DE19908606C1 - Hydraulischer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer von Kraftfahrzeugen wird eine hydraulische Zuganschlagdämpfung dadurch erreicht, daß die Verbindung des den Dämpferkolben aufnehmenden Dämpferzylinders zu einem Bypass von Dämpferkolben im Übergangsbereich zwischen der der Konstruktionslage des Dämpferkolbens entsprechenden Kolbenstellung und der der Ausfederlage des Dämpferkolbens entsprechender Kolbenstellung überfahren wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Hydraulische Schwingungsdämpfer der vorgenannten Art sind bekannt und ermöglichen verschiedene Einstellungen des Dämpfungsgrades, so daß über die Einstellung der jeweiligen Fahrsituation und der jeweiligen Beladung Rechnung getragen werden kann, und zwar durch weiche und/oder harte Einstellung der Zug- und/oder Druckstufe. Von den verschiedenen schalt­ baren Dämpferkennlinien ist die weichste aus Komfortgründen sehr schwach ausgelegt. Dadurch kann es bei voller Ausfederung zu akustisch wahrnehmbaren Ausfederanschlägen kommen, z. B. bei groben Straßenunebenheiten. Solcherart Ausfederanschläge haben mechanisch verhältnismäßig große Zugkräfte in den Anbindungen des Dämpfers an der Karosserie und/oder an der Radaufhängung zur Folge, was zudem aus Stabilitätsgründen unerwünscht ist.

Aus der DE 42 12 228 A1 ist es für hydraulische Schwingungs­ dämpfer von Kraftfahrzeugen bekannt, eine wegabhängige Erhöhung der Dämpfungskräfte gegen Ende der Zugstufe zu erreichen. Dies in Verbindung mit Einrohr- oder Zweirohr­ schwingungsdämpfern, bei denen der Kolbenstange eine Dämpfungseinrichtung zugeordnet ist, die einen Dämpferkolben umfaßt, der gegen Ausfederende bei engem Spaltquerschnitt in eine Ausnehmung einfährt, so daß sich entsprechende Dämpfungseffekte ergeben.

Derartige Dämpfungseinrichtungen sind verhältnismäßig auf­ wendig und in Verbindung mit hydraulischen Schwingungs­ dämpfern der eingangs genannten Art ohne weitergehende konstruktive Änderungen nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem hydraulischen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art mit über die dem Bypass zugeordnete Ventileinheit einstell­ baren Dämpferkennlinien ohne Eingriff in die Ventileinheit und deren Steuerung und ohne zusätzliche konstruktiv aufwendige Dämpfungseinrichtungen eine im wesentlichen nur bei weich eingestellter Zugstufe wirksame Zuganschlagdämpfung zu realisieren.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem hydraulischen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Übertrittsquerschnitt auf den Bypass im vom Dämpferkolben überfahrbaren, der ausgefederten Endlage des Dämpferkolbens vorgelagerten Bereich des Dämpferzylinders vorgesehen ist. Diese Ausgestaltung hat zur Folge, daß der gedrosselt überströmbare Dämpferkolben sich in der Endphase seines Weges in Richtung auf die ausgefederte Endlage gegen einen geschlossenen, mit Dämpferflüssigkeit gefüllten Teil des Dämpferzylinders bewegt, so daß allein über die Drossel­ querschnitte des Dämpferkolbens der Grad der Dämpfung bestimmt ist. Damit ist für diesen Arbeitsbereich eine Situation gegeben, die dem Arbeiten bei, bezogen auf die Ausfederbewegung und entsprechender Flüssigkeitsverdrängung in Richtung auf die Ventileinheit, geschlossenem Bypass entspricht. Im Endbereich der Ausfederbewegung ist damit eine Dämpfung realisiert, wie sie bei über die Ventileinheit extrem hart eingestellter Zugstufe - geschlossener Bypass - erreicht wird, obwohl die über die Ventileinheit jeweils eingestellte Dämpferkennlinie dem nicht entspricht, so beispielsweise ein weiches Dämpferverhalten vorgibt. Damit ist durch die Erfindung der Anwendungsbereich und Funktions­ bereich einer hydraulischen Dämpfereinheit der eingangs genannten Art ohne Eingriff in die den Bypass steuernde Ventileinheit oder die über diese festgelegten Kennlinien derart variiert, daß sich eine Zuganschlagdämpfung auch bei weicher Zugeinstellung ergibt.

Erreicht wird dies mit konstruktiv einfachsten Mitteln im Rahmen der Erfindung dadurch, daß der Übertrittsquerschnitt durch Öffnungen in der Wand des Dämpferzylinders gebildet wird, so daß keinerlei zusätzliche Dämpfungseinrichtungen erforderlich sind, sondern die bereits vorhandenen Teile, in Verbindung mit diesen Öffnungen und deren Lage, die angegebene Zusatzfunktion der Zuganschlagdämpfung bei weicher Grundeinstellung ermöglichen.

Im Rahmen der Erfindung ist für diese Öffnungen eine spezielle Querschnittsform nicht erforderlich, sie können aber bevorzugt, insbesondere aus Fertigungsgründen, Kreis­ querschnitt aufweisen. Desweiteren sind schlitzförmige Querschnitte gegebenenfalls sinnvoll, wobei die schlitzförmigen Öffnungen sich sowohl in Verschieberichtung wie auch quer hierzu erstrecken können.

Im Hinblick darauf, daß die den Überströmquerschnitt bestimmenden Öffnungen im Überfahrbereich des Dämpferkolbens liegen, erweist es sich als zweckmäßig, die Öffnungen an der Zylinderinnenseite mit nach außen eingezogenen oder einge­ bogenen Rändern zu versehen, wobei eine Zurücknahme dieser Ränder in einfachster Weise dadurch erreichbar ist, daß die Öffnungen von innen nach außen ausgeformt, insbesondere ausgestanzt werden, so daß über den Werkzeugansatz die Kanten der Öffnungen gegenüber der durch die Zylinderinnenfläche gebildeten Führung für den Dämpferkolben leicht zurück­ genommen werden.

Der Dämpferkolben kann deshalb bei ringförmiger Dichtzone einen Dichtring, insbesondere aus Kunststoff oder dergleichen aufweisen, wobei die axiale Breite im Rahmen der Erfindung größer als die axiale Erstreckung der Öffnungen ist, so daß der Dichtring eine gute Führung erhält, nicht in die Öffnungen hineinfällt und Kurzschlußverbindungen ausge­ schlossen sind.

Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, mehrere Öffnungen vorzusehen, um mit möglichst kleinen Öffnungsquerschnitten auszukommen, wobei es auch zweckmäßig sein kann, die Öffnungen axial versetzt vorzusehen, um ein zu hartes Einsetzen der Zuganschlagdämpfung zu vermeiden.

Im Hinblick auf die Zuordnung der Öffnungen zum Ausfederweg des Dämpferkolbens erweist es sich bezogen auf die Konstruktionslage des Kolbens als zweckmäßig, die Öffnungen im längsmittleren Bereich des Ausfahrweges vorzusehen, wobei eine bevorzugte Lösung vorsieht, die Öffnungen im Bereich zwischen dem halben Ausfahrweg und dreiviertel des Ausfahr­ weges anzuordnen.

Insbesondere erweist sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung des hydraulischen Schwingungsdämpfers in Verbindung mit Luftfederungen für Fahrzeuge als zweckmäßig, wobei eine bevorzugte Ausgestaltung und Verwendung in Verbindung mit Luftfederbeinen gegeben ist, bei denen die Kolbenstange zentral im Luftfederkopf elastisch abgestützt ist und die Luftfeder als Rollbalgfeder bei gegenüber der Karosserie abgestütztem Luftfederkopf um den Dämpfer angeordnet ist, derart, daß der Luftfederkopf in seiner Verlängerung eine Außenführung für den Rollbalg bildet, dessen Innenführung durch einen Luftfederkolben gebildet ist, der sich auf einem Mantelrohr des Schwingungsdämpfers abstützt, das den Dämpferzylinder umschließt und zusammen mit diesem den Bypasskanal bildet.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines hydraulischen Schwingungsdämpfers gemäß der Erfindung, kombiniert mit einer Luftfeder zu einem Luftfederbein, und

Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung von einem Bereich des Schwingungsdämpfers gemäß Fig. 1.

Das Luftfederbein ist insgesamt mit 1 bezeichnet und umfaßt eine Luftfeder 2 sowie einen Schwingungsdämpfer 3.

Die Luftfeder 2, die hier nur im Groben erläutert wird, umfaßt einen Luftfederkopf 4, über den das Luftfederbein 1 karosserieseitig abgestützt ist, sowie einen Luftfederkolben 5. Der Luftfederkopf 4 bildet mit einer axialen Verlängerung 6 eine Außenführung für einen Luftfederbalg 7, dessen Innenführung 8 durch einen in axialer Überdeckung aur Außenführung 6 liegenden Wandteil des Luftfederkolbens 5 gebildet wird. Der Luftfederkolben 5 stützt sich an seinem dem Luftfederkopf 4 gegenüberliegenden Ende kardanisch beweglich z. B. über einen elastischen Ring 25, auf einem Mantelrohr 9 des Schwingungsdämpfers 3 ab, und es ist innerhalb des Luftfederkopfes 4 eine Führungshülse 10 vorgesehen, die vom balgseitigen Ende des Luftfederkolbens 5 mit Abstand umschlossen ist, wobei dem Luftfederkolben 5 ein aufgeklipster Führungsring 11 zugeordnet ist, über den der Luftfederkolben 5 bei entsprechender seitlicher Auslenkung des Federbeines 1 nach Überbrückung des Spieles zur Anlage kommt.

Innerhalb der Führungshülse 10 ist die Kolbenstange 12 des Schwingungsdämpfers 3 elastisch abgestützt und gehalten, die an ihrem vom Luftfederkopf 4 abgelegenen unteren Ende den Dämpferkolben 13 trägt, der in dem mit Dämpferflüssigkeit gefüllten Dämpferzylinder 14 geführt ist. Der Dämpferzylinder 14 ist in seinem in der Zeichnung unteren, dem Luftfederkopf 4 gegenüberliegenden Bereich von dem Mantelrohr 9 um­ schlossen, über das in nicht näher dargestellter Weise die Anbindung des Luftfederbeins 1 an einem Element der Rad­ führung des Kraftfahrzeuges erfolgt.

Im axialen Überdeckungsbereich des Dämpferzylinders 14 zum Mantelrohr 9 ist ein Ringspalt als Bypass 15 gegeben, der mit einer Ventileinheit 16 in Verbindung steht.

Der Bypass 15 verbindet die beiden Arbeitskammern 17 und 18, die durch den Dämpferkolben 13 voneinander getrennt sind, wobei der Dämpferkolben 13 in üblicher Weise gestaltet und in beiden Richtungen gedrosselt überströmbar ist. Die kolben­ stangenseitige Arbeitskammer 17 ist endseitig mit einer Kolbenstangenführung 19 versehen, und zwischen dieser Kolben­ stangenführung 19 und dem Dämpferkolben 13 ist die Kolben­ stange 12 von einer Feder 20 umschlossen, welche beim Aus­ fahren der Kolbenstange 12 wirksam wird.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 entspricht die Stellung des Kolben 13 einer vorgegebenen Konstruktionslage, und es ist der Kolben 13 beim Ausfahren der Kolbenstange 12 - Ausfedern - in Richtung des Pfeiles 26 bewegt, während sich der Kolben 13 beim Einfahren der Kolbenstange 12 - Einfedern - in Richtung des Pfeiles 27 verschiebt.

Fig. 2 zeigt in der vergrößerten Darstellung die der ausgefederten Endlage entsprechende Stellung des Kolbens 13, in der die Feder 20 auf Block liegt. Der mit Dämpfer­ flüssigkeit gefüllte Dämpferzylinder 14 steht mit dem Bypass 15 im oberen Bereich des Dämpferzylinders über durch Öffnungen 21 gebildete Überströmquerschnitte in Verbindung, wobei die Öffnungen 21, bezogen auf die Konstruktionslage, im Bereich der Arbeitskammer 17 liegen und beim Verfahren des Kolbens 13 in seine der Ausfederlage entsprechende End­ stellung vom Kolben 13 überfahren werden, so daß die zweite der in Abhängigkeit von der Kolbenstellung volumen­ veränderlichen Arbeitkammern, nämlich die Arbeitskammer 18 über die Öffnungen 21 mit dem Bypass 15 verbunden ist.

Die Verbindung des Bypasses 15 mit der Ventileinheit 16 erfolgt im von der Kolbenstange 12 abgelegenen unteren Bereich des Dämpferzylinders 3 über eine entsprechende Anschlußöffnung 22. Eine weitere Anschlußöffnung 23 verbindet die Ventileinheit 16 mit der Arbeitskammer 18, in der sich beim Einfedern der Druck aufbaut.

Durch entsprechende Schaltstellungen der Ventileinheit 16 lassen sich die über den Bypass 15 laufenden Überströmmengen zwischen den beiden Arbeitskammern 17 und 18 steuern, derart, daß verschiedene Dämpferkennlinien gegeben sind, so zum Beispiel bei voll geöffneter Bypassverbindung eine in Zug- und Druckstufe weiche Dämpferkennlinie. Ist die Bypass­ verbindung über die Ventileinheit 16 abgesperrt, so ist die Härte des Dämpfers allein über die dem Dämpferkolben zugeordnete, gedrosselte Überströmverbindung bestimmt, wobei die Dämpferhärte in Zug- und Druckrichtung allerdings unterschiedlich sein kann.

Fig. 2 zeigt, daß ungeachtet der jeweiligen Einstellung der Ventileinheit der Bypass 15 von der kolbenstangenseitigen Arbeitskammer 17 getrennt wird, sobald der Kolben 13 beim Verfahren aus seiner Stellung gemäß Fig. 1 in seine voll ausgefederte Lage gemäß Fig. 2 die Öffnungen 21 überfahren hat, wobei die Öffnungen im Ausführungsbeispiel Kreisquer­ schnitt aufweisen, aber auch als Schlitzführungen ausgebildet sein können. Ungeachtet der jeweiligen Querschnittsform sind die Öffnungen 21 in ihrer axialen Erstreckung bevorzugt kürzer als der dem Kolben 13 zugeordnete Dichtring 24 breit, so daß die Gefahr des Verhakens des Dichtringes 24 an den Öffnungsrändern verringert wird. Um beim Überfahren der Öffnungen 21 auch ein Abschaben des Dichtringes 24 zu vermeiden und dadurch dessen Verschleiß so klein wie möglich zu halten, erweist es sich im Rahmen der Erfindung ebenfalls zweckmäßig, bei der Herstellung der Öffnungen 21 diese von innen nach außen auszuformen, also beispielsweise durchzu­ stanzen, so daß sich leicht nach außen eingezogene Öffnungsränder ergeben und eine Gratbildung ausgeschlossen ist.

Hat der Kolben 13 beim Ausfedern (Pfeil 26) die Öffnungen 21 passiert, so ist die Arbeitskammer 17 gegenüber dem Bypass 15 abgesperrt, und zwar unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung der Ventileinheit 16. Damit wird überlagert zur jeweils geschalteten Stellung der Ventileinheit 16 beim Ausfedern ein hydraulischer Zuganschlag gebildet, wobei die nach dem Überfahren der Öffnungen 21 gegebene Dämpfer­ kennlinie jener Dämpferkennlinie entspricht, die bezogen auf die Ausfederrichtung durch die Überströmquerschnitte bestimmt ist, die dem Dämpferkolben 13 zugeordnet sind, also auch bei über die Ventileinheit 16 eingestellter, in Ausfederrichtung weicher Dämpferkennlinie eine Dämpferkennung erreicht wird, die einer in Ausfederrichtung harten Dämpferkennung entspricht, wie sie erreicht wird, wenn über die Ventileinheit 16 beim Ausfedern der Bypass 15 gesperrt ist.

In Verbindung mit der Anordnung der durch die Öffnungen 21 bestimmten Überströmquerschnitte bezogen auf den Ausfederweg (Pfeil 26) gemäß Fig. 1 hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Öffnungen 21 im längsmittleren Bereich des Ausfederweges (Pfeil 26) liegen, bevorzugt zwischen dem halben Öffnungsweg und dreiviertel des Öffnungsweges, so daß noch eine ausreichende Dämpfungsstrecke erhalten bleibt, um als schlagartig empfundene Wegbegrenzungen des Ausfederweges (Pfeil 26) zu vermeiden.

Claims (15)

1. Hydraulischer Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Dämpferzylinder, einem mit einer Kolbenstange verbundenen, gedrosselt überströmbaren Dämpferkolben, der zwischen einer ausge­ federten Endlage und einer eingefederten Endlage verfahrbar den Dämpferzylinder in zwei Arbeitskammern unterteilt, einer am von der Kolbenstange durchdrungenen, ausfederungsseitigen Ende des Dämpferzylinders angeordneten, den Dämpferzylinder verschließenden Kolbenstangenführung, einem in Richtung auf die ausfederungsseitige Endlage des Dämpferkolbens gegenüber dessen der Konstruktionslage entsprechender Mittelstellung versetzt vorgesehenen Übertrittsquerschnitt vom Dämpfer­ zylinder auf einen die beiden Arbeitskammern verbindenden Bypass und einer im Bypass liegenden Ventileinheit, über die unterschiedliche Dämpferkennlinien schaltbar sind, derart, daß die Dämpfercharakteristik mit zunehmender Verringerung der Überströmmenge im Bypass sich verhärtet, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrittquerschnitt im vom Dämpferkolben (13) überfahrbaren, der ausgefederten Endlage des Dämpferkolbens (13) vorgelagerten Bereich vorgesehen ist.

2. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrittquerschnitt durch Öffnungen (21) in der Wand des Dämpferzylinders (14) gebildet wird.

3. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

4. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen einen schlitzförmigen Querschnitt aufweisen.

5. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die schlitzförmigen Öffnungen in Bewegungsrichtung des Dämpferkolbens (13) erstrecken.

6. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die schlitzförmigen Öffnungen quer zur Bewegungsrichtung des Dämpferkolbens (13) erstrecken.

7. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21) mit einem von der Zylinderinnenseite nach außen eingezogenen Rand ausgeführt sind.

8. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Öffnungen (21) gerundet ist.

9. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21) als von innen nach außen gestanzte Öffnungen ausgebildet sind.

10. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferkolben (13) eine ringförmige, durch einen Dichtring (24) gebildete Dichtzone aufweist.

11. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Dichtzone des Dämpferkolbens (13) größer ist als die axiale Erstreckung der Öffnungen (21).

12. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Dämpferzylinders (14) mehrere Öffnungen (21) vorgesehen sind.

13. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21) axial versetzt angeordnet sind.

14. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21) zwischen Konstruktionslage und voll ausgefederter Stellung im längsmittleren Bereich des Ausfederweges (Pfeil 26) des Dämpferkolbens (13) liegen.

15. Hydraulischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Konstruktionslage die Öffnungen (21) zwischen dem halben Ausfederweg (Pfeil 26) und dreiviertel des Ausfederweges (Pfeil 26) des Dämpferkolbens (13) liegen.