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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen zweistufigen Stoßdämpfer, insbesondere
einen hydraulischen Stoßdämpfer für eine Aufhängung in
einem Kraftfahrzeug.
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Ein herkömmlicher hydraulischer Stoßdämpfer besitzt
einen Zylinder mit einem im Zylinder gleitend gelagerten Kolben,
der das Innere des Zylinders in zwei Flüssigkeitskammern unterteilt.
Eine Kolbenstange ist an dem Kolben befestigt und ragt aus einem
Ende des Zylinders heraus. Ein erstes Ventilsystem dient zum Erzeugen
von Dämpfungskräften in der
Zugstufe, und ein zweites Ventilsystem dient zum Erzeugen von Dämpfungskräften in
der Druckstufe.
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Es wurden verschiedene Arten von
Vorrichtungen entwickelt, die die erwünschten Dämpfungskräfte in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder
der Verstellung des Kolbens im Zylinder erzeugen. Diese Dämpfungskraft
erzeugenden Vorrichtungen sind so aufgebaut, daß sie relativ kleine Dämpfungskräfte bei
normalen Betrieb des Fahrzeuges und relativ hohe Dämpfungskräfte bei
Fahrzuständen
erzeugen, bei denen größere Bewegungen der
Aufhängung
erforderlich sind. Der normale Betrieb des Fahrzeuges ist begleitet
von kleinen bzw. feinen Schwingungen der ungefederten Massen des Fahrzeuges;
somit ist eine weiche Dämpfung
der Aufhängung
erforderlich, um die gefederten Massen gegenüber diesen Schwingungen zu
isolieren. Bei einer Kurvenfahrt oder beim Bremsen beispielsweise neigen
die gefederten Massen des Fahrzeuges dazu, eine relativ langsame
und/oder große
Schwingung auszuführen,
die dann eine harte Dämpfung
der Aufhängung
erfordert, um die gefederten Massen abzustützen und für stabile Fahreigenschaften
des Fahrzeuges zu sorgen. Diese vorbekannten mehrstufigen Dämpfungskraft
erzeugenden Vorrichtungen haben somit den Vorteil, daß sie für einen
glatten gleichförmigen
Fahrzustand sorgen, indem sie hochfrequente kleine Erregungen von
den gefederten Massen fernhalten, während sie gleichzeitig für die erforderliche harte
Dämpfung
der Aufhängung
bei Fahrzeugzuständen,
die größere Erregungen
der gefederten Massen hervorrufen, sorgen.
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Aus der
DE 44 27 273 A1 und der
DE 35 33 387 A1 ist
jeweils ein Stoßdämpfer mit
zweistufiger Dämpfung
bekannt, der mit einem Druckrohr, einer im Druckrohr gleitend verschiebbar
gelagerten Kolbenstange, einer an der Kolbenstange angebrachten Ventilanordnung
und einem im Druckrohr angeordneten Ring versehen ist. Die Ventilanordnung
ist im Druckrohr gleitend gelagert und so ausgebildet, dass sie
während
ihrer Bewegung im Druckrohr eine erste offene Strömungsverbindung
und eine zweite offene Strömungsverbindung
bildet, die zusammen der Bewegung der Ventilanordnung einen geringen
Widerstand entgegensetzen. Die Ventilanordnung ist bewegbar zwischen
einer normalerweise eingenommenen ersten Stellung, in der sie zu
dem Ring beabstandet ist, und einer zweiten Stellung, in der sie
nach einer Bewegung um eine vorgegebene Strecke an dem Ring anliegt,
um eine der beiden Strömungsverbindungen
zu schließen
und dadurch den Widerstand gegen die Bewegung der Ventilanordnung
zu erhöhen.
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Durch die vorliegende Erfindung soll
ein zweistufiger Stoßdämpfer mit
einer relativ weichen Dämpfung
bei kleinen Bewegungsamplituden und einer relativ harten Dämpfung bei
großen
Bewegungsamplituden geschaffen werden, der einfach und kostengünstig hergestellt
werden kann und dennoch die erwünschten
Dämpfungseigenschaften
mit hoher Funktionssicherheit bereitstellt.
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Die Erfindung sowie vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.
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Der erfindungsgemäß ausgebildete zweistufige
hydraulische Stoßdämpfer er
zeugt eine Dämpfung,
die von der Hubamplitude abhängig
ist. Eine weiche Dämpfung
ergibt sich bei kleinen Hüben,
und eine harte Dämpfung
ergibt sich bei großen
Hüben. Die
veränderliche
Dämpfung
wird durch einen schwimmenden Ring erzeugt, der durch Reibschluß in seiner
Position im Druckrohr gehalten wird. Wenn der Stoßdämpfer einen
kleinen Hub ausführt,
bleibt der schwimmend gelagerte Ring inaktiv, und das Strömungsmittel
kann durch zwei getrennte Strömungsverbindungen
strömen,
wodurch eine weiche Dämpfung
erzeugt wird. Wenn der Stoßdämpfer einen
großen
Hub ausführt,
so bewegt sich der schwimmend gelagerte Ring in eine Stellung, in
der er eine der beiden Strömungsverbindungen
schließt, was
eine entsprechend harte Dämpfung
zur Folge hat.
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Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine
teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines Einrohr-Stoßdämpfers;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht der
Kolbenanordnung des Stoßdämpfers in 1 bei einem kleinen Hub
des Stoßdämpfers in
der Zugstufe;
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3 eine
der 2 entsprechende
Ansicht des Stoßdämpfers bei
einem großen
Hub in der Zugstufe;
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4 eine
der 2 entsprechende
Ansicht bei einem kleinen Hub des Stoßdämpfers in der Druckstufe;
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5 eine
der 1 entsprechende
Ansicht bei einem großen
Hub in der Druckstufe;
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6 eine
der 1 entsprechende
Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines als Zweirohrdämpfers
ausgebildeten Stoßdämpfers;
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7 eine
vergrößerte Schnittansicht
der Kolbenanordnung des Stoßdämpfers in 6 bei einem kleinen Hub
in der Zugstufe;
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8 eine
der 7 entsprechende
Ansicht bei einem großen
Hub in der Zugstufe;
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9 eine
der 7 entsprechende
Ansicht bei einem, kleinen Hub in der Druckstufe;
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10 eine
der 7 entsprechende
Ansicht bei einem großen
Hub in der Druckstufe;
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11 eine
Explosionsdarstellung einer Ventilanordnung;
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12 eine
Explosionsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels einer Ventilanordnung;
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13 eine
Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ventilanordnung.
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Der in 1 gezeigte
zweistufige Stoßdämpfer 10 ist
als Einrohrdämpfer
ausgebildet und besitzt eine Kolbenanordnung 12 sowie ein
Druckrohr 14. Die Kolbenanordnung 12 umfaßt eine
Ventilanordnung 16 und eine Kolbenstange 18. Die
Ventilanordnung 16 unterteilt das Druckrohr 14 in
eine obere Arbeitskammer 20 und eine untere Arbeitskammer 22.
Die Kolbenstange 18 erstreckt sich aus dem Druckrohr 14 heraus
und besitzt ein Auge 24 zur Befestigung an den gefederten
oder ungefederten Massen des Fahrzeuges. Das Druckrohr 14 ist
mit Strömungsmittel
gefüllt
und besitzt ein Auge 26 zur Befestigung an den ungefederten
bzw. gefederten Massen des Fahrzeuges. Aufhängungsbewegungen des Fahrzeuges
führen
somit zu einer Zug- oder Druckstufenbewegung der Kolbenanordnung 12 bezüglich des
Druckrohres 14, und diese Bewegungen werden durch die gedrosselte
Strömung zwischen den
Kammern 20 und 22 durch die Ventilanordnung 16 hindurch
gedämpft.
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Die Ventilanordnung 16 ist
an der Kolbenstange 18 angebracht und weist ein oberes
Ventil 42, einen schwimmend gelagerten Ring 44 und
ein unteres Ventil 46 auf. Wie in den 2 und 3 zu
sehen ist, besitzt die Kolbenstange 18 einen durchmesserverringerten
Abschnitt 48, der am Ende der Kolbenstange 18 innerhalb
des Zugrohres 14 angeordnet ist, um eine Schulter 15 für die Befestigung
der verbleibenden Bestandteile der Ventilanordnung 16 zu
bilden. Das obere Ventil 42 ist angrenzend an der Schulter 50 angeordnet.
Ein Abstandsstück 52 ist
angrenzend an dem oberen Ventil 42 angeordnet, und das
untere Ventil 46 ist angrenzend an dem Abstandsstück 52 angeordnet.
Eine Mutter 54 ist auf das Ende der Kolbenstange 18 aufgeschraubt,
um die Anordnung der Bestandteile zusammenzuhalten. Eine Schraubenfeder 56 ist
zwischen dem oberen Ventil 42 und dem unteren Ventil 46 angeordnet,
um das Öffnen
und Schließen
dieser Ventile zu steuern. Der schwimmend gelagerte Ring 44 ist
ebenfalls zwischen dem oberen Ventil 42 und unteren Ventil 46 angeordnet, um
für die
mehrstufige Dämpfungswirkung
zu sorgen, wie noch genauer erläutert
wird. Wenn das oberen Ventil 42 und das untere Ventil 46 in
das Druckrohr 14 eingebaut sind, sind sie im Druckrohr 14 gleitend
und abgedichtet so gelagert, daß bei
einer Bewegung der Kolbenstange 18 bezüglich des Druckrohres 14 Strömungsmittel
durch die Ventile 42 und 46 strömt, jedoch
kein Strömungsmittel
zwischen den Ventilen und dem Druckrohr 14 strömt. Der
Ring 44 ist ebenfalls gleitend und abgedichtet in dem Druckrohr 14 zwischen
dem oberen und unteren Ventil 42 bzw. 46 gelagert.
Der Ring 44 arbeitet sowohl mit dem oberen wie auch dem
unteren Ventil 42 bzw. 46 zusammen, um die Dämpfungsrate
des Stoßdämpfers 10 zu
beeinflussen.
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Das oberen Ventil 42 besitzt
einen plattenförmigen
Anschlag 60, eine Auslaß-Ventilscheibe 62, einen Ventilkörper 64,
eine Drosselscheibe 66 in Verbindung mit einer Einlaß-Ventilscheibe 68.
Der Ventilkörper 64 weist
einen ersten Strömungskanal 70 und
einen zweiten Strömungskanal 72 auf,
durch die bei Bewegungen der Kolbenanordnung 12 relativ
zu dem Druckrohr 14 Strömungsmittel
durch den Ventilkörper 64 strömen kann.
Die Auslaß-Ventilscheibe 62 steuert
den Durchfluß durch
den Strömungskanal 70, und
die Drosselscheibe 66 in Verbindung mit der Einlaß-Ventilscheibe 68 steuert
den Durchfluß durch
den Strömungskanal 72.
Der Anschlag 60 ist angrenzend an der Schulter 50 angeordnet,
und die Auslaß-Ventilscheibe 62 ist
zu dem Anschlag 60 durch eine Beilagscheibe 74 beabstandet.
Die Auslaß-Ventilscheibe 62 liegt
an dem Ventilkörper 64 an
und schließt
einen Ringraum 76, der in dem oberen Abschnitt des Ventilkörpers 64 vorgesehen
ist. Die Auslaß-Ventilscheibe 62 bildet
zumindest eine Öffnung 78,
durch die während
eines Hubs des Stoßdämpfers 10 das durch
den Strömungskanal
70 im Ventilkörper 64 strömende Strömungsmittel
strömt.
Die Auslaß-Ventilscheibe 62 kann
sich unter dem Strömungsmitteldruck
in der Druckstufe nach oben verformen. Die Verformung der Ventilscheibe 62 nach
oben wird von dem Anschlag 60 begrenzt. Die Drosselscheibe 66 und
die Einlaß-Ventilscheibe 68 sind
auf der zu der Auslaß-Ventilscheibe 62 entgegengesetzten
Seite des Ventilkörpers 64 angeordnet.
Die Drosselscheibe 66 ist angrenzend am Ventilkörper 64 angeordnet, und
beide Scheiben 66 und 68 werden von der Druckfeder 56 in
Richtung auf den Ventilkörper 64 vorgespannt.
Die Drosselscheibe 66 liegt an dem Ventilkörper 64 an
und schließt
einen Ringraum 80, der in dem unteren Abschnitt des Ventilkörpers 64 gebildet
ist. Die Drosselscheibe 66 bildet mindestens eine Öffnung 82,
durch die bei einem Hub des Stoßdämpfers 10 das
durch den Strömungskanal 72 im Ventilkörper 64 hindurchtretende
Strömungsmittel strömen kann.
Die Drosselscheibe 66 und die Einlaß-Ventilscheibe 68 können in
eine abgehobene Stellung relativ zu dem Ventilkörper 64 bewegt werden,
und zwar aufgrund der Auslenkung der Feder 56, die durch
den Strömungsmitteldruck
in der Zugstufe des Stoßdämpfers 10 hervorgerufen
wird.
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Das untere Ventil 46 hat
den gleichen Aufbau wie das obere Ventil 42, wirkt jedoch
genau entgegengesetzt. Das untere Ventil 46 ist an dem
unteren Ende der Kolbenstange 18 befestigt und ist zu dem oberen
Ventil 42 durch das Abstandsstück 52 beabstandet.
Durch diesen Abstand wird eine Zwischenkammer 84 gebildet,
in der die Schraubenfeder 56 angeordnet ist und in der
der schwimmend gelagerte Ring 44 seine Funktion ausübt. Das
untere Ventil 46 besitzt einen plattenförmigen Anschlag 86,
eine Auslaß-Ventilscheibe 88,
eine Auslaß-Drosselscheibe 89,
einen Ventilkörper 90,
eine Drosselscheibe 92 und eine Einlaß-Ventilscheibe 94.
Der Ventilkörper 90 bildet
einen ersten Strömungskanal 96 und
einen zweiten Strömungskanal 98, über die
Strömungsmittel
durch den Ventilkörper 90 strömen kann,
wenn sich die Kolbenanordnung 12 relativ zu dem Druckrohr 14 bewegt.
Die Auslaß-Ventilscheibe 88 in
Verbindung mit der Auslaß-Drosselscheibe 89 steuert den
Durchfluß durch
den Strömungskanal 96,
und die Drosselscheibe 92 in Verbindung mit der Einlaß-Ventilscheibe 94 steuert
den Durchfluß durch
den Strömungskanal 98.
Der Anschlag 86 ist angrenzend an der Mutter 54 angeordnet,
und die Auslaß-Ventilscheibe 88 ist
zu dem Anschlag 86 durch eine Beilagscheibe 100 beabstandet.
Die Auslaß-Ventilscheibe 88 liegt
an der Auslaß-Drosselscheibe 89 an,
welche wiederum an dem Ventilkörper 90 anliegt
und einen Ringraum 102 im unteren Abschnitt des Ventilkörpers 90 schließt. Die
Auslaß-Drosselscheibe 89 bildet mindestens
eine Öffnung 104,
durch die bei einem Hub des Stoßdämpfers 10 das
durch den Strömungskanal 96 im
Ventilkörper 90 hindurchtretende
Strömungsmittel
strömt.
Die Auslaß-Ventilscheibe 88 kann
durch den Strömungsmitteldruck
in der Zugstufe des Stoßdämpfers 10 nach
unten verformt werden. Diese Verformung der Ventilscheibe 88 wird
durch den Anschlag 86 begrenzt. Die Drosselscheibe 92 und
die Einlaß-Ventilscheibe 94 sind
auf der der Auslaß-Ventilscheibe 88 abgewandten
Seite des Ventilkörpers 90 angeordnet.
Die Drosselscheibe 92 ist angrenzend am Ventilkörper 90 angeordnet,
und beide Scheiben 92 und 94 werden von der Schraubenfeder 56 in
Richtung auf den Ventilkörper 90 vorgespannt. Die
Drosselscheibe 92 liegt an dem Ventilkörper 90 an und schließt einen
Ringraum 106 in dem oberen Abschnitt des Ventilkörpers 90.
Die Drosselscheibe 92 bildet mindestens eine Öffnung 108,
durch die bei einem Hub des Stoßdämpfers 10 das
durch den Strömungskanal 98 im
Ventilkörper 90 hindurchtretende Strömungsmittel
strömen
kann. Die Drosselscheibe 92 und die Einlaß-Ventilscheibe 94 können sich ebenfalls
in eine abgehobene Stellung relativ zu dem Ventilkörper 90 bewegen,
und zwar aufgrund der Auslenkung der Feder 56, die durch
den Strömungsmitteldruck
in der Druckstufe des Stoßdämpfers 10 hervorgerufen
wird.
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Die 2 bis 5 zeigen die verschiedenen Dämpfungszustände der
Kolbenanordnung 12 des Stoßdämpfers 10. Die 2 zeigt eine Zugstufenbewegung
kleiner Amplitude, 3 eine
Zugstufenbewegung großer
Amplitude, 4 eine Druckstufenbewegung
kleiner Amplitude und 5 eine
Druckstufenbewegung großer
Amplitude.
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In 2 ist
eine Zugstufenbewegung kleiner Amplitude des Stoßdämpfers 10 dargestellt,
wobei Pfeile den Strömungsverlauf
andeuten. Bei Dämpferbewegungen
kleiner Amplitude bleibt der Ring 44 aufgrund der Reibung
an dem Druckrohr 14 in der Zwischenkammer 84,
und er berührt
dann nicht das obere Ventil 42 oder das untere Ventil 46.
Die Strömung
aus der oberen Kammer 20 des Druckrohres 14 durch
die Zwischenkammer 84 und in die untere Kammer 22 erfolgt
durch zwei Strömungsverbindungen.
Die erste Strömungsverbindung
ist mit 110 bezeichnet und verläuft von der oberen Kammer 20 durch
den Strömungskanal 72 mit
abgehobener Drosselscheibe 66 und Einlaß-Ventilscheibe 68 zu der
Zwischenkammer 84. Die Strömungsverbindung verläuft dann
von der Zwischenkammer 84 weiter durch den Strömungskanal 86 vorbei
an der Auslaß-Ventilscheibe 88 des
unteren Ventils 46 in die untere Kammer 22 des
Druckrohres 14. Gleichzeitig erfolgt eine Strömung durch
die zweite Strömungsverbindung 112,
wie durch die Pfeile angedeutet. Das Strömungsmittel verläßt die Zwischenkammer 84 durch
die Öffnung 108 in
der Drosselscheibe 92 und durch den Strömungskanal 98, um ebenfalls
in die untere Kammer 22 des Druckrohres 14 einzutreten. Diese
beiden parallelen Strömungsverbindungen 110 und 112 sorgen
somit für
eine relativ weiche Dämpfung
bei kleinen Bewegungen des Stoßdämpfers 10.
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Eine Zugstufenbewegung großer Amplitude ist
in 3 dargestellt, in
der der Strömungsverlauf wiederum
durch Pfeile angedeutet ist. Bei Zugstufenbewegungen großer Amplitude
bleibt der Ring 44 aufgrund der Reibung in seiner Stellung,
wäh rend sich
das untere Ventil 46 zusammen mit der Kolbenstange 16 in
Anlage mit dem Ring 44 bewegt. Die Strömung aus der oberen Kammer 20 durch
die Zwischenkammer 84 in die untere Kammer 22 erfolgt dann
nur über
eine Strömungsverbindung,
und zwar die Strömungsverbindung 110.
Wie oben erläutert, verläuft die
Strömungsverbindung 110 von
der oberen Kammer 20 durch den Strömungskanal 72, wodurch
die Drosselscheibe 66 und die Einlaß-Ventilscheibe 68 von
dem Ventilkörper 64 abgehoben
werden, so daß die
Strömung
in die Zwischenkammer 84 eintreten kann. Die Strömung setzt
sich aus der Kammer 84 durch den Strömungskanal 96 und
an der Auslaß-Ventilscheibe 88 vorbei
fort und gelangt dann in die untere Kammer 22 des Druckrohres 14.
Die Strömungsverbindung 112 wird
von dem Ring 44 unterbrochen bzw. gesperrt, wie in 2 gezeigt ist. Die einzige
Strömungsverbindung
sorgt daher für eine
relativ harte Dämpfung
bei großen
Bewegungen des Stoßdämpfers 10.
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Eine Druckstufenbewegung kleiner
Amplitude des Stoßdämpfers 10 ist
in 4 dargestellt, in der
wiederum Pfeile den Strömungsverlauf
andeuten. Bei Druckstufenbewegungen kleiner Amplitude bleibt der
Ring 44 aufgrund der Reibung am Druckrohr 14 in
der Zwischenkammer 84, und er gelangt nicht mit dem oberen
Ventil 42 oder dem unteren Ventil 46 in Berührung. Die
Strömung
aus der unteren Kammer 22 durch die Zwischenkammer 84 in
die obere Kammer 20 erfolgt durch zwei parallele Strömungsverbindungen.
Die erste Strömungsverbindung 114 verläuft von
der unteren Kammer 22 durch den Strömungskanal 98 und
bei abgehobener Drosselscheibe 92 und Einlaß-Ventilscheibe 94 in
die Zwischenkammer 84. Das Strömungsmittel strömt dann weiter
aus der Kammer 84 durch den Strömungskanal 70 vorbei
an der Auslaß-Ventilscheibe 62 des oberen
Ventils 42 in die obere Kammer 20 des Druckrohres 14.
Gleichzeitig erfolgt eine Strömung
durch eine zweite Strömungsverbindung 116,
wie durch die Pfeile angedeutet wird. Das Strömungsmittel verläßt die untere
Kammer 22 durch die Öffnung 104 und
gelangt durch den Strömungskanal 96 in
die Zwischenkammer 84. Das Strömungsmittel verläßt die Zwischenkammer 84 durch
die Öffnung 82 in
der Drosselscheibe 66 und durch den Strömungskanal 72 und gelangt
dann ebenfalls in die obere Kammer 20 des Druckrohres 14.
Diese beiden parallelen Strömungsverbindungen 114 und 116 sorgen
somit für
eine relativ weiche Dämpfung
bei kleinen Bewegungen des Stoßdämpfers 10.
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Eine Druckstufenbewegung großer Amplitude
des Stoßdämpfers 10 ist
in 5 dargestellt, in der
wiederum der Strömungsverlauf
durch Pfeile angedeutet ist. Bei Druckstufenbewegungen großer Amplitude
bleibt der Ring 44 aufgrund der Reibung in seiner Stellung,
während
sich das obere Ventil 42 zusammen mit der Kolbenstange 18 in
Anlage mit dem Ring 44 bewegt. Die Strömung aus der unteren Kammer 22 durch
die Zwischenkammer 84 in die obere Kammer 20 erfolgt
dann nur durch eine Strömungsverbindung,
und zwar die Strömungsverbindung 114. Wie
oben erläutert,
verläuft
die Strömungsverbindung 114 von
der unteren Kammer 22 durch den Strömungskanal 98 vorbei
an der abgehobenen Drosselscheibe 92 und Einlaß-Ventilscheibe 94 in
die Zwischenkammer 84. Die Strömungsverbindung 114 setzt
sich von der Zwischenkammer 84 durch den Strömungskanal 70 vorbei
an der Auslaß-Ventilscheibe 62 in
die obere Kammer 20 fort. Die Strömungsverbindung 116 wird
durch den Ring 44 unterbrochen bzw. gesperrt, wie in 4 dargestellt ist. Die einzige Strömungsverbindung
sorgt somit für
eine relativ harte Dämpfung
bei großen
Bewegungen des Stoßdämpfers 10.
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Die 6 bis 10 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel
eines zweistufigen Stoßdämpfers 210, der
in diesem Fall als Doppelrohrdämpfer
ausgebildet ist. Der Stoßdämpfer 210 weist
eine Kolbenanordnung 212, ein Druckrohr 214 und
ein Außenrohr 215 auf.
Die Kolbenanordnung 212 umfaßt eine Ventilanordnung 216 und
eine Kolbenstange 218. Die Ventilanordnung 216 unterteilt
das Druckrohr 214 in eine obere Arbeitskammer 220 und
eine untere Arbeitskammer 222. Die Kolbenstange 18 erstreckt sich
aus dem Druckrohr 214 und dem Außenrohr 215 heraus
und besitzt einen Gewindeabschnitt 224 zur Befestigung
an den gefederten oder ungefederten Massen des Fahrzeuges. Das Druckrohr 214 ist
mit Strömungsmittel
gefüllt,
das sich bei einer Bewegung der Ventilanordnung 216 durch
diese hindurch zwi schen den Kammern 220 und 222 bewegt.
Das Außenrohr 215 umgibt
das Druckrohr 214 und besitzt ein Auge 226 zur
Befestigung an den ungefederten bzw. gefederten Massen des Fahrzeuges.
Aufhängungsbewegungen
des Fahrzeuges führen
somit zu einer Zugstufen- oder Druckstufenbewegung der Kolbenanordnung 212 relativ
zu dem Druckrohr 214, und diese Bewegungen werden durch
die Drosselströmung
durch die Ventilanordnung 216 zwischen den Kammern 220 und 222 gedämpft. Der
Volumenunterschied zwischen den Kammern 220 und 222 während des
Hubes des Stoßdämpfers 210 ist
als „Stangenvolumen" bekannt, und er
wird durch ein Bodenventil (nicht gezeigt) ausgeglichen, das am
Boden des Stoßdämpfers 10 angeordnet
ist. Das Bodenventil steuert die Strömung zwischen der unteren Kammer 222 und
einer Reservekammer 230, die zwischen dem Druckrohr 214 und
dem Außenrohr 215 angeordnet
ist, wie natürlich
bekannt ist.
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Die Ventilanordnung 216 ist
an der Kolbenstange 218 befestigt und besteht aus einem
tassenförmigen
Gehäuse 242,
einem schwimmend gelagerten Ring 242, einem oberen Federfänger 246,
einer oberen Schraubenfeder 248, einer oberen Einlaß-Ventilscheibe 250,
einer oberen Drosselscheibe 252, einem Ventilkörper 254,
einer unteren Drosselscheibe 256, einer unteren Einlaß-Ventilscheibe 258, einem
unteren Federfänger 260,
einer unteren Schraubenfeder 262 und einer Mutter 264.
Die Kolbenstange 218 hat einen durchmesserverringerten Abschnitt 266,
der eine Schulter 268 bildet, welche die Bestandteile der
Ventilanordnung 216 positioniert. Das Gehäuse 242 ist
angrenzend an der Schulter 268 angeordnet und bildet mit
dem Ventilkörper 254 eine
Zwischenkammer 270 innerhalb des Druckrohres 214.
Der obere Federfänger 246 ist
zwischen dem Gehäuse 242 und
dem Ventilkörper 240 angeordnet
und bildet eine Schulter 272, an der die obere Schraubenfeder 248 abgestützt ist.
Die obere Schraubenfeder 248 ist zwischen dem oberen Federfänger 246 und
dem Ventilkörper 254 angeordnet;
um sowohl die obere Einlaß-Ventilscheibe 250 und
die obere Drosselscheibe 252 in Richtung auf den Ventilkörper 254 vorzuspannen.
Die obere Einlaß-Ventilscheibe 250 und
die obere Drosselscheibe 252 sind zwischen der oberen Schraubenfeder 248 und
dem Ventilkörper 254 ange ordnet
und werden gegen den Ventilkörper 254 vorgespannt,
um einen Ringraum 274 in dem oberen Abschnitt des Ventilkörpers 254 zu
schließen.
Die oberen Drosselscheibe 252 bildet mindestens eine Öffnung 276,
welche die Strömung für den Stoßdämpfer 210 ermöglicht.
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Der Ventilkörper 254 ist angrenzend
an dem oberen Federfänger 246 angeordnet
und liegt gleitend und abgedichtet an dem Druckrohr 214 an.
Eine Dichtung 278 ist innerhalb einer Ringnut 280 angeordnet,
um eine Abdichtung zwischen dem Ventilkörper 254 und dem Druckrohr 214 zu
bilden. Der Ventilkörper 254 hat
einen ersten Strömungskanal 282 und
einen zweiten Strömungskanal 284,
durch die das Strömungsmittel
strömt,
wenn sich die Kolbenanordnung 212 relativ zu dem Druckrohr 214 bewegt. Der
Ring 244 liegt gleitend und abgedichtet am Druckrohr 214 an
und ist in der Zwischenkammer 270 zwischen dem Ventilkörper 254 und
dem Gehäuse 242 angeordnet.
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Die untere Drosselscheibe 256 und
die untere Einlaß-Ventilscheibe 258 sind
benachbart zu dem unteren Ende des Ventilkörpers 254 angeordnet
und werden gegen den Ventilkörper 254 von
der unteren Schraubenfeder 262 vorgespannt, um einen Ringraum
286 im unteren Abschnitt des Ventilkörper 254 zu schließen. Die
untere Drosselscheibe 256 bildet mindestens eine Öffnung 288,
welche die Strömung im
Stoßdämpfer 10 ermöglicht.
Der untere Federfänger 260 ist
benachbart zu der unteren Einlaß-Ventilscheibe 258 angeordnet
und bildet eine Schulter 290, an der die untere Schraubenfeder 262 abgestützt ist, sowie
eine Schulter 292, die die Vorspannkraft der Schraubenfeder 262 bestimmt.
Die untere Schraubenfeder 262 ist zwischen dem unteren
Federfänger 260 und
der Mutter 264 angeordnet, um die untere Drosselscheibe 256 und
die untere Einlaß-Ventilscheibe 258 gegen
den Ventilkörper 254 vorzuspannen.
Die Mutter 264 ist auf das freie Ende der Kolbenstange 218 aufgeschraubt
und dient dazu, die verschiedenen Elemente der Ventileinrichtung 216 zu positionieren
und zu halten sowie die obere Schraubenfeder 248 wie auch
die untere Schraubenfeder 262 vorzuspannen.
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Die 7 bis 10 zeigen die verschiedenen Dämpfungszustände, die
von der Kolbenanordnung 212 des Stoßdämpfers 210 erzeugt
werden. 7 zeigt eine
Zugstufenbewegung kleiner Amplitude, 8 eine
Zugstufenbewegung großer
Amplitude, 9 eine Druckstufenbewegung
kleiner Amplitude und 10 eine
Druckstufenbewegung großer
Amplitude.
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Eine Zugstufenbewegung kleiner Amplitude des
Stoßdämpfers 210 ist
in 7 dargestellt, in
der die Strömung
durch Pfeile angedeutet wird. Bei kleinen Zugstufenamplituden bleibt
der Ring 244 in seiner Lage innerhalb der Zwischenkammer 270 aufgrund
der Reibung an dem Druckrohr 214, und er gelangt nicht
mit dem Gehäuse 242 oder
der oberen Einlaß-Ventilscheibe 250 in
Berührung.
Die Strömung
von der oberen Kammer 220 durch die Zwischenkammer 270 in
die untere Kammer 222 erfolgt durch zwei parallele Strömungsverbindungen.
Die erste Strömungsverbindung,
die mit 294 bezeichnet ist, verläuft von der oberen Kammer 220 durch
einen Strömungskanal 296 im
Gehäuse 242 zu
der Zwischenkammer 270. Die Strömung setzt sich dann von der
Zwischenkammer 270 durch die Öffnung 276 in der
oberen Drosselscheibe 252 durch den Strömungskanal 284 im
Ventilkörper 254 in
die untere Kammer 222 des Druckrohres 214 fort.
Gleichzeitig erfolgt eine Strömung
durch eine zweite Strömungsverbindung 298,
wie durch die Pfeile angedeutet ist. Das Strömungsmittel strömt in die
Zwischenkammer 270 um das Gehäuse 242 herum und
verläßt die Zwischenkammer 270 durch
den Strömungskanal 282 in dem
Ventilkörper 254 und
strömt
durch die Öffnung 288 in
der unteren Drosselscheibe 256 in die untere Kammer 222 des
Druckrohres 214. Diese beiden parallelen Strömungsverbindungen 294 und 298 sorgen somit
für eine
relativ weiche Dämpfung
bei kleinen Bewegungen des Stoßdämpfers 210.
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Eine Zugstufenbewegung großer Amplitude des
Stoßdämpfers 210 ist
in 8 dargestellt. Bei großen Zugstufenamplituden
bleibt der Ring 244 in seiner Lage aufgrund der Reibung,
während
sich der Ventilkörper 254 mit
der Kolbenstange 218 so bewegt, daß sich die Einlaß-Ventilscheibe 250 an
den Ring 244 anlegt. Die Strömung aus der oberen Kammer 220 durch
die Zwischenkammer 270 in die untere Kammer 222 erfolgt
dann nur über
eine Strömungsverbindung,
und zwar über
die Strömungsverbindung 298.
Wie oben erläutert,
verläuft
die Strömungsverbindung 298 von
der oberen Kammer 220 um das Gehäuse 242 herum in die
Zwischenkammer 270. Von der Zwischenkammer 270 setzt
sie sich durch den Strömungskanal 282 vorbei
an der unteren Drosselscheibe 256 und der unteren Einlaß-Ventilscheibe 258 zu
der unteren Kammer 222 des Druckrohres 214 fort.
Die Strömungsverbindung 294 wird durch
den Ring 244 unterbrochen bzw. gesperrt, wie in 7 gezeigt ist. Die einzig
verbleibende Strömungsverbindung
sorgt somit für
eine relativ harte Dämpfung
bei großen
Bewegungen des Stoßdämpfers 210.
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Eine Druckstufenbewegung kleiner
Amplitude des Stoßdämpfers 210 ist
in 9 dargestellt. Bei kleinen
Druckstufenamplituden bleibt der Ring 244 in seiner Lage
innerhalb der Zwischenkammer 270 aufgrund der Reibung am
Druckrohr 214, und er berührt weder das Gehäuse 242 noch
die obere Einlaß-Ventilscheibe 250.
Die Strömung
aus der unteren Kammer 222 durch die Zwischenkammer 270 in
die obere Kammer 220 des Druckrohres 214 erfolgt
primär durch
eine Strömungsverbindung 300.
Die Strömungsverbindung 300 verläuft von
der unteren Kammer 220 durch den Strömungskanal 284 über die Öffnung 276 in
der oberen Drosselscheibe 252 in die Zwischenkammer 270.
Das Strömungsmittel
verläßt die Zwischenkammer 270 durch
den Strömungskanal 296 im
Gehäuse 242.
Die Größe des Strömungskanals 284 und
die von der oberen Schraubenfeder 248 ausgeübte Kraft
sorgt somit für
die erforderliche Dämpfung
bei kleinen Bewegungen des Stoßdämpfers 210.
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Eine Druckstufenbewegung großer Amplitude
des Stoßdämpfers 210 ist
in 10 dargestellt. Bei
großen
Druckstufenamplituden bleibt der Ring 244 aufgrund der
Reibung in seiner Lage, während sich
das Gehäuse 242 mit
der Kolbenstange 218 so bewegt, daß sich das Gehäuse 242 an
den Ring 244 anlegt. Die Bewegung des Gehäuses 242 in
Anlage mit dem Ring 244 verringert die Größe des Strömungskanals 296 nicht
merklich, und daher hat sie keine Auswirkung auf die Dämpfungsrate
des Stoßdämpfers 210.
Bei großen
Druckstufenamplituden, die bei hoher Geschwindig keit auftreten,
ist es nicht erwünscht,
die Dämpfung
des Stoßdämpfers 210 einzuschränken. In
der Druckstufe ist daher die Dämpfungsrate
des Stoßdämpfers 210 im
wesentlichen die gleiche für
Bewegungen großer
und kleiner Amplitude.
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Sämtliche
in den 1 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispiele
zeigen eine Öffnung,
die in einer Drosselscheibe gebildet ist. Dies ist in 11 veranschaulicht, in der
ein schwimmend gelagerter Ring 310, eine Einlaß-Ventilscheibe 312,
eine Drosselscheibe 314 und ein Ventilkörper 316 dargestellt sind.
Die Drosselscheibe 314 besitzt mindestens eine Öffnung 318,
die für
eine weiche Dämpfung
des Stoßdämpfers sorgt.
Der Ventilkörper 316 bildet
eine Ringkammer 320, welche von einer inneren ringförmigen Rippe 322 und
einer äußeren ringförmigen Rippe 324 gebildet
wird. Wenn somit die Drosselscheibe 314 an dem Ventilkörper 316 anliegt,
und die Einlaß-Ventilscheibe 312 an
der Drosselscheibe 314 anliegt, wird eine Strömung in
die und aus der Kammer 320 durch die Öffnung 318 in der
Drosselscheibe 314 ermöglicht.
Diese Art der Anordnung ist typisch für alle Betriebszustände mit
weicher Dämpfung
in den 1 bis 10.
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Die 12 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der keine Drosselscheibe 314 erforderlich ist. In 12 sind ein schwimmend gelagerter
Ring 310, eine Einlaß-Ventilscheibe 312 und
ein Ventilkörper 316' dargestellt.
Der Ventilkörper 316' bildet eine Ringkammer 320', die von einer
inneren ringförmigen Rippe 322' und einer äußeren ringförmigen Rippe 324' gebildet wird.
Die äußere ringförmige Rippe 324' besitzt mindestens
eine Öffnung 318', die für die weiche
Dämpfung
des Stoßdämpfers sorgt.
Wenn somit die Einlaß-Ventilscheibe 312 an
dem Ventilkörper 316' anliegt, wird
eine Strömung
in die und aus der Kammer 320' durch die Öffnung 318' in der Rippe 324' ermöglicht.
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Die beiden Ausführungsbeispiele der 11 und 12 stellen ein System dar, bei dem die
Umschaltung von einer weichen Dämpfung
auf eine harte Dämpfung
sehr rasch erfolgt, ähnlich
einer Ein-Aus-Situation. 13 zeigt
ein System zum Umschalten von einer weichen auf eine harte Dämpfung in
einer allmählichen
bzw. kontinuierlich veränderlichen
Weise. 13 zeigt einen
schwimmend gelager ten Ring 410, eine Einlaß-Ventilscheibe 412,
eine Drosselscheibe 414 und einen Ventilkörper 416.
Die Drosselscheibe 414 hat mehrere Öffnungen 418, die für eine weiche
Dämpfung
des Stoßdämpfers sorgen.
Der Ventilkörper 416 bildet
einen Ringraum 420, der von einer inneren ringförmigen Rippe 422 und
einer äußeren ringförmigen Rippe 424 gebildet
wird. Die Einlaß-Ventilscheibe 412 ist
keine kontinuierliche Scheibe wie die Einlaß-Ventilscheibe 312.
Statt dessen ist die Einlaß-Ventilscheibe 412 eine
geteilte Scheibe mit einem nach außen geformten Ende, das einen
Winkelarm 426 bildet. Wenn somit die Drosselscheibe 414 an
dem Ventilkörper 416 und
die Ventilscheibe 412 an der Drosselscheibe 414 anliegt,
wird eine Strömung
in den und aus dem Raum 420 durch Öffnungen 418 in der
Drosselscheibe 414 ermöglicht. Bei
einer Umschaltung von einer weichen Dämpfung zu einer harten Dämpfung erfolgt
die Änderung
progressive aufgrund der Bewegung des Armes 426, der die Öffnung 418 fortschreitend
schließt
und sperrt, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet wird. Dieser
progressive bzw. kontinuierlich veränderliche Schließvorgang
steht im Gegensatz zu dem Ein-Aus-Schließvorgang bei der weichen Dämpfung der
oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Es versteht sich, daß das
in 13 gezeigte System
mit kontinuierlich veränderlicher
weicher Dämpfung
in dem Stoßdämpfer 10 oder
dem Stoßdämpfer 210 angeordnet
werden kann, wenn eine weiche Dämpfung erforderlich
ist.