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Teleskopstoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
betrifft einen Teleskopstoßdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in
einem Zylinder geführten Kolben, der mit für die beiden Stromungsrichtungen eines
Dämpfungsmediums getrennten, entsprechend gerichtete Ventile enthaltenden Strömungskanälen
versehen ist.
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Geleskopstoßdämpfer dieser Art bieten gegenüber einem anderen bekannten
Prinzip, bei dem derselbe Strömungskanal abwechselnd zum Führen der Strömung des
Dämpfungsmediums in beiden Richtungen ausgenutzt wird, den Vorteil, daß bei jeder
Kolbenbewegung das sich im Bereich der Ventile in den Kanälen befindliche Dämpfungsmedium
zusammen mit eventuell gebildeten Gasblasen entfernt wird. Derartige Gasblasen können
gerade im Bereich der Ventile bekanntlich die Kennung des Stoßdämpfers in unerwünschter
Weise verändern.
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Auf der anderen Seite können aber gerade bei mit den einzelnen Strömungsrichtungen
getrennt zugeordneten Kanälen ausgerüsteten Teleskopstoßdämpfern Schwierigkeiten
auftreten, wenn man sie zur Erzielung einer bestimmten Kennung auslegt. In Abhängigkeit
von der Masse der Ventilkörper und der Auslegung der ihnen zugeordneten Ventilfedern
zeigt sich dann bei Bewegungsumkehr des Kolbens eine Hysterese, so daß sich dem
gewünschten ausschließlich geschwindigkeitsabhängigen Verlauf der Kennung des Stoßdämpfers
Unregelmäßigkeiten überlagern.
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Demgemäß besteht Bedarf an einem Deleskopstoßdämpfer, der einerseits
auch bei kleinen Eolbenhüben eine gute Umwälzung des hydraulischen Dämpfungsmediums
sicherstellt, andererseits die Auslegung der Ventile im Hinblick auf die Erzielung
einer vorbestimmten Kennung zuläßt, ohne daß Unregelmäßigkeiten im Verlauf der Dämpfungskraft
durch Hystereseerscheinungen in Kauf genommen werden müssen.
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Die Lösung dieser der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe geht aus
von einem Teleskopstoßdämpfer der eingangs genannten Art, bei dem einer der Strömungskanäle
in der zugeordneten Strömungsrichtung aufeinanderfolgend ein im Hinblick auf die
gewünschte Kennung des Stoßdämpfers ausgelegtes erstes Ventil und ein zweites Ventil
enthält. Eine derartige Konstruktion mit zwei aufeinanderfolgenden Ventilen in einem
der Kanäle ist aus der deutschen Patentschrift 1 287 455, 63c, 42, bekannt. Dabei
besitzt das in Strömungsrichtung erste Ventil eine relativ schwach dimensionierte
Ventilfeder und das in Strömungsrichtung zweite Ventil eine relativ stark dimensionierte
Ventilfeder; ferner ist ein das zweite Ventil umgehender Drosselbypass vorgesehen.
Zweck
dieser Reihenschaltung von zwei Ventilen ist die Erzielung einer bestimmten Kennung,
nämlich so, daß zunächst bei relativ kleinem Druck auf dem ersten Ventil dieses
öffnet und über den Drosselbypass eine das zweite Ventil umgehende Verbindung zu
dem dahinter liegenden Zylinderraum herstellt. Erst bei relativ hohen Druckwerten
öffnet auch das zweite Ventil, so daß die Kennlinie, d.h. der Verlauf der Dämpfungskraft
über der Geschwindi-gke-it des Kolbens, einen Sprung mit einer durch die Dimensionierung
des Drosselbypasses gegebenen Steilheit enthält.
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Wesentlich für diese bekannte Konstruktion ist also, daß beide Ventile
zur Erzielung einer bestimmten Kennung ausgelegt sind und daß das zweite Ventil
von einem Drosselbypass überbrückt wird.
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Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Lösung dadurch gekennzeichnet,
daß unter Verzicht auf Bypässe zu dem zweiten Ventil dieses nur als zumindest annähernd
gleichzeitig mit dem ersten Ventil öffnendes und zeitlich vor diesem schließendes
Rückschlagventil ausgelegt ist. Dieses erfindungsgemäß vorgesehene Rückschlagventil
hat also nicht die Aufgabe, an der Gewinnung einer bestimmten Kennung des Teleskopstoßdämpfers
mitzuwirken, sondern es sorgt bei Bewegungsumkehr des Kolbens dafür, daß unabhängig
von der zu bewegenden Masse und der Stärke der Feder des ersten Ventils, das demgemäß
allein im Hinblick auf die Erzielung der gewünschten Kennung ausgelegt werden kann,
der die beiden Ventile enthaltende Kanal gesperrt wird. Umgekehrt öffnet das Rückschlagventil,
das demgemäß nur eine sehr kleine bewegte Masse besitzt, bei entgegengesetzten Kolbenbewegungen
gleichzeitig mit dem ersten Ventil, so daß die Arbeitsweise desselben und damit
die durch dieses Ventil erzielte Kennung des Stoßdämpfers in keiner Weise durch
das zweite Ventil beeinflußt wird.
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Verständlicherweise sieht eine Ausfuhrungsform, vor allem für Einrohr-Stoßdämpfer,
der Erfindung vor, daß auch der andere Strömungskanal außer einem im Hinblick auf
die gewünschte Kennung ausgelegten ersten Ventil ein in der zugeordneten Strömungsrichtung
auf dieses folgendes zweites Ventil enthält, das unter Verzicht auf Bypässe zu dem
zweiten Ventil nur als zumindest annähernd gleichzeitig mit dem ersten Ventil öffnendes
und zeitlich vor diesem schließendes Bückschlagventil ausgelegt ist.
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Durch das schnelle Sperren der Strömungskanäle in dem Kolben, wie
es durch das erfindungsgemäß vorgesehene und ausgelegte zweite Ventil erzielt wird,
bei Bewegungsumkehr des Kolbens wird also die sonst vorhandene, vor allem auf die
Auslegung des die Kennung bestimmenden Ventils surückzuführende Hysterese zumindest
weitgehend verringert, ohne daß auf den Vorteil einer guten Umwälzung des Dämpfungsmediums
verzichtet werden muß.
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Zur Erzielung derselben Vorteile kann der Erfindungsgedanke - gegebenenfalls
in Kombination mit seiner beschriebenen Anwendung auf den Kolben des Dämpfers -
die Auslegung einer zylinderfesten Bodenventilanordnung bestimmen, die bekanntlich
zur Herstellung eines Strömungsweges zwischen dem eigentlichen Arbeitsraum im Zylinder
einerseits und einem Vorratsraum für das Druckmedium andererseits dient.
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Diese Verbindung soll nur bei sich an diese Ventilanordnung annäherndem
Kolben hergestellt werden. Um auch hier Freiheit hinsichtlich der Auslegung der
Ventilanordnung zur Gewinnung eines bestimmten Kennungsverlaufs dieser Ventilanordnung
zu schaffen, ohne daß die Gefahr eines Rückströmens bei plötzlicher Umkehr der Bewegungsrichtung
des Kolbens in
Kauf genommen werden muß, ist der erfindungsgemäße
Teleskopstoßdämpfer dadurch gekennzeichnet, daß auf das erste Ausströmventil in
Strömungsrichtung ein zweites Ausströmventil folgt, das nur als zumindest annähernd
gleichzeitig mit dem ersten Ausströmventil öffnendes und zeitlich vor diesem schließendes
Rückschlagventil ausgebildet ist.
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Ein optimales Verhalten wird verständlicherweise ein Stoßdämpfer zeigen,
bei dem sowohl im Bereich der Kanäle im Kolben als auch im Bereich der zylinderfesten
Ventilanordnung gemäß der Erfindung Rückschlagventile vorgesehen sind, die einerseits
sehr schnell arbeiten, andererseits aber die Kennung des Stoßdämpfers nicht beeinflussen.
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Um das gewünschte schnelle Arbeiten des Rückschlagventils zu erzielen,
kann es als Ventilkörper eine Federscheibe enthalten, so daß keine Trennung zwischen
einem massebehafteten Ventilkörper und einer die Betätigungskraft sicherstellenden
Ventilfeder vorliegt.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele für beide Anwendungsfälle
der Erfindung anhand der Figuren erläutert, von denen die Figuren 2 und 3 jeweils
in einem Längsschnitt zwei Ausführangsbeispiele für die Anwendung der Erfindung
auf den Kolben, dagegen Figur 3, ebenfalls in einem Längsschnitt, ein Konstruktionsbeispiel
für die Anwendung der Erfindung auf das Bodenventil zeigen.
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Betrachtet man zunächst Figur 1, so ist dort von dem Stoßdämpfer lediglich
der Zylinder 1 teilweise sowie der Kolben 2 dargestellt, der durch die aus dem Zylinder
1 in bekannter
Weise herausragende Kolbenstange 3 entgegen den
Druckverhältnissen eines hydraulischen Druckmediums im Zylinder 1 verschoben werden
kann. Bei diesem wie bei den anderen Ausführungsbeispielen handelt es sich um Konstruktionen,
die bevorzugt im Rahmen einer Kraftfahrzeugfederang Einsatz finden sollen.
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Im Kolben 2 sind für die bei den beiden möglichen Bewegungsrichtungen
des Kolbens 2 auftretenden Strömungen unterschiedliche Strömungskanäle vorgesehen,
von denen der Kanal 4 infolge entsprechender Polung des Ventils 5 nur bei Bewegungen
des Kolbens 2 in Richtung in Figur 1 nach unten eine Strömung zuläßt, während der
andere Kanal 6 nur bei Kolbenbewegungen in Richtung nach oben eine Strömung führt;
diese Richtungsselektivität wird ebenfalls durch die in ihm vorhandenen Ventile
7 und 8 gewährleistet Wie ersichtlich, folgt in dem Kanal 6 in der zugeordneten
Strömungsrichtung auf das erste Ventil 7 erfindungsgemäß das zweite Ventil 8, das
im Gegensatz zum ersten Ventil 7 als einfaches Rückschlagventil ausgebildet ist,
während das Ventil 7 im Hinblick auf die gewünschte Kennung des Stoßdämpfers dimensioniert
ist. Dies ist in der Figur dadurch angedeutet, daß das Ventil 7 außer dem Ventilkörper
9 die Ventilfeder 10 enthält, die infolge des erfindungsgemäßen Einsatzes eines
einfachen Rückschlagventils 8 gleichsam in Reihe mit dem ersten Ventil 7 allein
im Hinblick auf die Erzielung der gewünschten Kennung ausgelegt ist.
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Nimmt man zunächst an, daß das zweite Ventil 8 nicht vorhanden ist,
so erfordert es im oberen Umkehrpunkt der Kolbenbewegung eine von der Auslegung
des ersten Ventils 7 abhängige
Zeit, bis dieses Ventil geschlossen
ist. Eine hierdurch bedingte Hysterese in der Kennung des Stoßdämpfers ist erfindungsgemäß
durch das zweite Ventil dadurch ausgeschlossen, daß dieses nur als einfaches Rückschlagventil,
d.h. ohne zu der Kennung beizutragen, ausgelegt ist. Unabhängig von der Geschwindigkeit
des Schließens des ersten Ventils 7 schließt das zweite Ventil 8 sehr schnell, so
daß jede Strömung in entgegengesetzter Richtung nach Bewegungsumkehr des Kolbens
mit Sicherheit vermieden ist. Bei Umkehr der Bewegungsrichtung des Kolbens in einer
Tiefststellung desselben dagegen behindert das zweite Ventil 8 ebenfalls infolge
seiner Auslegung als massearmes und daher schnell arbeitendes Ventil die Arbeitsweise
des ersten Ventils 7 nicht.
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Da nach wie vor unterschiedliche Kanäle für die beiden Strömungsrichtungen
des Dämpfungsmediums vorhanden sind, treten keine Schwie@g keiten durch Gasblasenbildung
im Bereich der Ventile auf denn es erfolgt bei jeder Kolbenbewegung das Durchspülen
eines der Kanäle. Dies unterscheidet die Erfindung übrigens in vorteilhafter Weise
von der Anordnung nach der deutschen Patentschrift 1 210 339, 63c, 42, die innerhalb
des hohl ausgebildeten Kolbenschafts eine beiden Strömungsrichtungen gemeinsame
Kammer aufweist.
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Insbesondere bei relativ kleinen Kolbenbewegungen wird das Druckmedium
in dieser Kammer nur hin- und hergeschoben, ohne daß eine Durchspülung und damit
die Entfernung etwa gebildeter Gasblasen erfolgt.
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Betrachtet man nun das Ausführungsbeispiel nach Figur 2, so findet
sich ebenfalls ein innerhalb des Zylinders 20 mittels einer Kolbenstange 21 verschiebbarer
Kolben 22. Auch
hier sind getrennte Kanäle mit individuellen Ventilen
für die beiden Strömungsrichtungen vorgesehen. Bei Bewegung des Kolbens 22 in Figur
2 nach unten ist der Kanal 23 wirksam, da dann die ihm zugeordnete Ventilplatte
24 entgegen der Wirkung der Feder 25 abhebt. Bei Bewegungen des Kolbens 22 in Figur
2 nach oben erfolgt dagegen die Strömung durch den Kanal 26, da die Platte 24 für
diesen an der oberen Stirnfläche des Kolbens 22 eine Ausnehmung besitzt, und da
ferner jetzt das Tellerfederpaket 27 unter der Wirkung des Drucks des Dämpfungsmediums
und der Führungsfeder 28 sich so durchgebogen hat, daß sich zwischen Druckplatte
29, Federpaket 27 und Kolbenstange 21 Strömungswege ausbilden, die Bestandteile
des Kanals 26 sind. Die durch die Teile 21, 27, 28 und 29 gebildete Anordnung ist
für sich bekannt.
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Erfindungsgemäß liegt in Richtung der gewünschten Strömung durch den
Kanal 26 hinter diesem durch die genannten Teile gebildeten, die Kennung bestimmenden
ersten Ventil ein nur als Rückschlagventil ausgebildetes zweites Ventil, das als
beweglichen Bestandteil lediglich die Federscheibe 30 enthält, die sich im geschlossenen
Zustand gegen die in Figur-2 untere Randpartie des ringförmigen Teils 31 legt.
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Zusammen mit dem Ringzylinder 32 bildet das ringförmige Teil 31 eine
Art Kammer für das erste Ventil 27, 28, 29.
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Durch das Rückschlagventil 30 ist auch bei Vorsehen einer starken
Fuhrungsfeder 28, wie sie zur weiteren Verringerung der Hysterese erforderlich sein
mag, sichergestellt, daß in einem oberen Umkehrpunkt der Bewegung des Kolbens der
Kanal 26 sehr schnell gesperrt wird, also eine Strömung entgegen der gewünschten
Strömungsrichtung durch diesen Kanal unterbunden ist.
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Figur 3 zeigt denjenigen Bereich eines Teleskopstoßdämpfers, der mit
einer Bodenventilanordnung 40 ausgerüstet ist. Die Ventilanordnung ist fest mit
dem Zylinder 41 des Stoßdämpfers verbunden. Innerhalb des Zylinders 41 befindet
sich das Rohr 42 mit Abstand, so daß der Ringraum 43 entsteht, der, gefüllt mit
dem Dämpfungsmedium, eine Vor rats- oder Ausweichkammer für dieses bildet.
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Sobald der in der Figur nicht dargestellte Kolben, der wie in den
Figuren 1 und 2 dargestellt ausgebildet sein kann, sich in Figur 3 nach oben bewegt,
öffnet das Rückschlagventil 44, so daß ein Strömungsweg über die Ausnehmungen 45
und 46 im Bodenbereich des Zylinders 41 zu der Vorratskammer 43 geschaffen wird.
Sobald sich dagegen der Kolben in der Figur nach unten bewegt, schließt das Rückschlagventil
44 und das erste Ausströmventil 46 öffnet. Es besitzt den beweglichen Ventilkörper
47, der gegen die Kraft der Feder 48 in der Figur nach unten gedrückt wird. Die
Masse des Ventilkörpers 47 und die Feder 48 sind so dimensioniert, daß sie zu der
gewünschten Kennung beitragen.
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Wäre das erfindungsgemäß vorgesehene einfache Rückschlagventil 49
nicht vorhanden, so bestünde die Gefahr, daß bei Bewegungsumkehr des Kolbens aus
einer Tiefststellung kurzzeitig das erste Ausströmventil 47 noch geöffnet ist, und
zwar für eine Zeit, die durch seine Dimensionierung und damit letztlich durch die
gewünschte Kennung des Stoßdämpfers gegeben ist.-Dem wirkt das Rückschlagventil
49 entgegen, das so dimensioniert ist, daß es nicht nur etwa gleichzeitig mit dem
ersten Ausströmventil 46 öffnet, sondern auch schneller schließt, so daß sofort
nach Beendigung der abwärts gerichteten Kolbenbewegung der über die Ventile 46 und
49 führende Kanal gesperrt ist.
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Wenn es auch zweckmäßig ist, das erfindungsgemäße einfache Rückschlagventil
sowohl am Kolben als auch im Bereich der Bodenventilanordnung vorzusehen, können
doch Fälle auftreten, in denen die Anwendung dieser Maßnahme entweder beim Kolben
oder beim Bodenventil zum gewünschten Erfolg führt.