DE1780003A1 - Hydraulischer Stossdaempfer fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

8 MOndMii 61. Cotimaitraft· 81 ■ Τ·Μοη: (0611) 483820 · T.I«, 05-24351

Tatsuya Takagi 16.7. 1968

No. 6-10, Araebisu-machi, Nishinomiya-shi, Hyogo-ken L 8361 Japan Gg/to

Hydraulischer Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem in einem mit dem Druckmittel gefüllten Arbeitszylinder hin- und herbewegbaren, auf einer Kolbenstange sitzenden Kolben.

Wie bekannt, wird bei Kraftfahrzeugen im allgemeinen die Karosserie durch Tragfedern gegenüber den Rädern abgestützt. In den Reifen der I

Räder sind elastische Glieder zu erblicken. Jedes Kraftfahrzeug ist nun zwei verschiedenen Arten von Schwingungen ausgesetzt, nämlich einmal den natürlichen oder Eigenschwingungen im Brreich oberhalb dieser Tragfedern und zum .wideren Schwin gun ^n, die sii h unterhalb dieser Tragfedern auswirken. Diese beiden Arten von Schwingungen werden nachfolgend als "erste" und "zweite" Schwing ir.j« :i hc/.eichnet-

In den meisten Persouenkraftfahrzeugen betragen die eretiMi Schwingungen

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im Mittel 80 Hertz pro Minute, es kommt zu Ausschlägen zwischen 40 und 120 Hertz pro Minute. Die zweiten Schwingungen betragen im Mittel etwa 600 Hertz pro Minute, es kommt zu Ausschlägen zwischen 400 und 1000 Hertz pro Minute. Zur Dämpfung dieser beiden Schwingungs· arten ist nun zwischen den Rädern und der Karosserie ein Stoßdämpfer angeordnet. Da es nun äußerst schwierig ist, mittels eines einzigen Stoßdämpfers beide Arten von Schwingungen mit unterschiedlichen B Schwingungszahlen zu dämpfen, stellen die auf dem Markt befindlichen

Stoßdämpfer eine gewisse Kompromißlösung dar, um beiden Schwingungs arten mit unterschiedlichen Schwingungszahlen gerecht zu werden.

Wenn ein Kraftfahrzeug ständig auf guten Straßen gefahren wird, wie auf asphaltierten oder betonierten Straßen, dann sollte zum Zwecke eines guten Fahrkomforts ein Stoßdämpfer von geringer Dämpfungskraft Verwendung finden, da ein solcher Stoßdämpfer die Stoßübertragung ^ von unterhalb der Tragfedern wirkenden Schwingungen verhindert. Wird

ein solcher Stoßdämpfer jedoch für Kraftfahrzeuge verwendet, welche ständig über schlechte Straßen gefahren werden, dann wird dadurch die Karosserie heftig hin und her geschüttelt, was dann zur Folge hat, daß die Fahrgeschwindigkeit des fahrzeuges verr^;r grrt werden muß.

Wird auf der anderen Seite ein Stoßdämpfer mit sehr μπ>ι<»·Γ Dimpfungskraft zum Dämpfen der Schwingungen unterhalb der I ragfctlt-rn ver-

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wendet, dann hat dies zur Folge, daß sich die Räder nicht den Unebenheiten der Straße anpassen können und demzufolge der Fahrtkomfort nicht besonders gut ist. Der Mangel an ausreichend hoher Dämpfungskraft unter solchen Bedingungen resultiert aus der Bildung von Resonanzschwingungen unterhalb der Tragfedern und daraus, daß die Räder nicht-, ausreichend mit der Straßenoberfläche in Berührung bleiben.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist erkennbar, daß die beiden ■

extremen Bedingungen nur in unzureichendem Maße bei der Ausführung eines Stoßdämpfers !Berücksichtigung finden können, es wurde daher oben festgehalten, daß die auf dem Markt befindlichen Stoßdämpfer eine Kompromißlösung dieser Extrembedingungen darstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer zur Verfügung zu stellen, dess,en Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der

Schwingungszahl der zu dämpfenden Schwingungen änderbar ist. Es _Λ

ist also ein Stoßdämpfer erfindungsgemäß in Vorschlag zu bringen, bei welchem die Dämpfung selbsttätig frequenzabhängig veränderbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Stoßdämpfer aus Arbeitszylinder und in diesem hin- und herbewegbaren Kolben vorges» lilagtn, für welchen zwei Sätze von den Druck steuernden Steuerventilen vorgesehen

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sind. Ein Satz dieser Druck-Steuerventile, nachfolgend als "erste" Ventile bezeichnet, ist derart ausgelegt, daß er die oberhalb der Tragfedern auftretenden Schwingungen in geeigneter Art und Weise zu dämpfen vermag. Der andere Satz von Druck-Steuerventilen, nachfolgend als "zweite" Ventile bezeichnet, dient der Dämpfung der unterhalb der Tragfedern auftretenden Schwingungen. Außerdem ist nunmehr erfindungsgemäß ein Schaltventil vorgesehen, welchem die Aufgabe zufällt , auf einen Wechsel in der Frequenz der Schwingungen anzusprechen und dann die Druck-Steuerventile automatisch derart zu schalten, daß die ersten Steuerventile die ersten Schwingungen und die zweiten Steuerventile die zweiten Schwingungen dämpfen.

Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer soll sowohl die ersten wie auch die zweiten Schwingungen dämpfen. Das vorgesehene Schaltventil soll automatisch betätigt werden, um im einen Fall nur die Dämpfung der ersten Schwingungen durch die ersten Steuerventile und im anderen Fall nur die Dämpfung der zweiten Schwingungen durch die zweiten Steuerventile dann zu bewirken, wenn die entsprechenden extremen Bedingungen beim Befahren von guten bzw. schlechten Straßen auftreten. Im Rahmen der Erfindung wird schließlich für einen Stoßdämpfer

nur ein einziges Druck-Steuerventil vorgeschlagen, welches die
Dämpfung der beiden Arten von Schwingungen zu bewirken vermag.

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Die Erfindung wird η achstehend an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Ansicht einen Längsschnitt durch den

erfindungsgemäßen Stoßdämpfer,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch den Kolben des Stoßdämpfers ^

nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch das Druckventil im Boden

des Arbeitszylinders des Stoßdämpfers nach Fig. 1,

Fig. 4 bis 9 a

der Fig. 2 entsprechende Teillängsschnitte durch den Kolbenteil des Stoßdämpfers nach Fig. 1 gemäß verschiedener Ausführungsformen,

Fig. 9 b ein Längsschnitt durch den Kolbenteil des Stoßdämpfers nach Fig. 1, bei welchem nur ein, beide Arten von Schwingungen dämpfendes Druck-Steuerventil vorgesehen ist.

Fig. 10 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der

beiden Arten zu dampfender Schwingungen,

Fig. 11 ein Schaubild zur Vernnschaulichung dir D unpfungswirkung

von fünf Ausführungsformen,

Fig. 12 bis 1 5

der Fig. 2 entsprorhnnde Tcill/ingsschnittc diirth den Kolbenteil des Stoßdämpfers nach Fig. 1 gemäß zwei· r weiterer

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Ausführungsformen mit Darstellung dee Schaltventils, und Fig. 16 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Dämpfwirkungen der Ausführungsformen nach den Fig. 12 bis 14.

Der in Fig. 1 dargestellte Stoßdämpfer ist ein solcher der doppelwirkenden Bauart, d.h. sowohl beim Auseinanderziehen wie auch beim Zusammen- ^ drücken erfolgt eine Dämpfung. Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Außenzylinder bezeichnet, der einstückig mit einem Ring 2 zur Verbindung mit der Fahrzeugachse ist. Innerhalb des Außenzylinders 1 ist ein Arbeitszylinder 3 koaxial angeordnet, welcher der gleitenden Führung.eines Kolbens 4 dient, der an einer Kolbenstange 5 festgelegt ist. Diese Kolbenstange 5 durchdringt eine abgedichtete öffnung einer Verschlußkappe nach' oben, sie ist über einen Ring 6 mit der Karosserie des Fahrzeuges verbunden.

Der in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab im Längsschnitt gezeigte Kolbenteil umfaßt ein Einwegventil 7, welches den Durchtritt des Druckmittels nur nach oben gestattet. Mit Ü ist ein erstes Ventil und mit 9 ein zweites Ventil bezeichnet, die den Durchtritt des Druckmittels nur nach unten gestatten. Das erste Ventil 8 steht mit der oberhalb des Kolbens 4 liegenden oberen Druckkammer 1 1 in Verbindung und zwar liber eint' Leitung 10, die im Kolben gebildet ist. Das zweite Ventil 9 steht uU-u hf.tlls mit der oberen Druckkammer 11 in Verbindung und zwar über eine Axialleitung 12 und Radiaibohrungen 13 in der Kolbenstange S.

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Mit der Bezugsziffer 14 ist ein Schaltventil bezeichnet, das der öffnung und Schließung des zweiten Ventils 9 dient, dieses Schaltventil umfaßt einen Betätigungskolben 1 5, einen diesen umschließenden Zylinder 16 und eine den Kolben 15 vorspannende Druckfeder 17. Normalerweise wird das Schaltventil 14 durch die Feder 17 in seiner unteren Lage vorgespannt, so daß die Radialbohrungen 13 zu der Axialbohrung 12 hin offen sind. Mit 18 ist eine im Schaltventil 14 gebildete Drosselleitung ^

bezeichnet, die sich axial erstreckt und die obere Druckkammer 11 über die axiale Leitung 12 in der Kolbenstange 5 mit der Kammer unterhalb des Kolbens 15 verbindet. Der Zylinder 16 ist mit einer oberhalb des Kolbens 15 liegenden Ölauslaßöffnung 19 versehen, die wie die Drosselöffnung 18 eine Drosselwirkung ausübt

Das zweite Ventil 9 bedingt eine geringere Dämpfung als das erste Ventil 8, vorzugsweise sollte die durch das zweite Ventil 9 bewirkte Dämpfung in der Größenordnung von etwa l/2 bis 3/4 der Dämpfung des ersten Ventils 9 sein. Das Schaltventil 14 hält das zweite Ventil 9 im stationären Zustand des Stoßdämpfers offen, es schließt jedoch

j das zweite Ventil 9, wenn der Stoßdämpfer den ersten Schwingungen ! der beiden Arten von Schwingungen ausgesetzt ist. In Wiederholung sei darauf hingewiesen, daß diese ersten Schwingungen cmc niedrige Frequenz haben. Das zweite Ventil 9 wird nun durch d.is S hiltventil 14 geöffnet, wenn zweite Schwingungen auftreten, zur Wiederholung

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sei hier bemerkt, daß diese Schwingungen eine hohe Frequenz besitzen.

Am unteren Ende des Arbeitszylinders 3 ist ein Zweiwegventil 20 üblicher Bauart angeordnet. Dieses Ventil 20 umfaßt nach Fig. 3 ein Einwegventil 21, das den Durchtritt des Druckmittels nur nach ^ oben gestattet. Mit 22 ist ein Druck-Steuerventil bezeichnet, welches

den Durchtritt des Druckmittels nur rach unten gestattet. Während des Zusammendrückens des Stoßdämpfers wird durch das Ventil 22 eine Dämpfungskraft entwickelt, während des Auseinanderziehens des Stoßdämpfers fließt durch das Einwegventil 21 Druckmittel in den Raum oberhalb des Ventils 20 und zwar in einer dem vergrößerten Volumen Rechnung tragenden Menge.

Beim Auseinanderziehen des Stoßdämpfers ist das Einwegventil 7 geschlossen, was zur Folge hat, daß der Druck in der Druckkammer 11 durch das Bewegen des Kolbens 4 nach oben ansteigt. Das zweite Ventil 9, das auf einen relativ niedrigen Druck anspricht, ist geöffnet und entwickelt über den Zeitraum der Schließung des ersten Ventils eine geringe Dämpfungskraft. Wenn die Schwingungen, denen der Stoßdämpfer ausgesetzt ist, eine höhere Frequenz aufweisen, also zweite Schwingungen zu dämpfen sind, dann verhindert die Drosselöffnung 18 ein ?*arhol>enbewegen des Kolbens 15, was zur Folge hat,

BAD ORIGINAL

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daß die Radialbohrungen 13 durch das Schaltventil 14 offengehalten werden. Das zweite Ventil 9 vermag demzufolge beim Auftreten zweiter Schwingungen eine geringe Dämpfungskraft zu entwickeln.

Ist der Stoßdämpfer ersten Schwingungen ausgesetzt, dann fließt eine größere Menge an öl durch die Drosselöffnung 18 in die Kammer unterhalb des Kolbens 15. Als Folge wird das Schaltventil 14 nach oben bewegt und schließt dabei die Radialbohrungen 13, was zur Folge hat, ^ daß das zweite Ventil 9 dann nicht mehr wirkt. Unter diesen Bedingungen öffnet das erste Ventil 8 beim Auseinanderziehen des Stoßdämpfers.

Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer arbeitet in der vorbeschriebenen Art und Weise während jeder Schwingungsperiode , mag diese nun niedriger oder hoher Frequenz sein. Dabei wird jeweils das Schaltventil 14 durch die Feder 17 in seine Ausgangslage zurückgebracht, um für die folgende Periode herangezogen werden zu können. f

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 kommt als erstes Ventil ein durch eine Schraubenfeder vorgespanntes Ventil 8' zur Anwendung, das ein Ringkörper mit winkeligem Querschnitt ist. In der Ausführungsform nach Fig. 5 kommt als erstes Ventil ein Doppelpl.tttenventil S" zur Verwendung, welches mit axialen und radialen Leitungen versehen ist. In der Ausführungsform nach Fig. 6 steuert ein Schaltventil 14' das

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zweite Ventil 9, das Schaltventil 14' ist im oberen Bereich des Kolbens angeordnet und arbeitet zusammen mit Axialbohrungen 13'. Die Auelaßöffnung 19'übt wiederum eine Drosselwirkung aus, um damit eine Zeitverzögerung bei der Betätigung des Schaltventils 14' zu schaffen.

In der Aueführungsform nach Fig. 7 ist das erste Ventil 8' " am oberen Ende des Arbeitszylinders 3 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform bedarf es nicht der Anordnung eines Druckventile am unteren Ende des Arbeitszylinder8 3, das Ventil 20' umfaßt lediglich ein Saugventil 21' . Beim Zusammendrücken des Stoßdämpfers gemäß dieser Ausführungsform wird durch das erste Ventil 8' " am oberen Ende des Arbeitszylinder 3 eine Dämpfungekraft entwickelt.

In den Ausführungsformen nach den Fig 8 und 9 a ist unterhalb dem zweiten Ventil 9 ein Stoßkörper A bzw. A' zum Schließen des Ventils 9 angeordnet. Ein schwimmend angeordneter Zylinder 14" bewegt die Stoßkörper nach oben und unten. Jeder schwimmende Zylinder 14" ist in Wirkverbindung gehalten mit einem Kolben 16", welcher gegenüber der Kolbenstange 5 festgelegt ist» der Raum oberhalb dieses Kolbens 16" steht über eine Drosselöffnung 18 und die Axialbohrung 12 mit der Druckkammer 11 in Verbindung. Die schwimmenden Zylinder 14" werden durch den Druck in der oberen Druckkammer 11 nach oben bewegt, dadurch werden die zweiten Ventile 9 geschlossen und zwar durch

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den Druck, der eich zwischen den schwimmenden Zylindern 14" und den Kolben 16" aufbaut. Fällt der Druck in der oberen Druckkammer ab, was im stationären Zustand oder während des Zusammendrücken des Stoßdämpfers der Fall ist, dann bewegen die Federn 17 die Kolben 16" nach oben und zwar relativ zu den schwimmenden Zylindern 14", wodurch dann die zweiten Ventile 9 geöffnet werden.

In der Ausführungsform nach Fig. 8 wird das zweite Ventil 9 durch M

den Stoßkörper A geschlossen, dieser Stoßkörper A steht mit dem zweiten Ventil 9 im Bereich von dessen Randpartie in Wirkverbindung. Der Stoßkörper A' der Ausführungsform gemäß Fig. 9 a ist gegenüber dem Randteil radial nach innen verlegt mit dem Scheibenventil 9 in Wirkverbindung gehilten. Mit oiise- Anordnung ist es möglich, dem Scheibenventil 9 eine höhere Federkonelante zu eeben, '.w'.i *-:.. daß Dämpfungsvermögen dieses Ventils erhöht wird. Für diese Ausführungsform der Fig. 9a wäre noch insbesondere darauf hinzuweisen, daß das zweite Ventil 9 selbst nach der Schließung durch den Stoßkörper A' bei einem übermäßig hohen Druck geöffnet wird. Der Kurvenverlauf des Dämpfurigsvermögens kann daher weniger steil gehalten werden.

Fig. 3 0 zeigt in schaubildlicher DarsteJlung die Änderung der Dämpfung skr art in Abhängigkeit von der Frequenz der Schwingungen bei konstanter Koi Jengeschwindigkeit. Ein Stoßdämpfer nut der Kenn-

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linie B entwickelt eine Dämpfungskraft entweder nur beim Vorhandensein erster Schwingungen oder nur beim Vorhandensein zweiter Schwingungen. Da sich nun aber die Räder beim Fahren drehen und sich dabei Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche anpassen, hat dies zum Ergebnis, daß die Schwingungen, welchen der Stoßdämpfer ausgesetzt ist, auch im mittleren Bereich liegen, der zu den beiden Extrembereichen niederer bzw. hoher Schwingungen hinzukommt. Den Schwingungen im mittleren Frequenzbereich sind nun die zweiten Schwingungen überlagert. Dies hat zur Folge, daß ein Stoßdämpfer mit der Kennlinie B im mittleren Frequenzbereich keine Dämpfungskraft erzeugt, es können demzufolge auch nicht die zweiten Schwingungen gedämpft werden, welchen den Schwingungen im mittleren Frequenzbereich überlagert sind. Ein Stoßdämpfer, welcher nur die Kennlinie B aufweist, ist demzufolge unerwünscht.

(Patentanmeldung P 15 7 5 298.4) Unerwünscht ißt auch ein Stoßdämpfer mit der Kennlinie A,/ein solcher Stoßdämpfer entwickelt eine sehr hohe Dämpfungskraft, wenn Schwingungen in der Größenordnung von etwa 300 Hertz pro Minute iuftreten. Dieser Schwingungszahl sind die zweiten Schwingungen überlagert, es kommt dann zu einer Uberdämpfung, welche den Fahrkomfort reduziert.

Die in das Schaubild der Fig. 10 voll eingezeichnete Kennlinie ist bei den erfindungsgemäßen Stoßdämpfern gegeben. Es ist erkennbar, daß

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die erfindungsgemäßen Stoßdämpfer im mittleren Frequenzbereich eine Dämpfungskraft entwickeln, welche ausreichend ist zur Anpassung an die zweiten Schwingungen , welche sich den Schwingungen im mittleren Frequenzbereich überlagern. Die erfindungs gemäßen Stoßdämpfer weisen demzufolge nicht die Nachteile der Stoßdämpfer mit den Kennlinien A und B auf.

Das Schaubild der Fig. 11 zeigt das Dämpfungsverhalten von fünf Aus- ' m

führungsformen des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers in entsprechenden Kennlinien. Erfolgt eine Aufhängung in vorbekannter Art und Weise, dann wird durch die ersten Schwingungen eine Kolbengeschwindigkeit in der Größenordnung von nicht mehr als 0,4 m/sec. erzeugt. Unter den einzelnen Ausführungsformen bestehen daher keine wesentlichen Unterschiede hinsichtlich dieser ersten Schwingungen.

Die zweiten Schwingungen erzeugen jedoch eine Kolbengeschwindigkeit in der Größenordnung zwischen 1, 5 und 2, 0 m/sec. Ist die Kolbengeschwindigkeit hoch, dann vermag unter Umständen die Drosselöffnung . 18 der Ausführungsform nach Fig. 2 nicht das Schaltventil 14 mit einer bestimmten Zeitverzögerung zu betätigen, was zurückzuführen ist auf den hohen Öldruck.

Die durch die Drosselöffnung 18 in die Kammer unterhalb des Kolbens 15

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während des Auseinanderziehens des Stoßdämpfers einfließende Ölmenge würde in dem vorerwähnten Falle größer sein als die ölmenge, die von der Kammer 15 beim Zusammendrücken des Stoßdämpfers durch die Drosselöffnung 18 zurückfließen würde. Dies würde dann zur'Folge haben, daß eine Ansammlung von öl in dem Raum unterhalb des Kolbens 15 während wiederholter zweiter Schwingungen den Kolben zum Schließen des zweiten Ventils 9 nach oben bewegen würde. Wie in Fig. 11 graphisch festgehalten, würde dann das zweite Ventil 9 selbst dann geschlossen sein, wenn der Stoßdämpfer zweiten Schwingungen ausgesetzt ist und zwar bei Kolbengeschwindigkeiten, die 0,6 m/sec. überschreiten. Dies hätte dann zur Folge, daß nur das erste Ventil 8 eine Dämpfungskraft erwirken würde.

Es ist demzufolge erforderlich, daß das erste Ventil auch zweite Schwingungen dämpft, um den Anforderungen bei hohen Kolbenge schwindigkeiten gerecit zu werden. Bildet man nun das erste Ventil gemäß Fig. 4 als ein durch eine Schraubenfeder vorgespanntes Ventil aus, dann kann man dadurch nicht die Steigung der Kennlinie vergrößern, auf der anderen Seite ist es ">ei Verwendung eines üblichen Plattenventils gemäß der Fig. 2 und 8 nicht möglich, den Steigungewinkel der Kennlinie zu reduzieren. Es muß demzufolge als erstes Ventil ein Doppelplatten ventil gemäß der Ausführungsformen nach den Fig. 5 und 9a Verwendung finden. Ein solches Ventil ermöglicht eine geeignete Abstimmung der

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zu erzeugenden Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Kolbengeschwindigkeit, wobei jede gewünschte Kennlinie erhalten werden kann.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Kolbenstange 5 mit den. Zylinder 16 des Kolbens 15 fest verbunden. Bei der Herstellung dieser beiden Teile ist darauf zu achten, daß die Axialbohrung 12 der Kolbenstange 5 und die Bohrung des Zylinders 16 genau koaxial zueinander . ausgerichtet sind, denn, wird diese Koaxialität nicht eingehalten, dann ^

bedingt dies ein ungenaues Arbeiten des Schaltventils 14.

Hinsichtlich der Ausführungsforin nach Fig. 2 ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß die Feder 17 den Kolben 15 nach unten vorspannt. Das öl muß aus der Kammer unterhalb dies:·: ^T':! ens 1 5 über die Drosselöffnung 18 zu der oberen Druckkammer IJ gelangen kon..v.n. Wenn nun die Kolbengeschwindigkeit in Folge zweiter Schwingungen hoch ist,

dann würde der Druck des Öles ansteigen, dies hätte zur Folge, daß I

die durch die Drosselöffnung 18 in die Kammer unterhalb des Kolbens eintretende Ölmenge größer werden würde als die Ölmenge, die aus dieser unterhalb des Kolbens ί ^ liegenden Kammer durch die Drosselöffnung 18 in die Druckkammer 11 zurückfließt, wenn der Kolben 15 in seine untere Lage zurückgeführt ist. Wurden solrh" Schwingungen fortgesetzt auf den Stoßdämpfer einwirken, dann würde dies ein Wandern des Kolbens 15 nach oben zur Folge haben und könnte tlazi fuhren, daß

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das zweite Ventil 9 durch den Kolben 15 geschlossen wird.

Die vorgeschilderten Nachteile, die bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 2 auftreten können, werden vermieden bei der Ausführungeform nach Fig. 12. Aus dieser Fig. ist erkennbar, daß Schaltventil 14 und Kolben 15 nicht einstückig sind, sie können vielmehr relativ zueinander bewegt werden. Aus der Fig. ist erkennbar, daß eine Bohrung 24 größeren Durchmessers im Kolben 15 durchdrungen wird von einem axialen Fortsatz 23 kleineren Durchmessers des Ventils 14. Zwischen dem Kolben 15 und dem Ventil 14 ist eine Relativbewegung über die Höhe 1 möglich. In dem Fortsatz 23 setzt eich eine Axialbohrung des Ventile 14 fort, über diese Axialbohrung wird der Raum unterhalb des Kolbens 15 mit dem Raum oberhalb des Ventile 14 verbunden. Mit 25 ist ein O-Dichtungsring bezeichnet, der zwischen dem Ventil 14 und dem Kolben 15 angeordnet ist, dieser Dichtungsring schafft einen flüssigkeitsdichten Abschluß zwischen den Teilen. Der Durchmesser D des Ventils 14 ist größer als der wirksame Durchmesser d des O-Dichtungsringes. Mit dieser Anordnung ist ein sehr genaues koaxiales Ausrichten der Axialleitung in der Kolbenstange 5 und der Mittellinie des Zylinders 16 möglich.

Die Ausführungsform nach Fig. 12 arbeitet nun wie folgt. Von der oberen Druckkammer 1 I wird auf den Durchmesser D des Ventils 14 ein Druck ausgeübt, das Ventil 14 wird dadurch nach unten bewegt und es fließt

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ein öletrom durch die Drosselöffnung 18 in die Kammer unterhalb des Kolbens 15. Dadurch wird das Schaltventil 14 nach oben bewegt. Indem nun der Durchmesser D größer ist als der Durchmesser d.wird das Schaltventil 14 nach unten bewegt und drückt den O-Dichtungsring 25 dichtend gegen den Kolben 15. Dies ist auch dann der Fall, wenn öl durch die Drosselöffnung 19 austritt und die Drosselwirkung nicht durch die Drosselöffnung 18 bewirkt wird. Wird das öl durch die

Drosselöffnung 18 gedrosselt, dann fällt der Druck in der Kammer ' ™

unterhalb des Kolbens 15 ab, er wird geringer als der Druck in der oberen Druckkammer 11, was zur Folge hat, daß das Schaltventil 14 in der richtigen Art und Weise betätigt wird.

Wird der Stoßdämpfer durch äußere Kräfte zusammengedrückt, dann bewirkt die Feder 17 eine Vorspannung des Kolbens 15 und bewegt

diesen in seine Ausgangslage zurück. Dadurch wird dann der Druck in der oberen Druckkammer verringert, bis er schließlich den Wert 0 Λ

erhält. Herrscht in der oberen Druckkammer ein Druck nicht mehr vor, dann wird das Schaltventil 14 von seiner Wirkverbindung mit dem Kolben 15 gelöst, das Schaltventil 14 und der Kolben 15 bewegen sich also relativ zueinander maximal über die Höhe 1. Diese Relativbewegung erleichtert das Zurückführen des Kolbens 1 S in seine Auegangslage.

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Fig. 14 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 12. Mit 26 ist eine Feder bezeichnet, die ein gleichzeitiges Bewegen des Schaltventils 14 und des Kolbens 1 5 bewirkt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß bereits ein geringes Ansteigen der Stärke der Feder 26 in einem Ansteigen des Öldruckes resultiert und zwar dann, wenn das Schaltventil 14 geöffnet ist. Dies bringt dann die vorteilhafte Möglichkeit, die Geschwindigkeit , mit welcher der Kolben 1 5 in seine Ausgangstage zurückgeführt wird, zu reduzieren. In diesem Zesammenhang sei darauf hingewiesen, daß es unerwünscht ist, den Kolben 1 5 mit einer zu hohen Geschwindigkeit in seine Ausgangslage zurückzuführen, weil eine übermäßig hohe Geschwindigkeit zu einer Geräuschentwicklung führt. Fig. 15 zeigt die Ausführungsform nach Fig. 14 in dem Augenblick, in welchem der Druck unterhalb des Kolbens 15 größer ist als der Druck oberhalb des Schaltventile 14.

W Es sei wiederum bezug genommen auf die Ausführungsform nach Fig. 9a.

Diese Aueführungsform bringt selbst dann eiiien erhöhten Fahrkomfort, wenn auf das erste Ventil 8 verzichtet und nur das zweite Ventil 9 vorgesehen wird. Diese spezielle Ausführungsform ist in Fig. 9 b dargestellt. In diesem Falle ist eine zusätzliche Platte 27 zwischen dem schwimmenden Zylinder 14" und dem Plattenventil 9 angeordnet, diese zusätzliche Platte 27 übt keinen Druck auf das Plattenventil 9 aus. Mit 28 ist eine weitere, zusätzlich angeordnete, sehr schwache Feder

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bezeichnet, welche die Platte 27 mit dem Ventil 9 in Wirkverbindung hält, ohne daß auf das Ventil ein Druck ausgeübt wird.

Da β Plattenventil 9 besitzt eine Kennlinie, die den zweiten Schwingungen im Falle hoher Frequenzen gerecht wird. Durch das Vorsehen der zusätzlichen Platte 27 hat es hinsichtlich der Dämpfung von ersten Schwingungen eine verbesserte „Eigenschaft.

Die Ausführungsform nach der Fig. 9b umfaßt auch noch ein Ablaßventil

29, wie es bereits im Zusammenhang mit der beschriebenen Aueführungeform nach Fig. 12 erwähnt wurde. Dieses Ventil 29 wird nun durch den Öldruck nach unten bewegt und erbVinQr. dabei die Radialöffnung (en)

30. Nimmt der Öldruck den Wert 0 an, j.nn öffnet das Ver.tii 29 die öffnung(en) 30 wegen der Vorspannung der Feder 31, was zur Folge hat, daß der schwimmende Zylinder 14" in seine Auegangslage sehr

schnell zurückgeführt wird. Als Drosselöffnung erscheint in diesem f

Falle die Radialbohrung 18.

I la - 16 zeigt in graphischer Darstellung den Zusammenhang zwischen

ar erzeugten Dämpfungskraft und der Kol'">enges; hwindigkeit for die Ausführungsformen nach den Fig. 12 und 14 bei zwei verschiedenen Frequenzen. Die Ks^nlinie für 80 Hertz pro Minute steht stellvertretend für '.;.! c¹ erster; Schwingungen ;ίο die i'ennlinie tür 600 Hertz :>:o Minute

BAD

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steht stellvertretend für die zweiten Schwingungen.

Es kann zusammengefaßt werden, daß erfindungsgemäß ein Stoßdämpfer zur Verfügung gestellt wird, der sowohl die ersten wie auch die zweiten Schwingungen zu dämpfen vermag und demzufolge einen erhöhten Fahrkomfort sicherstellt. Bewirkt wird dies durch Steuerventile , von welchen das eine die ersten,oberhalb der Tragfedern der Fahrzeugaufhängung wirkenden Schwingungen und das andere die unterhalb der Tragfedern wirkenden zweiten Schwingungen dämpft. Beide Schwingungen können auch nur durch ein Steuerventil gedämpft werden. Die Steuerung dieser Steuerventile bzw. des Steuerventils wird vorgenommen durch ein Schaltventil, welches automatisch arbeitet und auf die verschiedenen Schwingungsarten anspricht.

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Claims (14)

ANSPRÜCHE

1. j Hydraulischer Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem, in einem mit dem Druckmittel gefüllten Arbeitszylinder hin- und herbewegbaren, auf einer Kolbenstange sitzenden Kolben, welcher den Arbeitszylinder in eine Hochdruckkammer und in eine Niederdruckkammer unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß zum wirksamen Dämpfen von ersten Schwingungen niederer Frequenz und zum Dämpfen von zweiten Schwingungen hoher Frequenz ein oder zwei an einem der gegeneinander bewegbaren Teile des Stoßdämpfers festgelegte Druck-Steuerventile vorgesehen sind, daß die Hochdruckkammer des Stoßdämpfers unter einem die zweiten Schwingungen dämpfenden Druckmitteldruck gehalten ist, und daß ein nur auf die ersten Schwingungen ansprechendes, das bzw. die Druck-Steuerventile direkt oder indirekt über ein bzw. mehrere Druckmittelleitungen schaltendes Schaltventil zur Erhöhung der Därnpfungewirkung der \

ersten Schwingungen vorgesehen ist, das jedoch nicht auf Schwingungen mit höherer Frequenz als der der ersten Schwingungen anspricht , wodurch das Dämpnmgsvermögen des Stoßdämpfers auf einen unterhalb der wirksamen Dämpfungskraft zur Dämpfung der e ■-sten Schwingungen liegenden Wert reduziert und dadurch ein t-mheitlicheres Dämpfungsvermögen mit einer Schwingungszahl -KoUicntiesi hwindigkeit-Kennlinie gv»mi'»'ß Fig. 10 erhalten wird.

BAD OHiQiNAL 109846/0496

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß bei Anordnung von zwei Druck-Steuerventilen das eine Steuerventil eine starke Dämpfungswirkung ausübt und nur zur Dämpfung der ersten Schwingungen und das zweite Steuerventil eine schwache Dämpfungewirkung und nur zur Dämpfung der zweiten Schwingungen herangezogen wird und daß das Schaltventil in Abhängigkeit von den ^ ersten Schwingungen das zweite Steuerventil schließt und dieses

erst wieder öffnet, wenn die ersten Schwingungen aufgehört haben zu wirken.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, d adurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerventil auch zweite Schwingungen bei einer höheren Relativgeschwindigkeit von Kolben und Arbeitszylinder dämpft.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventil eine elastische Ringscheibe aus schwach gehärtetem Stahl umfaßt und die Dämpfungswirkung durch elastische Deformation dieser Scheibe ausgeübt wird, daß mit dieser Scheibe ein in Abhängigkeit von dem Dnu kmitteldruik in der Hochdruckkammer bewegter Stoßkörper zur S. h!n'i<um> oder stärkeren Vorspannung in Wirkverbindung gehai'i ■·. i.V. daß

eine mit der Hochdruckkammer in Verbindung steh«·!»!*·, eine

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zeitverzögerte Bewegung des Stoflkörpere bewirkende Drosselleitung und daß eine Feder vorgesehen sind, welche bei Abfall des Druckmittel* druckes die öffnung des zweiten Ventile bewirkt.

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet-, daß in der Kolbenstange und in dem Kolben eine in. der Hochdruckkammer mündende Axialleitung vorgesehen ist, die über eine

Querleitung mit einem Druck-Steuerventil verbunden ist, daß ^

am unteren Ende der Kolbenstange das Schaltventil angeordnet ist und daß dieses Schaltventil einen Kolben und eine Kolbenstange umfaßt, von welchen die Kolbenstange in der Axiaileitung zur öffnung und Schließung der Querleitung hin- und herbewegbar und mit einer unterhalb des in einem Zylinder geführten Kolbenermündenden Axialleitung versehen ist, daß der oberhalb des Ventilkolbens liegende Venfil-Zylinderraum zum Arbeitszylinder hin

über eine Querbohrung geöffnet ist, daß entweder die Querleitung * A

der Stoßdämpfer -Kolbenstange oder diese Querbohrung zur Drosselung des Druckmittelstromes dient und daß der Kolben des Schaltventils durch eine ihn nach unten drückende Feder vorgespannt ist, so daß bei einer Erhöhung des Druckmitteldrucks in der Horhdruckkammer das Steuerventil in Folge der wirksamen Jiroeselung des Druckmittelstrome geöffnet und der Kolben des Schaltvi-ntils nach oben zur Schließung der Querleitung der Stoßdämpfer -Kolbenstange be-

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wegt wird, wobei die Erhöhung des Druckmitteldruckes in der Hochdruckkammer durch erste Schwingungen ausgelöst wird.

6. Stoßdämpfer nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in Abhängigkeit von dem Druckmitteldruck in der Hochdruckkammer schaltende Schaltventil mit einer den Druckmittelstrom beim Auseinanderzielien des Stoßdämpfers zur Herbeiführung einer Zeitverzögerung drosselnden Leitung verbunden ist und daß ihm eine, beim Zusammendrücken des Stoßdämpfers es in seine Ausgangsstellung zurückbewegende Feder zugeordnet ist und eine Auslöseeinrichtung, die in dieser Ausgangsstellung des Schaltventils einen ungehinderten Druckmittelstrom durch die Leitung gewährleistet.

7. Stoßdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil einen Ventilkörper und einen von diesem

ψ als Bauteil unabhängigen Ventilkolben umfaßt, zwiechen welchen

ein Dichtungsring zur flüssigkeitsdichten Zuordnung während des Auseinanderziehens des Stoßdämpfers angeordnet ist und daß Ventilkörper und Ventilkolben zur öffnung des Ventils relativ zueinander bewegbar sind, wenn das Schaltventil in sein«· Ausgangs-

stellung zurückbewegt ist.

8. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch μ <■ k tu η /. t· ι ( h η e t ,

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daß in dem in dem Arbeitszylinder des Stoßdämpfers laufenden Kolben ein Einwegventil angeordnet ist und daß die beiden Drucksteuerventile mit der Hochdruckkammer zur Steuerung von deren Öldruck verbunden sind, von welchen das eine schwächer als das andere ist und demzufolge in Abhängigkeit von dem Öldruck eher öffnet als das andere, und daß das auf Schwingungen ansprechende Schaltventil das schwächere Drucksteuerventil bei Schwingungen hoher Frequenz geöffnet und bei Schwingungen niederer Frequenz ™

geschlossen hält.

9. Stoßdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das stärkere der beiden Drucksteuerventile am oberen, geschlossenen Ende des Arbeitszylinders angeordnet ist.

10. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß bei Anordnung von nur einem Drucksteuerventil in dem Kolben ' ä

des Stoßdämpfers dieses Ventil eine elastische, ringförmige Scheibe aus schwach gehärtetem Stahl umfaßt, welche dem Ventil ein Dämpfungs vermögen zur Dämpfung der zweiten Schwingungen infolge elastischer Det'ormition der Scheibe ^ibt, d.n< mit dieser Scheibe ein in Abhängigkeit von dem Druckmittcldrm k in der Hochdruckkammer bewegter Stoßkörper zwischen dcr'-i · .ι'ιτιτ und deren innerer Kante in Wirkverbindung geh illch ist /.ti r Krhöhung der Federkonstante dieser Scheibe und zur EJrmöglic h nii: finer

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Dämpfung der ersten Schwingungen, daß mit dem Stoßkörper eine in der Hochdruckkammer mündende Leitung verbunden ist, die mit einer den Druckmittelstrom drosselnden Einrichtung zur Herbeiführung einer zeitverzögerten Bewegung des Stoßkörpers verbunden und daß eine den Stoßkörper bei einem Abfall des Druckes in der Druckkammer in seine Ausgangsstellung zurückbewegende Feder vorgesehen ist.

11. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem hydraulisch bewegten Stoßkörper und der ringförmigen Ventilscheibe eine zweite Scheibe derart angeordnet ist, daß durch sie auf die Ventilscheibe kein Druck ausgeübt wird.

12. Stoßdämpfer nach Ansprach 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stoßkörper ein Druckentlastungsventil zur Reduzierung

fe des Strömungswiderstandes in der Druckmittelleitung während

des Zurückführens dieses Stoßkörpers in seine Ausgangsstellung zugeordnet ist.

13. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 1.', dadurch gekennzeichnet, daß er einen Aufbau aufweist, durchweichen sowohl beim Auseinanderziehen wie auch beim V is.m lnmdrücken eine Dämpfung sichergestellt ist.

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14. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche I bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Schwingungen Frequenzen zwischen 40 und 120 Hertz pro Minute und die zweiten Schwingungen Frequenzen zwischen 400 und 1000 Hertz pro Minute haben.

1.5. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder mit Abstand von einem geschlossenen Außenzylinder umfaßt and in seinem Boden ein doppelwirkendes Ventil angeordnet ist, das den Hohlraum des Arbeitszylinders mit dem Ringraum zwischen Arbeitszylinder und Außenzylinder verbindet.

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