DE2326983A1

DE2326983A1 - Schwingungsdaempfer mit einer hydraulischen daempfungsvorrichtung fuer fahrzeugabfederungen

Info

Publication number: DE2326983A1
Application number: DE19732326983
Authority: DE
Inventors: Klaus Kurrat
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1973-05-26
Filing date: 1973-05-26
Publication date: 1974-12-12
Also published as: FR2230899A1; FR2230899B1; GB1467505A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9893/4

Stuttgart ²^ ^Ma* 1973

Schwingungsdämpfer mit einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeugabfederungen

Erfindung besieht sich auf eims'si SchwisagusagssdäffiBpSfer m±t. einer hydraulischem PaHispfuragsvorriehtttHig für Fahrz<sugabf©d@ = bei dsm swiscSs©si swei Arbeitsrätisn© des hydraulische© saitt©ls Drosselung des aus deta einem in den an= rssn Ärbeitsraisni "VQirdiraiagtesi Drucktsäittels arb©iteade Sä eiagsschaltet si3md_o

Bsi dieaen iiu Fatirsemglbau allgesneira iiblichera f®TU bereitet os SeiiwierigkeiteKis., die Därapfungscharaktoristik der DäiKpfraffigs%™<33nifciIe ±m Bsraiclh toh gegen Mull g®h.®ndon

escM-7£3adigk©i"5;eii mit d©n isi diesera Bereich hohasii Reib der MadaufhäagUEiig, die sich dem Däiaapfttngm-ridGj gleislisisaraig üt^rfLagarinio absustiEisiäSEio Aus Grüsadosa d©r isst es erforderlich ₀ dsB schon bsi !«!©iraoia ©in relativ holssr BäiiäpfsiEigswidQrstai

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Dämpfungsventile zur Folge. Haben die DämpfungsventiIe dagegen zur Berücksichtigung der Reibkräfte und der Ansprecherapfindlichkeit einen niedrigen Dämpfungswiderstandswert bei einer Schwinggeschwindigkeit annähernd gleich Null, ist es wegen der bekannten Potenzfunktion des Dämpfungswiderstandes schwierig, der Dämpfungscharakteristik bei kleinen Schwinggeschwindigkeiten den zur Erzielung einer hohen Dämpfungsleistung erforderlichen linearen oder progressiven Verlauf mit relativ hohen Dämpfungswiderstandswerten zu geben« -

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgab© bestellt unter Berücksichtigung der vorstshesidi srfautartess Gesichts = punkte bei einem SchwimguEigsdärapfor dar ©imgasags gesaaiasstGiffi Art die Abstimmung der Dässäp"fuxagscharaEts2"isitils bei kleinen Sehwinggeschwisidigkeitesi as d±© RsiblsrMft® dor Radaufhängung su erleichternβ

Diese Aufgabe kama nach dsi® dojr EsrfiadSnsng sugrusad© allgemeinen SrfisadungggedasukQia auf drei ^arsehisdessGsa U<sg,®n, gelöst werden., Di© Erfindung geht ύ&νοη aus, die D©EipiTiiarags° ventile erst bei relativ hölioirsia SeiiwiBaggQS'ehwä.Badig arbeiten zu lasses and swischoss di© Arbeitsraum^ein b©i

SchwisaggssehiiriHdigkoitssa arbeitGssdes iisnsefealt©2s_fl das isa ÄbfeMjagigkoit -f®b Qim©r odo Eimflt&ßgjrößQB ©isE©sj voss d©ra öurelstrittskasaälosa

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bereits ein. konstanter Öffnungsquerschnitt des Kurzschlußventiles bei steigenden Schwinggeschwindigkeiten einen wesentlich steileren Verlauf des Dämpfungswiderstandes zur Folge hat als übliche Schwingungsdämpfer mit sich bei steigenden Schwinggeschwindigkeiten erweiternden Drosselquerschnitten, dann wird deutlich, daß für den Fall hoher Reibkräfte in der Radaufhängung ein weiter Öffnungsquerschnitt bei der Schwinggeschwindigkeit Null durch das Kurzschlußventil eingestellt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß bei von Null ansteigenden Schwinggeschwindigkeiten und dabei kleiner werdenden Reibkräften die dem Kurzschlußventil eigene Dämpfungscharakteristik zu niedrige Dämpfungswiderstandswerte in diesem Geschwind!gkeits· bereich aufweist. Durch den steilen Verlauf des Dämpfungswiderstandes des Kurzschlußventiles ist auch sichergestellt, daß die Dämpfungsventile trotz ihres für schwerere Fahrzeuge günstigen hohen Anfangsdämpfungswiderstandes leicht ansprechen, da der an diesen Ventilen anliegende Druck in gleichem Maße steil ansteigt wie der Dämpfungswiderstand des Kurzschlußventiles.

Gemäß dem ersten Lösungsvorschlag nach der Erfindung kann die Anordnung so getroffen sein, daß die beiden Arbeitsräume durch eine die Dämpfungsventile umgehende Bypaß-Verbindung kurzgeschlossen sind und in die Dypaß-Verbindung ein in Abhängigkeit von der Schwinggeschwindigkeit arbeitendes Kurzschlußventil eingeschaltet ist, dessen Ventilstellglied mit steigender Schwinggeschwindigkeit einen engeren Durchtrittsquerschnitt der Bypaß-Verbindung einstellt. Bei einem solcherart ausgebildeten Schwingungsdämpfer ist der Verlauf des vom Kurzschlußventil erzeugten Däntpfungswiderstandes steiler als wenn dieses Ventil einen konstanten Öffnungsquerschnitt einstellt. Die dadurch schon bei kleineren Schwinggeschwindigkeiten möglichen

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höheren Dämpfungswiderstandswerte sind vor allem bei Nutzfahrzeugen, die ein hohes Gesamtgewicht aufweisen, von Vorteil.

Gemäß dem zweiten Lösungsvorschlag nach der Erfindung kann zur Lösung der eingangs erläuterten Aufgabe auch vorgesehen sein, daß ein in Abhängigkeit von der statischen Fahrzeuglast arbeitendes Kurzschlußventil in eine die Arbeitsräume kurzschließende Bypaß-Verbindung eingeschaltet ist und das Ventilstellglied des Kurzschlußventiles mit steigender Fahrzeuglast einen engeren Durchtrittsquerschnitt der Bypaß-Verbindung einstellt . Bei einem derartigen Schwingungsdämpfer kann das Kurzschlußventil zum Beispiel für jede Fahrzeuglast einen anderen konstanten Öffnungsquerschnitt einstellen, so daß die Dämpfungsventile bei Erhöhung der Fahrzeuglast bereits bei einer kleineren Schwinggeschwindigkeit ansprechen und ihre Dämpfungswiderstandskurven in Richtung einer kleineren Schwinggeschwindigkeit verlagert werden.

Der dritte Lösungsvorschlag nach der Erfindung sieht die Kombination der beiden ersten Vorschläge vor, das heißt, bei einem Schwingungsdämpfer gemäß dem dritten Vorschlag arbeitet das Kurzschlußventil in Abhängigkeit sowohl der Schwinggeschwindigkeit als auch der statischen Fahrzeuglast.

Schwingungsdämpfer nach den drei vorgenannten Vorschlägen der Erfindung können beispielsweise einen mit dem Kurzschlußventil zusammenarbeitenden Stellkolben aufweisen, der für die Einflußgröße Schwinggeschwindigkeit mit einer vom Druck des jeweils unter Kompression stehenden Arbeitsraumes beaufschlagbare Kolbendruckfläche bzw. für die Einflußgröße Fahrzeuglast mit einer von einem lastabhängigen Druck beaufschlagbare KoI-

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bendruckflache versehen ist*

Wie ein Schwingungsdämpfer nach der Erfindung beispielsweise verwirklicht sein kann, ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung echematisch in einem vergrößertem Axialschnitt dargestellten Einrohrscimingungsdärapfers beschrieben, bei dem das Kurzschlußventil in Abhängigkeit sowohl der Schwinggeschwindigkeit als auch der statischen Fahrzeuglast arbeitet.

In einem Dämpferaylisider I₉ der mit dem sinaa der beiden gegeneinander schwingenden Teile der Fahrseugabfedsrung => s.B_o mit dem Rad - verbunden sein kann, ist ein aim einer Kolbenstange befestigter Dämpferkolben 3 vorschiebbar geführte Di© Kolbenstange 2 ist mit dem anderen schwingendem Tail der Fahrzeugabfederung - s„B_a mit dem abgefedertem Fahrzeugaufbau ■- ver=

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Dar Dämpferkolbsn 3 unterteilt dera IimenrawM d©s Däsapferzylisaders i ±n die boidesa Arbsitsrätme 4 und 5° B©ias Ausfedera USB Rades gegenüber d©iaB Fahrsotsgaufbau wird Brt&ekmittol aiss deisa ArbeitsrauEB % übor ein© Hoihe gleieteaäßig über den Ring» querschnitt des BaraipffGrkolboiras 3 verteilter Dujpehtrittskanäl© 6 ±n den Äirb©itsrarasKi 5 vsrdräxagt_o Beim EimfedQrsa strössjt das aus dem Arbeitsrate 5 verdräsagtQ Öruckmitt©! über ©in© weiter©.

Durchtrittskanäl© 7 isa deia ÄrbeitEfraum kt

Die Durchtrittskaraälo 6 siiad auf der barteis Kolbenstirsnseita durch eim sen₉ das im wesen.tliehQm aus Dicke abgestufter

8 verschlos-

und 9 bias il besteht«, lsi -

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entsprechender Weise sind die Durchtrittskanäle 7 auf der anderen Kolbenstirnseite durch ein Dämpfungsventil 12 aus einem Paket von drei Ventilfederscheiben 13 bis I5 verschlossen. Der Dämpferkolben 3 und seine beiden Dämpfungsventile 8 und 12 sind auf einen verjüngten Endzapfen. l6 der Kolbenstange 2 aufgesteckt und über je einen Einspannring I7 bzw. l8 zwischen einer radialen Schulter I9 der Kolbenstange 2 und einer auf den Endzapfen l6 aufgeschraubten Schraubmutter 20 verspannt.

Zur Schaffung einer die Dämpfungsventile 8 und 12 umgehenden Bypaß-Verbindung zwischen den Arbeitsräumen, k und 5 ist 'der Dämpferkolben 3 mit einer radialen Durchgangsbohrung 21 versehen, die an ihren äußeren Enden durch je eine Stahlkugel 22 bzw. 23 druckdicht verschlossen ist und sowohl einen Durchtrittskanal 6 als auch einen Durclitrittskanal 7 durchsetzt« Der den Durchtrittskanal 6 durchsetzende Abschnitt 2% der Durchgangsbohrung 21 mündet an seinem radial inneren Ende in eine Axialnut 25 am Umfang des Endzapfens„ der eine weitere Axialnut 26 des Endzapfens l6 diametral gegenüberliegte In die Axialnut 26 mündet der den Durchtrittskanal 7 durchsetzende Abschnitt 27 der Durchgangsbohrung 21, Der Endzapfen l6 ist mit einer zentrischen Zylinderbohrung 28 versehen, die drei im Durchmesser abgestufte Abschnitte 29-, 30 und 31 aufweist. In den in den Arbeitsraum 5 ausmündende 11 weite» Abschnitt 29 ist ein zylindrisches Verschlußglied 325 sowohl druck- als auch bewegungsfest eingesetzt,, das eine Ventilkammer 33 des Abschnittes 29 gegen den Arbeitsraum 5 erschließt.

Die Zylinderbohrung 28 nimmt einen entsprechend abgestuften Kurzschlußkolbenschieber 3% mit einem in dem weiten Bohrtmg®-

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abschnitt 29 sitzenden weiten Kolbenabschnitt 35« einem in dem mittleren Bohrungsabschnitt 30 sitzenden mittleren Kolbenabschnitt 36 und einem in dem engen Bohrungsabschnitt Jl sitzenden engen Kolbenabschnitt 37 auf. Der weite Kolbenabschnitt 35 ist mit einer Umfangsnut 38 versehen, die eine Verbindung von zwei radialen Öffnungen 39 und 4θ des Endzapfens l6 herstellt, von denen die Öffnung 39 in die Axialnut 25 und die Öffnung 4θ in die ÄKialnut 26 ausmündet. Der Kurzschlußkolbenschieber Jk wird in der gezeichneten Ruhestellung durch eine in der Ventilkammer 33 angeordnete Tellerfeder 41 gehalten, die zwischen der der Ventilkammer 33 benachbarten Kolbendruckfläche 42 des Kurzschlußkolbejaschiebers 34 und dem Verschlußglied 32 abgestützt ist. In dieser Stellung liegt ein stirnseitiger Anschlagzapfen 43 des engen Kolbenabschnittes 37 an der radialen Abschlußwand 44 des engen Bohrungsabschnittes 31 an. In der Ruhestellung des Kurzschlußkolbenschiebers Jk sind die Öffnungen 39 und 4θ durch die Umfangsnut 38 miteinander verbunden, wobei die Öffnung 39 über 6,24 und 25 an den Arbeitsraum 4 und die Öffnung 4θ über 7,27 und 26 an den Arbeitsraum 5 angeschlossen ist.

Durch eine Umfangsnut 45 im engen Kolbenabschnitt 37 ist im engen Bohrungsabschnitt Jl eine Ringkammer 46 gebildet, die in allen Schieberstellungen in ständiger Verbindung mit einem axialen Kanal 47 der Kolbenstange 2 steht, in dem Atmosphärendruck herrscht. Xn der Umfangsnut 45 mündet ein axialer Schieberkanal 48 aus, der eine Verbindung zwischen den Kammern und 33 herstellt, so daß die Kolbendruckfläche 42 von Atmosphärendruck beaufschlagt ist.

Auf der der Ventilkammer 33 abgekehrten Seite des weiten KoI-, benabschnittes 35 liegt eine ringförmige Ventilkammer 49, die

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über eine radiale Öffnung 50 des Endzapfens 16 mit der Axialnut 25 verbunden ist, so daß die die Ventilkammer 49 begrenzende ringförmige Kolbendruckfläche 51 des weiten Kolbenabschnittes 35 vom Druck des Arbeitsraumes 4 beaufschlagt ist.

Der mittlere Kolbenabschnitt 36 schließt eine ebenfalls ringförmige Ventilkammer 52 ein, die über eine radiale Öffnung 53 des Endzapfens l6 mit der Axialnut 26 in Verbindung steht, so daß die die Ventilkammer 52 begrenzende ringförmige Kolbendruckfläche 54 vom Druck des Arbeitsrauraes 5 beaufschlagt ist.

Schließlich ist zwischen der Abschlußwand 44 und dem engen Kolbenabschnitt 37 eine Ventilkammer 55 im engen Bohrungsabschnitt 31 vorgesehen, in die ein unter einem lastabhängigen Druck stehender Kanal 56 der Kolbenstange 2 mündet, so daß die die Ventilkammer 55 begrenzende Kolbendruckfläche 57 vom lastabhängigen Druck beaufschlagt ist.

Die Dämpfungsventile 8 und 12 sind so eingestellt, daß sie die Durchtrittskanäle 6 und 7 bei kleineren Schwinggeechwindigkeiten geschlossen halten.

Zur Erläuterung der ausschließlich geschwindigkeitsabhängigen Funktion des Kurzschlußventiles 35»38 bei Ausführung des Dämpfers nach dem ersten Erfindungsvorschlag (Patentanspruch 1) denkt man sich den Kanal 56 der Kolbenstange 2 gegenüber der Ventilkammer 55 abgesperrt. Bei relativ langsamen Einfederbewegungen des Rades, d.h. kleinen Schwinggeschwindigkeiten des Dämpferkolbens 3 gegenüber dem Dämpferzylinder 1, wird Druckmittel unter Druckanstieg im Arbeitsraum 5 über 4o, 38 und 39 in.den Arbeitsraum 4 verdrängt und dabei gedrosselt, so daß

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dem Einfedern ein Dämpfungswiderstand entgegengesetzt wird. Der Druckanstieg im Arbeitsraum 5 wird an der Kolbendruckfläche 5k wirksam, so daß der Kurzschlußechieber "}k mit seiner Steuerkante 58 an der Umfangsnut 38 den Durchtrittsquerschnitt der Öffnungen 39 und kO in dem Maße verengt, wie der Druck im Arbeitsraum 5 die Spannung der Tellerfeder kl erhöht. Dieser Druck ist von der Schwinggeschwindigkeit des Dämpferkolbens 3 abhängig. Infolgedessen steigt der Dämpfungs*rideristand an der Öffnung 40 und damit der Druck im Arbeitsraum 5 progressiv an, bis der das Dämpfungsventil 12 öffnende Änsprechdruckwert erreicht und der weitere Verlauf des Dätnpfungswiderstandes über der Schwinggeschwindigkeit im wesentlichem durch das Dämpfungsventil 12 bestimmt ist.

Beim Ausfedern dem Rades bewirkt di© Kolbasidruckfläche 5* in entsprachsader ¥©iss ©in© Yeresiguntg dos Durehtrittsquerschnittes der Öffnungen 39 und 4Q„ bis; das Bäisapfusigsvantil 8 anspricht«

Zur Erläuterung dor ©usschli©ßlieh last abhängt g@a Fuiaktioia d©s Kursschlußvaatiles 35o38 h®± Ausführung d@s Därapfers nach dem zi-m±t®n Ertlsidungmwor·schlag (PateEstasisprueli 2) dsnkt inajs sisin die Öffnungen 50 und 53 gsgssaüber dmn zugehörigem ¥entilkammern %9 und 5% ©bgasposrjrto Daasa stallt die Kolbendruckfläehe 57 h®± h.öh.&ror Fahra@iaglast ©ija©B tT±ttsq,u®TB&h.nitt für di© Öf fjrawsagQn 39 0 ^O ©im gerer Fahrseuglasto D©ir für ©inQ h(ä&t±mmt® Fahraeuglast eingestellt© Duarehtrittsqu©rf3eliaitt bl©ibt bei allssi Sshwingg©- schwindigkeiten keimstasit _o Auf diese Weis© wird der dia Dämpfungsvejitil© 8 und 12 öffm©sid@ Anspsechdruckwert ±n den Arbei."fesräu!S502i 4 und 5 bQi liöliejpesi Falijrs©uglast©5a barsits mit einer kleineren SchwisaggeEchwimdigkQit ©rr©i©ht al© bai niedri·

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geren Fahrzeuglasten.

Entsprechend dem dritten Erfindungsvorschlag (Schwingungsdämpfer nach den Patentansprüche 1 und 2) gilt die letztgenannte Funktion auch für den dargestellten Schwingungsdämpfer, jedoch verläuft die Kurve des durch das Kurzschlußventil erzeugten Dämpfungswiderstandes wegen der in Abhängigkeit von der Schwinggeschwindigkeit erfolgenden Verengung dee Drosselquerschnittes der Öffnungen 39,ko mittels der Kolbendruckfläche 51 bzw. 5k steiler.

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Claims

Daim

24. Mai 1973

Ansprüche:

Schwingungsdämpfer mit einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung für Fahrzeugabfederungen, bei dem zwischen zwei Arbeiteräume des hydraulischen Druckmittels mittels Drosselung des aus dem einen in den anderen Arbeitsraum verdrängten Druckmittels arbeitende Dämpfungsventile eingeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitsräume (k und 5) durch eine die Dämpfungsventile (8 und 12) umgehende Bypaß-Verbindung (38 bis kO) kurzgeschlossen sind und in die Bypaß-Verbindung (38 bis kO) ein in Abhängigkeit von der Schwinggeschwindigkeit arbeitendes Kurzschlußventil (35»38) eingeschaltet ist, dessen Ventilstellglied (Kolbendruckfläche 5* bzw. 5^) mit steigender Schwinggeschwindigkeit einen engeren Durchtrittsquerschnitt (39,4o) der Bypaß-Verbindung (38 bis 40) einstellt.

2. Schwingungsdämpfer insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der statischen Fahrzeuglast arbeitendes Kurzschlußventil (35»38) in eine die Arbeitsräume (k und 5) kurzschließende Bypaß-Verbindung (38 bis kO) eingeschaltet ist und das Ventilstellglied (Kolbendruckfläche 57) des Kurzschlußventiles (35»38) mit steigender Fahrzeuglast einen engeren Durchtrittsquerschnitt (39»4o) der Bypaß-Verbindung (38 bis kO) einstellt.

3. Schwingungsdämpfer nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Ventilschließglied (Kolbenabschnitt 35) des Kurzschlußventiles (35»38) zusammenarbeitender Stellkolben (35,36) mit einer im Schließsinn ar.

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beitenden, vom Druck des einen Arbeitsraumes (k) beaufschlagbaren Kolbendruckfläche (5I) und mit einer gegensinnigen, von einem niedrigeren Druck, vorzugsweise Atmosphärendruck', beaufschlagbaren Kolbendruckfläche (^li2) versehen ist.

k. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (35,36) mit einer weiteren im Schließsinn arbeitenden Kolbcndruckflache (5^) versehen ist, die vom Druck des anderen Arbeitsraumes (5) beaufschlagbar ist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2 und insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1,3 und k, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Ventilschließglied(Kolbenabschnitt 35) des Kurzschlußventiles (35t3ö) zusammenarbeitender Stellkolben (35f37) mit einer im Schließsinn arbeitenden, von einem von der statischen Fahrzeuglast abhängigen Druck beaufschlagbaren Kolbendruckfläche (57) und mit einer gegensinnigen, von einem niedrigeren Druck, vorzugsweise Atmosphärendruck, beaufschlagbaren Kolbendruckfläche (k2) versehen ist.

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