Kolbenhülse 102, 102' offen, sodass sie dazu konfiguriert sind, die Laschen 211 des Kolbenwegbegrenzers 208 während der Montage der frequenzabhängigen Dämpferanordnung 66 aufzunehmen.
Wie am besten in 7 zu sehen ist, schließt die Endplatte 191 der frequenzabhängigen Dämpferanordnung 66 einen oder mehrere Kanäle 214 ein, die in Fluidverbindung mit der zweiten Speicherkammer 195 und der zweiten Arbeitskammer 46 angeordnet sind. Die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 schließt auch eine schwimmende Ventilanordnung 215 (d. h. eine zweite Ventilanordnung) ein, die auf dem Schwimmkolben 193 getragen wird, sodass sich die schwimmende Ventilanordnung 215 in Längsrichtung mit dem Schwimmkolben 193 relativ zum Dämpfergehäuse 100 bewegt. Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, ist in der dargestellten Ausführungsform die schwimmende Ventilanordnung 215 an einem Verlängerungsabschnitt 216 des Schwimmkolbens 193 montiert, der sich in Längsrichtung vom Schwimmkolben 193 zur Endplatte 191 erstreckt. Ein Halter 217 sichert die schwimmende Ventilanordnung 215 am Verlängerungsabschnitt 216 des Schwimmkolbens 193. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Verlängerungsabschnitt 216 des Schwimmkolbens 193 mit einem Gewinde versehen sein, und der Halter 217 kann mit dem Verlängerungsabschnitt 216 in Gewindeeingriff stehen. Die Endplatte 191 schließt einen Endplattenhohlraum 220 ein, der zusammen mit der schwimmenden Ventilanordnung 215 die zweite Speicherkammer 195 definiert. Der Endplattenhohlraum 220 ist radial nach innen von den Kanälen 214 in der Endplatte 191 beabstandet, die radial zwischen dem Endplattenhohlraum 220 und einem Außenumfang der Endplatte 191 positioniert sind. Der Verlängerungsabschnitt 216 des Schwimmkolbens 193 und der Halter 217 sind zumindest teilweise in dem Endplattenhohlraum 220 aufgenommen, wenn sich der Schwimmkolben 193 in der Sitzposition befindet (10A).
8A veranschaulicht das Rückschlagventil 104, das eine Stützscheibe 284, eine Distanzscheibe 286, eine Rastscheibe 288 und eine Stützscheibe 290 einschließt. Jede der Scheiben 284, 286, 288, 290 ist angrenzend an die andere angeordnet und wird durch den Rückschlagventilträger 109 gegen das Dämpfergehäuse 100 geklemmt (3). Die Rastscheibe 288 schließt eine bewegliche Klappe 292 ein, die über ein Gelenkteil 296 mit einem Außenring 294 verbunden ist. Die Auslenkung der Klappe 292 in Richtung der ersten Speicherkammer 194 wird durch die Stützscheibe 290 begrenzt. Während eines Zughubs gelangt Fluid durch die Aussparungen 295 der Stützscheibe 284 und Fluid durch eine Durchlassöffnung 298 in die Mitte der Rastscheibe 288. Die Rastscheibe 288 ist eine Federstahlscheibe, sodass sich die Klappe 292 während eines Kompressionshubs relativ zum Außenring 294 bewegen kann. Die Distanzscheibe 286 weist eine vergrößerte Aussparung 299 im Vergleich zu einer Aussparung 301 der Stützscheibe 290 auf. Während eines Kompressionshubs ist die Klappe 292 in die Aussparung 299 vorgespannt, um einen Fluidstrom von der ersten Speicherkammer 194 durch das Rückschlagventil 104 und in den Stufenraum 112 zu ermöglichen. Die Dicke der Distanzscheibe 286 variiert den Weg der Klappe 292 und somit den Strömungsquerschnitt durch die Aussparung 299. Dementsprechend wird der Fluidstrom durch das Rückschlagventil 104 während eines Kompressionshubes vergleichsweise weniger gedrosselt und durch das Rückschlagventil 104 während eines Zughubs vergleichsweise stärker gedrosselt.
8B veranschaulicht ein alternatives Design für ein Rückschlagventil 104', das eine Stützscheibe 284', eine Distanzscheibe 286', eine Rastscheibe 288', eine Entlüftungsscheibe 289', eine Sitzscheibe 290' und eine Dichtung 291' einschließt. Jede der Scheiben 284', 286', 288', 289', 290' ist angrenzend an die andere angeordnet und wird durch den Rückschlagventilträger 109 gegen das Dämpfergehäuse 100 geklemmt (3). Die Dichtung 291' ist mit einer Öffnung 293' versehen. Die Rastscheibe 288' schließt eine bewegliche Klappe 292' ein, die über ein Gelenkteil 296' mit einem Außenring 294' verbunden ist. Der Umfangsschlitz 297' erstreckt sich um die Klappe 292', außer dort, wo das Gelenkteil 296' die Klappe 292' mit dem Außenring 294' verbindet. Dadurch weist der Umfangsschlitz 297' eine C-ähnliche Form auf. Die Auslenkung der Klappe 292' zum Stufenraum 112 hin wird durch die Stützscheibe 284' begrenzt. Während eines Zughubs gelangt Fluid durch die Öffnung 293' in der Dichtung 291', durch Aussparungen 295' der Stützscheibe 284', durch eine vergrößerte Aussparung 299' in der Distanzscheibe 286' und durch den Umfangsschlitz 297' in der Rastscheibe 288'. Die Durchlassöffnung 298' in der Entlüftungsscheibe 289' enthält einen kreisförmigen Abschnitt 302', der sich mittig in der Entlüftungsscheibe 289' befindet, einen Umfangsabschnitt 304', der mit dem Umfangsschlitz 297' in der Rastscheibe 288' ausgerichtet ist, und einen Durchgang 305', der sich radial zwischen dem kreisförmigen Abschnitt 302' und dem Umfangsabschnitt 304' der Durchlassöffnung 298' erstreckt. Die Sitzscheibe 290' überlappt mit dem Umfangsabschnitt 304' und dem Durchgang 305' und blockiert daher den in Längsrichtung verlaufenden Fluidstrom durch den Umfangsabschnitt 304' und den Durchgang 305' der Durchlassöffnung 298'. Somit tritt während eines Zughubs ein Fluidstrom von dem Umfangsschlitz 297' in der Rastscheibe 288' in den Umfangsabschnitt 304' ein und strömt dann radial nach innen durch den Durchgang 305' in der Entlüftungsscheibe 289' zu dem kreisförmigen Abschnitt 302' der Durchlassöffnung 298' und dann aus dem Rückschlagventil 104' durch die Aussparung 301' in der Sitzscheibe 290'. Der Umfangsabschnitt 304' der Durchlassöffnung 298' kann breiter sein als das Gelenkteil 296' der Rastscheibe 288', um zu verhindern, dass das Gelenkteil 296' den Umfangsabschnitt 304' der Durchlassöffnung 298' vollständig blockiert, selbst wenn das Gelenkteil 296' einen Teil des Umfangsabschnitts 304' der Durchlassöffnung 298' überlappt. Die Rastscheibe 288' ist eine Federstahlscheibe, sodass sich die Klappe 292' während eines Kompressionshubs relativ zum Außenring 294' bewegen kann. Die vergrößerte Aussparung 299' der Distanzscheibe 286' ist größer als die Aussparung 301' der Sitzscheibe 290'. Während eines Kompressionshubs ist die Klappe 292' in die Aussparung 299' vorgespannt, um einen Fluidstrom von der ersten Speicherkammer 194 durch das Rückschlagventil 104' und in den Stufenraum 112 zu ermöglichen. Genauer gesagt gelangt der Fluidstrom durch die Aussparung 301' und die Durchlassöffnung 298', vorbei an der ausgelenkten Klappe 292' (über den Umfangsschlitz 297' in der Rastscheibe 288' und die vergrößerte Aussparung 299' in der Distanzscheibe 286'), durch die Aussparungen 295' in der Stützscheibe 284' und aus dem Rückschlagventil 104' durch die Öffnung 293' in der Dichtung 291'. Die Dicke der Distanzscheibe 286' variiert den Weg der Klappe 292' und damit den Strömungsquerschnitt durch die Aussparung 299'. Dementsprechend wird der Fluidstrom durch das Rückschlagventil 104' während eines Kompressionshubes vergleichsweise weniger gedrosselt und durch das Rückschlagventil 104' während eines Zughubs vergleichsweise stärker gedrosselt.
Wie am besten in den 7 und 9 zu sehen ist, schließt die schwimmende Ventilanordnung 215 eine oder mehrere Ventilplatten 218a, 218b ein, die elastisch sind und in Längsrichtung zwischen dem Schwimmkolben 193 und der Endplatte 191 positioniert sind. Die Platte 218b der schwimmenden Ventilanordnung 215 berührt eine Lippe 219 der Endplatte 191, wenn sich der Schwimmkolben in der Sitzposition (10A) befindet, und die Platte 218b ist in Längsrichtung von der Lippe 219 der Endplatte 191 beabstandet, wenn sich der Schwimmkolben 193 in der abgehobenen Position (10B) befindet. Die Platte 218b der zweiten Ventilanordnung 215 beinhaltet einen oder mehrere Entlüftungsanschlüsse 303, die um einen Außenumfang der Platte 218b angeordnet sind. Die Entlüftungsanschlüsse 303 sind in Fluidverbindung mit den Kanälen 214 in der Endplatte 191 angeordnet. Dementsprechend ermöglichen die Entlüftungsanschlüsse 303, dass Fluid aus der zweiten Speicherkammer 195 und in die Kanäle 214 entlüftet wird, wenn die Platte 218b an der Endplatte 191 anliegt, was der Fall ist, wenn sich der Schwimmkolben 193 in der Sitzposition befindet (10A). Jeder Entlüftungsanschluss 303 weist eine Querschnittsfläche auf, die eine volumetrische Strömungsrate des Fluids reduziert, das zwischen der zweiten Speicherkammer 195 und den Kanälen 214 in der Endplatte 191 strömt, wenn sich der Schwimmkolben 193 in der Sitzposition (10A) befindet, verglichen mit der volumetrische Strömungsrate des Fluids, das zwischen der zweiten Speicherkammer 195 und den Kanälen 214 in der Endplatte 191 strömt, wenn sich der Schwimmkolben 193 in der abgehobenen Position (10B) befindet. Beispielsweise und ohne Einschränkung kann jeder der Entlüftungsanschlüsse 303 in Platte 218b eine Querschnittsfläche von 0,1 bis 3,0 Quadratmillimetern (mm²) aufweisen.
Der Betrieb des Stoßdämpfers 20 variiert basierend auf der Richtung und Frequenz der Eingangskräfte. Im Folgenden wird ein Niederfrequenz-Zugstufenmodus beschrieben. Wie in 3 gezeigt, wird während eines Zughubs Fluid in der ersten Arbeitskammer 44 komprimiert und strömt zwischen der ersten Arbeitskammer 44 und der zweiten Arbeitskammer 46 durch den Zugstufenströmungskanal 76, wobei die Last überwunden wird, die erforderlich ist, um die Zugstufenventilplatten 86 der Zugstufenventilanordnung 64 auszulenken, sodass Fluid strömt, wie durch Pfeil 92 dargestellt. Wie in 10A gezeigt, fließt auch der Fluiddruck in der ersten Arbeitskammer 44 durch den Kanal 110 in der Kolbenstange 34 und in den Stufenraum 112. Aus dem Stufenraum 112 gelangt Fluid durch das Rückschlagventil 104 und tritt in die erste Speicherkammer 194 ein. Infolgedessen ist der Druck des Fluids in der ersten Speicherkammer 194, die dem Rückschlagventil 104 nachgelagert ist, niedriger als der Druck des Fluids im Stufenraum 112. Der Druck des Fluids in der ersten Speicherkammer 194 hält den Schwimmkolben 193 in der Sitzposition. Da die Aussparungen 192 im Dämpfergehäuse 100 die erste Speicherkammer 194 und den Kolbenraum 190 fluidisch verbinden, strömt Fluid von der ersten Speicherkammer 194 zum Kolbenraum 190 entlang des Strömungspfads F1, sodass der Druck des Fluids in der ersten Speicherkammer 194 den Kolbenraum 190 während der Niederfrequenz-Zugstufe füllt, wodurch die Kolbenhülse 102 in die Eingriffsposition gezwungen wird. Die adaptive Kraft der Kolbenhülse 102 wird auf die Zugstufenventilplatten 86 ausgeübt und erzeugt einen erhöhten Widerstand gegen die Zugstufenventilanordnung 64, der dem Öffnen der Zugstufenventilanordnung 64 während Niederfrequenz-Zugstufenbedingungen entgegenwirkt. Es ist zu beachten, dass eine gewisse Zeitspanne erforderlich ist, damit Fluid vom Stufenraum 112 zu der ersten Speicherkammer 194 und dem Kolbenraum 190 strömt. Diese Zeitverzögerung zum Bereitstellen des gesteuerten Druckaufbaus in der ersten Speicherkammer 194 und dem Kolbenraum 190 durch das Rückschlagventil 104 stellt frequenzabhängige Dämpfung bereit.
10A veranschaulicht einen Fluidstrom durch die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66, wenn der Stoßdämpfer 20 Niederfrequenz-Zugstufeneingängen ausgesetzt ist. Wie in 10A gezeigt, ist ein erster Fluidströmungspfad 400 während des Zughubs der Kolbenanordnung 32 definiert, wenn der Fluiddruck in der ersten Speicherkammer 194 höher als der Fluiddruck in der zweiten Speicherkammer 195 ist und der Schwimmkolben 193 sich in der Sitzposition befindet. Der erste Fluidströmungspfad 400 erstreckt sich von der ersten Arbeitskammer 44 und durch den Kanal 110 in der Kolbenstange 38. Das Fluid im ersten Fluidströmungspfad 400 strömt dann durch das Rückschlagventil 104 in den ersten Sammelraum 194. Von dort strömt das Fluid im ersten Fluidströmungspfad 400 durch den Entlüftungskanal 196 im Schwimmkolben 193 und in die zweite Speicherkammer 195. Das Fluid im ersten Fluidströmungspfad 400 strömt dann von der zweiten Speicherkammer 195 durch die Entlüftungsanschlüsse 303 in der Platte 218b der schwimmenden Ventilanordnung 215, durch die Kanäle 214 in der Endplatte 191 und heraus in die zweite Arbeitskammer 46.
Unter Bezugnahme auf 10B gelangt, wenn der Dämpfer während eines Hochfrequenzeingabemodus in die Zugstufe geht, Fluid durch den Kanal 110 in der Kolbenstange 34 in den Stufenraum 112 und die erste und die zweite Speicherkammer 194, 195 mit einer höheren volumetrische Strömungsrate. Die höhere volumetrische Strömungsrate des Fluids wird begrenzt, wenn das Fluid durch die Entlüftungsanschlüsse 303 in der Platte 218b strömt, was einen Druckanstieg in der zweiten Speicherkammer 195 verursacht. Dieser Druckanstieg in der zweiten Speicherkammer 195 bewegt den Schwimmkolben 193 in die gelöste Position (10B), was es dem Fluid ermöglicht, mit einer höheren volumetrischen Strömungsrate aus der ersten und der zweiten Speicherkammer 194, 195 zu strömen, als wenn sich der Schwimmkolben 193 in der abgehobenen Position befindet (10A). Dies erzeugt einen Abblaszustand in der frequenzabhängigen Dämpferanordnung 66, wobei Druckabfälle in der ersten und der zweiten Speicherkammer 194, 195 und im Kolbenraum 190 bewirken, dass sich die Kolbenhülse 102 in die Ruheposition bewegt. In der Ruheposition übt die Kolbenhülse 102 keine adaptive Kraft auf die Zugstufenventilplatten 86 aus, und daher sorgt die Zugstufenventilanordnung 64 für eine geringere Dämpfung während hochfrequenter Zugstufeneingänge.
Aufgrund der Art der Hochfrequenz-Zugstufeneingänge tritt eine Kolbenstangenhubumkehr ein, bevor das Fluid Zeit hat, Druck innerhalb des Kolbenraums 190 aufzubauen. Durch diesen Zeitbedarf wird die Kolbenhülse 102 nicht zusätzlich belastet. Der Druck in dem Kolbenraum 190, der die Bewegung der Kolbenhülse 102 im Vergleich zum Druck in der ersten Speicherkammer 194 antreiben kann, bestimmt die Größe der adaptiven Kraft, die die Kolbenhülse 102 erzeugen wird. Dies wiederum hängt von der Frequenz des Eingangs ab. Bei einer höheren Frequenz steht nicht ausreichend Zeit zur Verfügung, um den Kolbenraum 190 zu befüllen. Bei niedrigeren Frequenzen baut sich Fluiddruck in dem Kolbenraum 190 auf und wirkt auf den Steg 199 der Kolbenhülse 102, um die Kolbenhülse 102 in die Eingriffsposition zu bewegen und die adaptive Kraft zu erzeugen. Es ist zu beachten, dass während eines Zughubs von entweder hoher oder niedriger Frequenz der Fluidströmungspfad durch die Kolbenanordnung 32 entlang der Pfeile 82 gleich bleibt (3). Die einzige Änderung ist die Größe der adaptiven Kraft auf die Zugstufenventilplatten 86, um das Öffnen der Zugstufenventilanordnung 64 zu begrenzen.
10B veranschaulicht einen Fluidstrom durch die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66, wenn der Stoßdämpfer 20 Hochfrequenz-Zugstufeneingängen ausgesetzt ist. Wie in 10B gezeigt, ist ein zweiter Fluidströmungspfad 402 während eines Zughubs der Kolbenanordnung 32 definiert, wenn der Fluiddruck in der ersten Speicherkammer 194 kleiner als oder gleich dem Fluiddruck in der zweiten Speicherkammer 195 ist und der Schwimmkolben 193 sich in der abgehobenen Position befindet. Der zweite Fluidströmungspfad 402 erstreckt sich von der ersten Arbeitskammer 44 und durch den Kanal 110 in der Kolbenstange 34. Das im zweiten Fluidströmungspfad 402 strömende Fluid strömt durch das Rückschlagventil 104 in den ersten Sammelraum 194. Fluid, das in dem zweiten Fluidströmungspfad 402 strömt, strömt durch den Entlüftungskanal 196 in dem Schwimmkolben 193 von der ersten Speicherkammer 194 zu der zweiten Speicherkammer 195. Fluid, das in dem zweiten Fluidströmungspfad 402 strömt, strömt dann zwischen der Platte 218b der zweiten Ventilanordnung 215 und der Lippe 219 der Endplatte 191, durch die Kanäle 214 in der Endplatte 191 und heraus in die zweite Arbeitskammer 46. Es ist zu beachten, dass die volumetrische Strömungsrate des Fluids, das durch den ersten Fluidströmungspfad 400 (10A) strömt, im Vergleich zu dem Fluid, das durch den zweiten Fluidströmungspfad 402 (10B) strömt, geringer (d. h. stärker begrenzt) ist.
Da der Stoßdämpfer 20 an den Anschlag geht oder einfedert, ist der Druck in der ersten Arbeitskammer 44 geringer als in der zweiten Arbeitskammer 46. Wie in 3 gezeigt, wird während eines Kompressionshubs Fluid in der zweiten Arbeitskammer 46 komprimiert und strömt zwischen der zweiten Arbeitskammer 46 und der ersten Arbeitskammer 44 durch den Druckstufenströmungskanal 74, wobei die Last überwunden wird, die erforderlich ist, um die Druckstufenventilplatten 78 der Druckstufenventilanordnung 62 abzulenken, sodass Fluid strömt, wie durch Pfeile 82 dargestellt. Gleichzeitig drückt der Druck in der zweiten Arbeitskammer 46 und damit den Kanälen 214 in der Endplatte 191 den Schwimmkolben 193 in die gelöste Position, wodurch die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 für den nächsten Zyklus zurückgestellt wird. Wenn sich der Schwimmkolben 193 während eines Kompressionshubs in der abgehobenen Position befindet, strömt Fluid aus der zweiten Arbeitskammer 46 durch die Kanäle 214 in der Endplatte 191, durch die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 und in die erste Arbeitskammer 44.
11 veranschaulicht einen Fluidstrom durch die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66, wenn der Stoßdämpfer 20 einem Kompressionshub ausgesetzt ist. Während eines Kompressionshubs strömt Fluid von dem Kolbenraum 190 durch die Aussparungen 192 entlang des Strömungspfads F2 zur ersten Speicherkammer 194. Ein dritter Fluidströmungspfad 404 ist auch während des Kompressionshubs der Kolbenanordnung 32 definiert, wenn der Fluiddruck in der zweiten Speicherkammer 195 höher ist als der Fluiddruck in der ersten Speicherkammer 194, was den Schwimmkolben 193 in die abgehobenen Position bewegt. Der dritte Fluidströmungspfad 404 erstreckt sich von der zweiten Arbeitskammer 46 durch die Kanäle 214 in der Endplatte 191, zwischen der Lippe 219 der Endplatte 191 und der Platte 218b der schwimmenden Ventilanordnung 215 und in die zweite Speicherkammer 195. Fluid, das durch den dritten Fluidströmungspfad 404 strömt, strömt durch den Entlüftungskanal 196 im Schwimmkolben 193 von der zweiten Speicherkammer 195 zur ersten Speicherkammer 194. Fluid im dritten Fluidströmungspfad 404 strömt dann durch das Rückschlagventil 104, durch den Kanal 110 in der Kolbenstange 34 und heraus in die erste Arbeitskammer 44.
Während des Kompressionshubs ist der Druck in der ersten Arbeitskammer 44, dem Kanal 110 und dem Stufenraum 112 niedriger als der Druck in der ersten Speicherkammer 194, wodurch Fluid durch das Rückschlagventil 104 vom Hochdruck zum Niederdruck strömen kann. Fluid drückt die Rastscheibe 288 gegen eine Federkraft des Rückschlagventils 104 und es findet eine Druckentlastung innerhalb des ersten Sammelraums 194 statt. Dadurch kann die erste Speicherkammer 194 druckentlastet werden.
Eine Reihe von Merkmalen des Stoßdämpfers 20 kann variiert werden, um die Betriebseigenschaften, die bei frequenzabhängiger Dämpfung gezeigt werden, abzustimmen. Beispielsweise stellt das Rückschlagventil 104 eine Drosselung für Fluid bereit, das durch die Kolbenstange 34 zur ersten Speicherkammer 194 strömt. Die Größe der Durchlassöffnung und/oder die Anzahl der Aussparungen durch das Rückschlagventil 104 ist abstimmbar und führt zu einer unterschiedlichen frequenzabhängigen Dämpfung. Es ist zu beachten, dass das Rückschlagventil 104 wie gewünscht geformt und aus einer Anzahl verschiedener Materialien mit unterschiedlicher Flexibilität hergestellt sein kann. In den veranschaulichten Ausführungsformen wird die adaptive Kraft der Kolbenhülse 102 auf die Zugstufenventilanordnung 64 ausgeübt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die frequenzabhängige Dämpferanordnung 66 so konfiguriert sein könnte, dass die adaptive Kraft der Kolbenhülse 102 auf die Druckstufenventilanordnung 62 ausgeübt wird.
Die 12-15 zeigen alternative Ausführungsformen, bei denen sich eine Schwimmscheibe 500 ringförmig um den Abstandshalter 209 an einer Position erstreckt, die sich in Längsrichtung zwischen dem elastischen Element 201 einerseits und dem Kolbenwegbegrenzer 208 andererseits befindet. Die Schwimmscheibe 500 ist in Längsrichtung relativ zum Abstandshalter 209 beweglich. Das elastische Element 201 hat einen Radius 502 des elastischen Elements, und die Schwimmscheibe 500 hat einen Radius 504 der Schwimmscheibe, der gleich dem Radius 502 des elastischen Elements sein kann. Die Kolbenhülse 102 berührt die Schwimmscheibe 500 in diesen alternativen Ausführungsformen, anstatt das elastische Element 201 direkt zu berühren. Dementsprechend überträgt die Schwimmscheibe 500 die adaptive Kraft von der Kolbenhülse 102 auf das elastische Element 201. Das Design der Schwimmscheibe 500 kann variiert werden, um die Größe der adaptiven Kraft zu ändern, die auf das elastische Element 201 ausgeübt wird. Zum Beispiel kann eine Dicke der Schwimmscheibe 500 variiert werden, um die Größe der adaptiven Kraft, die auf das elastische Element ausgeübt wird, zu erhöhen oder zu verringern. In 13 wurde die Dicke der Schwimmscheibe 500' verringert (d. h. die Schwimmscheibe 500' ist dünner), was zur Anwendung einer adaptiven Kraft geringerer Größe auf das elastische Element 201 führt, ohne die Auslegung, Größe oder Position des Kolbenwegbegrenzers 208 und der Kolbenhülse 102 zu ändern. In 14 wurde die Dicke der Schwimmscheibe 500" erhöht (d. h. die Schwimmscheibe 500" ist dicker), was zur Anwendung einer adaptiven Kraft höherer Größe auf das elastische Element 201 führt, ohne die Auslegung, Größe oder Position des Kolbenwegbegrenzers 208 und der Kolbenhülse 102 zu ändern. In 15 wurde der Radius 504 der Schwimmscheibe 500''' verringert und ist daher kleiner als der Radius 502 des elastischen Elements, was zur Anwendung einer adaptiven Kraft geringerer Größe auf das elastische Element 201 führt, ohne die Auslegung, Größe oder Position des Kolbenwegbegrenzers 208 und der Kolbenhülse 102 zu ändern.
16 ist ein Diagramm, das die frequenzabhängige Dämpfung der frequenzabhängigen Dämpferanordnung 66 während eines Zughubs veranschaulicht. Die vertikale oder y-Achse des Diagramms stellt die adaptive Kraft dar, die die Kolbenhülse 102 auf die Zugstufenventilanordnung 64 in Pfund (lbs.) ausübt, und die horizontale oder x-Achse des Diagramms stellt die Geschwindigkeit der Kolbenstange 34 in Metern pro Sekunde (m/s) dar. Die gestrichelte Linie 600 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen Kraft und Geschwindigkeit während eines Zughubs eines Stoßdämpfers 26 ohne den hierin offenbarten Kolbenwegbegrenzer 208. Die Kraft ist bei höheren Geschwindigkeiten hoch, was einen Blockierzustand erzeugen kann, bei dem sich die Zugstufenventilanordnung 64 nicht öffnet und kein Fluid aus der ersten Arbeitskammer 44 durch den Zugstufenströmungskanal 76 in der Kolbenanordnung 32 in die zweite Arbeitskammer 46 strömt. Die durchgezogenen Linien 602 und 604 veranschaulichen die Beziehung zwischen Kraft und Geschwindigkeit während eines Zughubs der Stoßdämpfer 26, die den hierin offenbarten Kolbenwegbegrenzer 208 aufweisen. Die adaptive Kraft, die die Kolbenhülse 102 auf die Zugstufenventilanordnung 64 ausübt, ist im Hochgeschwindigkeitsabschnitt des Diagramms geringer, sodass kein Blockierzustand auftritt. In dem veranschaulichten Beispiel entspricht die durchgezogene Linie 602 der in 12 gezeigten Ausführungsform, während die durchgezogene Linie 604 der in 13 gezeigten Ausführungsform entspricht. Die dünnere Schwimmscheibe 500' in der Ausführungsform von 13 führt dazu, dass eine geringere Kraft auf die Zugstufenventilanordnung 64 ausgeübt wird. Die gestrichelte Linie 606 veranschaulicht die frequenzabhängigen Dämpfungseffekte der hierin offenbarten frequenzabhängigen Dämpferanordnung 66, die den Schwimmkolben 193 und den Entlüftungskanal 196 einschließt. Diese Auslegung übt weniger Kraft auf die Zugstufenventilanordnung 64 während Niedergeschwindigkeits-Zugstufeneingängen aus.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie beabsichtigt nicht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung einzuschränken. Individuelle Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind, soweit zutreffend, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn dies nicht eigens dargestellt oder beschrieben ist. Das Gleiche kann auch in vielfacher Weise variiert werden. Solche Variationen sind nicht als eine Abweichung von der Erfindung anzusehen, und alle diese Modifikationen sollen in dem Schutzumfang der Erfindung eingeschlossen sein.

Claims

Dämpfersystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Druckrohr, das ein Hydraulikfluid enthält; eine Kolbenstange, die sich innerhalb des Druckrohrs entlang einer Längsachse erstreckt; eine Kolbenanordnung, die gleitend in das Druckrohr zur Bewegung entlang der Längsachse eingepasst ist, wobei die Kolbenanordnung mit der Kolbenstange gekoppelt ist und das Druckrohr in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer trennt, wobei die Kolbenanordnung eine erste Ventilanordnung aufweist, die den Fluidstrom zwischen der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer steuert; und eine frequenzabhängige Dämpferanordnung, die ein Dämpfergehäuse, das mit der Kolbenstange gekoppelt ist, eine Stößelhülse, die in Längsrichtung relativ zu dem Dämpfergehäuse entlang der Längsachse zwischen einer Ruheposition und einer Eingriffsposition beweglich ist, einen schwimmenden Kolben, der relativ zu dem Dämpfergehäuse zur Bewegung entlang der Längsachse zwischen einer Sitzposition und einer Nichtsitzposition verschiebbar ist, wobei der schwimmende Kolben eine erste Sammelkammer der frequenzabhängigen Dämpferanordnung von einer zweiten Sammelkammer der frequenzabhängigen Dämpferanordnung trennt, wobei die erste Sammelkammer fluidisch mit der ersten Arbeitskammer verbunden ist und die zweite Sammelkammer fluidisch mit der ersten Sammelkammer durch einen Entlüftungskanal in dem schwimmenden Kolben verbunden ist, eine Stößelkammer, die zwischen dem Dämpfergehäuse und der Stößelhülse angeordnet ist, die fluidisch mit der ersten Sammelkammer verbunden ist, und eine zweite Ventilanordnung, die auf dem schwimmenden Kolben getragen wird, sodass sich die zweite Ventilanordnung in Längsrichtung mit dem schwimmenden Kolben bewegt und den Fluidstrom zwischen der zweiten Sammelkammer und der zweiten Arbeitskammer steuert, wobei ein Druckanstieg innerhalb der Kolbenraums eine adaptive Kraft auf die Kolbenhülse erzeugt, die die Kolbenhülse in Längsrichtung in Richtung der Kolbenanordnung in die Eingriffsposition bewegt, wobei die Kolbenhülse die erste Ventilanordnung in der Eingriffsposition berührt, um die adaptive Kraft auf die Ventilanordnung zu übertragen und den Widerstand der Ventilanordnung gegen Öffnen zu erhöhen.
Dämpfersystem nach Anspruch 1, wobei die frequenzabhängige Dämpferanordnung eine Endplatte einschließt, die an dem Dämpfergehäuse montiert ist, wobei die Endplatte mindestens einen Kanal einschließt, der in Fluidverbindung mit der zweiten Sammelkammer und der zweiten Arbeitskammer angeordnet ist.
Dämpfersystem nach Anspruch 2, wobei die zweite Ventilanordnung mindestens eine Platte aufweist, die elastisch ist und in Längsrichtung zwischen dem schwimmenden Kolben und der Endplatte positioniert ist, wobei die mindestens eine Platte der zweiten Ventilanordnung die Endplatte berührt, wenn sich der schwimmende Kolben in der Sitzposition befindet, und die mindestens eine Platte der zweiten Ventilanordnung in Längsrichtung von der Endplatte beabstandet ist, wenn sich der schwimmende Kolben in der Nichtsitzposition befindet.
Dämpfersystem nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Platte der zweiten Ventilanordnung mindestens einen Entlüftungsanschluss einschließt, der in Fluidverbindung mit dem mindestens einen Kanal in der Endplatte angeordnet ist, der ermöglicht, dass Fluid aus der zweiten Sammelkammer und in den mindestens einen Kanal entlüftet wird, wenn der schwimmende Kolben in der Sitzposition an der Endplatte anliegt.
Dämpfersystem nach Anspruch 4, wobei die Kolbenstange einen Durchgang aufweist, der sich zwischen der ersten Arbeitskammer und der ersten Sammelkammer erstreckt.
Dämpfersystem nach Anspruch 5, wobei die frequenzabhängige Dämpferanordnung ein Rückschlagventil in dem Dämpfergehäuse einschließt, das den Fluidstrom steuert, der aus dem Durchgang in der Kolbenstange in die erste Sammelkammer eintritt.
Dämpfersystem nach Anspruch 6, wobei ein erster Fluidströmungsweg während des Rückprallhubs der Kolbenanordnung definiert ist, wenn der Fluiddruck in der ersten Sammelkammer größer als der Fluiddruck in der zweiten Sammelkammer ist, wodurch der schwimmende Kolben in die Sitzposition bewegt wird, wobei sich der erste Fluidströmungsweg von der ersten Arbeitskammer, durch den Durchgang in der Kolbenstange, durch das Rückschlagventil, durch die erste Sammelkammer, durch den Entlüftungskanal in dem schwimmenden Kolben, durch die zweite Sammelkammer, durch den mindestens einen Entlüftungsanschluss in der mindestens einen Platte der zweiten Ventilanordnung, durch den mindestens einen Kanal in der Endplatte und heraus in die zweite Arbeitskammer erstreckt.
Dämpfersystem nach Anspruch 7, wobei ein zweiter Fluidströmungsweg während eines Rückprallhubs der Kolbenanordnung definiert ist, wenn der Fluiddruck in der ersten Sammelkammer kleiner oder gleich dem Fluiddruck in der zweiten Sammelkammer ist und sich der schwimmende Kolben in der abgehobenen Position befindet, wobei sich der zweite Fluidströmungsweg von der ersten Arbeitskammer, durch den Durchgang in der Kolbenstange, durch das Rückschlagventil, durch die erste Sammelkammer, durch den Entlüftungskanal in dem schwimmenden Kolben, durch die zweite Sammelkammer, zwischen der mindestens einen Platte der zweiten Ventilanordnung und der Endplatte, durch den mindestens einen Kanal in der Endplatte und heraus in die zweite Arbeitskammer erstreckt.
Dämpfersystem nach Anspruch 8, wobei ein dritter Fluidströmungsweg während des Kompressionshubs der Kolbenanordnung definiert ist, wenn der Fluiddruck in der zweiten Sammelkammer größer als der Fluiddruck in der ersten Sammelkammer ist, wodurch der schwimmende Kolben in die abgehobene Position bewegt wird, wobei sich der dritte Fluidströmungsweg von der zweiten Arbeitskammer durch den mindestens einen Kanal in der Endplatte, durch die zweite Sammelkammer, durch den Entlüftungskanal in dem schwimmenden Kolben, durch die erste Sammelkammer, durch das Rückschlagventil, durch den Durchgang in der Kolbenstange und heraus in die erste Arbeitskammer erstreckt.
Dämpfersystem nach Anspruch 1, wobei sich mindestens eine Öffnung durch das Dämpfergehäuse erstreckt, um die erste Sammelkammer und die Kolbenkammer fluidisch zu verbinden