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Hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer mit einem an einer
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hohlen Kolbenstange befestigten Dämpfungskolben Die Erfindung bezieht
sich auf einen hydraulischen, regelbaren 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 Uldurchlaß gegeben ist und zur Verstellung der Dämpfungskraft
im Hohlraum der Kolbenstange eine mit einer Verstellvorrichtung verbundene, axial
verschiebbare Zugstange angeordnet ist, wobei die Zugstange mit der inneren Mantelfläche
der Kolbenstange direkt oder über eine entsprechende Vorrichtung einen als Drossel
arbeitenden Ringspalt bildet und im benachbarten Bereich des Ringspaltes auf der
Außenfläche der Zugstange mindestens eine Ausnehmung vorgesehen ist, die über eine
entsprechende Arbeitsstellung der Verstellvorrichtung 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.
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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 Kolbengeschwindigkeit
möglich ist, da durch die Zugstange ein entsprechender Bei paß lediglich offengehalten
oder geschlossen werden kann.
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Darüber hinaus ist in der älteren, nicht veröffentlichten Patentanmeldung
P 33 23 405.1 ein hydraulisch, regelbarer Stoßdämpfer beschrieben, bei dem über
einen Elektromagneten die Dämpfungskraft und damit die Ventil kraft 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.
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Diese Regelung gestattet jedoch je nach axialer Stellung der Zugstange
bzw. des Steuerkolbens entweder in allen Geschwindigkeitsbereichen des Dämpfungskolbens
in der Zugstufe hohe oder nur niedrige Dämpfungskräfte. Unterschiedliche Dämpfungskräfte
in verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen können nicht erzeugt werden.
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Hiervon ausgehend ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine elektrische
Regelung der Dämpfungskräfte in einem Stoßdämpfer so zu verbessern, daß in verschiedenen
Kolbengeschwindigkeitsstufen unterschiedliche Charakteristiken der Dämpfungskräfte
erzielbar sind.
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7ur Lösung dieser Aufgabe ist erfindunssgemäß vorgesehen, daß der
Ventil teller im Ventiltellerboden eine dem Querschnitt der Zugstange entsprechende
Öffnung aufweist und daß die Zugstange im Bereich des Ventiltellers Eine am Ende
der Zugstange verschlossene Längsbohrung aufweist die ober- und unterhalb des Steuerkolbens
mit jeweils mindestens einer radial verlaufenden Strömungsöffnung versehen ist,
wobei die untere, Strömungsöffnung in der oberen Arbeitsstellung der Zustange in
den Innenraum des Ventiltellers und in der unteren Arbeitsstellung der Zugstange
in die untere Kammerhälfte mündet.
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Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, daß über die Verstellvorrichtung
die Dämpfungskraft und damit die Ventilkraft in allen Kolbengeschwindigkeiten verändert
werden kann, indem die Zugstange mit ihrer Ausnehmung und den Strömungsöffnungen
in eine entsprechende Arbeitsstellung gebracht werden kann. Dabei ist es je nach
Einsatzfall möglich, entsprechend der axialen Lage des Steuerkolbens im mittleren
Kolbengeschwindigkeitsbereich niedrige und im kleinen Kolbengeschwindigkeitsbereich
hohe Dämpfungskräfte zu erzeugen. In der entgegengesetzten Lage des Steuerkolbens
dagegen lassen sich im mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich hohe und im kleinen
Kolbengeschwindigkeitsbereich niedrige Dämpfungskräfte erzielen. Desweiteren ist
von Vorteil, daß eine kräftemäßig kleine Verstelleinrichtung ausreicht, um die Steuerung
der Zugstange zu gewährleisten, da keine hohen Ventilfeder- und Dämpfungskräfte
zu steuern sind.
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Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß als radiale
Strömungsöffnungen rechtwinkelig zur Längsachse der Zugstange verlaufende Bohrungen
vorgesehen sind. Diese Bohrungen lassen sich fertigungstechnisch einfach und preisgünstig
ohne Schwierigkeiten herstellen.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß das Ende der Zugstange
durch eine Verschlußscheibe verschlossen ist, dadurch kann eine einfache Fertigungsmöglichkeit
zur Bildung der Sackbohrung ausgenutzt werden.
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Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die Verschlußscheibe formschlüssig
mit der Zugstange verbunden ist.
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Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß als Verstellvorrichtung
ein Elektromotor oder ein Elektromagnet vorgesehen ist. Durch die konstanten Öldrosseldurchlässe
und die veränderbare beaufschlagte Ventiltellerfläche gewährleisten derartige kleinbauende
Elektromagneten
oder Elektromotoren eine ausreichende Steuerung
der Zugstange, da die relativ hohen Ventilfeder- und Dämpfungskräfte selbst nicht
zu steuern sind.
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Eine weitere Variablität wird dadurch erzielt, daß die Ausnehmung
aus mindestens zwei stufenförmigen Rücksprüngen besteht und die Verstellvorrichtung
eine der Anzahl der Stufen entsprechende Zahl von Arbeitsstellungen der Zugstange
ausführt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 1 dargestellt.
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Der in Figur l dargestellte Ausschnitt eines hydraulischen, regelbaren
Stoßdämpfers zeigt im wesentlichen das Zylinderrohr 21, die hohle Kolbenstange l,
an deren Ende der Dämpfungskolben 11 befestigt ist. Der Dämpfungskolben 11 teilt
den Innenraum des Zylinderrohres 21 in die beiden Kammerhälften 24 und 25 auf. Auf
der Oberseite des Dämpfungskolbens 11 befindet sich das Druckventil 20.
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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 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 Dämpfungskolbens 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.
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Die Zugstange 4 sieht an ihrem unteren Ende einen Steuerkolben 12
vor, der im Ventilteller 13 axial beweglich geführt ist. Ober dem Umfang des Ventiltellers
13 verläuft die Steuerkante 14. Im Ventiltellerboden 15 ist eine Öffnung 34 angeordnet,
die eine axiale Verschiebung der Zu@stanne 4 zuläßt Im @@teren Bereich (33) der
Zuestange 4 Zugstange 4 zuläßt. Im unteren Bereich der Zugstange 4 ist die Sackbohrung
30 mit ihren radialen Strömungsöffnungen 29 und 31 vorgesehen. Je nach Stellung
des Steuerkolbens 12 mündet die untere Strömungsöffnung 31 in die untere Kammer
25 oder in den Innenraum 16 des Ventiltellers. In der unteren Stellung des Elektromagneten
wird über die obere Strömunsöffnung 29, die Sackbohrung 30 und die untere Strömungsöffnung
31 ein konstanter Uldurchlaß frei. In der oberen Stellung der Zugstange 4 befindet
sich die untere Strömungsöffnung 31 im Innenraum 16 des Ventiltellers 13 und durch
die in der Zugstange angeordnete Verschlußscheibe 32 wird der Ventiltellerboden
15 gegenüber der oberen Kammer 24 bis auf den verbleibenden minimalen Ringquerschnitt
der Öffnung 34 verschlossen. Der Steuerkolben 12 ist auf der Zugstange 4 über Sicherungsringe
18 fixiert und mittels einer ringförmigen Dichtung 28 abgedichtet.
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Wird die Zugstange 4 durch den Elektromagneten 2 nach oben gezogen,
so entsteht zwischen der Scheibe 9 und der in der Zug stange 4 angeordneten Ausnehmung
23 ein größerer Ringspalt 27.
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Der konstante Öl@urchlaß zwischen den Strömungsöffnungen 29 und 31
ist in dieser Position, bis auf den Ringquerschnitt der Öffnung 34 verschlossen.
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In der unteren Position der Zugstange 4 dagegen entsteht ein kleinerer
Ringspalt 27 und zusätzlich der konstante Uldurchlaß über die obere Strömungsöffnung
29, der Sackbohrung 30 und der unteren Strömungsöffnung 31.
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In der dargestellten unteren Stellung der Zugstange 4 werden durch
die kleinere beaufschlagte Ventiltellerfläche im mittleren Kolbengeschwindigkeitsbereich
hohe Dämpfungskräfte erzeugt. Im kleinen Kolbengeschwindigkeitsbereich strömt das
Stoßdämpferöl von der oberen Strömungsöffnung 29 über die Scckbohrung 30 aus der
unteren Strömungsöffnung 31 ifl die
untere Kammerhälfte 25, wobei
kleine Dämpfungskräfte erzeugt werden. Als zusätzlicher konstanter Öldurchlaß wirkt
dabei noch der zwischen der Zugstange 4 und dem Ventiltellerboden 15 verbleibende
minimale Ringquerschnitt der Öffnung 34.
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Bei nach oben gezogener Zugstange 4 werden durch die größere beaufschlagte
Ventiltellerfläche (Ul kann den Steuerkolben 12 umströmen) im mittleren Kolbengeschwindigkei-tsbereich
niedrige Dämpfungskräfte erzeugt. Durch daß dann die untere Strömungsöffnung 31
der Zugstange 4 im Innenraum 16 des Ventiltellers 13 zu liegen kommt, wirkt dann
bei niedriger Kolbengeschwindigkeit nur noch als verkleinerter konstanter Öldurchlaß
der in der Uffnung 34 zwischen der Zugstange 4 und dem Ventiltellerboden 15, wobei
hohe Dämpfungskräfte erzeugt werden.
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Die jeweilige Zuordnung der Dämpfungskräfte bei hoher Kolbengeschwindigkeit
kann durch unterschiedliche Lage und Formbestimmung der Ausnehmung 23 an der Zugstange
4 erfolgen.
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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 oberen Kammerhälfte 24 in die
untere Kammerhälfte 25 zu führen, sind in der hohlen Kolbenstange 1 Querbohrungen
22 über den Umfang verteilt angeordnet.
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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 - Innenraum des Ventiltellers
17 - Ventilfeder 18 - Sicherungsring 19 - Gewindering 20 - Druckventil 21 - Zylinderrohr
22 - Querbohrungen 23 - Ausnehmung 24 - obere Kammerhälfte 25 - untere Kammerhälfte
26 - O-Ring 27 - Ringspalt 28 - ringförmige Dichtung 29 - obere Strömungsöffnung
30,- Sackbohrung 31 - untere Strömungsöffnung 32 - Verschlußscheibe 33 - unteres
Zugstangenende 34 - Öffnung
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