DE1505478A1

DE1505478A1 - Stufenlos verstellbarer Stossdaempfer,insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1505478A1
Application number: DE19651505478
Authority: DE
Inventors: J H Willich
Original assignee: August Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 1965-10-29
Filing date: 1965-10-29
Publication date: 1969-09-25
Also published as: US3365033A; FR1508169A; GB1158898A; NL6615269A

Description

Firma August Bilstein, Ennepetal-Altenvoerde

"Stufenloa verstellbarer Stoßdämpfer, inabeaondere für Kraftfahrzeuge".

Die Erfindung bezieht sich auf einen stufenlos verstellbaren Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der aus einem mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Zylinder, einem darin verschiebbar angeordneten Arbeitskolben und einer letzteren tragenden, hohl ausgebildeten Kolbenstange mit einer darin vorgesehenen Verstellstange besteht, die den wirksamen Durchtrittaquerachnitt der die beiden beidseitig des Arbeitskolbens gelegenen Arbeitskammerräume miteinander verbindenden Kolbenstangenbohrung stufenlos zu verstellen erlaubt, wobei für den mit flüasigkeitsdurchtrittskanälen versehenen Arbeitskolben mehrere Ventilfederringplatten vorgesehen sind.

Stufenlos verstellbare Stoßdämpfer obiger Art sind Gegenstand der älteren Patentanmeldung B 81 235 Il/63c und B 82 476 Il/63c, wobei der ArbeitskoTben für beide Strömungsrichtungen der Dämpfungsflüssigkeit, d.h. für die Druck- und Zugstüfe dea Dämpfers, mit zwei unterschiedlichen Gruppenvon axial verlaufenden Flüssigkeits-Durchtrittskanälen versehen ist, von denen jede Kanalgruppe austrittsseitig durch mehrere an ihrem Innenumfang fest am Kolben eingespannte Ventilfederringplatten abgedeckt ist. Durch entsprechendes Verstellen'

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der in der hohlen Kolbenstange untergebrachten Verstellstange kann Infolge des dadurch stufenlos zu verändernden Querschnittes der Kolbenstangenbohrung die Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers kontinuierlich geändert werden.. Um bei diesen bereits vorgeschlagenen Stoßdämpfern trotz der stufenlosen Verötellbarkeit das Kräfte- bzw. Dämpfungsverhältnis von harter zu weicher Einstellung für beide Arbeitsrichtungen, also sowohl in der Zugstufe als auch in der Druckstufe gleichbleibend zu halten, sind die auf der einen oder auf beiden Seiten des Arbeitskolbens liegenden Ventilfederringplatten durch je einen auf der Kolbenstange verschiebbaren und darauf federnd gehaltenen ätützkolben abgestützt, dessen Hohlraum in flüssigkeitsleitender Verbindung einerseits mit der Kolbenstangenbohrung und andererseits mit den Arbeitskammerräumen steht. Auf diese Weise ist es möglich, die jeweils beaufschlagten Ventilfederringplatten entsprechend zu entlasten, so daß bei entsprechender Bemessung der Bauteile eine gute stufenlose Verstellung des otoßdämpfers und damit eine einwandfreie Anpassung.an das angestrebte gleichbleibende Dämpfungsverhältnis möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen baulich einfachen und .in beiden Arbeitsrichtungen stufenlos verstellbaren Stoßdämpfer zu schaffen, dessen Dämpfungsverhältnis von weicher zu harter Einstellung noch leichter und feinfühliger eingestellt werden kann. Das wird, ausgehend von einem verstellbaren Stoßdämpfer der eingangs erwähnten Art, erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß die in

an sich bekannter Weise in beiden Strömungsrichtungen der 909839/0497

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Dämpfungsflüssigkeit wirksamen Ventilfederringplatten innen an der hohlen kolbenstange und außen an einem entgegen einer am Arbeitskolben anliegenden Feaer axial verschiebbaren Verstellkolben abgestützt sind, der mit dem Arbeitskolben einen Ringraum einschließt, der über Drosselbohrungen mit den iflüssigkeitsdurchtrittskanälen des Arbeitskolbens ständig und über die stufenlos verstellbare Kolbenstangenbohrung je nach Strömungsrichtung der Dämpfungsflüssigkeit mit dem einen ©der dem anderen Ärbeitskammerraum in flüssigkeitsleitender Verbindung steht, ώϊη solcher Stoßdämpfer erfordert für beide Arbeitsrichtungen nur ein Ventilfederpaket, ist mithin sehr einfach herzustellen und zu montieren. Da das Ventilfederpaket an einem entgegen der V/irkung einer Feder axial verschiebbaren Kolben abgestützt ist und der von letzterem und dem Arbeitskolben gebildete Ringraum einerseits über Drosselbohrungen und andererseits über die Kolbenstangenbohrung mit den Arbeitskammerräumen in Verbindung steht , ist es möglich, durch entsprechende Dimensionierung der einzelnen Bauteile die durch den im Ringraum auftretenden Staudruck erzeugte Dämpfungsverstärkung für die Zug- und Druckstufe gleich oder in einem bestimmten gewünschten Verhältnis zu halten.

Stoßdämpfer mit in beiden Arbeitsrichtungen wirksamen Ventilfederringplatten gehören zum bekannten Stand der Technik (deutsche Patentschrift 757 065)ο Es ist auch nicht mehr neu, die für beide Arbeitsrichtungen vorgesehenen Ventilfederringplatten einstellbar vorzuspannen, um eine bestimmte Kennlinie des Stoßdämpfers zu erreichen (deutsche Patent-

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sohrift 966 497). Die Verstellung erfolgt dabei über eine die Kolbenstange umgebende, im Kolben zu verschraubende Verstellmutter. Deren Verstellung kann aber nur im ausgebauten Zustand des Dämpfers vorgenommen wöfden. Auch ist bei diesem vorbekannten Dämpfer ein verschiedenes Dämpfungsverhältnis in der Zug- und Druckstufe nicht einstellbar.

Zu einer besonders vorteilhaften Ausführung des angemeldeten Stoßdämpfers kommt man, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung etwa in Höhe des Bingraumes innerhalb der hohlen Kolbenstange ein JLn Abhängigkeit von der Strömungsrieh.tung der Dämpfungsflüssigkeit selbsttätig umsteuerbares Weehselventll vorgesehen ist. Zweckmäßig besteht das Weohselventil aus einem in der die Kolbenstange achsparallel durchsetzenden Verstellstange axial verschiebbaren Freikolben, dessen beide Stirnseiten über in der Verstellstange befindliehe Längsbohrungen und auf der Kolbenstangenseite über in der Verstellstange und in der Kolbenstange angeordnete Querbohrungen mit den beiden Arbeitskammerräumen in Verbindung stehen· Die selbsttätige Umsteuerung des Wechselventilkolbens erfolgt durch den jeweils wechselnden wirksamen Druck der Dämpfungsflüssigkeit. line Beeinflussung von außen ist also nicht möglich.

Ein AuefÜhrungsbeispi©l der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt

ffig. 1 ,einen Teil des erfindungsgemäß ausgebildeten Stoßdämpfer· im Längsschnitt und die

Fig. 2 einen Schnitt naoh der Linie A -A der Fig. 1.

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Der Arbeitskolben 1 sitzt auf der hohlen Kolbenstange 2 und stützt sich über eine letztere umgebende Hülse 3, eine Zentrierscheibe 4 und eine Stützsoheibe 5 auf dem Sprengring 6 ab und wird durch die Mutter 7 mit der Kolbenstange 2 fest versehraubt. Der Arbeitskolben 1 weist einen Ringflansch 8 auf, über den der Verstellkolben 9 mit seinem Rand 10 weithin dichtend geführt ist. Der Verstellkolben 9 ist außerdem auf der Hülse 3 axial verschiebbar gelagert und gleitet wiederum weithin dichtend mit seinem Kolbenhemd 11 im Arbeitskolben 1. Die Stirnfläche des Kolbenhemdes 11 bildet die äußere Abstützung der dämpfend wirkenden Ventilfederringsoheiben 12,die sich an ihrem Innenrand auf der Stützsoheibe 5 abstützen und duroh die Zentriersoheibe 4 in Position gehalten werden. Die ϊβαerringeoheiben 12 schließen im Verstellkolben 9 den Ringraum 13 ein. Radiale Öffnungen 14 im Verstellkolben 9 und axial verlaufende Dnrchtrittskanäle 15 im ■Arbeitskolben 1 bilden den freien Durchlaß zwischen dem Arbeitskammerraum 16 und dem Ringraum 13. Der ständige Durchgang, der die Dämpfereinstellung mitbestimmt, wird durch die Droveelbohrungen 18 gebildet» die den Arbeitekammerraum 16 über die Durchtritt«kanale 15, die Öffnungen 14 und den Ringraum 13 mit dem kolbenetangeneeitigen Arbeitsraum 17 verbin- ; det> Auf der dem yedersoheibenventil gegenüberliegenden Seite dee Verstellkollume 9 stützt sich dieser mit einem ringförmigen Vorsprung 19 auf einer Ringfederscheibe 20 ab, die «ich ! ihrerseits auf de» Ringflanaoh 8 des Arbeitskolbens abstützt, so daß der Veretellkolben 9 iwieohtn den ledersoheiben 12 und

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20 gespannt in Position gehalten wird. Die Ringfederscheine . 20 hat vorzugsweise eine höhere Steifigkeit als das Federscheibenpaket 12t

Der Verstellkolben 9 bildet mit dem Arbeitskolben 1 den Ringraum 21, der einerseits durch die Aussparungen 22 in der Ringfederscheibe 20 und Drosselbohrungen 23 im Verstellkolben 9 mit den Durchtrittskanälen 15 und andererseits durch Bohrungen 24 in der Hülse 3 und Bohrungen 25 ,In der Kolbenstange 2 mit einer Ringausnehmung 26 in der Verstellstange 27 verbunden ist. Letztere ist in der Bohrung 28 der hohlen Kolbenstange 2 gelagert und mit einer der Ringausnehmung 26 entsprechenden weiteren Ringausnehmung 29 versehen. In Höhe der Eingausnehmung 26 befindet sich ein Wechselventil, das in der Zugstufe, d.h. bei ausfahrender Kolbenstange, den Arbeitskammerraum 17 nit dem Ringraum 21 verbindet und gleichzeitig deasen Verbindung mit dem kolbenstangenfreien Arbeitskammerraum 16 versperrt, hingegen in der Druckstufe, d.h. bei einfahrender Kolbenstange, im umgekehrten Sinn arbeitet. Das Wechselventil besteht aua dem in der Bohrung 30a der Verstellsijange 27 gleitenden Ventilkörbehen 3G₉ den Verbindungsbohrungen 31 und 3f, der VersohluSschraube 33 mit der Längsbohrung 34 und der Versteiietangenbohrung 35 mit den Querbohrung«n 36. Zum Zwecke d#s Volum®nausgleiehs ist die Verstellstange noch mit einer Längsbohrung 37 und einer Querbohrung 38 versehen. Die Querbohrung 39 in der Kolbenstange 2 rer-

dta ÄrbeitelEammerraum 17 mit der Veratellstangenboh-35. Durofc ate lingaüsnehmung 29 bleibt diese Verbindung

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bei jeder Verstellstangenstellung erhalten, während die Bohrungen 25 durch die Verstellstange stufenlos geöffnet "bzw. verschlossen werden können.

Fig. 1 zeigt die Stellung der Verstellstange 27 für die extrem harte Dämpfungseinstellung und die Stellung des Ventilkölbchens 30 für die Druckstufe, d.h. für die einfahrende Kolbenstange. In dieser Arbeitephage strömt das Medium aus dem Arbeitskammerraum 16 durch die Durchtrittskanäle 15 und die Radialöffnungen 14 in den Hingraum 13 und von dort zwischen den am Außenrand angehobenen Federsoheiben 12 und der Stirnfläche des Kolbenhemdes 11 hindurch in den Arbeitskammerraum 17, wobei ein geringer Flüssigkeitsanteil durch die Bohrungen 18 fließt. Gleichzeitig fließt das Medium vom Arbeitskammerraum 16 durch die Längsbohrung 34 in die Ventilbohrungen 30a, wodurch die Bohrung 35 durch das Ventilkölbohen 30 versperrt wird. Von der Bohrung 30a strömt das Medium üurch die Bohrungen 31» 25 und 24 in den Ringraum 21, wo ein Staudruck erzeugt wird, dessen Höhe durch den Widerstand des Zuflusses und den wesentlich höheren Widerstand der klein gehaltenen Abflußbohrung 23 bestimmt ist und in der ggeeigten Stellung der Verstellstange 27 den im Arbeitskammerraum 16 herrschenden Druck annähernd erreicht, während der Druck in den Durchtrittskanälen 15 durch die dort vorhandene Strömung niedriger ist ale im Arbeitskammerraum 16. Durch den Staudruck im Eingraum 21 wird der Verateilkolben 9 mit einer zusätzlichen, die Ringfederacheibe 20 unterstützenden Kraft gegen die Federacheiben 12 beaufschlagt, wodurch ein höherer

Strömungswiderstand in den Federscheiben 12 und somit eine 909839/0497

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härtere Dämpfung erzeugt wird. Werden die Bohrungen 25 teilweise verschlossen, indem die Verstellstange - in der Zeichnung nach unten - verschoben wird, so wird der Strömungswiderstand beim Zufluß des Mediums in den Ringraum 21 erhöht und der Staudruck fällt somit ab, was eine weichere Dämpfereinstellung bewirkt. Die weichste Einstellung ist dann erreicht, wenn der Zufluß zum Ringraum 21 durch die Verstellstange ganz verschlossen ist. Bei der Bewegungsumkehr des Arbeitskolbens von der Druckstufe in die Zugstufe wird das Ventilkölbchen durch den Druck im Arbeitskammerraum 17, der mit dem Ventilkölbchen 30 durch die Querbohrung 39, die Ringausnehmung 29, die Bohrungen 36 und 35 in Verbindung steht, nach der anderen Seite verschoben, so daß das Medium weiter durch die Bohrungen 32 die Ringausnehmung 26 und die Bohrungen 25 und 24 in den Ringraum 21 fließen kann. Somit entsteht dieselbe Verstärkungswirkung wie die oben beschriebene in der Druckstufe. Durch geeignete Dimensionierung der verschiedenen Zuflußbohrungen kann der Grad der Dämpfungsverstärkung für Zug- und Druckstufe gleich oder in einem bestimmten Verhältnis gehalten werden.

Das Verhältnis der Dämpfungsverstärkung kann aber auch dadurch leicht verändert werden, daß an einem der dichtenden Stirnflächen des Verstellkölbchens 30 eine leckstelle vorgesehen wird, die den Staudruck im Ringraum 21 herabmindert und gleichzeitig den ständigen Durchgang vergrößert.

In der Zugstufe heben sich die Federscheiben 12 an ihrem Innendurchmesser von der Stützscheibe 5 _ab, wobei wie-

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derum ihre Vorspannung den Durchflußwiderstand bzw. die Dämpfungskraft in bekannter Weise bestimmt. Je naoh Bedarf kann die Verstärkung der Federvorspannung dadurch begrenzt werden, daß die Verschiebung des Verstellkolbens 9 in liehtung der Federscheiben 12 durch einen Anschlag 40 auf der Hülse 3 begrenzt wird, z.B. dann, wenn eine stark degressive Dämpfungscharakteristik erreicht werden soll.

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Claims

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Patentansprüchei

1.jStufenlos verstellbarer Stoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Zylinder, einem darin verschiebbar angeordneten Arbeitskolben und einer letzteren tragenden, hohl ausgebildeten Kolbenstange mit einer darin vorgesehenen Verstellstange, die den wirksamen Durchtrittsquerschnitt der die beiden-beidseitig des Arbeitskolbens gelegenen Arbeitskammerräume miteinander verbindenden Kolbenstangenbohrung stufenlos zu verstellen erlaubt, wobei für den mit Flüssigkeitsdurchtrittskanälen versehenen Arbeitskolben mehrere Ventilfederringplatten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter V/eise in beiden Strömungsrichtungen der Dämpfungsflüssigkeit wirksamen Ventilfederringplatten (12) innen an der hohlen Kolbenstange (2) und außen an einem entgegen einer am Arbeitskolben (1) anliegenden Feder (20) axial verschiebbaren Verstellkolben (9) abgestützt sind, der mit dem Arbeitskolben (l) einen Ringraum (21) einschließt, der über Drosselbohrungen (23) mit den Flüssigkeits-Durchtrittskanälen (15) des Arbeitskolbens (l) ständig und über die stufenlos verstellbare Kolbensta,ngenbohrung je nach Strömungsrichtung der Dämpfungsflüssigkeit mit dem einen oder dem anderen Arbeitskammerraum (16 bzw. 17) in flüssigkeitsleitender Verbindung steht.

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2ο Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa in Höhe des xtingraumes (21) innerhalb der hohlen Kolbenstange (2) ein in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung der Dämpfungsflüssigkeit selbsttätig umsteuerbares Wechselventil (30) vorgesehen ist.

Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Wechselventil aus einem in der die Kolbenstange (2) achsparallel durchsetzenden Verstellstange (27) axial verschiebbaren Freikolben (30) besteht, dessen beide Stirnseiten über in der Verstellstange (27) befindliche längsbohrungen (34 und 35) und auf der Kolbenstangenseite über in der Verstellstange (27) und in der Kolbenstange (2) angeordnete Querbohrungen (36,39)''mit den beiden Arbeitskammerräumen (16,17) in Verbindung stehen_e

Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Verstellstange (27) und in der Kolbenstange (2) befindlichen Querbohrungen (36» 39) über eine erste Ringausnehmung (29) und in Höhe des Wechselventilkolbens (30) angeordnete Kolbenstangenbohrungen (25) sowie damit über den Ventilkolben (30) zusammenwirkende Querbohrungen (31,32) in der Verstellstange (27) über eine weitere Ringausnehmung (26) zu verbinden sind.

5. Stoßdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der hohl ausgebildete Verstellkolben (9) an seiner Außenseite (10,11) in dem gleichfalls hohl ausgebildeten Arbeitskolben (1) und an seiner Innenseite auf einer die Kolbenstange (2) umgeben--909839/0497

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den Hülse (3) axial verschieblich geführt ist, die zwischen dem Boden des Arbeitskolbens (l) und an der Kolbenstange (2) angeordneten, zur Abstützung der Ventilfederringplatten (12) dienenden Zentrier- bzw. StützanschJbägen (4- bzw. 5) angeordnet ist. -

β» Stoßdämpfer nach einem,oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dad. ure h gekennzeichnet, daß der Arbeitekolben (.1) seitlich mehrere axial verlaufende Flüssigkeits-Durchtrit'tskanäle (15) aufweist, die zum kolbenstangenseitigen Arbeitskammerraum (17) hin über Radialöffnungen (14) im Verstellkolben (9) mit dessen Hohlraum (13) in ständig offener Verbindung stehen, der seinerseits über Drosselbohrungen (18) mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitskammerraum (17) verbunden ist.

7. Stoßdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die am Arbeitskolben (l) anliegende Jeder des Verstellkolbens (9) als mit Durchtrittsöfi'nungen (22) versehene Ringfeder (20) ausgebildet ist, die einerseits an einem ringförmigen Vorsprung (19) des Verstellkolbens (9) und andererseits an einem Ringflansoh (8) des Arbeitskolbens (l) abgestützt ist. .

Stoßdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e κ e .η η. ζ e i c h net , daß zur Begrenzung der axialen Verschieblichkeit des Verstellkolbens (9) in v/irkrichtung der Ringfeder (20) an der die Kolbenstange

' ■ (2) umgebenden Hülse (3) ein Anschlag (40) vorgesehen ist»

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