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Hydraulischer Schwingungsdämpfer Die Erfindung bezieht sich
auf einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem
innerhalb eines Dämpferzylinders verschiebbaren Dämpferkolben, einem die Flüssigkeit
von einer Kolbenseite zur anderen überführenden Umleitungsrohr, einem den Dämpferzylinder
ringförmig umgebenden Ausgleichsraum und mindestens einem in einer Gehäusestirnseite
untergebrachten, lastabhängigen verstellbaren Steuerventil.
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Bei einem bekannten hydraulischen Schwingungsdämpfer wird eine Verriegelung
der Federung sowohl in der Druck- als auch in der Zugphase des Dämpferkolbens dadurch
bewirkt, daB am oder im Dämpferkolben in dem beiden Fließrichtungen gemeinsamen
Strömungsweg zwischen den federbelasteten Dämpfungsventilen und dem Steuerkolben
ein mit Dämpfung flüssigkeit gefüllter, erweiteter Hohlraum vorgesehen ist, der
mit dem einen Arbeitsraum durch die federbelasteten Dämpfungsventile, mit dem anderen
Arbeitsraum über die dem Steuerkolben zugeordneten Öffnungen in Verbindung steht.
Dadurch besteht die Möglichkeit, den Schwingungsdämpfer nicht nur zur Blokkierung
der Federung durch eine Sperrung des Strömungsweges, sondern ihn auch in unverriegeltem
Zustand in üblichem Sinne für eine Schwingungsdämpfung zu verwenden. Die Anordnung
ist hierbei wie auch bei anderen bekanntgewordenen Schwingungsdämpfer
mit
einem in einer Richtung sperrbaren Strömungsweg so getroffen, daß in der hohlen
Kolbenstange ein von außen lastabhängig beaufschlagbarer Steuerkolben angeordnet
ist,-der in der Sperrstellung eine den Flüssigkeitsdurchfluß von einer Kolbenseite
zur anderen ermöglichende Querbohrung in der hohlen Kolbenstange blockiert.
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Die Verriegelung der Federung mag bei einem stehenden Fahrzeug beispielsweise
bei einem Omnibus oder einem Spezialfahrzeug mit ausfahrbaren heitern und dgl.,
den Vorteil haben, daß ungeachtet der die Fahrzeugaufbauten belastenden Drücke die
Aufbauten ohne zusätzliche Verwendung von Stützen und Auslegern eine starre Plattform
bilden.
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Die Anordnung eines Steuerkolbens in der hohlen Kolbenstange hat den
Nachteil, daß-die Flüssigkeit mit Ausnahme des durch die Kolbenstange in den Ausgleichsraum
verdrängten Volumens stets innerhalb des Dämpfergehäuses verbleibt, so daß weder
die Flüssigkeit noch die Inneneinrichtung des Dämpfers eine merkliche Abkühlung
erfahren.
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Ein weiterer mit der Verriegelung zusammenhängender Nachteil besteht
darin,. daß die Verriegelung und damit die Ausschaltung der Feder irrtümlich durch
eine versehentlich falsche Verstellung bereits während der Fahrt ausgelöst werden
kann.
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Auch ist bekannt, anstelle der Blockierung lediglich die Vorspannung
eines in die Durchflußleitung hineinreichenden Ventiles zu verändern; so daß das
Ventil durch Erhöhung seiner Vorspannung einen größeren Widerstand über den gesamten
Geschwindigkeitsbereich
des Dämpfers und damit ein An-- steigen der Pämpfungskräfte bewirkt. Bei einem derartigen
hydraulischen Schwingungsdämpfer mit zwei den Dämpferzylnder ringförmig umgebenden
Räumen wird in der Zugphase die oberhalb des Dämpferkolbens von diesem verdrängte
Flüssigkeit durch eine Öffnung in den inneren Ringraum überführt. Die Verbindung
zwischen dem inneren und äußeren Ringraum wird durch Leitungen hergestellt, die
unterhalb des Dämpferzylinders im Bodenstück des Dämpfergehäuses untergebracht sind.
Insgesamt drei Ventile, davon zwei Rückschlagventile und das eigentliche Steuerventil,
welches zwar von außen verstellbar, nicht aber lastabhängig steuerbar ist, sind
in der-Verbindungsleitung eingebaut. Da jedoch in der Druckphase des Dämpferkolbens
der Wechsel der Flüssigkeit von einer Kolbenseite zur anderen über Ventile im Dämpferkolben
erfolgt, ergibt, sich somit gegenüber der Zugphase ein anderer Dämpfungawiderstand,
der besonders bei solchen Fahrzeugen unerwünscht ist, bei denen der Nutzlastanteil
gegenüber dem Eigengewicht hoch ist. ' Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen
Schwingungsdämpfer zu schaffen, der sich durch eine Steuerung des Dämpf erwiderstandes
in der Zug- und Druckphase des Dämpferkolbens auszeichnen soll und sich die Dämpfungskräfte
in beiden Phasen unterschiedlich oder auch übereinstimmend regeln lassen. Dabei
soll die Regelung von außen vorgenommen werden können. Ferner soll eine Anschlußmöglichkeit
für eine lastabhängige Luftfeder bestehen.
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Gemä3 der Erfindung wird die Aufgabe-gelöst durch einen ventillosen
Dämpferkolben, dem zwei voneinander unabhängige Ventilgruppen zur- Regelung des
Dämpferwiderstandes in der
Druck- und Zugphase zugeordnet sind,
wobei jede Ventilgruppe aus einem von einem Steuerkolben beaufschlagbaren Steuerventil,
einem Saug- und Rückschlagventil sowie aus -einem Drosselrückschlagventil mit Anschlußverbindung
für eine lastabhängige Luftfeder besteht.
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Weitere Vorteile bestehen darin, daß sämtliche-Ventile beider Ventilgruppen
im Bodenstück des Dämpferzylinders untergebracht sind und alle Ventile von außen
verstellbar sind. Schließlich sind die Saugventile mit ihren. zum Ausgleichsraum
führenden Kanälen derart dicht benachbart an der-Peripherie des Dämpfergehäuses
angeordnet, daß der Schwingungsdämpfer mit nach unten gerichteten Saugventilen auch
als Horizontaldämpfer verwendbar ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem anhand der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Schwingungsdämpfers,
und zwar zeigen: Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer während der Zugphase des Dämpferkolbens
im Längsschnitt; Fig. 2 einen Schwingungsdämpfer im Querschnitt nach der in Fig.
1 gezeigten Linie-.II-II und Fig. 3 Ainerr Schwingungsdämpfer im Querschnitt nach
_ -der in Fig-. 1 gezeigten Linie III-II1.-Der hydrauhsßhe Schwingungsdämpfer besteht
im wesent= lichen-aus einem Dämpf erzylinder.1" einem darin verschiebbaren ventillosen
Dämpferkolben 2 mit Kolbenstange 2a, ein-em den
.Dämpferzylinder
1 konzentrisch oder exzentrisch umgebenden, den ringförmigen Ausgleichsraum 3 einschließenden
Gehäuserohr 4 und dem um diesen herum angeordneten Schutzrohr 5. Dämpf erzylnder
und Gehäuserohr 4 und 5 sind am oberen Ende an einer Kolbenstangenführung 6 befestigt,
während sie an der unteren Stirnseite durch ein Bodenstück 7 gehalten sind. Innerhalb
des ringförmigen Ausgleichsraumes 3 ist ein Umleitungsrohr 8, eingezogen, das einerseits
in der Kolbenstangenführung 6 und andererseits im Bodenstück 7 eingelassen ist.
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Oberhalb der Kolbens.tm genführung 6 befindet sich fest an der Kolbenstange
eine das Schutzrohr 5 tragende Schutzkappe 9 mit dem oberen Befestigungsauge 10.
Das untere Befestigungsauge 11 ist dagegen in einer Öffnung des Bodenstücks 7 eingelassen.
In der Kolbenstangenführung 6 sind eine vom Zylinderraum 12 oberhalb des Dämpferkolbens
2 ausgehende und in- das Umleitungsrohr 8 einmündende Verbindungsleitung 13 sowie
einige Ölkanäle 14 vorgesehen, welche die vom Dichtungsring 15 gesammelte Dämpferflüssigkei.t
in den Ausgleichsraum 3 überführen. Der Zylinderraum 16 unterhalb des Dämpferkolbens
2 ist nach unten durch das Bodenstück 7 begrenzt, in den mehrere, im Bodenstück
7 enthaltene Kanäle einmünden.
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In dem an sich flachen Bodenstück 7 sind vorzugsweise in einer Qüerschnittsebene
demeelben zwei Ventilgruppen angeordnet, von denen die eine aus einem vom. Steuerkolben
17 beaufschlagbaren Steuerventil 18 mit Drösselrückschlagventil 19 und Anschluß
20 für eine lastabhängige Luftfeder sowie aus einem Saug- und Rückschlagventil.21
und 22 besteht. Mit dieser Ventilgruppe ist.der Dämpferwiderstand des Kolbens 2.,n.
der Zugphase steuerbar.
Die aus dem Steuerkolben 17, dem Steuerventil
18, dem Drosselrückschlagventil 19 mit Anschluß 20 bestehende Einheit ist als vormontierte
Patrone in eine entsprechende Bohrung des Bodenstückes 7 einsetzbar. Der Steuerkolben
17 ist in einem Gehäuse gleitend geführt. Eine zwischen dem Steuerkolben 17 und
dem mit einem Kegel versehenen Steuerventil 18 angeordnete starke Ventilfeder 18a
erfährt eine Änderung der Vorspannung, sobald der Steuerkolben 17 von außen aus
beaufschlagt wird.
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Neben der Ventilgruppe 17 bis 22 für die Zugphase besteht noch eine
gleiche Gruppe 23 bis 28 für die Druckphase, die sich aus dem Steuerkolben 23 mit
Steuerventil 24 und Ventilfeder 24a und dem Drosselrückschlagventil 25 mit Anschluß
26 als- einbaufertige Patrone sowie aus dem Saug- und Rückschlagventil 27 und 28
zusammensetzt.
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üiiährend die Zuführung der Flüssigkeit zum Steuerventil 18 durch
das bereits erwähnte Umleitungsrohr 8 erfolgt, sind weitere Kanäle notwendig, so
z.B. der vom Rückschlagventil 22 in den Ausgleichsraum 3 führende Kanal 22a und
der den Ausgleichsraum 3 mit dem Saugventil 21 verbindende Kanal 21a, ferner der
vom Saugventil 21 die Verbindung zum Zylinderraum 16 unterhalb des Kolbens 2 herstellende
Kanal 29, der ebenfalls auch die Flüssigkeit vom unteren Zylinderraum 16 in das
Steuerventil 24 überführt und schließlich noch der vom Ausgleichsraum 3 in das Saugventil
27 führende Kanal 27a und der das Rückschlagventil 28 mit dem Ausgleichsraum 3 verbindende
Kanal 28a. Zu erwähnen ist somit nur noch der Kanal 27a der die Verbindung zwischen
dem Ausgleichsraum 3 und dem Zylinderraum 12 oberhalb des Dämpferkolbens 2 herstellt.
Die
Arbeitsweise des Dämpfers ist folgende: Ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Stellung
zieht sich der Dämpferkolben 2 mehr und mehr aus dem Dämpferzylinder 1 heraus, wobei
die Flüssigkeit oberhalb des Kolbens 2 über die Verbindungsleitung 13 und das Umleitungsrohr
8 auf den :Kegel des Steuerventils 18 trifft. Nach Maßgabe des auf das Steuerventil
18 wirkenden Federdruckes setzt das Steuerventil 18 der durchströmenden Flüssigkeit
einen der Vorspannung der Feder 18a entsprechenden Widerstand über den gesamten
Geschwindigkeitsbereich des Dämpfers entgegen, der sich als Dämpfungskraft auswirkt.
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Die am Steuerventil 18 vorbeieilende Flüssigkeit öffnet das Rückschlagventil
22 und fließt durch die Bohrung 22a in den Ausgleichsraum 3 hinein. Der Zylinderraum
16 unterhalb des Dämpf erkolbens 2 füllt sich mit Flüssigkeit, die aus dem Ausgleichsraum
3 über den Kanal 21a, das Saugventil 21 und den Kanal 29 in den Zylinderraum 16
strömt. Die Fließrichtung, ist wie auch die Kolbenrichtung in der Zugphase zur besseren
Veranschaulichung durch ausgezogene Pfeile erläutert, während die getrichelten Pfeile
die nachfolgend beschriebene Arbeitsweise des Dämpferkolbens 2 in der Druckphase
verständlich machen sollen.
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In der Druckphase schiebt der Dämpferkolben 2 die Flüssigkeit aus
dem unteren Zylinderraum 16 durch den Kanal 29 über das Steuerventil 24, das Rückschlagventil
28 und den Kanal 28a in den Ausgleichsraum 3 hinein. Der Zylinderraum 12 füllt sich
mit Flüssigkeit, die aus dem Ausgleichsraum 3 über den Kanal 27e,, das Saugventil
27 und durch. das Umlei= tungsrohr 8 über die Verbindungsleitung 13 in den oberen
Zylinderraum 12 strömt.
Beide Steuerkolben 17 und 23 können derart
angeordnet . sein, daß sie von Hand verstellt werden können oder aber - wie beim
Ausführungsbeispiel dargestellt - vom Steuermedium (Luft oder Ö1) entsprechend der
vorhandenen Belastung verstellt werden. Damit beim Öffnen des Steuerventils 18,
24 der Steuerkolben 17 und 23 nicht durch die vergrößerte Fe- . derkraft verschoben
wird, sind Drosselrückschlagventile 19, 25 eingebaut.
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Die Ventilfedern 18a und 24a sind so ausgelegt, daß eine Blockierung
des Dämpfers nicht eintreten kann. Der höhere Druck auf den Steuerkolben 17, 23
bewirkt eine Erhöhung der Vorspannung und damit einen-größeren Ventilwiderstand
über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Dämpfers und damit auch ein Ansteigen
der Dämpfungskräf te.
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Die Möglichkeit, die Dämpfungskräfte in der Zug- und Druckphase des
Kolbens 2 in Übereinstimmung zu bringen oder sie auch unterschiedlich zu dosieren,
ist in Verbindung mit der lastabhängigen Beaufschlagung des Steuerkolbens 17, 23
dadurch gegeben, daß die Vorspannung der Ventilfeder 18a, 24a durch 'Wahl einer
entsprechenden Feder oder auch eines Steuerkolbens mit einer anderen vom Steuermedium
beaufschlagbaren Druckfläche variierbar gemacht werden kann.
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Die benachbarte Anordnung der beiden Saugventile 21, 27 an der Peripherie
des Gehäuses erlaubt einen ungehinderten Dämpferbetrieb dann, wenn etwa die in Fig.
3 dargestellte sekantial verlaufende Linie eine 17aagerechte bildet und die Saugventile
21, 27 unten sind. Auf diese Weise kann der Dämpfer ohne Schwierigkeit als Horizontaldämpfer
Verwendung finden.
Da es sich bei dem Dämpferkolben 2 um einen
ventillosen Kolben handelt, erfolgt der Glechsel der gesamten Flüssigkeit von einer
Kolbenseite zur anderen stets über das Umleitungsrohr 8 und den Ausgleichsraum 3.
Diese Anordnung ist von großem Vorteil, da das beim Passieren der Steuerventile
18, 24 erwärmte Öl dem mit einer günstigeren Wärmeableitung ausgestatteten Ausgleichsraum
3 zugeführt wird.