DE19749927A1 - Hydraulischer Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdäm­ pfer, wie er insbesondere bei Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Hydraulische Schwingungsdämpfer werden überall dort eingesetzt, wo Schwingungen und Ge­ räusche zwischen benachbarten Teilen einer mechanischen Anordnung isoliert wer­ den soll. Sie umfassen typischerweise einen Druckzylinder, in dem ein beweglicher Kolben angeordnet ist, welcher den vom Zylinder gebildeten Arbeitsraum in zwei Arbeitskammern unterteilt. Ein Arbeitsmedium wird zwischen den beiden Seiten des Kolbens durch eine Reihe von Ventilen bewegt. Die wahlweise Steuerung des Durchflusses des Arbeitsmediums sorgt für die gewünschten Eigenschaften zur Dämpfung von Schwingungen und Geräuschen. Die wahlweise Steuerung kann durch die Eigenschaften der Ventilkomponenten innerhalb des Zylinders erreicht werden.

Bei einem vorbekannten Typ von Schwingungsdämpfern hat der Kolben an seinem Umfang eine zylindrische Schürze bzw. Hülse. Diese Schürze weist ein La­ ger in Form eines Ringbandes auf, welches eine Dichtung zwischen dem Kolben und der Innenfläche des Zylinders bildet. Das Ventil des vorbekannten Schwin­ gungsdämpfers für die Zugstufe umfaßt typischerweise eine Reihe von Ventilschei­ ben, welche eine Lochscheibe abstützen, welche sich unter Druck verformt, so daß Dämpfungsmedium durch das Ventil strömen kann. An dem Abschnitt der Unter­ seite des Kolbens, der radial außerhalb der Lochscheibe angeordnet ist, befindet sich eine Stegfläche, die die erste Fläche ist, an der das Arbeitsmedium beim Verlassen des Ventils vorbeiströmt. Bei dem vorbekannten Stoßdämpfer hat diese Stegfläche typischerweise eine Neigung von ungefähr 45° bezüglich der Oberfläche der Loch­ scheibe in unverformtem Zustand.

Die Bewegung des Arbeitsmediums zwischen den Arbeitskammern des Schwingungsdämpfers wird begleitet von einer Bewegung des Kolbens aufgrund von Unebenheiten der Bodenfläche, auf der die Fahrzeugräder rollen. Die Kolben­ bewegung ruft Druckerhöhungen und -verringerungen in den Arbeitskammern her­ vor, welche ihrerseits eine Bewegung des Arbeitsmediums aus einer Arbeitskammer höheren Drucks in eine Arbeitskammer niedrigeren Drucks hervorrufen. Die Steue­ rung der Bewegung des Arbeitsmediums in beiden Richtungen zwischen den Ar­ beitskammern eines Schwingungsdämpfers wird durch die Ventile erreicht, die den Bohrungen im Kolben zugeordnet sind. Diese Bewegung des Arbeitsmediums um­ faßt eine Bewegung aus einer Arbeitskammer eines relativ großen Volumens durch Drosselbereiche, die den Ventilen sehr viel kleineren Volumens zugeordnet sind, und wiederum in die andere Arbeitskammer, welche ein Bereich eines relativ gro­ ßen Volumens darstellt. Das Arbeitsmedium, das bei einem erhöhten Druck inner­ halb einer Arbeitskammer zu strömen beginnt, bewegt sich durch die Ventile und erfährt hierbei einen deutlichen Druckabfall, wenn es aus dem Ventil austritt und in die andere Arbeitskammer eintritt.

Wenn die Strömung des Arbeitsmediums aus Bereichen hohen Drucks in Be­ reichen niedrigen Drucks von einem derartig deutlichen Druckabfall bei Verlassen des Ventils begleitet wird, daß der Druck des Arbeitsmediums unter den Dampf­ druck abfällt, kommt es zu einer Verdampfung innerhalb des Arbeitsmediums, was Dampfblasen an dieser Stelle zur Folge hat. Bei einer weiteren Strömung des Ar­ beitsmediums über den Punkt niedrigen Drucks hinaus, wo der Druck wieder über den Dampfdruck ansteigt, kommt es zu einem "Kollabieren" der Dampfblasen. Diese Erscheinung, die üblicherweise als Kavitation oder Implosion bezeichnet wird, bewirkt eine Kraftübertragung innerhalb des Arbeitsmediums, die entspre­ chende Schwingungen und Geräusche innerhalb des Arbeitsmediums erzeugt. Die aufgrund des Kollabierens der Dampfblasen übertragenen Kräfte können zu einer Schädigung der inneren Bestandteile eines Dämpfers führen, und zwar insbesondere an Stellen, wo der Druck am niedrigsten ist. Geräusche und Schwingungen aufgrund des Kollabierens der Dampfblasen sind unerwünscht, da sie durch den gesamten Dämpfer sowie auf den Fahrzeugrahmen übertragen werden können.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein hydraulischer Schwingungs­ dämpfer mit einer Ventilkonstruktion geschaffen werden, die die Übertragung von Geräuschen und Schwingungen aufgrund einer Kavitation des Arbeitsmediums durch den Schwingungsdämpfer hindurch auf ein Minimum herabsetzt.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Auftreten von Dampfblasenimplosionen in der Nähe oder in Berührung mit den metallischen Flächen des Druckzylinders, des Kolbens und der Ventile die Tendenz hat, eine stär­ kere Übertragung der durch die Implosionen und Schwingungen hervorgerufenen Schwingungen und Geräusche im gesamten Schwingungsdämpfer hervorzurufen. Diese Schwingungen und Geräusche werden letztlich an das Kraftfahrzeug weiter­ gegeben, falls sie nicht reduziert werden. In diesem Zusammenhang wurde von den Erfindern gefunden, daß eine Isolierung des Kavitationsbereiches gegenüber den metallischen Flächen des Druckzylinders, des Kolbens und der Ventile die Übertra­ gung der erzeugten Geräusche und Schwingungen durch den Schwingungsdämpfer reduziert. Außerdem wurde gefunden, daß eine verbesserte "Arbeitsmediumabstüt­ zung" für den Niederdruckbereich eine geringere Verdampfung des Arbeitsmediums bewirkt.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Schwingungsdämpfer wird daher der Kavitationsbereich gegenüber den metallischen Flächen des Druckzylinders, des Kolbens und der Ventile isoliert. Zu diesem Zweck ist ein spitzerer Winkel der Stegfläche, welche eine Begrenzung in der Nähe des Ventilausganges bildet, vorge­ sehen. Durch diese Maßnahme wird der Bereich des Arbeitsmediums angrenzend an den Ventilauslaß, innerhalb dem Implosionen stattfinden können, vergrößert, wo­ durch eine verbesserte "Strömungsmittelabstützung" im Niederdruckbereich nächst dem Ventilauslaß, eine Verringerung der Größe dieses Niederdruckbereiches und eine entsprechende Reduzierung der Verdampfung jenseits des Ventilauslasses er­ reicht werden. Aufgrund der verbesserten Ventilkonstruktion kann außerdem die Schürze am Umfang des Kolbens wie auch der Einsatz eines Lagerbandes am Kol­ ben weggelassen werden. Diese Konfiguration vermeidet eine Berührung zwischen dem Kolben und dem Druckzylinder und vergrößert außerdem den Bereich inner­ halb des Arbeitsmediums für die Kavitation. Außerdem kann ein Stützkolben vorge­ sehen werden, wodurch eine Lagerstelle geschaffen wird, die wegen der fehlenden Berührung zwischen dem Kolben und der Innenfläche des Druckzylinders benötigt wird. Der Einsatz eines Stützkolbens distanziert den Kavitationsbereich von dem PTFE-Metallagerkontakt an der Innenfläche des Druckzylinders.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Schwingungsdämpfer hat den Vorteil, daß er mittels herkömmlicher Herstellungstechniken und somit äußerst kostengünstig hergestellt werden kann.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines Zwei­ rohr-Schwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Niederdruckbereichs des Schwingungsdämpfers gemäß Fig. 2.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Querschnitt eines hydraulischen Schwingungsdämpfers 10 nach dem Stand der Technik dargestellt ist. Der Schwingungsdämpfer 10 ist als Doppelrohrdämpfer ausgebildet und wird in Personenkraftfahrzeugen zwischen den Rädern und dem Fahrzeugrahmen in übli­ cher Weise eingesetzt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der Schwingungs­ dämpfer 10 auch von einem anderen Typ sein kann und insbesondere auch auf ande­ ren Gebieten außer Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann.

Der Schwingungsdämpfer 10 besitzt einen Druckzylinder 12 mit einem er­ sten Ende (nicht gezeigt) und einem zweiten Ende (nicht gezeigt). Das Innere des Schwingungsdämpfers 10 bildet einen Arbeitsraum zur Aufnahme eines Arbeitsme­ diums. Ein Kolben 14 ist innerhalb des Druckzylinders 12 längsbeweglich angeord­ net. Eine Kolbenstange 16 ist auf der zentralen Längsachse des Druckzylinders 12 in Verbindung mit dem Kolben 14 angeordnet und ebenfalls innerhalb des Druck­ zylinders 12 längs bewegbar. Die Kolbenstange 16 und der Kolben 14 sind somit in Einwärts- und Auswärtsrichtung innerhalb des Druckzylinders 12 bewegbar. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Stoßdämpfer des Standes der Technik besitzt der Kolben 14 eine zylindrische Schürze bzw. Hülse 18 an seinem Umfang. Die Schürze 18 um­ faßt ein Lager 20, das eine Abdichtung zwischen dem Kolben 14 und der Innenflä­ che des Druckzylinders 12 bildet. Bei dem vorbekannten Stoßdämpfer ist somit das Innere des Druckzylinders 12 durch den Kolben 14 und das Lager 20 in eine Ar­ beitskammer 22 oberhalb des Kolbens 14 und eine Arbeitskammer 24 unterhalb des Kolbens 14 unterteilt.

Die Arbeitskammern 22 und 24 sind mit einem Arbeitsmedium, typischer­ weise Öl, gefüllt, das zwischen Bereichen des Schwingungsdämpfers 10 unter Druck verdrängt werden kann. Die Arbeitskammern 22 und 24 stehen miteinander durch mehrere Strömungskanäle in Form von Kolbenbohrungen 26 und 27 mitein­ ander in Verbindung. Die Kolbenbohrungen 26 erlauben in der Druckstufe des Stoß­ dämpfers 19 eine Strömung aus der Arbeitskammer 24 in die Arbeitskammer 22. Die Kolbenbohrungen 27 ermöglichen in der Zugstufe eine Strömung aus der Ar­ beitskammer 22 in die Arbeitskammer 24. Sowohl den Kolbenbohrungen 26 wie auch den Kolbenbohrungen 27 sind Ventile zugeordnet, die die Strömung des Ar­ beitsmediums zwischen den Arbeitskammern 22 und 24 in beiden Richtungen steu­ ern, wie im folgenden genauer beschrieben wird.

Das Ventil für eine Strömung des Arbeitsmediums aus der Arbeitskammer 24 in die Arbeitskammer 22 umfaßt eine Einlaß-Ventilscheibe 28 mit mehreren Öff­ nungen 30. Die Einlaß-Ventilscheibe 28 wird von einer Einlaßfeder 32 gegen den Kolben 14 angedrückt. Das Arbeitsmedium gelangt bei seiner Strömung aus der Arbeitskammer 24 in die Arbeitskammer 22 teilweise durch die Öffnungen 30 und teilweise an der Einlaß-Ventilscheibe 28 vorbei. An der Kolbenstange 16 oberhalb der Einlaßfeder 32 ist eine Stützscheibe 34 angeordnet, um die Einlaß-Ventilscheibe 28 und die Einlaßfeder 32 gegen den Kolben 14 vorzuspannen. Wenn sich der Kol­ ben 14 in der Druckstufe in Einwärtsrichtung bewegt, kommt es zu einer Auslen­ kung der Einlaßfeder 32 aufgrund des erhöhten Drucks in der Arbeitskammer 24, so daß Arbeitsmedium durch die Kolbenbohrungen 26 in die Arbeitskammer 22 strö­ men kann. Wenn der Kolben 14 stillsteht oder sich in der Zugstufe in Auswärtsrich­ tung bewegt, hält die Einlaßfeder 32 die Einlaß-Ventilscheibe 28 in ihrer Schließ­ stellung, so daß das Arbeitsmedium nicht durch das Ventil strömen kann.

Das Ventil, das zur Steuerung der Strömung des Arbeitsmediums aus der Ar­ beitskammer 22 in die Arbeitskammer 24 dient, weist eine ringförmige Loch­ scheibe 36 mit mehreren Öffnungen 38 für den Durchtritt des Arbeitsmediums auf. Mehrere Ventilscheiben 40 und eine Momentenscheibe 42 stützen die Lochscheibe 36 ab und werden von einer Feder 44 an der Unterseite des Kolbens 14 gehalten. Die Feder 44 ist an einem Federfinger 46 unterhalb der Ventilscheiben 40 und der Momentenscheibe 42 angeordnet und wird an diesem von einer Mutter 48 gehalten, die auf ein Gewindeende 50 der Kolbenstange 16 aufgeschraubt ist. Der Strom des Arbeitsmediums durch die Lochscheibe 36 bei seiner Strömung aus der Arbeitskam­ mer 22 in die Arbeitskammer 24 wird somit durch die Öffnungen 38 von den Ven­ tilscheiben 40 und der Feder 44 gesteuert. Wenn sich der Kolben 14 in der Zugstufe in Auswärtsrichtung bewegt, kommt es zu einer Auslenkung der Ventilscheiben 40 aufgrund des erhöhten Drucks in der Arbeitskammer 22, so daß Arbeitsmedium durch die Öffnungen 38 in die Arbeitskammer 24 strömen kann. Wenn der Kolben 14 praktisch stillsteht oder sich in der Druckphase in Einwärtsrichtung bewegt, hält die Feder 44 die Ventilscheiben 40 in Anlage an der Lochscheibe 36, wodurch das Ventil geschlossen wird, so daß kein Arbeitsmedium durch das Ventil strömen kann. Die physikalischen Eigenschaften der oben beschriebenen Ventilbestandteile bestimmen die Strömungseigenschaften des Arbeitsmediums in beiden Richtungen innerhalb des Schwingungsdämpfers 10 und bestimmen somit die Dämpfungseigen­ schaften des Dämpfers insgesamt.

Die Unterseite des Kolbens 14 hat eine spezielle Konfiguration für den Aus­ tritt des Arbeitsmediums aus der Lochscheibe 36. Diese Konfiguration umfaßt eine Stegfläche 52, bei der es sich um eine axial nach oben und radial nach außen schräg verlaufende Fläche handelt, die einen Abschnitt der Unterseite des Kolbens 14 bil­ det. Bei der in Fig. 1 gezeigten vorbekannten Konfiguration verläuft die Stegfläche 52 in radial und axial auswärtiger Richtung unter einem Winkel von näherungs­ weise 45° bezüglich der Oberfläche der Lochscheibe 36 im unverformten Zustand.

Die Strömung des das Ventil verlassenden und in die Arbeitskammer 24 eintreten­ den Arbeitsmediums erfolgt daher in im wesentlichen radial auswärtiger Richtung aufgrund der Konfiguration der angrenzenden Unterseite des Kolbens 14 ein­ schließlich der Stegfläche 52, der Lochscheibe 36 und der Ventilscheiben 40. Es versteht sich, daß bei anderen Ventilkonstruktionen andere Richtung des das Ventil verlassenden Arbeitsmediums auftreten können.

In der Druckstufe des Schwingungsdämpfers 10 bewegt sich die Kolben­ stange 16 nach unten innerhalb des Druckzylinders 12, begleitet von der Abwärts­ bewegung des Kolbens 14. Diese Bewegung bewirkt eine Druckerhöhung des Ar­ beitsmediums innerhalb der Arbeitskammer 24 und eine Druckabnahme innerhalb der Arbeitskammer 22 oberhalb des Kolbens 14. Als Folge dieser Druckdifferenz strömt Dämpfungsmedium aus der Arbeitskammer 24 durch die Kolbenbohrungen 26 und teilweise durch die Öffnungen 30 sowie teilweise über den Außendurchmes­ ser der Einlaß-Ventilscheibe 28, nachdem die Einlaßfeder 32 von dem Druck des Arbeitsmediums verformt bzw. ausgelenkt wurde.

In der Zugstufe bewegt sich die Kolbenstange 16 innerhalb des Druckzylin­ ders 12 nach oben, begleitet von einer entsprechenden Aufwärtsbewegung des Kol­ bens 14. Diese Bewegung bewirkt eine Druckerhöhung innerhalb der Arbeitskam­ mer 22 und eine Abnahme in der Arbeitskammer 24 unterhalb des Kolbens 14. Als Folge dieser Druckdifferenz strömt Dämpfungsmedium aus der Arbeitskammer 22 durch die Öffnungen 30 in der Einlaß-Ventilscheibe 28 und durch die Kolbenboh­ rungen 27 sowie vorbei an der Stegfläche 52. Wenn das Arbeitsmedium im Bereich der Arbeitskammer 24 angrenzend an der Stegfläche 52 und der Schürze 18 des Kolbens 14 ankommt, erfährt das durch die Lochscheibe 36 strömende Arbeitsme­ dium einen deutlichen Druckabfall, dem ein Druckanstieg folgt, wie oben beschrie­ ben wurde. Dies führt zur Bildung von Dampfblasen innerhalb des Arbeitsmediums, welche anschließend in dem Bereich, der in Fig. 1 als Implosionsbereich 54 darge­ stellt ist, kollabieren.

Aufgrund der Berührung zwischen dem Lager 20 und dem Druckzylinder 12 sowie des begrenzten Bereiches nächst der Schürze 18 des Kolbens 14 und der Steg­ fläche 52 erfolgen die Implosionen im Arbeitsmedium zu einem großen Teil in der Nähe der metallischen Bauteile, die die Unterseite des Kolbens 14 und das Ventil bilden. Die von diesen Implosionen herrührenden Geräusche und Schwingungen werden daher unerwünschterweise durch diese benachbarten Bauteile übertragen und im gesamten Schwingungsdämpfer 10 verteilt. Dies wiederum kann zu uner­ wünschten Geräuschen des Schwingungsdämpfers 10 wie auch zu einer Übertra­ gung von Schwingungen des Schwingungsdämpfers 10 auf das Kraftfahrzeug füh­ ren.

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein Schwingungsdämpfer 60 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Wie zuvor, ist der Schwingungs­ dämpfer 60 als Doppelrohrdämpfer ausgebildet und wird in üblicherweise zwischen den Rädern und dem Rahmen eines Personenkraftfahrzeuges angeordnet. Wie be­ reits erwähnt, kann der Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung jedoch auch von einem anderen Typ sein und für andere Anwendungszwecke eingesetzt werden.

Der Schwingungsdämpfer 60 besitzt einen Druckzylinder 62 mit einem er­ sten Ende (nicht gezeigt) und einem zweiten Ende (nicht gezeigt). Das Innere des Schwingungsdämpfer 60 bildet einen Arbeitsraum zur Aufnahme eines Mediums. Der Schwingungsdämpfer 60 umfaßt ferner einen Kolben 64, der innerhalb des Druckzylinders 62 längsbeweglich angeordnet ist. Bei dem Schwingungsdämpfer 60 der Fig. 2 übt der Kolben 64 jedoch nicht die Lagerfunktion aus, wie dies bei dem Kolben 14 des Schwingungsdämpfers 10 der Fig. 1 der Fall ist. Der Schwingungs­ dämpfer 60 besitzt vielmehr einen Stützkolben 66 und ein zugeordnetes Lager 68 für die Lagerfunktion, die vorher von dem einzigen Kolben 14 und seinem Lager 20 ausgeübt wurde. Bei dem Schwingungsdämpfer 60 der Fig. 2 hat der Kolben 64 keine Schürze wie die Schürze 18 in Fig. 1. Eine Schürze ist bei der Ausführungs­ form der Fig. 2 nicht erforderlich, da die hauptsächliche Lagerfunktion von dem Stützkolben 66 übernommen wird.

Der Kolben 64 und der Stützkolben 66 sind auf einer Kolbenstange 70 ange­ ordnet, die auf der zentralen Längsachse des Druckzylinders 62 verläuft. Bei dieser Anordnung sind somit der Kolben 64, der Stützkolben 66 und die Kolbenstange 70 sämtlich längsbeweglich in Einwärts- und Auswärtsrichtung innerhalb des Druck­ zylinders 62 bewegbar. Der Stützkolben 66 unterteilt das Innere des Druckzylinders 60 in eine Arbeitskammer 72 oberhalb des Stützkolbens 66 und eine Arbeitskam­ mer 74 unterhalb des Stützkolbens 66. Beide Arbeitskammern 72 und 74 enthalten ein Arbeitsmedium, typischerweise Öl, das zwischen Bereichen des Schwingungs­ dämpfers 60 unter Druck verdrängt werden kann. Die Arbeitskammern 72 und 74 stehen über mehrere Strömungskanäle 76 und 77 in Form von Kolbenbohrungen des Kolbens 64 miteinander in Verbindung. Der Strömungskanal in Form der Kolben­ bohrungen 76 ermöglicht in der Druckstufe des Schwingungsdämpfers 60 eine Strö­ mung des Arbeitsmediums aus der Arbeitskammer 74 in die Arbeitskammer 72. Der Strömungskanal in Form der Kolbenbohrungen 77 erlaubt in der Zugstufe eine Strö­ mung des Arbeitsmediums aus der Arbeitskammer 72 in die Arbeitskammer 74. Den Kolbenbohrungen 76 und 77 sind Ventile zugeordnet, die die Strömung des Arbeitsmediums zwischen den Arbeitskammern 72 und 74 steuern, wie noch ge­ nauer beschrieben werden wird.

Das Ventil zur Steuerung der Strömung des Arbeitsmediums aus der Arbeits­ kammer 74 in die Arbeitskammer 72 umfaßt eine Einlaß-Ventilscheibe 78 mit einer länglichen Öffnung 80 gekrümmter Form. Das Arbeitsmedium strömt auf seinem Weg aus der Arbeitskammer 74 in die Arbeitskammer 72 teilweise durch die Öff­ nung 80 und teilweise um die Einlaß-Ventilscheibe 78 herum. Eine Stützscheibe 84 ist ferner an der Kolbenstange 70 zwischen dem Stützkolben 66 und der Einlaßfeder 82 angeordnet, um die Einlaß-Ventilscheibe 78 und die Einlaßfeder 82 gegen den Kolben 64 zu drücken. Bei einer Verformung bzw. Auslenkung der Einlaßfeder 82 als Folge des erhöhten Drucks in der Arbeitskammer 74 kann Arbeitsmedium durch die Öffnung 80 in die Arbeitskammer 72 strömen. Wenn sich der Kolben 64 in der Druckstufe in Einwärtsrichtung bewegt, erlaubt die Auslenkung der Einlaßfeder 82 aufgrund des erhöhten Drucks in der Arbeitskammer 74 eine Strömung des Arbeits­ mediums durch die Öffnung 80 in die Arbeitskammer 72. Wenn der Kolben 64 praktisch stillsteht oder sich in der Zugstufe in Einwärtsrichtung bewegt, hält die Einlaßfeder 82 die Einlaß-Ventilscheibe 78 in ihrer Schließstellung, so daß kein Ar­ beitsmedium durch das Ventil strömen kann.

Das Ventil zur Steuerung der Strömung des Arbeitsmediums aus der Arbeits­ kammer 72 in die Arbeitskammer 74 umfaßt mehrere Teile, ähnlich wie bei dem oben beschriebenen vorbekannten Schwingungsdämpfer. Eine ringförmige Loch­ scheibe 86 besitzt mehrere Öffnungen 88 für den Durchtritt von Arbeitsmedium. Mehrere Ventilscheiben 90 und eine Momentenscheibe 92 stützen die Lochscheibe 86 ab und werden gegen die Unterseite des Kolbens 64 von einer Feder 94 gedrückt, die an einem Federfinger 96 unterhalb der Ventilscheiben 90 und der Momenten­ scheibe 92 angeordnet ist. Die Feder 94 wird gegen den Federfänger 96 von einer Mutter 98 angedrückt, die auf das Gewindeende 100 der Kolbenstange 70 aufge­ schraubt ist. Der Strom des Arbeitsmediums durch die Lochscheibe 86 auf seinem Weg aus der Arbeitskammer 72 in die Arbeitskammer 74 wird durch die Öffnungen 88 von den Ventilscheiben 90 und der Feder 94 gesteuert. Wenn sich der Kolben 64 in der Zugstufe in Auswärtsrichtung bewegt, erlaubt die Auslenkung der Ventil­ scheiben 90 aufgrund des erhöhten Drucks in der Arbeitskammer 72 eine Strömung des Arbeitsmediums durch die Öffnungen 88 in die Arbeitskammer 74. Wenn der Kolben 64 praktisch stillsteht oder sich in der Druckstufe in Einwärtsrichtung be­ wegt, hält die Feder 94 die Ventilscheiben 90 in Anlage an der Lochscheibe 86, wo­ durch das Ventil geschlossen wird, so daß kein Arbeitsmedium durch das Ventil strömen kann. Die physikalischen Eigenschaften der oben beschriebenen Ventilteile bestimmen die Strömungseigenschaften des Arbeitsmediums in beiden Richtungen innerhalb des Schwingungsdämpfers 60 und bestimmen somit die Dämpfungseigen­ schaften des Dämpfers insgesamt.

Es wird nun sowohl auf die Fig. 2 wie auf die Fig. 3 Bezug genommen. Die Unterseite des Kolbens 64 besitzt ebenfalls eine Stegfläche 102, bei der es sich um eine axial nach oben und radial nach außen abgeschrägte Fläche handelt, die einen Teil der Unterseite des Kolbens 64 bildet, ähnlich wie bei dem oben beschriebenen vorbekannten Schwingungsdämpfer der Fig. 1. Der neben der Stegfläche 102 lie­ gende Implosionsbereich ist in Fig. 2 mit 104 bezeichnet. Während bei dem vorbe­ kannten Schwingungsdämpfer die Stegfläche 52 unter einem Winkel von nähe­ rungsweise 45° bezüglich der Oberfläche der Lochscheibe 36 (im unverformten Zu­ stand) geneigt ist, hat die Stegfläche 102 des in Fig. 2 gezeigten Schwingungsdäm­ pfers 60 eine andere Form. Diese Änderung der Form in Verbindung mit dem Feh­ len einer Schürze am unteren Umfang des Kolbens 64 ändert die Konfiguration und Art des Implosionsbereichs 104, wie nun beschrieben wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es wünschenswert ist, den Im­ plosionsbereich zu erweitern, um eine größere "Strömungsmittelabstützung" für die im Arbeitsmedium stattfindenden Implosionen zu bilden. Diese Maßnahme verrin­ gert die Verdampfung des Arbeitsmediums im Implosionsbereich. Es wurde ferner gefunden, daß es wünschenswert ist, die Form der umgebenden metallischen Flä­ chen der Lochscheibe 86, der Stegfläche 102 und der angrenzenden Innenfläche des Druckzylinders 62 in der Nähe des Implosionsbereiches 104 so zu ändern, daß die im Arbeitsmedium stattfindenden Implosionen nicht in der Nähe dieser metal­ lischen Fläche stattfinden. Die durch die Implosionen erzeugten Geräusche und Schwingungen werden somit auf ein Minimum reduziert.

Diese Minimierung der Geräusche und Schwingungen wird durch das Weg­ lassen der Schürze 18 sowie durch eine Vergrößerung des Winkels bzw. der Nei­ gung der Stegfläche 102 erreicht. Die Stegfläche 102 hat in radial und axial aus­ wärtiger Richtung einen Winkel bzw. eine Schräge von näherungsweise 80° bezüg­ lich der Fläche der Lochscheibe 86 im unverformten Zustand. Die Strömung des Mediums, das aus dem Ventil austritt und in die Arbeitskammer 74 eintritt, erfolgt daher in im wesentlichen radialer Auswärtsrichtung, und zwar aufgrund der Form der benachbarten Unterseite des Kolbens 64 einschließlich der Stegfläche 102, der Lochscheibe 86 und der Ventilscheiben 90. Es versteht sich, daß bei anderen Ventil­ konfigurationen andere Richtungen des das Ventil verlassende Arbeitsmediums auf­ treten. Diese Änderungen führen zu einem vergrößerten Arbeitsmediumvolumens innerhalb des Implosionsbereiches 104, was wiederum zur Folge hat, daß weniger Implosionen innerhalb des Arbeitsmediums in der Nähe metallischer Flächen, wel­ che die Flächen des Kolbens und des Ventils bilden, stattfinden. Die durch die Im­ plosionen erzeugten Geräusche und Schwingungen können daher durch die vergrö­ ßerte "Strömungsmittelabstützung" unterdrückt werden, und zwar als Folge des ver­ größerten Volumens des Implosionsbereiches 104.

In der Druckstufe des Schwingungsdämpfers 60 bewegen sich der Kolben 64, der Stützkolben 66 und die Kolbenstange 70 sämtlich nach unten im Druckzylinder 62. Dies führt zu einem Druckanstieg des Arbeitsmediums in der Arbeitskammer 74 und einem zugehörigen Druckabfall des Arbeitsmediums in der Arbeitskammer 72. Als Folge dieser Druckdifferenz strömt das Arbeitsmedium aus der Arbeitskammer 74 durch die Kolbenbohrung 76, teilweise durch die Öffnung 80 der Einlaß-Ventil­ scheibe 78 und teilweise um die Einlaß-Ventilscheibe 78 herum, in die Arbeitskam­ mer 72. Der erhöhte Druck in der Arbeitskammer 74 verformt die Einlaßfeder 82, so daß Arbeitsmedium durch die Einlaß-Ventilscheibe 78 strömen kann.

In der Zugstufe des Schwingungsdämpfers 60 bewegen sich der Kolben 64, der Stützkolben 66 und die Kolbenstange 70 nach oben im Druckzylinder 62. Dies führt zu einer Druckerhöhung in der Arbeitskammer 72 und eine Druckabnahme in der Arbeitskammer 74. Aufgrund der Druckdifferenz strömt das Arbeitsmedium aus der Arbeitskammer 72 durch die Öffnung 80 und die Kolbenbohrungen 77, durch die Öffnungen 88 in der Lochscheibe 86 und vorbei an der Stegfläche 102 in die Ar­ beitskammer 74. Wenn das Arbeitsmedium im Bereich der Arbeitskammer 74 ne­ ben der Stegfläche 102 ankommt, erfährt das durch die Lochscheibe 86 strömende Arbeitsmedium einen deutlichen Druckabfall, dem ein Druckanstieg folgt, wie oben beschrieben wurde. Dies wiederum führt zur Bildung von Dampfblasen innerhalb des Arbeitsmediums, welche anschließend in dem Bereich kollabieren, der in den Fign. 2 und 3 als Implosionsbereich 104 bezeichnet ist. Die Änderungen der Form der Stegfläche 102 mit einer Neigung von 80° schaffen jedoch zusätzlichen Platz für eine kreisförmige Strömung in einer Richtung weg von der Stegfläche 102, wie dies durch die Strömungslinien 106 in Fig. 3 angedeutet wird. Dieser Strömungsverlauf in Verbindung mit der Strömung benachbart zur Fläche der Ventilscheiben 90, wie bei 108 angedeutet, haben die Wirkung, daß der Implosionsbereich 104 von den Oberseiten der Stegfläche 102 und der Ventilscheiben 90 weiter entfernt ist als in Fig. 1. Das Fehlen der Schürze 18 bewirkt ferner, daß die innere bzw. untere Fläche des Kolbens 64 sich von der Stegfläche 102 aus radial und axial nach außen er­ streckt. Die nächste metallische Fläche in radial auswärtiger Richtung von der Steg­ fläche 102 aus ist somit die Innenwand des Druckzylinders 62 selbst. Die Innen­ wand des Druckzylinders 62 hat immer noch einen ausreichenden Abstand von dem Hauptabschnitt des Implosionsbereichs 104, so daß die meisten der Implosionen nicht in der Nähe der metallischen Flächen des Druckzylinders 62, des Kolbens 64 oder der Ventilscheiben 90 stattfinden. Es kommt somit zu einer erhöhten "Strö­ mungsmittelabstützung" im Implosionsbereich 104, was die Verdampfung innerhalb des Arbeitsmediums reduziert und die Übertragung von Geräuschen und Schwin­ gungen im Schwingungsdämpfer 60 mindert.

Claims (11)

1. Hydraulischer Schwingungsdämpfer mit:
einem Druckzylinder (62), dessen Arbeitsraum mit einem Arbeitsmedium gefüllt ist,
einer Kolbenstange (70), die auf der Längsachse des Druckzylinders (62) in Einwärts- und Auswärtsrichtung bewegbar ist,
einem Kolben (64), der an der Kolbenstange (70) innerhalb des Arbeitsrau­ mes angeordnet ist und den Arbeitsraum in eine erste Arbeitskammer (72), die be­ nachbart zum einen Ende des Druckzylinders (62) angeordnet ist, und eine zweite Arbeitskammer (74), die am anderen Ende des Druckzylinders (62) angeordnet ist, unterteilt, wobei der Kolben (64) einen ersten Kanal (74) aufweist, durch den Ar­ beitsmedium aus der ersten Arbeitskammer (72) in die zweite Arbeitskammer (74) strömen kann,
einem ersten Ventil (86-96), das mit dem ersten Strömungskanal (77) in Verbindung steht, den Strom von Arbeitsmedium aus der ersten Arbeitskammer (72) in die zweite Arbeitskammer (74) in Abhängigkeit von einer Auswärtsbewe­ gung des Kolbens (64) steuert und Arbeitsmedium in einer ersten Auslaßrichtung in den zweiten Arbeitsraum (74) auf einen Implosionsbereich (104) richtet,
wobei der Kolben (64) eine Stegfläche (102) aufweist, die bezüglich des er­ sten Ventils (86-96) eine solche Form hat, daß ein Bereich für das Arbeitsmedium zwischen dem Implosionsbereich (104) und der Stegfläche (102) entstehen kann,
wobei der Kolben (64) radial nach außen bezüglich des ersten Ventils (86-96) so geformt ist, daß ein Bereich für das Arbeitsmedium zwischen dem Implo­ sionsbereich (102) und dem Druckzylinder (62) entstehen kann, und
wobei die Form des Kolbens (64) und/oder der Stegfläche (102) die Wirkung hat, daß Geräusche und Schwingungen aufgrund von Implosionen innerhalb des Implosionsbereiches (102) reduziert werden.

2. Hydraulischer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegfläche (102) abgeschrägt ist, so daß sie relativ zu dem ersten Ventil (86-96) radial nach außen und axial nach oben verläuft.

3. Hydraulischer Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stegfläche (102) bezüglich des ersten Ventils (86-96) eine solche Form hat, daß das aus dem ersten Ventil (86-96) austretende Arbeitsmedium ein kreisförmiges Strömungsmuster angrenzend an der Stegfläche (102) bildet.

4. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegfläche (102) in axialer Auswärtsrichtung unter einem Winkel von ungefähr 80° bezüglich des ersten Ventils (86-96) angeordnet ist.

5. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (64) eine solche Form hat, daß er sich bezüglich der Stegfläche (102) axial nach außen erstreckt.

6. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (86-96) eine ringförmige Lochscheibe (86) aufweist, die mindestens eine Öffnung (88) für den Durchtritt von Arbeitsmedium durch den ersten Strömungskanal (77) aufweist und so angeordnet ist, daß sie die Strömung aus der ersten Arbeitskammer (72) in die zweite Arbeits­ kammer (74) deutlich drosselt, wenn der Kolben (64) stationär ist oder sich in Ein­ wärtsrichtung bewegt, wobei die Lochscheibe (86) einen Durchtritt von Arbeitsme­ dium durch den ersten Strömungskanal (77) bei erhöhtem Druck innerhalb der er­ sten Arbeitskammer (72) ermöglicht.

7. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (86-96) eine Feder (94) auf­ weist, die die Lochscheibe (86) in axialer Richtung gegen den ersten Strömungs­ kanal (77) drückt, um diesen zu verschließen.

8. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Ventil (86-96) mindestens eine Ventilscheibe (90) aufweist, die zwischen der Lochscheibe (86) und der Feder (94) angeordnet ist, wobei jede der Scheiben bei erhöhtem Druck innerhalb der ersten Arbeitskammer (72) auslenk­ bar ist, damit Arbeitsmedium aus der ersten Arbeitskammer (72) in die zweite Ar­ beitskammer (74) strömen kann.

9. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:
einen Stützkolben (66), der auf der Kolbenstange (70) angeordnet ist und
ein Kolbenlager (68), das an dem Stützkolben (66) vorgesehen ist und eine Dichtung zwischen dem Stützkolben (66) und dem Druckzylinder (62) bildet.

10. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (64) einen zweiten Strömungs­ kanal (76) aufweist, durch den Arbeitsmedium aus der zweiten Arbeitskammer (74) in die erste Arbeitskammer (72) strömen kann.

11. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein zweites Ventil (76-84), das mit dem zweiten Strömungskanal (76) in Verbindung steht und den Strom von Arbeitsmedium aus der zweiten Arbeitskam­ mer (74) in die erste Arbeitskammer (72) in Abhängigkeit von einer Einwärtsbewe­ gung des Kolbens (64) steuert.