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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer, welcher aufweist: ein rohrförmiges Gehäuse; eine Kolbenanordnung, die einen Kolben aufweist, der zur gleitenden Hin- und Herbewegung in dem rohrförmigen Gehäuse angebracht ist, wobei der Kolben innerhalb des rohrförmigen Gehäuses eine an der Rückseite des Kolbens angeordnete Arbeitskammer und eine an dessen Vorderseite angeordnete Akkumulationskammer definiert, sowie einen mit dem Kolben verbundenen Schaft; eine Mehrzahl von Fluidwegen zum Verbinden der Arbeitskammer mit der Akkumulationskammer, von denen zumindest einer eine permanente Fluidverbindung zwischen der Arbeitskammer und der Akkumulationskammer herstellt; und Ventilmittel, die an einem der Fluidwege oder Ventilfluidweg, angeordnet sind, die ein ringförmiges Verschlusselement aufweisen, das um den Kolben herum angeordnet ist und entlang einer axialen Länge des Kolbens verschiebbar ist, wobei der Ventilfluidweg einen Wegabschnitt aufweist, der zwischen dem Kolben und dem Verschlusselement ausgebildet ist, so dass der Ventilfluidweg in der Lage ist, selektiv eine offene Konfiguration einzunehmen, worin der Ventilfluidweg eine Fluidverbindung zwischen der Arbeitskammer und der Akkumulationskammer herstellt, und eine geschlossene Konfiguration, worin der Ventilfluidweg blockiert ist.
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Ein Stoßdämpfer dieser Art ist z. B. aus der
WO 2011/045754 bekannt.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen klein bemessenen Stoßdämpfer anzugeben, der mit einer begrenzten Anzahl von Bauteilen konstruiert werden kann, aber gleichzeitig in der Lage ist, auch bei hohen zu dämpfenden Kräften adäquate Bremsleistungen aufzuzeigen.
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Dieses Ziel erhält man gemäß der Erfindung durch einen Stoßdämpfer der Eingangs definierten Art, wobei das Verschlusselement eine Buchse aus Kunststoffmaterial aufweist, die einen flexiblen Lippenabschnitt aufweist, der sich von einem hinteren Ende der Buchse erstreckt und eine radiale Außenoberfläche aufweist, die zu dem hinteren Ende der Buchse hin verjüngt ist, wobei der Lippenabschnitt zum dichtenden Kontakt gegen eine radiale Innenoberfläche des Gehäuses ausgelegt ist, wenn der Ventilfluidweg in der geschlossenen Konfiguration ist, und ein Fluiddruck in der Arbeitskammer größer als ein Fluiddruck in der Akkumulationskammer ist.
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Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert, die als integriertes Teil der vorliegenden Beschreibung angesehen werden sollen.
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Weitere Charakteristiken und Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung einer Ausführung der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen klarer, welche einer rein illustrativen und nicht einschränkenden Weise angegeben sind, wobei:
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1 ist eine teil- und längsgeschnittene Ansicht eines linearen Stoßdämpfers gemäß der Erfindung, mit offenem Ventil;
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2 ist eine Ansicht in vergrößertem Maßstab eines Details, das in 1 mit II angegeben ist;
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3 ist eine Teil- und Längsansicht des linearen Stoßdämpfers von 1 mit geschlossenem Ventil;
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4 ist eine Ansicht im vergrößertem Maßstab eines Details, das in 3 mit IV angegeben ist;
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5 und 6 sind Explosionsansichten des Stoßdämpfers von 1.
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In Bezug auf die 1 bis 6 umfasst der Stoßdämpfer gemäß der Erfindung ein rohrförmiges Gehäuse 10, eine Kolbenanordnung 12 und andere an sich herkömmliche Komponenten, wie etwa eine Stütze/Kappe (nicht gezeigt) zum Tragen der Kolbenanordnung und eine Rückstellfeder (nicht gezeigt).
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Das rohrförmige Gehäuse 10 umfasst einen rohrförmigen Gehäusehauptabschnitt 10a und einen hinteren Endwandabschnitt 10b am hinteren Ende des Gehäuses. In der vorliegenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe „vorne” und „hinten” auf die Längsrichtung des Stoßdämpfers, und werden in Bezug auf das Ende des Stoßdämpfers verwendet, von dem aus der Schaft des Kolbens eingesetzt wird. Der rohrförmige Gehäusehauptabschnitt 10a hat darin einen Hohlraum, der durch eine radiale Endoberfläche 10d des Gehäuses radial begrenzt ist.
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Eine Stütze/Kappe (nicht gezeigt) ist an einem vorderen Ende des rohrförmigen Gehäuses 10 dicht angebracht oder integral ausgebildet, um den Schaft des Kolbens zu tragen und zu ermöglichen, dass ein vorderes Ende davon nach außen vorsteht.
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Die Kolbenanordnung 12 umfasst einen Schaft 32, einen Kolben 34 und ein Verstärkungselement 36. Der Schaft 32 umfasst einen Hauptkörperabschnitt 32a, einen im Durchmesser reduzierten Kolbenträgerabschnitt 32b nahe dem hinteren Ende des Schafts, der mit dem Hauptkörperabschnitt 32a durch einen ringförmigen Schulterabschnitt 32c verbunden ist, sowie eine Kolbenbefestigungsrillung 32d und eine Ventilbefestigungsrillung 32e, die beide an dem Kolbenträgerabschnitt 32b ausgebildet sind.
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Der Kolben 34 ist im Wesentlichen buchsenförmig und hat einen maximalen Außendurchmesser 34a, der zum gleitenden Einsetzen in den Hohlraum 10d des rohrförmigen Gehäuses 10 geeignet ist, sowie einen inneren Hohlraum 34b, der um den Kolbenträgerabschnitt 32b des Schafts 32 herum angeordnet ist; ein Kanal ist zwischen dem inneren Hohlraum 34b des Kolbens und dem Kolbenträgerabschnitt 32b ausgebildet.
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Der Kolben 34 umfasst einen Flanschendabschnitt 34c an seinem vorderen Ende, einen Halteendabschnitt 34d an seinem hinteren Ende, und einen kegelstumpfförmigen Zwischenabschnitt 34e, der die Endabschnitte 34c und 34d miteinander verbindet. Der Flanschendabschnitt 34c definiert den Außendurchmesser 34a des Kolbens 34, und hat an seiner vorderen Seite eine Mehrzahl von radial angeordneten Nuten 34g (in 6 gezeigt). Durchgangslöcher, die mit den Nuten 34g in Verbindung stehen, sind durch den Flanschabschnitt 34c des Kolbens 34 hindurch ausgebildet. Der Halteendabschnitt 34d ist mit einer Mehrzahl von Haltevorrichtungen ausgebildet, die sich radial einwärts erstrecken und mit der Kolbenhalterilllung 32d in Eingriff stehen, die an der radialen Außenoberfläche des Kolbenträgerabschnitts 32b des Schafts 32 ausgebildet sind. Auf diese Weise wird der Kolben 34 an dem Kolbenträgerabschnitt 32b axial gehalten, wobei durch die Breite der Verrillung 32d eine gewisse Toleranz definiert ist. Der kegelstumpfförmige Zwischenabschnitt 34e ist derart angeordnet, dass er von dem Flanschendabschnitt 34c zum Halteendabschnitt 34d hin verjüngt ist.
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Der Kolben 34 ist ein aus Kunststoffmaterial einstückig ausgebildetes Element; um eine Verformung um dessen Flanschabschnitt 34c während des Gebrauchs zu verhindern, ist ein ringförmiges Verstärkungselement 36, bevorzugt aus metallischem Material, zwischen dem Flanschabschnitt 34c und dem ringförmigen Schulterabschnitt 32c des Schafts eingefügt.
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Auf Höhe des kegelstumpfförmigen Zwischenabschnitts 34e ist ein durch eine Buchse 44 aus Kunststoffmaterial gebildetes Ventilverschlusselement um den Kolben 34 herum angeordnet. Diese Buchse 44 hat einen flexiblen Lippenabschnitt 44a, der sich vom hinteren Ende 44b der Buchse 44 erstreckt und eine am hinteren Ende 44b der Buchse 44 hin verjüngte radiale Außenoberfläche 44c aufweist; der Lippenabschnitt 44a dient zum Dichtkontakt gegen die radiale Innenoberfläche 10d des Gehäuses 10 in der nachfolgend beschriebenen Weise.
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In der Buchse 44 ist ferner ein Hohlraum ausgebildet, der durch eine radiale Innenoberfläche 44d der Buchse 44 begrenzt ist; die Innenoberfläche 44d hat einen konischen Abschnitt 44e. Ein ringförmiger Kanal 46 ist zwischen der radialen Innenoberfläche 44b der Buchse 44 und der radialen Außenoberfläche des kegelstumpfförmigen Zwischenabschnitts 34e des Kolbens 34 definiert.
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Eine Umfangsnut 44f ist an einer vorderen Endfläche 44g der Buchse 44 ausgebildet. Die Buchse 44d hat ferner eine Mehrzahl von Haltevorsprüngen 44h, die radial einwärts abstehen und mit der Buchsehalterillen 33e in Eingriff stehen, die an der radialen Außenoberfläche des Kolbenträgerabschnitts 32b des Schafts 32 ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Buchse 44 an dem Kolbenträgerabschnitt 32b axial gehalten, mit einem gewissen Spielweg, der durch die Breite der Verrillung 32e definiert ist. Die Buchse 44 ist daher, in Bezug auf den Schaft 32 und dem Kolben 34, entlang einer durch die Breite der Verrillung 32e definierten axialen Länge frei beweglich.
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Der Kolben 34 unterteilt den inneren Hohlraum des rohrförmigen Gehäuses 10 axial in eine Arbeitskammer W, die zwischen dem Kolben 34 und der Endwand 10b des rohrförmigen Gehäuses 10 angeordnet ist, und eine Akkumulationskammer A, die zwischen dem Kolben 34 und der Stütze/Kappe (nicht gezeigt) angeordnet ist. Diese Kammern sind mit einem viskosen Fluid gefültt, z. B. Silikonöl, das sich während des Betriebs des Stoßdämpfers von der einen Kammer zur anderen derart bewegt, wie im Folgenden beschrieben wird. Zwischen der Buchse 44 und dem Flanschabschnitt 34c des Kolbens ist eine Übergangskammer mit variablem Volumen definiert. Diese Kammer ist am einen Ende der Akkumulationskammer A über die Durchgangslöcher und die Nuten 34g des Flanschabschnitts 34c des Kolbens verbunden (und ggf. auch durch die Lücke zwischen dem Flanschabschnitt 34c des Kolbens und der radialen Innenoberfläche 10d des Gehäuses), und ist am anderen Ende mit der Arbeitskammer W durch den ringförmigen Kanal 46 variablen Querschnitts zwischen der radialen Innenoberfläche 44d, 44e der Buchse 44 und der radialen Außenoberfläche des kegelstumpfförmigen Zwischenabschnitts 34e des Kolbens 34 verbunden.
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Die Buchse 44 wirkt mit der radialen Außenoberfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 34e des Kolbens zur Bildung eines Ventils zusammen, dessen Verschlusselement durch die Buchse 44 dargestellt und dessen Sitz durch die radiale Außenoberfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 34e dargestellt ist. Aufgrund dieser Ventilkonfiguration ist der Fluidweg (nachfolgend Ventilfluidweg), der den ringförmigen Kanal 46 aufweist, in der Lage, selektiv eine offene Konfiguration einzunehmen, worin der Ventilfluidweg eine Fluidverbindung zwischen der Arbeitskammer W und der Akkumulationskammer A herstellt, und eine geschlossene Konfiguration, worin der Ventilfluidweg blockiert ist.
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Die 1 und 2 zeigen den Stoßdämpfer gemäß der Erfindung, wenn das Ventil in der offenen Konfiguration ist; diese Konfiguration des Ventils erreicht man mit der Verlagerung des Kolbens 34, der sich an der maximal eingefahrenen Position (nahe der Endwand 10b des Stoßdämpfers) zur maximal ausgefahrenen Position bewegt. Während dieser Verlagerung bewegt sich, aufgrund der Toleranz des Schafts 32, die Buchse 44 von dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 34e weg, bis eine gewisse Distanz erreicht ist, die durch die Breite der Buchsenbefestigungsrillung 32e bestimmt ist. Andererseits biegt sich der Lippenabschnitt 44e der Buchse 44 etwas nach innen, um einen gewissen Fluidfluss entlang der radialen Außenoberfläche der Buchse 44 zu ermöglichen. Die Arbeitskammer steht daher mit der ringförmigen Kammer A durch mehrere Wege in Fluidverbindung. Ein erster Weg wird durch den Kanal, der zwischen der radialen Innenoberfläche 34b des radialen Kolbens und der radialen Außenoberfläche des Trägerabschnitts 32b des Schafts 32 definiert ist, und durch die radial angeordneten Nuten 34g an der Vorderseite des Flanschendabschnitts 34c des Kolbens gebildet. Ein zweiter Weg wird durch den ringförmigen Kanal 46 zwischen der radialen Innenoberfläche 44d, 44e der Buchse 44 und der radialen Außenoberfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 34e des Kolbens 34, durch die Übergangskammer, durch die Durchgangslöcher in dem Flanschabschnitt 44c des Kolbens und durch die radial angeordneten Nuten 34g an der Vorderseite des Flanschendabschnitts 34c des Kolbens gebildet (und ggf. auch durch die Lücke zwischen dem Flanschabschnitt 34c des Kolbens und die radiale Innenoberfläche 10d des Gehäuses). Ein dritter Weg umfasst den Kanal, der zwischen der radialen Außenoberfläche der Buchse 44 und der radialen Innenoberfläche 10d des Gehäuses 10 definiert ist.
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Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung ist, während der Ausfahrbewegung des Kolbens 34, die durch das viskose Fluid ausgeübte Bremskraft praktisch irrelevant, und daher kann sich der Kolben 34 frei bewegen.
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Die 3 und 4 zeigen den Stoßdämpfer gemäß der Erfindung, wenn das oben erwähnte Ventil in der geschlossenen Konfiguration ist; diese Konfiguration des Ventils wird mit der Verlagerung des Kolbens 34 erreicht, der sich von der maximalen Ausfahrposition zu der maximalen Einfahrposition bewegt (in die Nähe der Endwand 10b des Stoßdämpfers). Während dieser Verlagerung kommt, aufgrund des Drucks in der Arbeitskammer W, die Buchse 44 näher an den kegelstumpfförmigen Abschnitt 34 heran, bis der konische Abschnitt 44e der radialen Innenoberfläche 44d der Buchse mit der radialen Außenoberfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 44e des Kolbens 34 in Eingriff gebracht wird. Die auf der Vorderseite der Buchse 44 ausgebildete Umfangsnut 44e erlaubt eine gewisse Verformung der Buchse, um hierdurch die Dichtwirkung zu verbessern. Andererseits wird der Lippenabschnitt 44a der Buchse 44 gegen die radiale Innenoberfläche 10d des Gehäuses 10 gedrückt, um hierdurch einen dichtenden Eingriff zu erlangen. Die Arbeitskammer W steht daher mit der Akkumulationskammer A nur auf den ersten Fluidweg in Verbindung, der gebildet ist durch den Kanal, der zwischen der radialen Innenoberfläche 34b des Kolbens und der radialen Außenoberfläche des Trägerabschnitts 34b des Schafts 32 definiert ist, und durch die radial angeordneten Nuten 34g an der Vorderseite des Flanschendabschnitts 34c des Kolbens. Im Gegensatz hierzu sind der zweite Fluidweg und der dritte Fluidweg durch den konischen Abschnitt 44e der radialen Innenoberfläche 44d der Buchse 44 in Eingriff mit der radialen Außenoberfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 34e des Kolbens 34, und durch den Lippenabschnitt 44a der Buchse 44 in Eingriff mit der radialen Innenoberfläche 10d des Gehäuses 10 blockiert.
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Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung ist, während der Einfahrbewegung des Kolbens 34, die durch das viskose Fluid ausgeübte Bremskraft signifikant größer als jene, die während der Ausfahrbewegung erzeugt wird, und daher wird der Kolben 34 gebremst. Die Bremswirkung wird daher als Funktion der Abmessung des Querschnitts des ersten Fluidwegs kalibriert, und insbesondere des Kanals, der zwischen dem Trägerabschnitt 32b des Schafts 32 und der radialen Innenoberfläche 34b des Kolbens gebildet ist.
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Wenn die radiale Innenoberfläche 10d des Gehäuses 10 zumindest ein konisches Segment hat, das zur Endwand 10b hin verjüngt ist (wie in den 2 und 4 klar zu sehen), ist es vorteilhaft möglich, der Bremswirkung des Fluids progressive Eigenschaften zu geben: im vorderen Teil des Gehäuses 10, worin der innere Hohlraum den größeren Durchmesser hat, steht der Lippenabschnitt 44a der Buchse 44 mit weniger Intensität mit der radialen Außenoberfläche 10d des Gehäuses 10 in Eingriff; daher wird mit dem vorderen Teil eine kleinere Bremskraft erzeugt als in der Nähe der hinteren Endwand 10b. Insgesamt nimmt die Bremswirkung daher progressiv zu, wenn sich der Kolben 34 vorwärts bewegt.
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Ein Stoßdämpfer umfasst ein rohrförmiges Gehäuse (10), einen Kolben (34), einen mit dem Kolben (34) verbundenen Schaft (32), sowie eine Mehrzahl von Fluidwegen zum Verbinden einer Arbeitskammer (W) mit einer Akkumulationskammer (A) an entgegengesetzten Seiten des Kolbens, von denen eines ein ringförmiges Verschlusselement aufweist, das um den Kolben (34) herum angeordnet ist und entlang der axialen Länge des Kolbens (34) verschiebbar ist. Das Verschlusselement umfasst eine Buchse (44) aus Kunststoffmaterial, die einen flexiblen Lippenabschnitt (44a), der sich von einem hinteren Ende (44b) der Buchse (44) erstreckt und eine radiale Außenoberfläche (44c) aufweist, die zum hinteren Ende der Buchse (44) hin verjüngt ist, wobei der Lippenabschnitt zum dichtenden Kontakt gegen eine radiale Innenoberfläche (10d) des Gehäuses ausgelegt ist, wenn das Verschlusselement in der geschlossenen Konfiguration ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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