DE1268990B - Kolben fuer doppeltwirkende hydraulische Schwingungsdaempfer, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Kolben für doppeltwirkende hydraulische Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf Kolben für doppeltwirkende hydraulische Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei denen für jede Strömungsrichtung mehrere voneinander getrennte Durchflußkanäle in Längsrichtung angeordnet sind, von denen jeder durch einen federbelasteten Ventilkörper abgedeckt ist, als dessen Widerlager eine mit dem Kolbenkörper einen Spalt bildende Platte dient, und bei denen für jede Strömungsrichtung mindestens zwei Ventile vorgesehen sind, deren Federvorspannungen untereinander verschieden sind.
• Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Kolben, mit denen sich geknickte Dämpfungskennlinien der Art verwirklichen lassen, daß der Schwingungsdämpfer in jeder Bewegungsrichtung zweistufig arbeitet, mit einer ersten Dämpfungsstufe, in der die Dämpfungskraft sofort und dem Dämpfungsbedarf von Aufbau und Achse entsprechend steil einsetzt, und mit einer zweiten Dämpfungsstufe, in der die Dämpfungskraft nur noch langsam weiter anwächst, um nicht durch Stöße mit sehr hoher Geschwindigkeit die Dämpfungskraft unerträglich hoch anwachsen zu lassen.
• Es ist bereits bekannt, die Dämpfungskennlinien mit Hilfe mehrfacher, hintereinanderliegender und nacheinander wirksam werdender Ventile in diesem Sinne zu beeinflussen, wobei in nachteiliger Weise die Mittel aufwendig oder voneinander abhängig sind, so daß die Freizügigkeit in der Wahl der Knickstelle beschränkt ist. Nach der deutschen Patentschrift 910 494 ist hierzu das Bodenventil aus mehreren, konzentrisch ineinandergeschachtelten Ventilkörpern aufgebaut, deren Federn sich teilweise an den beweglichen Teilen abstützen. Für den Kolben eignet sich diese Anordnung mit Rücksicht auf die Kolbenstange nicht. Die geknickte Kennlinie läßt sich daher nur für die Druckstufe verwirklichen. Auch nach der deutschen Auslegeschrift 1004 498 ergibt der konzentrische Ventilaufbau mit mehreren aufeinandergleitenden Ventilkörpern im Kolbenkopf eine ungünstige Ausbildung.
• Ein der eingangs angegebenen Ausbildung entsprechender Kolben nach einem älteren Patent löst die Aufgabe, eine zweimal geknickte Kennlinie zu ermöglichen, in der Weise, daß die mit dem Kolbenkörper einen Spalt bildende Platte gleichzeitig als federnde, die oder eine der Ventilfedern bildende Platte ausgebildet ist. Die Feder ist ringförmig, entweder mit über den Umfang verschiedener Stärke oder durch Teilringfedern unterstützt. Der Abstand vom Kolbenkörper kann durch Schrauben eingestellt werden. Die Ventilfedern dieser älteren Ausbildung sind sehr kompliziert. Aufgabe der Erfindung ist es, die geknickte Kennlinie bei einfachem Aufbau des Kolbens unter Verwendung wenig störanfälliger Elemente zu erreichen.
• Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß sich in an sich bekannter Weise die innerhalb des Kolbenkörpers angeordneten Ventilkörper der untereinander gleich ausgebildeten Ventile über Federn an den starren, fest mit dem Kolbenkörper verbundenen, die Widerlager bildenden Platten abstützen.
• Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Kolbens wird die geknickte Dämpferkennlinie mit einfachen Mitteln und einem billig herzustellenden konstruktiven Aufbau erzielt, wobei zugleich große Freizügigkeit bei der Wahl der Knickstelle besteht und auch mehrere Knickstellen möglich sind, wenn mehr als zwei Ventile für jede Strömungsrichtung mit verschiedener Vorspannung vorgesehen werden.
• Ein bekannter Schwingungsdämpfer (französische Patentschrift 1115 781) mit zwei voneinander getrennten, im Kolben angeordneten Durchflußkanälen und untereinander gleich ausgebildeten Ventilkörpern, die sich über Schraubenfedern an starren, fest mit dem Kolbenkörper verbundenen, mit diesem einen Spalt bildenden Platten abstützen, benutzt für jede Strömungsrichtung nur je ein Ventil, das bei kleiner Amplitude und großer Frequenz kleine Dämpfung, bei großer Amplitude große Dämpfung ergibt. Die Kennlinie weicht wesentlich von der Erfindung ab. Auch andere bekannte Dämpfer konnten nicht Lehre für die Erfindung sein, deren Kolben mehrere Durchlässe und untereinander gleich ausgebildete Ventilkörper aufweisen, die Ventilgruppen bilden. Die Vorspannung der Ventilfedern ist aber jeweils nur für die in den beiden Strömungsrichtungen wirkenden Ventilgruppen verschieden, während die Vorspannungen der Federn einer Ventilgruppe untereinander gleich sind (französische Patentschrift 1022 216). In Weiterbildung der Erfindung können in bekannter Weise eine oder mehrere Federn bei der Montage verstellbar sein. Es besteht die Möglichkeit, die Platten in einfacher Weise mit dem Kolbenkörper z. B. durch einen Niet zu verbinden. Auf diese Weise erhält man einen Kolben, der in einer Spezialvorrichtung eingestellt werden kann und erst bei der Montage, bereits mit der richtigen Einstellung versehen, auf die Kolbenstange gesetzt wird.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Kolbens gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt A b b.1 einen Kolben mit vier auf Ventilschäften gleitenden Ventilkörpern im Schnitt, der durch zwei Durchflußkanäle gelegt ist, A b b.-2 einen Schnitt durch die anderen beiden Durchflußkanäle des Kolbens der A b b.1, A b b. 3 den Grundriß des Kolbenkörpers der A b b. 1 und 2 ohne Ventilteile, A b b. 4 einen Durchflußkanal der A b b.1 mit eingezeichneten Strömungsverhältnissen, Abb.5 einen Kolben im Schnitt, bei dem die Ventilkörper in den Durchflußkanälen mittels Führungsrippen geführt sind, und A b b. 6 eine Dämpfungskennlinie, die mit dem Kolben gemäß der Erfindung erzeugt werden kann. Der Kolbenkörper 1 ist gemäß A b b. 1 bis 4 zusammen mit den Platten 2 und 3, die mit dem Kolbenkörper den Spalt 4, 4 a und 5, 5 a bilden, auf der Kolbenstange 6 durch die Mutter 7 gehalten. Die Ventilkörper 8, 9,10,11 sind auf den Schäften 12, 13, 14, 15 geführt und decken innerhalb des Kolbenkörpers 1 die Durchflußkanäle 16,17,18 und 19 ab. Die Ventilkörper 8 und 11 steuern den Durchfluß des Druckmittels in der Druckrichtung der Kolbenstange und die Ventilkörper 9 und 10 in der Zugrichtung. Die Ventilkörper 8, 9, 10, 11 sind einzeln durch die in ihrer Vorspannung und Federsteifigkeit der gewünschten Dämpferkennlinie angepaßten Schraubenfedern 20, 21, 22, 23 belastet. Die Schäfte 12 und 14 tragen je einen Federteller 24 und 25, an denen sich die Schraubenfedern 20 und 22 abstützen. Durch Drehen der mit Schraubgewinde 26 und 27 versehenen Schäfte 12 und 14 mittels der Schlitze 28 und 29 kann die Federbelastung der Ventilkörper 8 und 10 bei der Montage eingestellt werden.
• Die Durchströmung der Durchflußkanäle erfolgt für alle vier Kanäle in gleicher Weise, z. B. tritt das Druckmittel in A b b. 4 durch den Spalt 5 in den Durchflußkanal 16 des Kolbenkörpers 1 bei angehobenem Ventilkörper 8 und fließt durch den freigegebenen Strömungsquerschnitt 30, weiter durch den Ringraum 31 zwischen dem Durchbruch 32, zu dem der Durchflußkanal 16 erweitert ist, und der Schraubenfeder 20 und verläßt den Kolbenkörper 1 durch den Spalt 4 a zwischen Kolbenkörper 1 und Platte 2.
• Nach A b b. 5 wird der Ventilkörper 33 durch die Führungsrippen 34, von denen drei oder mehr vorhanden sind, in dem Durchbruch 32 geführt. Die Schraubenfeder 35 liegt innerhalb des Mantels 36 des Ventilkörpers 33, so daß das Druckmittel beim Durchströmen des Kanals zwischen Durchbruch 32 und Mantel 36 überhaupt nicht mit der Schraubenfeder 35 in Berührung kommt. Die Stirnfläche 37 des Mantels 36 dient als Hubbegrenzung des Ventilkörpers 33 gegenüber der Platte 38. Die Verstellbarkeit der Spannung der Schraubenfeder 35' ist durch die Schrauben 39 möglich. Die Schraubenfeder 35, die nicht verstellbar ist, wird auf dem Zentrieransatz 40 der Platte 38 gehalten. Der Ventilkörper 33 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie Polyamid, wodurch eine einfache Herstellungsmöglichkeit gewährleistet ist. Die Platte 38 kann durch den Niet 44 mit dem Kolbenkörper 1 verbunden sein. Die Platte 38 dient zur Abstützung der Schraubenfedern in Druckrichtung, die Platte 45 in Zugrichtung.
• Soweit zur Verwirklichung der Einstellung ein konstanter Durchlaß erforderlich ist, kann dieser durch den Spalt 41 (A b b. 4) zwischen Ventilkörper 8 und Schaft 12 oder durch die Bohrung 42 (A b b. 5) in dem Ventilkörper 33 gebildet werden. Die Abbildungen lassen erkennen, daß für die Durchströmung des Druckmittels sehr große Querschnitte möglich sind. Nur auf diese Weise lassen sich die Drosselwiderstände der Durchflußkanäle 16, 17, 18, 19, die für die Dämpfungskräfte bei hohen Kolbengeschwindigkeiten maßgebend sind, gering halten.
• A b b. 6 zeigt die Dämpfungskräfte in Zug- und Druckrichtung in Abhängigkeit von der Kolbengeschwindigkeit. Der Kurvenverlauf 45 in der Zugrichtung wird durch den Ventilkörper 10 bestimmt und würde ohne Vorhandensein des Ventilkörpers 9 entsprechend der gestrichelten Linie 46 weiterlaufen. Durch öffnen des Ventilkörpers 9 bricht die Dämpfungskennlinie jedoch in Punkt A ab, so daß der weitere Verlauf entsprechend der Linie 47 erfolgt. Für die Dämpfungskennlinie in der Druckrichtung werden sinngemäß die Kurvenzüge 48 und 49 durch die Ventilkörper 8 und 11 erreicht. Die Kennlinie 48 bricht in Punkt B ab.
• Bei den gezeichneten Ausführungen ist besonders Wert darauf gelegt, daß das Öl in strömungstechnisch günstiger Weise den Kolben durchströmt, womit zugleich das Entstehen von Geräuschen unterbunden wird. Der Kanal zwischen dem Durchbruch 32 des Kolbens nach A b b. 5 und dem Mantel 36 des Ventilkörpers 33 ist als sich erweiternder Kanal ausgebildet. In dem Kanal findet in Strömungsrichtung ein Druckanstieg wie in einem Diffusor statt, wodurch die Strömung beruhigt wird. Durch einen besonderen Kanalverlauf kann außerdem die Dämpfungskennlinie beeinflußt werden. In diesem Sinne ist auch ein sich verengender Verlauf des Kanals denkbar.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Kolben für doppeltwirkende hydraulische Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem für jede Strömungsrichtung mehrere voneinander getrennte Durchflußkanäle in Längsrichtung angeordnet sind, von denen jeder durch einen federbelasteten Ventilkörper abgedeckt ist, als dessen Widerlager eine mit dem Kolbenkörper einen Spalt bildende Platte dient, und bei dem für jede Strömungsrichtung mindestens zwei Ventile vorgesehen sind, deren Federvorspannungen untereinander verschieden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich in an sich bekannter Weise die innerhalb des Kolbenkörpers (1) angeordneten Ventilkörper (8, 9,10,11; 33) der untereinander gleich ausgebildeten Ventile über Federn (20, 21, 22, 23) an den starren, fest mit dem Kolbenkörper verbundenen, die Widerlager bildenden Platten (2, 3, 38, 45) abstützen.
2. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise eine oder mehrere Federn (20, 21, 22, 23) bei der Montage verstellbar sind.
3. 3. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Ventilkörper (33) als Hohlkörper mit Führungsrippen(34) ausgebildet sind, die Formteile aus Kunststoff, wie Polyamid, sein können.
4. 4. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Stirnfläche (37) des die Feder (35) umschließenden Ventilmantels (36) als Hubbegrenzung durch Anlage an der Platte (38) dient.
5. 5. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zwischen Durchbruch (32) und Mantel (36) des Ventilkörpers (33) als sich in Strömungsrichtung erweiternder Kanal ausgebildet ist.
6. 6. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig von den zur Befestigung des Kolbens auf der Kolbenstange vorgesehenen Einrichtungen die Platten (38, 45) mit dem Kolbenkörper (1) durch Niete (44) oder ähnliche Elemente zusammengehalten sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 705 634, 868 393, 910 494, 946 758, 949 328, 957 999; deutsche Auslegeschriften Nr. 1004 498, 1006 219, 1012192; französische Patentschriften Nr. 1022 216, 1068 061, 1072 639,1 115 781; britische Patentschrift Nr. 672 921; USA.-Patentschriften Nr. 2 038 032, 2 785 774. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 1037 209, 1086 567.