DE2849284C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein höhenverstellbares Dämpfelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige höhenverstellbare Dämpfelemente werden vorzugsweise für Fahrersitze von Land- und Baumaschinen, Lkw usw. eingesetzt. Die­ se Sitze müssen an die Körpergröße des Fahrers angepaßt werden können, wozu eine von außen betätigbare blockierbare Höhenver­ stellung dient. Zum anderen soll das Dämpfelement der unter­ schiedlichen Belastung durch unterschiedliche Fahrergewichte Rechnung tragen.

Aus der DE-OS 25 42 182 ist ein solches höhenverstellbares Dämpf­ element bekannt, bei dem der Dämpfkolben in einem Schwimmkolben verschiebbar angeordnet ist und dieser Schwimmkolben im Zylinder­ rohr gleitet. Bei entsprechender Belastung durch den Fahrer stößt der Dämpfkolben an ein im Schwimmkolben vorgesehenes, federbela­ stetes Kegelventil und öffnet es, so daß die gesamte Kolbenein­ heit miteinander verschoben wird. Der Kolben wirkt dabei über die Kolbenstange gegen eine außen um das Zylinderrohr angeordnete Schraubenfeder. Bei Entlastung des Sitzes zieht die Schraubenfe­ der die Kolbenkombination langsam wieder in ihre Ausgangsposi­ tion, wobei das Kegelventil durch den im Schwimmkolben entstehen­ den Überdruck geöffnet wird. Dieses höhenverstellbare Dämpfele­ ment ist sehr aufwendig in seiner Konstruktion und in seiner Funktion anfällig. Bedingt durch die Führung des Dämpfkolbens im Schwimmkolben und des Schwimmkolbens wiederum im Zylinderrohr kann es leicht zu Verkantungen der Kolbenstange in der Führung und damit zu erhöhtem Verschleiß an den Kolbenstangenabdichtungen kommen, wodurch das Dämpfelement undicht und daher unbrauchbar wird. Des weiteren wird zur Rückführung der Kolbenkombination in seine Ausgangslage die Kraft einer extern angeordneten Feder be­ nötigt.

Bei einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge ist es durch die US-PS 11 98 829 bekannt, einen unter Einwirkung einer Schrauben­ feder stehenden Dämpfkolben begrenzt axial beweglich auf der Kol­ benstange anzuordnen. Durch diese Konstruktion wird während der Druckdämpfung ein zusätzlicher, von Kolben und Kolbenstange ge­ bildeter Ringspalt freigegeben, wodurch unterschiedliche Dämpf­ wirkungen in Zug- und Druckrichtung erzielt werden. Bedingt durch die Führung des Dämpfkolbens im Zylinder und dem zwischen Kolben­ stange und Kolben bestehenden Ringspalt kann es bei Einwirkung von Querkräften auf die Kolbenstange leicht zu deren Verkantung in der Kolbenstangenführung kommen, so daß ein solcher Schwin­ gungsdämpfer erhöhtem Verschleiß an der Kolbenstangenführung und -dichtung ausgesetzt ist.

Weiterhin ist es durch die FR-PS 13 72 781 bei einer Gasfeder be­ kannt, eine mehrstufige Federung dadurch zu erhalten, daß ein Dämpfkolben und ein zu diesem relativ bewegliches Kolbenbauteil hintereinandergeschaltet und auf der Kolbenstange angeordnet sind. Dieses Kolbenbauteil wird als geschlossener Körper ausge­ führt und gegenüber der Kolbenstange abgedichtet, so daß ab einem bestimmten Einfahrhub der Kolbenstange eine Veränderung der Fe­ derkraft erfolgt. Eine Anpassung an das Körpergewicht und die Körpergröße des Benutzers mit gleich guter Dämpfwirkung entspre­ chend dem Anmeldungsgegenstand kann durch diese Konstruktion nicht verwirklicht werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein höhenverstell­ bares Dämpfelement zu schaffen, welches eine kompakte und form­ schöne Baueinheit bei einfachem Aufbau aufweist, eine hohe Funk­ tionssicherheit und hohe Lebensdauer besitzt und eine gute Dämp­ fung bei problemloser Anpassung an das unterschiedliche Körperge­ wicht der Benutzer ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwimmkolben und der Dämpfkolben auf der Kolbenstange angeordnet sind und der Schwimmkolben mit wechselseitig verschließbaren Durchtrittsöffnungen versehen ist. Da einerseits die blockierbare Höheneinstelleinrichtung und die Dämpfung im mit flüssigem Dämpf­ medium gefüllten Arbeitsraum erfolgt, wird sowohl eine annähernd starre Blockierung für die Höheneinstellung und eine genügend große Dämpfleistung gewährleistet. Durch Wegfall einer den Zylin­ der umgebenden Schraubenfeder wird eine kompakte und formschöne Baueinheit mit verringertem Bauaufwand erhalten und die Kolben­ stange ist über den fest mit ihr verbundenen und im Zylinderrohr sich abstützenden Kolben gegen Verkantungen gesichert, so daß mit herkömmlichen Dichteinrichtungen eine hohe Funktionssicherheit bei hoher Lebensdauer gewährleistet ist.

Durch die Unteransprüche werden weitere vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung geschaffen. So ermöglicht die erfindungsge­ mäße Ausführung des Dämpfkolbens mit Druckdämpffedern und Zug­ dämpffedern eine leichte Anpassung an die jeweils geforderten Einsatzbedingungen, so daß die erfindungsgemäße Baueinheit werks­ seitig mit den den Einsatzbedingungen angepaßten Dämpffedern ausgerüstet werden kann. Da erfindungsgemäß der Schwimmkolben mit einem Ringspalt gegenüber der Kolbenstange freiliegt und die­ ser Ringspalt zugseitig mit einem Dichtelement verschließbar ist, wird auf einfache Weise bei verschlossenem Ringspalt eine wesent­ lich höhere zugseitige Dämpfung erzielt, wobei - wie die Erfin­ dung zeigt - das Dichtelement einer am Ende der Kolbenstange an­ geordneten Anschlagscheibe zugeordnet ist und aus einem O-Ring besteht.

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erhalten, daß der Schwimmkolben mit Drosseldüsen versehen ist und diese Drosseldüsen druckseitig von einer dem Dämpfkolben zugeord­ neten Anschlagscheibe verschließbar sind. Erfindungsgemäß sind dem Ringspalt Überströmnuten und den Drosseldüsen weitere Überström­ nuten zugeordnet, wobei die Überströmnuten der Drosseldüsen die am Ende der Kolbenstange angeordnete Anschlagscheibe und die Überströmnuten des Ringspaltes die dem Dämpfkolben zugeordnete Anschlagscheibe umgehen.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße, höhenverstellbare Dämpfelement.

Das Dämpfelement 1 weist ein Zylinderrohr 2 auf, in das eine Kol­ benstange 3 abgedichtet geführt ein- und ausfahrbar ist. Das Zy­ linderrohr 2 ist mit einem liquiden Dämpfmedium, beispielsweise Dämpföl, gefüllt. Das Dämpföl bildet eine geschlossene Säule, die von einem Druckgaspolster 17 beaufschlagt ist. Zwischen Druckgas­ polster und Dämpföl ist ein frei beweglicher Trennkolben 18 ange­ ordnet.

Gegenüber der Innenwand 20 des Zylinderrohres 2 und gegenüber der Kolbenstange 3 ist der Trennkolben 18 mit Dichtungen 27 und 28 abgedichtet. Nach außen hin ist das Druckgaspolster 17 mit einer herkömmlichen Dichtvorrichtung 29 abgedichtet und von der abschlie­ ßenden Kolbenstangendichtung 30 festgelegt. Das freie Ende der Kolbenstange 3, das sich im Zylinderrohr 2 befindet, ist mit einer sich axial erstreckenden Verjüngung 23 versehen. Diese Verjüngung 23 bildet mit dem übrigen Durchmesser der Kolbenstange 3 einen Absatz 22, an welchem sich die Anschlagscheibe 24 eines auf der Verjüngung 23 befestigten Dämpfkolbens 4 abstützt. Dieser Dämpf­ kolben 4 weist zwischen Anschlagscheibe 24 und Kolbenstirnfläche Zwischenscheiben 25 und Druckdämpffedern 8 auf, wobei die Zwi­ schenscheiben 25 so bemessen sind, daß sich die Druckdämpffedern 8 öffnen können, ohne durch die Anschlagscheibe 24 daran gehin­ dert zu werden. Die Druckdämpffedern 8 liegen am Dämpfkolben 4 stirnseitig an und verschließen die Druckdrosselbohrungen 10. Außerdem weist der mit einer Dichtung 19 an der Innenwand 20 des Zylinderrohres 2 anliegende Dämpfkolben 4 Zugdrosselbohrungen 11 auf, die von Zugdämpffedern 9 verschließbar sind. Zwischen Zug­ dämpffedern 9 und einer mittleren Anschlagscheibe 31 sind Zwi­ schenscheiben 26 angeordnet. Die mittlere Anschlagscheibe 31 wird von einer Hülse 21 auf Distanz zum freien Ende der Verjüngung 23 der Kolbenstange 3 gehalten. Am Ende der Verjüngung 23 befindet sich eine äußere Anschlagscheibe 13 und ein von einem O-Ring ge­ bildetes Dichtelement 12. Durch eine Mutter 32 wird über die äu­ ßere Anschlagscheibe 13 und die axiale Hülse 21 die aus den An­ schlagscheiben 24 und 31, den Zwischenscheiben 25 und 26 sowie den Dämpffedern 8 und 9 und dem Dämpfkolben 4 bestehende Dämpf­ kolbenbaueinheit fest auf der Verjüngung 23 der Kolbenstange 3 eingespannt.

Auf der Hülse 21 ist ein Schwimmkolben 5 zwischen den Anschlag­ scheiben 13 und 31 verschiebbar angeordnet. Mittels einer Dich­ tung 33 ist dieser Schwimmkolben 5 gegen die Innenwand 20 des Zy­ linderrohres 2 abgedichtet und bildet mit der Hülse 21 einen Ringspalt 6. Dieser Ringspalt 6 ist genau definiert und mündet bei Anliegen des Schwimmkolbens 5 an der Anschlagscheibe 31 in die dadurch gebildete Überströmnut 15, die ein Umströmen der An­ schlagscheibe 31 ermöglicht. Beim Anliegen des Schwimmkolbens 5 an der Anschlagscheibe 13 wird durch das vom als O-Ring ausgebilde­ ten Dichtelement 12 der Ringspalt 6 abgesperrt. Bei Zugbewegung der Kolbenstange 3 sind nun eine oder mehrere Drosseldüsen 7 wirksam, die zur Umgehung der Anschlagscheibe 13 in Überströmnu­ ten 14 münden, wobei in dieser Stellung die Anschlagscheibe 13 in die napfförmige Ausnehmung 34 eingefahren ist und das Dicht­ element 12 an der Anfasung 35 anliegt. Zur Begrenzung der axialen Bewegung der Dämpfkolben-Schwimmkolben-Kombination ist das Zylin­ derrohr 2 zugseitig mit einer Sicke 36 versehen, an die bei aus­ fahrender Kolbenstange 3 der Dämpfkolben 4 anschlägt. Druckseitig weist das Zylinderrohr 2 eine Sicke 37 auf, an die der Schwimm­ kolben 5 bei einfahrender Kolbenstange anschlägt.

Der Kolbenstange 3 entgegengesetzt ist im Zylinderrohr 2 eine Hö­ henverstelleinrichtung 16 angeordnet, die von außen durch einen Stößel 38 betätigbar ist. Die Höhenverstelleinrichtung 16 besteht aus einer hohlen Kolbenstange 39, in der der Stößel 38 verläuft und an deren Ende ein Kolben 40 angeordnet ist. Dieser Kolben 40 besitzt eine Ventileinrichtung 41, mit der eine Umgehung 42 des Kolbens 40 freigegeben oder gesperrt werden kann. Bei freigege­ bener Umgehung 42 kann der Kolben 40 im Zylinderrohr 2 verschoben werden, bei gesperrter Umgehung 42 kann kein Druckausgleich im Dämpfmedium erfolgen und der Kolben 40 ist hydraulisch blockiert. Betätigt wird die die Umgehung 42 freigebende Ventileinrichtung von außen über den Stößel 38.

Anhand des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispieles wird dessen Funktion nachfolgend näher erläutert:

Die Grundeinstellung der Höhe des Fahrzeugsitzes 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. Bei ei­ ner entsprechenden Belastung fährt die Kolbenstange 3 in das Zy­ linderrohr 2 ein, wobei der Schwimmkolben 5 an der mittleren Anla­ gescheibe 31 des Dämpfkolbens 4 zur Anlage kommt. Bei weiterem Einfahren der Kolbenstange 3 strömt unter Mitnahme des Schwimm­ kolbens 5 das Dämpfmedium durch den Ringspalt 6 und die Überström­ nuten 15 um die Anlagescheibe 31 herum und dann durch die Druck­ drosselbohrungen 10 und die infolge der Druckdifferenz abgehobe­ nen Druckdämpffedern 8 in den oberen Flüssigkeitsraum. Die Dros­ seldüsen 7 sind in dieser Position von der Anschlagscheibe 31 verschlossen. Es ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der die Drosseldüsen 7 zugleich als Abstandshalter für die Anschlag­ scheibe 31 ausgebildet sind, so daß besondere Überströmnuten nicht erforderlich werden, weil das Dämpfmedium ungehindert vom Ringspalt 6 kommend, die in Abstand gehaltene Anschlagscheibe 31 umgehen kann. In der vorbeschriebenen Position bildet der Ring­ spalt 6 eine Vordrossel für die der Druckdämpfung zugeordnete, aus den Druckdrosselbohrungen 10 und den Druckdämpffedern 8 be­ stehende Druckdämpfeinrichtung des Dämpfkolbens 4. Die Zugdros­ selbohrungen 11 des Dämpfkolbens 4 werden in dieser Phase von den Zugdämpffedern 9 verschlossen gehalten und kommen somit nicht zur Wirkung. Hat die Kolbenstange 3 ihre zunächst nur von ihrer sta­ tischen Belastung abhängige Position erreicht, so kommt auch die Dämpfkolben-Schwimmkolben-Kombination zur Ruhe. Durch Fahrbahnun­ ebenheiten treten unterschiedliche dynamische Belastungen auf, die ein Ein- und Ausfahren der Kolbenstange 3 bewirken, wobei der Schwimmkolben 5 bei relativ kleinen Schwingungsamplituden eine mittlere Position einnimmt und dadurch lediglich die Dämpfein­ richtungen des Dämpfkolbens 4 wirksam sind, so daß die Dämpfung beim Ausfahren durch die Zugdrosselbohrungen 11 und die entspre­ chenden Zugdämpffedern 9 und beim Einfahren durch die Druckdros­ selbohrungen 10 und die Druckdämpffedern 8 bewirkt wird. Fährt die Kolbenstange 3 infolge dynamischer Entlastung so weit aus, daß die Anschlagscheibe 13 in den Bereich der Ausnehmungen 34 ge­ langt, so verschließt das Dichtelement 12 in der Anfasung 35 den Ringspalt 6, so sind im Schwimmkolben 5 lediglich die Drosseldü­ sen 7 wirksam, so daß zusammen mit der Zugdämpfeinrichtung des Dämpfkolbens 4 die Dämpfwirkung wesentlich erhöht wird. Die Aus­ fahrbewegung der Kolbenstange 3 wird dadurch entsprechend ver­ langsamt, wobei sich üblicherweise die Dämpfkolben-Schwimmkolben- Kombination bis zur nachfolgenden dynamischen Belastung nur unwe­ sentlich verschiebt.

Nach statischer Entlastung der Kolbenstange 3 drückt das Druck­ gaspolster 17 die Kolbenstange 3 allmählich wieder aus dem Zylin­ derrohr 2. Bedingt durch den kleinen Querschnitt der Drosseldü­ sen 7 erfolgt die Rückführung der Kolbenstange 3 in ihre Ausgangs­ lage recht langsam. Die Ausfahrbewegung der Kolbenstange 3 ist bei unbelastetem Sitz erreicht, wenn der Dämpfkolben 4 an der Sicke 36 zur Anlage kommt.

Claims (6)

1. Höhenverstellbares Dämpfelement, bestehend aus einem Zylinder­ rohr, in welchem zur Höhenverstellung einerseits eine Kolben­ stange abdichtend geführt ist, welche im Zylinderinneren eine von außen betätigbare blockierbare Höhenverstelleinrichtung trägt, während das mit flüssigem Dämpfmedium gefüllte und von einem Druckgaspolster vorgespannte Dämpfelement eine anderer­ seits abdichtend im Zylinderrohr geführte, zweite Kolbenstange aufweist, die einen mit Drosselbohrungen versehenen Dämpfkol­ ben trägt, dem ein Schwimmkolben zugeordnet ist, der begrenzt relativ zum Dämpfkolben beweglich ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schwimmkolben (5) und der Dämpfkolben (4) auf der Kolbenstange (3) angeordnet sind und der Schwimmkolben (5) mit wechselseitig verschließbaren Durch­ trittsöffnungen (Ringspalt 6, Drosseldüse 7) versehen ist.

2. Höhenverstellbares Dämpfelement nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drosselbohrungen (10, 11) des Dämpfkol­ bens (4) wechselseitig mit Druckdämpffedern (8) und Zugdämpf­ federn (9) versehen sind.

3. Höhenverstellbares Dämpfelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkolben (5) mit einem Ringspalt (6) gegenüber der Kolbenstange (3) freiliegt und dieser Ringspalt (6) zugseitig mit einem Dichtelement (12) verschließbar ist.

4. Höhenverstellbares Dämpfelement nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12) einer am En­ de der Kolbenstange (3) angeordneten Anschlagscheibe (13) zu­ geordnet ist und aus einem O-Ring besteht.

5. Höhenverstellbares Dämpfelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkolben (5) mit Drossel­ düsen (7) versehen ist und diese Drosseldüsen (7) druckseitig von einer dem Dämpfkolben (4) zugeordneten Anschlagscheibe (31) verschließbar sind.

6. Höhenverstellbares Dämpfelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ringspalt (6) Überströmnuten (15) und den Drosseldüsen (7) Überströmnuten (14) zugeordnet sind, wobei die Überströmnuten (14) der Drosseldüsen (7) die am Ende der Kolbenstange (3) zugeordnete Anschlagscheibe (13) umgehen und die Überströmnuten (15) des Ringspaltes (6) die dem Dämpfkolben (4) zugeordnete Anschlagscheibe (31) umgehen.