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Stoßdämpfer Die herkömmlichen Fahrzeugstoßdämpfer weisen eine Anzahl
bekannter Mängel auf. Es ist schwierig einen brauchbaren Kompromiß für die verschiedenen
Strassenzustände zu treffen. Insbesondere ist, wenn der Stoßdämpfer auf einer welligen
Strasse oder einer Strasse mit ähnlichen Unebenheiten wirksam ist, dieser auf einer
normalen Strasse oder bei Einzelhindernissen zu hart. Die Erfindung ist daher auf
die Schaffung eines notwendigen Kompromisses bei der Herstellung eines Stoßdämpfers
mit einer in Abhängigkeit von dem Strassenzustand veränderlichen Einstellung gerichtet.
Ein erfindungsgemässer Strömungsmittelstoßdämpfer mit einem Element, welches den
Stoßdämpfer in zwei Kammern trennt und einen Strömungskanal für das Dämpfungsmittel
von der einen Kammer zur anderen aufweist, unterscheidet sich von den bekannten
Stoßdämpfern im wesentlichen dadur8i, daß an diesem Element
eine
erweiterungsfähige Kammer vorgesehen ist, welche mindestens . mit einer der erwähnten
Kammern in ständiger Verbindung steht und so angeordnet ist, daß sie den Strömungsmittelfluß
durch den Kanal in Abhängigkeit von dem Druck regelt, der im Betrieb des Stoßdämpfers
in der erwähnten Kammer erzeugt wird.
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Vorzugsweise ist der erwähnte Kanal mit einer Regelklappe herkömmlicher
Art versehen, die so ausgebildet ist, daß eine Mindeststoßdämpfung erzielt wird,
die auf guten Strassen geeignet ist, wobei die erweiterungsfähige Kammer mit dieser
Regelklappe so zusammenwirkt, daß die Belastung, d.h. die Anpreßkraft der Klappe
auf ihren Sitz, erhöht wird, wenn der Druck in der erwähnten Kammer zunimmt.
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Hieraus ergibt sich, daß, unabhängig davon, ob die dehnbare Kammer
einen einfachen Durchtrittskanal für das Dämpfungsmittel regelt oder ob sie einen
mit einer Klappe versehenen Kanal regelt, je schlechter die Strasse ist, desto grösser
die Dämpfungsarbeit ist, was eine entsprechende Verringerung der Amplitude der Federungsausschläge
des Stoßdämpfers zur Folge hat, die zu einem gewissen dynamischen Betrieb-Bleichgewicht
führt. Ausserdem kann diese Veränderung es Dämpfungsvermögens mit einer gewissen
Verzögerung erzielt werden, so daß es auf den mittleren Strassenzustand anspricht
und für die Wirkung von Einzelhindernissen praktisch unempfindlich ist. @fiese Veränderung
des Dämpfungsvermögens kann duzu verwendet werden, eine Entwicklung der relativen
berte der Stoß- und der Rückfederun@s@räte zu erzielen, die eine Anpassung des Fahrverhaltens
des Fahrzeugs in Abhängigkeit
von dem mittleren Strassenzustand
ermöglicht. Im besonderen muß, wenn die Strasse schlechter wird, die Dämpfungskraft
für die Stösse rascher als für die Rückfederung zunehmen, wodurch die Fahrstabilität
des Fahrzeugs und der Abstand zu den Federungs- oder Endanschlägen erhöht wird.
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Nachfolgend werden beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen
Stoßdämpfers in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben und
zwar zeigen: Fig. 1 eine Ansicht im axialen Schnitt eines erfindungsgemässen Stoßdämpferkolbens;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise eines erfindungsgemässen Stoßdämpfers
der in Fig. 1 dargestellten Art; Fig. 3 eine Ansicht im Axialschnitt eines anderen
erfindungsgemässen Stoßdämpferkolbens; Fig. 4 eine graphische Darstellung der durch
einer. solchen Stoßdämpfer erzielten Dämpfung.
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Der in Fig. 1 teilweise dargestellte Stoßdämpfer besitzt in einem
Zylinder 1 einen Kolben 2, der von einer Stange 3 getragen wird und in dem Zylinder
zwei Kammern 4 und 5 begrenzt, in welchen bei einem in ein F==hrzeug eingebauten
Stoßdämpfer mit nach oben gericY-teter
Stange 3 das Dämpfungamittel
wechselweise unter Druck gesetzt wird und zwar bei den durch die Aufhängung
aufgenommenen Stössen (Pfeil C, Kammer 4 unter Druck) und bei den Ausfederungen
derselben (Pfeil R, Kammer 5 unter Druck). Das Strömungsmittel wird daher bei einem
Stoß-dazu gezwungen, aus der Kammer 4 in die Kammer 5 über Kanäle von der bei 6
dargestellten Art einzutreten, die im Kolben 2 vorgesehen sind und durch eine Stoß-
oder Einfederungaklappe 7 geregelt, die in an sich bekannter Weise aus
einer elastischen
Metallscheibe besteht, welche zwischen dem Kolben 2 und einer
Schulter der Stange 3 eingespannt ist. Bei der Rückbewegung bzw. beim Ausfedern
tritt Strömungsmittel aus der Kammer 5 in die Kammer 4 über axiale Kanäle des Kolbens,
wie bei 8 dargestellt, ein, welche durch ein Rückstoß- oder Ausfederungsventil 9
geregelt werden, die ebenfalls durch eine elastische Metallscheibe lo gebildet werden
welche an derjenigen Seite des Kolbens in Anlage gehalten wird, die der mit der
Einfederungsklappe 7 versehenen entgegengesetzt ist. Letztere weist Öffnungen 11
gegenüberliegend den Kanälen 8 auf, die durch die Ausfederungaklappe 9 geregelt
werden,- die ihrerseits Öffnungen 12 gegenüberliegend den Kanälen 6 aufweist.
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Zusätzlich zu den bekannten Anordnungen ist bei der dargestellten
Ausführungsform auf der Kolbenstange auf der Seite der Ausf ederungsklappe
9 eine dehnbare Kammer 13 angeordnet, welche eine Art Balg
mit einer inneren
Abatandshüle 14 bildet und zwischen der Klappe 9 und einer Haltescheibe 15 angeordnet
ist, welch letztere durch eine auf das Ende der Stange 3 aufgeschraubte Mutter
16 gehalten wird.
Die Kammer 13 steht über in der Abstandshülee
14 vorgesehene Verbindungswege 17 einerseits mit einer Leitung 18 in Verbindung,
die in der Stange 3 vorgesehen ist und in die Kammer 4 mündet, und andererseits
mit einer in der Stange 3 vorgesehenen Leitung 19, der im Kolben eine Leitung 2o
entspricht, die in einen Kanal 8 des Kolbens mündet, der mit der Kammer 5 ständig
in Verbindung steht.
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Die Leitungen 18 und 19 sind mit verengten Öffnungen, beispielsweise
Düsen 21 und 22 versehen, die entsprechend dem Druckverlauf gewählt sind, welcher
in der elastischen Kammer in Abhängigkeit von der Amplitude und der Frequenz der
Relativbewegungen des Kolbens und des Zylinders des Stoßdämpfers erhalten werden
soll.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Stoßdämpfers ist wie folgt. Die
Einfederungsklappen 7 und die Ausfederungsklappen 9 sind so gewählt, daß eine Mindestatoßdämpfung
erhalten wird, die auf einer guten Strasse geeignet ist.
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Wenn sich das Fahrzeug auf einer schlechten Strasse befindet, wird
durch die von dieser herrührenden Relativbewegungen des Kolbens und des Zylinders
des Stoßdämpfers sowie durch diejenigen, welche beim Übergang auf kritische Rad-
und Wagenaufbaugeschwindigkeiten entstehen,können, eine Druckerhöhung in der dehnbaren
Kammer 13 verursacht,, die zur Wirkung hat, daß die Ausfederungsklappe 9 stärker
auf ihren Sitz gedrückt wird, wodurch selbsttätig das Dämpfungavermögen
in
einem bestimmten Maße erhöht wird. ' Hierbei ist zu erwähnen, daß diese Veränderung
des Dämpfungsvermögens mit einer gewissen Verzögerung erzielt werden kann, vor allem,
wenn, wie im vorliegenden Fall, im Inneren der dehnbaren Kammer 13 eine Blase 23
aus elastischem Material angeordnet ist, die in ihrer normalen Stellung die mit
gestrichelten Linien dargestellte Form hat und deren mögliche Ausdehnung im Inneren
der dehnbaren Kammer 13, die zu ihrer Verformung führt, die Mehrbelastung der Ausfederungsklappe
9 im Falle einer Erhöhung des in der Blase wirksam werdenden Druckes entsprechend
verzögert.
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Auf diese Weise verursachen Einzelstösse keine nutzlose Mehrbelastung
der Klappe, da der Stoßdämpfer im wesentlichen in Abhängigkeit von dem mittleren
Strassenzustand reagiert. Diese Verzögerung kann teilweise auch durch die Wahl des
Durchtrittsouerschnitts der Düsen sichergestellt werden.
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Die Blase 23 kann gleichzeitig die Abdichtung der dehnbaren Karmwer
zwischen den Wänden derselben und der Abstandshüle 14 gewährleisten. In Fig. 2 ist
beispielsweise eine graphische Darstellung des Druokverlaufs im Stoßdämpfer für
ein stabilisiertes Arbeitsverhalten mit Mehrbelastung der Klappe 9 gegeben, d.h.,
daß im Inneren der dehnbaren Kammer ein bestimmter Druck herrscht, der sich normalerweise
so einstellt, daß der Durchtritt durch die Düsen 21, 22 in
beiden
Richtungen gleich ist.
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In dieser graphischen Darstellung ist in der Abszisse die Zeit T aufgetragen,
während in der Ordinate einerseits die Amplitude A der Relativbewegung Zylinder-Kolben
des Stoßdämpfers und andererseits der Druck P des Dämpfungsmittels aufgetragen sind,
die je nach den betrachteten Teilen des Stoßdämpfers verschieden sind. Die Relativbewegung
Zylinder-Kolben ist durch die sinusförmige Kurve M dargestellt, welche im Zeitraum
T1 dem Ausfedern der Aufhängung entspricht und in dem Zeitraum T2 dem durch die
letztere aufgenommenen Stoß.
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Der entsprechende Verlauf des Druckes in der Kammer 5 ist durch die
Kurve P5 dargestellt (der effektive Druck ist positiv oberhalb der Abszissenachse
auf getragen) und derjenige in der Kammer 4 durch die Kurve P4 (der effektive Druck
ist positiv unterhalb der Abszissenachle aufgetragen), während die Kurve P13 den
Druckverlauf in der dehnbaren Kammer 13 darstellt. Hieraus ergibt sich, daß bei
einem solchen Betriebsverhalten des Stoßdämpfers und unter Berücksichtigung des
Umstandes, daß die dehnbare Kammer 13 in der Kammer 4 angeordnet ist, welche beirm
Ausfedern der Aufhängung unter einem leichten Unterdruck steht, die Mehrbelastung
der Ausfederungsklappe während ihrer aktiven Periode T1 von dem Druckunterschied
a P zwischen der Kurve P13 und der Kurve P 4a abhängt, die mit Bezug auf die Abszissenachle
zu P4 symmetrisch ist.
Der Verlauf des Überdrucks in der Kammer
13 läßt sich vor allem durch die relative Grösse der Durchtrittsquerschnitte der
Düsen 21, 22 bestimmen. Er kann auch durch Anordnungen ermittelt werden, welche
eine verschiedene Regelung der Durchtrittsmengen des Strömungsmittels in den Leitungen
18 und 19 je nach der Richtung des Durchtritts durch eine derselben gewährleisten,
beispielsweise unter Verwendung von Düsen 21, 22 von konvergierender und divergierender
Form. Eine mögliche Bauform in diesem Sinne besteht darin, die Regelung der Durchtrittsmengen
der Düsen mit der Stellung des Kolbens im Zylinder zu verbinden.
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Obwohl vorzugsweise die dehnbare Kammer mit den beiden Arbeitskammern
des Stoßdämpfers in Verbindung steht, kann sie, wie ersichtlich, auch nur mit einer
einzigen dieser Kammern verbunden sein, welche im vorliegenden Fall die Kammer 5
ist, die beim Ausfedern unter Druck gesetzt wird, da es auch möglich ist, wie sich
aus dem Vorangehenden ergibt, in dieser in diesem Falle einen mittleren Druck zu
erzeugen, der mit den Arbeitsbedingungen des Stoßdämpfers veränderlich ist.
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Ausserdem kann die veränderliche Belastung nicht nur für die Ausfederungsklappe,sondern
auch für die Stoß- bzw. Einfederungsklappe vorgesehen werden, wie für die Ausführungsform
nach Fig. 3 dargestellt.
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Der in Fig. 3 dargestellte Stoßdämpfer besitzt einen Zylinder 3o
sowie
einen Kolben 31, der an einer Stange 32 befestigt ist und im Zylinder zwei Kammern
33 und 34 begrenzt. Der Kolben 31 wird durch zwei Teile gebildet, die miteinander
verschraubt sind und am Ende der Stange 32 einen Hohlraum bilden, der eine dehnbare
Vorrichtung enthält, welche durch einen Zylinder 35 und einen Kolben 36 gebildet.
Organen zusammenwirkt, welche sich ausserdem gegen eine Klappe 38 abstützen, die
bei der dargestellten Ausführungsform die Ausfederungsklappe ist, während der Zylinder
35 im Inneren des Kolbens 31 mit elastischen Organen zusammenwirkt, die sich ausserdem
gegen eine Klappe 39 abstützen, welche die Stoß- bzw. Einfederungsklappe ist.
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Der Hohlraum 4o des Kolbens 31 steht über Kanäle 41 ständig mit der
Kammer 33 in Verbindung. Der Kolben 31 ist ferner mit Kanälen 42 versehen, welche
durch die Stoß- bzw. Einfederungsklappe 39 geregelt und von der Ausfederungsklappe
freigehalten werden, sowie mit Kanälen 43, welche von der Ausfederungsklappe 38
geregelt und von der Stoß-bzw. Einfederungsklappe freigehalten werden.
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Der Zylinder 35 wirkt mit dem Mittelteil einer Scheibe 44 zusammen,
die an ihrem Umfang mit Köpfen 45 versehen ist, welche sich gegen die Stoß- bzw.
Einfederungsklappe abstützen, und in gleicher Weise wirkt die Kolbenstange 37 mit
dem Mittelteil einer Scheibe 46 zusammen, die an ihrem Umfan reit Köpfen 47 versehen
ist, welche sich gegen die ,Ausfederungäklappe abstützen, wobei zwischen den Scheiben
44 und 46
und den entsprechenden Klappen Tellerfedern 48 angeordnet
sind. Diese Tellerfedern 48 haben das Bestreben, den Kolben 36 und den Zylinder
35 in Anlage aneinander in der in der Zeichnung dargestellten Stellung zu halten,
in welcher eine zwischen ihnen gebildete erweiterungsfähige Kammer 50 ihr geringstmögliches
Volumen hat.
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Diese Kammer 50 steht mit einer Leitung 51 in Verbindung, welche im
Zylinder vorgesehen und mit einer Düse 52 versehen ist, sowie mit der Kammer 40
und daher auch mit der Kammer 33. Ferner seht die Kammer 50 über eine Leitung 53
im Kolben 36, die mit einer Düse 54 versehen ist, mit einer Leitung 55 in Verbindung,
die sich axial durch den Kolben und seine Stange erstreckt und daher mit der Kammer
54 die Kammer 56 verbindet, die zwischen dem Zylinder 35 und dem Kolben 36 auf dessen
der erweiterungsfähien Kammer 5o abgekehrten Seite desselben gebildet wird.
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Die Wirkungsweise der letztbeschriebenen Ausführungsform ist der erstbeschriebenen
im wesentlichen ähnlich mit dem Unterschied, daß bei der zweiten Ausführungsform
die beiden Klappen 39 und 38 gleichzeitig oder aufeinanderfolgend in Abhängigkeit
von dem Mitteldruck mehrbelastet werden, der in der erweiterungsfähigen Kammer 50
je nach der Amplitude und der Frequenz der Relativbewegungen des Kolbens erzeugt
wird, d. h., daß die Klappen in diesem Falle praktisch eine Mehrbelastung in Abhängigkeit
von dem Volumen der Kammer 50 erfahren, wobei zu erwähnen iaty daß diese Kammer
bei ihrer Erweiterung nur den Druck
zu überwinden braucht, der
in der Kammer 34 erzeugt wird (welche bei Stößen unter Druck gesetzt wird und der
auf den Kolben 36 der erweiterungsfähigen Vorrichtung ausgeübt wird.
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Die Klappen 39 und 38 sowie die Elemente 44-45, 46-47 sind natürlich
so ausgebildet, daß eine geeignete Mindeststoßdämpfung auf einer guten Strasse erhalten
wird, wenn die Kammer 50 ihr in der Zeichnung dargestelltes Mindestvolumen hat,
wobei das Dämpfungsvermögen mit dem Volumen der Kammer 5o zunimmt, so daß der Stoßdämpfer
während der Fahrt praktisch in Abhängigkeit von dem mittleren Strassenzustand wirkt.
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Eine Ausführungsform der letztbeschriebenen Art kann daher zu einer
Stoßdämpferwirkung von der mit Hilfe der graphischen Darstellung in Fig. 4 gezeigten
Art führen, in welcher in der Abszisse die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs und in
der Ordinate die Dämpfungskraft B aufgetragen ist, wobei die Kurven A und B der
Stoßdämpfung entsprechen, die beim Stoß und beim Ausfedern bzw. Überfahren eines
Einzelhindernisses erhalten wird, wenn die erweiterungsfähige Kammer des Stoßdämpfers
ihr Mindestvolumen hat, während die Kurven Al und B1 der Stoßdämpfung entsprechen,
welche beim Stoß und beim Ausfedern erhalten wird, wenn die erwähnte erweiterungsfähige
Kammer ihr maxiorales Volumen hat, wobei alle Zwischenwerte für die Dämpfung je
nach dem Volumen der erwähnten Kammer möglich sind.