DE3323405A1

DE3323405A1 - Hydraulischer, regelbarer stossdaempfer mit einem an einer hohlen kolbenstange befestigten daempfungskolben

Info

Publication number: DE3323405A1
Application number: DE19833323405
Authority: DE
Inventors: Rudolf 5208 Eitorf Schmidt
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1985-01-17
Also published as: BE900058A; DE3323405C2; JPS6014628A

Description

Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer mit einem an einer
hohlen Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben.
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen, regelbarren Stoßdämpfer mit einem an einer hohlen Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben, der den Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammerhälften unterteilt und mindestens ein Drossel organ aufweist, wobei über eine oberhalb des Dämpfungskolbens an geordnete Querbohrung und dem Hohl raum der Kolbenstange ein konstanter Öldurchlaß gegeben ist und zur Verstelung der Dämpfungskraft im Hohl -raum der Kolbenstange eine mit einem aus Spule und Anker bestehenden Elektromagneten verbundene, axial verschiebbare Zugstange angeordnet ist.
Es sind Stoßdämpfer dieser Art bekannt (z.B. DE-OS 29 11 768), bei denen eine Regelung über einen Elektromagneten erfolgt und durch den die Verstellung der Dämpfungskraft bei niedriger Kolbengeschwindigkeit möglich ist Nachteilig ist dabei, daß keine Veränderung der Dämpfungskräfte bei mittlerer und hoher Kolbengeschwindigkeit und somit auch keine Ventilkraftänderung bei mittlerer Kolbengeschvjindi geit möglich ist, da durch die Zugstange ein entsprechender Beipaß lediglich offen gehalten oder geschlossen werden kann.
Um Dämpfungskräfte auch be, niedriger und mittlerer Kolbengeschwindigkeit zu verstellen, wurde bereits unterschiedlicher Öldruck vorgeschlagen (z.B. DE-PS 894 96£). Bei einer derartigen Konstruktion wird außer der Veränderung des Durchströmquerschnitts die Ventil federvors pannung mittels Öldruck verändert, wozu in nachteiliger Weise Drosseleinstellvorrichtungen und entsprechende Leitungssysteme erforderlich sind.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Stoßdämpfer so weiterzubilden, daß die Charakteristik der Dämpfungskräfte in allen Kolbengeschwindigkeitsstufen elektrisch regelbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Zugstange mit der inneren Mantelfläche der Kolbenstange direkt oder übere eine entsprechende Vorrichtung einen als Drossel arbeitenden Ringspalt bildet, wobei im benachbarten Bereich des Ringspaltes auf der Außenfläche der Zugstange mindestens eine Ausnehmung vorgesehen ist, die über eine entsprechende Arbeitsstellung des Ankers einen im Querschnitt größeren Ringspalt freigibt und daß der Endbereich der Zugstange einen Steuerkolben aufnimmt, der in der zylindrischen Innenfläche eines topfartigen Ventiltellers axial verschiebbar geführt ist, dabei weist der durch eine Ventilfeder beaufschlagte Ventilteller zwischen der Stirnfläche und dem dem Dämpfungskolben zugewandten Bereich einen ständigen Öldurchlaß und im Ventiltellerboden einen durch den Steuerkolben verschließbaren weiteren Öldurchlaß auf.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, daß über den Elektromagneten die Dämpfungskraft und damit die Ventilkraft bei mittlerer Kolbengeschwindigkeit verändert werden kann, wobei gleichzeitig die Dämpfungskraft bei niedriger Kolbengeschwindigkeit über einen zusätzlichen konstanten Durchlaß sowie die Dämpfungskraft bei hoher Kolbengeschwindigkeit durch Veränderung des Durchströmquerschnittes verändert werden kann. Dabei wurden die konstanten Öldrosseldurchlässe und die beaufschlagte Ventiltellerfläche veränderbar gestaltet, so daß ein kleinbauender Elektromagnet ausreicht, da die relativ hohen Ventilfeder- und Dämpfungskräfte selbst nicht zu steuern sind.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgweseMen; daß die auf der Außenfläche der Zugstange vorgesehene Ausnehmung als Ringnut ausgebildet ist. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, daß durch eine rotationssymmetrische Nut eine einfache Bearbeitung der Zugstange möglich ist.
Nach axialer Lagerveränderung dieser Ausnehmung durch den Magneten wird ein größerer Drosselquerschnitt freigegeben.
Mit dem Außendurchmesser der Zugstange können somit unterschiedliche Drosselquerschnitte für die Zugstufenwerte bei hoher Kolbengeschwindigkeit erreicht werden.
Eine relativ einfache Fertigungsmöglichkeit zur Bildung eines entsprechenden Ringspaltes für die Zugstufe bei hoher Kolbengeschwindigkeit wird darin gesehen, wenn eine Scheibe im Hohlraum der Kolbenstange oder in der. Innenwandung einer mit der Kolbenstange verbundenen Befestigungsmutter vorgesehen ist.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß der ständige Öldurchlaß durch einen Kragen des topfartigen Ventiltellers und der Stirnfläche einer Befestigungsmutter gebildet wird, wobei sich die Ventilfeder einerseits an der Unterseite des Kragens und andererseits an einer Abstützfläche eines mit der Befestigungsmutter verbundenen Gewinderinges abstützt.
Der konstante Uldurchlaß wird dabei mit Vorteil an der umlaufenden Steuerkante gebildet und ist bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten wirksam.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der Ventilteller ausgehend von der zylindrischen Innenfläche in Richtung des ständigen Öldurchlasses einen sich erweiternden Innendurchmesser aufweist. Dieser erweiternde Bereich wird dann wirksam, wenn die Zugstange und somit der Steuerkolben mittels eingeschaltetem Elektromagnet in eine vorbestimmte Stellung nach oben gezogen wird, so daß ein Durchlaß zwischen dem Steuerkolben und dem Ventilteller frei wird. Dieser Durchlaß Häßt den Uldruck auf die gesamte innere Fläche des Ventiltellers wirken, so daß durch die dann größere beaufschlagte Fläche im gleichen Kolbengeschwindigkeitsbereich niedrigere Dämpfungskräfte entstehen.
Gleichzeitig wird auch der im Boden des Ventiltellers befindliche weitere konstante Öldurchlaß frei, so daß auch bei kleinen Kolbengeschwindigkeiten niedrigere Dämpfungskräfte erzeugt werden.
Um eine einwandfreie Führung der Zugstange zu gewährleisten und den Elektromagneten gegenüber dem Dämpfungsmittel zu schützen, ist die Zugstange in einem im Innenraum der Kolbenstange aufgenommenen Zugstangenlager geführt und abgedichtet.
Dabei weist eine bevorzugte Ausführungsform des Zugstangenlagers auf der zylindrischen Außenfläche und/oder auf der zylindrischen Innenfläche eine Ringnut zur Aufnahme einer Dichtung auf.
Um bei ausgeschalteten Elektromagneten den zusätzlichen konstanten Öldurchlaß genügend abzudichten, ist die äußere Mantelfläche des Steuerkolbens zur Aufnahme eines Kolbenrings mit einer Ringnut versehen.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß der Elektromagnet mit einer Steuereinheit zusammenarbeitet. Dabei kann in Ausgestaltung der Erfindung die Steuereinheit über einen Sollwertgeber, einen Rechner oder einen Mikroprozessor beaufschlagt werden, so daß Daten wie Fahrgeschwindigkeit, Straßen- bzw.
Beladungszustand verwertet werden können und aufgrund dieser Ergebnisse läßt sich den entsprechenden Daten die erforderliche Dämpfungskraft zuordnen, wobei eine entsprechende Beaufschlagung des Elektromagneten möglich wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur 1 dargestellt.
Der in Figur l dargestellte Ausschnitt eines hydraulischen, regelbaren Stoßdämpfers zeigt im wesentlichen das Zylinderrohr 21, die hohle Kolbenstange 1, an deren Ende der Dämpfungs- Innenraum des Zylinderrohres 21 in die beiden Kammerhälften 24 und 25 auf. Auf der Oberseite des Dämpfungskolbens 11 befindet sich das Druckventil 20.
Am oberen Ende der hohlen Kolbenstange 1 ist in deren Hohlraum ein Elektromagnet 2 ortsfest angeordnet, in den die axial verschiebbare und unter Vorspannung einer Rückholfeder 3 stehende Zugstange 4 hineinragt. Die unter Vorspannung der Rückholfeder 3 stehende Zugstange 4 stützt sich über eine Sicherungsscheibe 5 gegenüber dem Zugstangenlager 7 ab. Zur Abdichtung des Zugstangenlagers 7 gegenüber der Zugstange 4 und der hohlen Kolbenstange 1 sind die O-Ringe 6 und 26 vorgesehen. Das Zugstangenlager 7 wird in seiner axialen Lage durch eine Schraubenfeder 8 gehalten, die sich unterseitig gegen eine Scheibe 9 der Befestigungsmutter lo des Dämpfungskolben 11 abstützt. Zwischen der Zugstange 4 und der Scheibe 9 wird der als Drossel arbeitende Ringspalt 27 gebildet, der die Zugstufenwerte bei hoher Kolbengeschwindigkeit bestimmt.
Wird die Zugstange 4 durch den Elektromagneten 2 nach oben gezogen, so entsteht zwischen der Scheibe 9 und der in der Zugstange 4 angeordneten Ausnehmung 23 ein größerer Ringspalt 27, der bei hoher Kolbengeschwindigkeit kleinere Zugstufenwerte erlaubt. Es werden also bei eingeschaltetem Elektromagnten 2 und damit einer Zugstange 4 in der oberen Position in allen Geschwindigkeitsbereichen des Dämpfungskolbens 11 in der Zugstufe niedrige Dämpfungskräfte erzeugt.
Die Zugstange 4 sieht an ihrem unteren Ende einen Steuerkolben 12 vor, der im Ventiller 13 axial beweglich geführt ist.
Die über den Umfang des Ventiltellers 13 verlaufende Steuerkante 14 bildet einen konstanten Öldurchlaß 16. Im Ventiltellerboden 15 ist ein weiterer konstanter Öldurchlaß 28 angeordnet, der je nach Stellung des Steuerkolbens 12 frei oder geschlossen ist.
In der dargestellten Stellung des Steuerkolbens 12 eX JW der innere Durchmesser der Steuerkante 14 des unter Vorspannung der Ventilfeder 17 stehenden Ventiltellers 13 zu dem Außendurchmesser des Steuerkolbens 12 eine kleine beaufschlagte Fläche, so daß hiermit im mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich hohe Dämpfungskräfte erzeugt werden.
Gleichzeitig ist nur der konstante Öldurchlaß 16 des Ventiltellers 13 wirksam, so daß auch bei kleinen Kolbengeschwindigkeiten hohe Dämpfungskräfte erzeugt werden. Weiterhin wird gleichzeitig zwischen der Zugstange 4 und der Scheibe 9 ein kleiner konstanter Öldurchlaß gebildet, so daß auch bei hoher Kolbengeschwindigkeit hohe Dämpfungskräfte erzeugt werden. Wird durch den Elektromagneten 2 die Zugstange 4 und damit der Steuerkolben 12 in eine obere Position gezogen, so lassen freiwerdende Taschen 18 im Steuerkolben 12 und im Zusammenhang damit den erweiterten Durchmesser des Ventiltellers 13 den Uldruck auf die gesamte innere Fläche des Ventiltellers 13 wirken, so daß durch die dann größere beaufschlagte Fläche im mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich niedrigere Dämpfungskräfte entstehen. Gleichzeitig ist auch der im Ventiltellerboden 15 befindliche konstante Öldurchlaß 28 zusätzlich geöffnet, so daß auch bei kleinen Kolbengeschwindigkeiten niedrigere Dämpfungskräfte erzeugt werden. Weiterhin werden durch die Ausnehmung 23 und dem größer gebildeten Ringspalt 27 niedrigere Dämpfungskräfte bei hoher Kolbengeschwindigkeit erzeugt.
Die Ventilfeder 17 stützt sich unterseitig gegen den Gewindering 19 ab, wobei an der Oberseite des Dämpfungskolbens 11 -das Druckventil 20 vorgesehen ist. Um das Dämpfungsmittel in-der Zugstufe von der o beren Kammerhälfte 24 in die untere Kammerhälfte 25 zu führen, sind in der hohlen Kolbenstange 1 Querbohrungen 22 über den Umfang verteilt angeordnet.
Bezugszeichenliste 1 - hohle Kolbenstange 2 - Elektromagnet 3 - Rückholfeder 4 - Zugstange 5 - Sicherungsscheibe 6 - O-Ring 7 - Zugstangenlager 8 - Schraubenfeder 9 - Scheibe lo - Befestigungsmutter 11 - Dämpfungskolben 12 - Steuerkolben 13 - Ventilteller 14 - Steuerkante 15 - Ventiltellerboden 16 - konstanter Öldurchlaß 17 - Ventilfeder 18 - Taschen 19 - Gewindering 20 - Druckventil 21 - Zylinderrohr 22 - Querbohrungen 23 - Ausnehmung 24 - Kammerhälfte 25 - Kammerhälfte 26 - O-Ring 27 - Ringspalt 28 - konstanter Öldurchlaß

Claims

Patentansprüche Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer mit einem an einer hohlen Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben, der den Arbeitszylinder in zwei mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammerhälften unterteilt und mindestens ein Drosselorgan aufweist, wobei über eine oberhalb des Dämpfungskolbens angeordnete Querbohrung und dem Hohlraum der Kolbenstange ein konstanter Öldurchlaß gegeben ist und zur Verstellung der Dämpfungskraft im Hohlraum der Kolbenstange eine mit einem aus Spule und Anker bestehenden Elektromagneten verbundene, axial verschiebbare Zugstange angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (4) mit der inneren Mantelfläche der Kolbenstange (1) direkt oder über eine entsprechende Vorrichtung (9) einen als Drossel arbeitenden Ringspalt (27) bildet, wobei im benachbarten Bereich des Ringspaltes (27) auf der Außenfläche der Zugstange (4) mindestens eine Ausnehmung (23) vorgesehen ist, die über eine entsprechende Arbeitsstellung des Ankers einen im Querschnitt größeren Ringspalt freigibt und daß der Endbereich der Zugstange (4) einen Steuerkolben (12) aufnimmt, der in der zylindrischen Innenfläche eines topfartigen Ventiltellers (13) axial verschiebbar geführt ist, dabei weist der durch eine Ventilfeder (17) beaufschlagte Ventilteller (13) zwischen der Stirnfläche und den dem Dämpfungskolben (11) zugewandten Bereich einen ständigen Öldurchlaß (16) und im Ventiltellerboden (15) einen durch den Steuerkolben (12) verschließbaren weiteren Öldurchlaß (28) auf.
2. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Außenfläche der Zugstange (4) vorgesehene Ausnehmung (23) als Ringnut ausgebildet ist.
3. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Ringspaltes (27) eine Scheibe (9) im Hohlraum der Kolbenstange (1) oder in der Innenwandung einer mit der Kolbenstange (1) verbundenen Befestigungsmutter (lo) vorgesehen ist.
4. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ständige Öldurchlaß (16) durch einen Kragen des topfartigen Ventiltellers (13) und der Stirnfläche einer Befestigungsmutter (10) gebildet wird, wobei sich die Ventilfeder (17) einerseits an der Unterseite des Kragens und andererseits an einer Abstützfläche eines mit der Befestigungsmutter (io) verbundenen Gewinderinges (19) abstützt.
5. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (13) ausgehend von der zylindrischen Innenfläche in Richtung des ständigen Öldurchlasses (16) einen sich erweiternden Innendurchmesser aufweist.
6. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (4) in einen im Innenraum der Kolbenstange (1) aufgenommenen Zugstangenlager (7) geführt und abgedichtet ist
7. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer nach Anspruch l u. 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugstangenlager (7) auf der zylindrischen Außenfläche und/oder auf der zylindrischen Innenfläche eine Ringnut zur Aufnahme einer Dichtung (6, 26) aufweist.
8. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantelfläche des Steuerkolbens (12) zur Aufnahme eines Kolbenrings eine Ringnut aufweist.
9. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (2) mit einer Steuereinheit zusammenarbeitet.

lo. Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer nach Anspruch 1 u. 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit über einen Sollwertgeber einen Rechner oder einen Mikroprossor beaufschlagt wird.