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ombiniertes Dämpf- und Verstellelement für Fahrerseite
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Die Erfindung betrifft ein höhenverstellbares Dämpfelement mit einem
an einer Kolbenstange befestigten, in einem mit Dämpfmedium gefüllten Zylinderrohr
verschiebbaren Dämpfkolben und einem dem Dämpfkolben zugeordneten Schwimmkolben
Derartige Dämpfelemente werden vorzugsweise für Fahrersitze von Land- und Baumaschinen,
LLf usw. eingesetzt.
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Diese Sitze müssen an die Körpergröße des Fahrers angepaßt werden
können, dazu dient eine von außen betätigbare, blockierbare Höhenverstellung. Zum
anderen soll ein solches Dämpfelement der unterschiedlichen Belastung durch unterschiedliche
Fahrergewichte Rechnung tragen.
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Diese V-'erstellung soll dabei möglich sein, ohne daß der Sitz entlastet
werden muß.
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Aus der DE-OS 25 42 182 ist ein solches Feder- und Dämpfelement bekannt,
bei dem der Dämpferkolben in einem Schwimmkolben verschiebbar angeordnet ist und
dieser Schwimmkolben in dem Zylinderrohr gleitet. Bei entsprechender Belastung stößt
der Dämpferlcolben an ein in dem Schwimmkolben vorgesehenes'federbelastetes Kegelventil
und öffnet es, so daß die gesamte KoZ.beneinheit miteinander verschoben werden kann.
Der Kolben wirkt dabei über die Kolbenstange gegen eine außen um das Zylinderrohr
angeordnete Schraubenfeder. Bei
Entlastung des Sitzes zieht die
Schraubenfeder die Kolbenkombination langsam wieder in ihre Ausgangsposition, wobei
das besagte Kegelventil durch den in dem Schwimmkolben entstehenden Überdruck geöffnet
wird.
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Dieses Dämpfelement ist sehr aufwendig in seiner LConstruktion und
anfällig in seiner Funktion. Durch die zweiwandige führung des Dämpfkolbens in Schwimmkolben
und des Schwimmkolbens wiederum im Zylinderrohr kann es leicht zu Verkantungender
Kolbenstange und damit zu erhöhtem Verschleiß an der Kolbenstangenabdichtungen kommen.
Das Dämpfetlement wird dadurch sehr rasch undicht und unbrauchbar; außerdem wird
zur Rüclcführung der Kolbenkombination in- seine Ausgangslage die Kraft einer extern
angeordneten Feder benötigt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dämpfelement der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, das einfach im Aufbau und Funlvtion ist, individuell
dem hörpergewicht und der Körpergröße des Benutzers angepaßt werden kannund bei
jeder Belastung eine gleich gute Dämpfung bewirkt.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Schwimmkolben und der Dämpfkolben
hintereinandergeschaltet auf der Kolbenstange angeordnet sind, der Schwimmkolben
begrenzt relativ zu dem Dämpfkolben beweglich ist, der Schwimmkolben mitwechselseitig
verschließbaren Durchtrittsöffnungen für das Dämpfmedium versehen ist.
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I)urch diese Maßnahmen wird ein Dämpfelement geschaffen, (las einerseits
eine starre Blockierung und andererseits eine geniigend große Dämpfleistung gewährleistet.
Die l;olbenstange ist dabei gegen Verkantung gesichert und mit einfachen, herkömmlichen
Dichteinrichtungen abzudichten,
wobei der Dämpfkolben und der Schwimmkolben
gegenüber dem Zylinderrohr abgedichtet sind.
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Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Dämpferkolben
mit Drosselbohrungen versehen ist und die Drosselbohrungen mit Druckdsimpffedern
und mit Zugdämpffedern versehen sind, wobei der 5 chwiimnko ib en mit einem Ringspalt
gegenüber der Kolbens tange frei liegt und dieser Ringspalt zugseitig mit einem
Dichtelement verschließbar ist. Eine vorzugsweise Ausführungsform sieht dazu vor,
daß das Dichtelement einer am Ende der Kolbenstange angeordneten Anschlagscheibe
zugeordnet istund aus einem 0-Ring besteht. Eine andere Ausführungsform sieht vor,
daß der Schwimrrlkolben mit Drosseldüsen versehen ist und diese Drosseldüsen druckseitig
von einer, dem Dämpferkolben zugeordneten Anschlagscheibe verschließbar sind. Gemäß
einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, daß dem Ringspalt Überströmnuten
und den Drosseldüsen Überströmnuten zuç geordnet sind, wobei die Überströmnuten
der Drosseldüsen die dem Ende der Kolbenstange zugeordnete Anschlagscheibe umgehen
und die Überströmnuten des Ringspaltes die dem Dämpfkolben zugeordnete Anschlagscheibe
umgehen.
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Die vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß
das Dämpfelement-mit einem liquiden Dämpfmedium gefüllt ist und das Dämpfmedium
von einem Druckgaspolster unter Druckspannung in einer geschlossenen Dämpfmediumsäule
gehalten ist, wobei das Druckpolster mittels eines Trennkolbens von dem Dämpfmedium
getrennt ist, wobei der Trennkolben zugseitig von dem Dämpfkolben auf der Kolbenstange
angeordnet und gegenüber dieser und dem Zylinderrohr abgedichtet ist.
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Uie Erfindung ist in einer beispielhaften Ausführung in der beiliegenden
Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Die einzige figur
zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dämpfelement.
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Das Dämpfelement 1 weist ein Zylinderrohr 2 auf, in das eine olbenstange
3 abgedichtet ein- und ausfahrbar ist, Das Zylinderrohr 2 ist mit einem liquiden
Dämpfmedium , beispielsweise Dämpföl gefüllt. Das Dämpföl bildet eine geschlossene
Säule, die von einem Druckgaspolster 17 beaufschlagt ist. Zwischen dem Druckgaspolster
17 und dem Dämpföl ist ein frei beweglicher Trennkolben 18 angeordnet; die Kolbenstange
3 ist dabei durch den Trennkolben 18 hindurchgeführt.
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Gegenüber der Innenwand 20 des Zylinderrohres 2 und gegenüber der
Kolbenstange 3!der Trennkolbens 18 mit Dichtungen 27 bzw. 28 abgedichtet. Nach außen
hin ist das Druckgaspolster 17 mit einer herkötrunlichen, mehrtcilígen Dichtvorrichtung
abgedichtet und mit einem abschließenden Einsatzstück 30, das zugleich als Führung
für die Kolbenstaage 3 dient, festgelegt.
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Das freie Ende der Kolbenstange 3, das sich in dem Zylinderrohr 2
befindet, ist mit einer sich axial erstreckenden Verjüngung 23 versehen. Die Verjüngung
23 ist mit einem Absatz 22 von dem übrigen Durchmesser der Kolbens tange 3 abgesetzt.
Der Absatz 22 dient als Anschlag für die gesamte auf der Verjüngung 23 angeordneteDämpfkolben-Schwimmkolben-Kombination.
Diese stützt sich zunächst mit einer Anschlagscheibe 24 an dorn Absatz 22 ab; daran
anschließend folgt, zum ntle der kolbenstange 3 hin, ein Satz von ZTischenscheibea
25, die der Abstützung der nachfolgenden Druckdämpffedern 8 dienen und in ihrem
Außendurcbiesser so bemessen sind, daß sich die Druckdämpffedern 8 öffnen können,
ohne durch die Anschlagscheibe 24 daran gehindert zu werden. Die Druckdämpffedern
8 liegen an dem Dämpfkolben
4 an und verschlieI3en die Druckdrosselbohrungen
10. Der Dämpfkolben 4 liegt mit einer Dichtung 19 an der Innenwand 20 des Zylinderrohres
2 an; er weist außer den Druckdrosselbohrungen 10 auch Zugdrosselbohrungen 11 auf,
die von den sich anschließenden Zugdämpffedern 9 verschlossen sind. Entsprechend
den Druckdämpffedern 8 sind auch den Zugdämpffedern 9 Zwischenscheiben 26 zugeordnet,
die die Enden der Zugdämpffedern 9 frei gegenüber der sich anschließenden mittleren
Anschlagscheibe 31 halten. Die mittlere Anschlagscheibe 31 wird von einer Hülse
21 in Distanz zu dem Ende der Kolbenstange 3 gehalten. Am Ende der Kolbenstange
3 ist eine äußere Anschlagscheibe 13 angeordnet, die die Hülse 21 in ihrer Lage
hält und die mittels Befestigungsmitteln, beispielsweise in Form einer auf die Kolbenstange
3 aufgesetzten Mutter 32 gehalten wird.
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Auf der Hülse 21 ist ein Schwimmkolben 5 zwischen den Änschlagscheiben
13 und 31 verschiebbar angeordnet.
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Der Schwimmkolben 5 ist mittels einer Dichtung 33 gegen die Innenwand
20 des Zylinderrohres 2 abgedichtet und liegt gegenüber der Ilülse 21 mit einem
Ringspalt 6 frei. Der Ringspalt 6 ist genau definiert, er dient bei einfahrendem
Schwimmkolben 6 als Uberströmöffnung für das Dämpfmedium. Auf der Zugseite geht
der Ringspalt 6 in eine Überströmnut 15 über, die die beim Einfahren anliegende
Anschlagscheibe 31 umgeht. In dem Körper des Schwimrnkolbens 6 sind eine oder mehrere
Drosseldüsen 7 vorgesehen, die zugseitig in Überströmnuten 14 münden. Druckseitig
ist der Schwimmkolben ó mit einer napfförmigen Ausnehmung 34 versehen, die innen
zur Kolbenstange 3 hin in eine Anfasung 35 übergeht.
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Die Anfasung 35 geht in den Ringspalt 6 über. Die napfförmige Ausnehmung
34 ist in ihrem Innendurchmesser so bemessen, daß sie die Anschlagscheibe 13 bei
ausfahrender Kolbenstange 3 aufnehmen kann. In dem Winkel zwischen der Anschlagscheibe
13 und der Hiilse 21 ist ein Dichtelement 12 angeordnet, das bei ausfahrender
Kolbenst:ange
3 in die Anfasung 35 einfährt und diese gegenüber dem Ringspalt 6 abdichtet. Die
von den Drosseldüsen 7 kommenden Überströmnuten 14 stellen dabei eine Umgehung der
dichtend anliegenden Anschlagscheibe 13 dar. Zur Begrenzung der axialen Bewegung
der Dämpfkolben-Schwimmkolben-Kombination ist das Zylinderrohr 2 zugseitig mit einer
Sicke 36 versehen, an die bei ausfahrender Kolbenstange 3 der Dämpfkolben 4 anschlägt.
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Druckseitig ist das Zylinderrohr 2 mit einer Sicke 37 versehen, an
die der Schwimmkolben 5 bei einfahrender Kolbenstange 3 anschlägt Der Kolbenstange
3 entgegengesetzijist in dem Zylinderrohr 2 eine Höhenverstelleinrichtung 16 angeordnet,
die von außen durch einen Stößel 38 betätigbar ist.
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Die Höhenverstelleinrichtung 16 besteht aus einer hohlen Kolbenstange
39, in der der Stößel 38 verläuft und an deren Ende ein Kolben 40 angeordnet ist.
Der Kolben 40 ist mit einer Ventileinrichtung 41 versehen, mit der eine Umgehung
42 des Kolbens 40 freigegeben oder gesperrt werden kann Beifreigegebener Umgehung
42 kann der Kolben 40 in dem Zylinderrohr 2 verschoben werden, bei gesperrter Umgehung
42 kann kein Druckausgleich im Dcilnpfmedium erfolgen und der Kolben 40 sitzt unverdrückbar
fest. Betätigt wird die die Umgehung 42 freigebende Ventileinrichtung von außen
über den Stößel 38.
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Anhand des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wird die
lflnlction der Erfiiing nachfolgend naher erläutert.
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Die Grundeinstellung der Höhe des Fahrersitzes erfolgt zunächst über
die Höhenverstelleinrichtung 16. Mit ihrer hilfe kann das Dämpfelement auf die erforderliche
Höhe eingestellt werden. Als nächstes erfolgt allein durch die Belastung des Sitzes
eine dem Fahrergewicht
angepaßte Einstellung des Dämpfelementes
1.
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Bei einer entsprechenden Belastung fährt die lio117enstange 3 in das
Zylinderrohr 2 ein; dabei koulrwlt (lie mittlere Anschlagscheibe 31 des Dämpfkolbens
4 zur Anlage an den Schwimmkolben 5. Bei andauernder rJelastung fährt die Kolbenstange
3 unter Mitnahme der Dämpfkolben-Schwimmkolben-Kombination weiter in das Zylinderrohr
2 ein. Das Dämpfmedium strömt dabei durch den Ringspalt 6 des Schwimmkolbens 5 und
durch die Überströmnuten 15 um die Anschlagscheibe 31 herurn; die Drosseldüsen 7
sind dabei durch die Anschlagscheibe 31 verschlossen. Es ist auch eine Ausführungsform
möglich, bei der die Drosseldüsen 7 zugleich als Abstandhalter für die Anschlagscheibe
31 ausgebildet sind, so daß besondere Überströmnuten nicht erforderlich sind, weil
das Dämpfmedium ungehindert vom Ringspalt 6 kommend die in Abstand gehaltene Anschlagscheibe
31 umgehen kann. Eine Dämpfung erfolgt somit nur im Ringspalt 6. Gleichzeitig erfolgt
eine Dämpfung des Dämpfmediums in den Druckdrosselbohrungen 10, die zugseitig mit
den Druckdämpffedern 8 belastet sind; ein Einfahren der Kolbenstange 3 erfolgt s-omit
gegen die Dämpfung durch die Druckdämpffedern 8 am Deilrlpflcolben II.
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Die Zugdrosselbohrungen 11 werden dabei durch die Zugdäinpffedern
9 verschlossen und kommen nicht zur Wirkung. Hat die Kolbenstange 3 ihre zunächst
nur von ihrer statischen Belastung abhängige Position erreicht, so kommt auch die
Dämpfkolben-Schwimmkolben-Kombination zur Ruhe. Durch Fahrbahnunebenheiten treten
nun unterschiedliche dynamische Belastungen auf, die ein Ein- und Ausfahren der
Kolbenstange 3 in dem axialen Abstand zwischen dem Schwimmkolben 5 und der äußeren
Anschlagscheibe 13 gestatten; dabei erfolgt eine Dzimpfung beim Ausfahren durch
die Zugdrosselbohrungen 11 und beim Einfahren durch die Druckdrosselbohrungen 10
am Dämpflcolben 4. Fährt die Kolbenstange 3 infolge dynamischer Entlastung soweit
aus, daß die Ansclllagscheibe
13 in den Bereich der Ausnehrnung
34 gelangt, so verschließt das Dichtelement 12 in der Anfasung 35 den Ringspalt
6 und es kommt in den Drosseldüsen 7 zu einer zusätzlichen, wesentlich höheren Dämpfung.
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Die dadurch auftretende zeitliche Verzögerung soll dabei so groß sein,
daß sich der Dämpfkolben 4 bis zur nachfolgenden dynamischen llelastung nur untrcsentlich
verschoben hat.
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Nach statischer Entlastung der Kolbenstange 3 drückt das Druckgaspolster
17 die Kolbenstange 3 allmählich wieder aus dem Zylinderrohr 2. Dies geschieht so
langsam, daß ein Druckausgleich des Dämpfmediums durch die Drosseldüsen 7 erfolgen
kann und der Schwimmkolben 5 auch allmählich wieder zurückgezogen werden kann. Die
Ausfahrbewegung der Kolbenstange 3 wird erst durch Anlage des Dämpferkolbens 4 an
der Siclce 36 beendet.