DE3514360C2 - Lastabhängig wirkender Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen lastabhängig wirkenden Schwingungsdämpfer gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Durch die DE-AS 25 24 971 ist ein hydraulischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit ventilbestücktem Zylinderdeckel bekannt, wobei der Zylinderdeckel sowohl die Dämpfventile für die Druck- als auch für die Zugdämpfung aufnimmt. Die Ventilkonstruktion ist mit einem relativ großen Bauaufwand behaftet und bewirkt, daß die Dämpfflüssigkeit je nach Bewegungsrichtung der Kolbenstange über diese Dämpfventile in den oberen Arbeitsraum oder aus diesem strömt.

Der in der DE 33 30 815.2 beschriebene, lastabhängig wirkende Schwingungsdämpfer weist eine mit dem Fahrzeugaufbau zusammenwirkende Feder auf, deren Abstützkraft auf ein Dämpfventil wirksam ist und dieser entsprechend vorspannt. Dementsprechend wird bei sich änderndem Fahrzeuggewicht durch Zu- oder Entladung die Vorspannkraft des Dämpfventils und dementsprechend die Dämpfwirkung geändert. Des weiteren umfaßt der Schwingungsdämpfer ein zweites, lastunabhängiges Ventil, das den Voröffnungsquerschnitt bildet. Das zweite Ventil wird von einem temperaturabhängig wirksamen, geschlitzten Kunststoffring gebildet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer mit lastabhängiger Dämpfkraftverstellung hinsichtlich der Verstellgröße der Lastabhängigkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch den Hauptanspruch 1 gelöst.

Dementsprechend wird bei geringer Fahrzeuglast das zweite Ventil durch das zwischen den Ventilen angeordnete Federelement von seinem Ventilsitz abgehoben, so daß bei geringer Kolbengeschwindigkeit nur der Voröffnungsquerschnitt des ersten Ventils wirksam ist und dementsprechend die Dämpfkraft geringer gehalten wird als bei hoher Fahrzeugbelastung. Auf diese Weise wird eine lastabhängige Verstellung der Dämpfkennlinie auch im Voröffnungsbereich erreicht.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das zwischen den Ventilen angeordnete Federelement durch ein Federtellerpaket gebildet ist. Dadurch wird die Bemessung des Federelementes im Hinblick auf die von der Fahrzeugfeder auf das Dämpfventil übertragende Kraft wesentlich vereinfacht und die Abstimmung zwischen dem Federelement und der Fahrzeugfeder erleichtert.

Um eine gleichmäßige Übertragung der von der Fahrzeugfeder herrührenden Kraft auf das Dämpfventil zu erhalten, wird gemäß einem Merkmal der Erfindung zwischen dem Dämpfventil und dem die Federkraft übertragenden Außenzylinder ein Stützring angeordnet, welcher eine der Anlagefläche des kraftübertragenden Bauteils angepaßte Stützfläche aufweist. Vorteilhafterweise ist, wie die Erfindung zeigt, die Stützfläche im wesentlichen kugelkalottenförmig ausgebildet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein aus Stahlschraubenfeder und Schwingungsdämpfer bestehendes Federelement im Längsschnitt;

Fig. 2 den Bereich des Dämpfventils gemaß Fig. 1 in ver­ größerter Darstellung;

Fig. 3 die Dämpfkraftkennlinien für geringe Fahrzeuglast und hohe Fahrzeuglast.

Die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besteht jeweils aus einem Schwingungsdämpfer und einer Fahrzeugfeder, wobei anstelle der als Schraubenfeder ausgebildeten Fahrzeugfeder 24 auch Gas­ federn angeordnet sein können, wie dies die DE 33 30 815.2 zeigt. Derartige aus Schwingungsdämpfer und Fahrzeug­ feder bestehende Federelemente haben die Aufgabe, den Fahrzeug­ aufbau gegenüber dem Fahrzeugrad abzufedern und die bei der Fahrt infolge Straßenunebenheiten gegenüber dem Fahrzeugaufbau auftretenden Radbewegungen zu dämpfen. Dabei können solche Feder­ elemente sowohl an der Hinterachse als auch an den gelenkten Vorderrädern angreifen, wobei entsprechend der gewünschten Anord­ nung im Fahrzeug lediglich die hierzu erforderlichen und hin­ reichend bekannten Befestigungs- und Anschlußelemente zu wählen sind. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich daher auf den Aufbau und die Wirkungsweise des Federelements.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Federelement, dessen Schwingungs­ dämpfer einen Zylinder 1 aufweist, der in einem Behälter 2 kon­ zentrisch angeordnet und mittels eines Bodenteils und einer Kolbenstangenführung 7 im Behälter 2 befestigt ist. Fest mit einer in der Kolbenstangenführung 7 geführten Kolbenstange 3 ist ein Kolben 4 verbunden, der ein bei der Einschubbewegung der Kolbenstange 3 öffnendes Kolbenventil 8 besitzt, welches ledig­ lich als Rückschlagventil ausgebildet ist.

Vom Kolben 4 wird der vollständig mit Dämpfflüssigkeit gefüllte Innenraum des Zylinders 1 in einen oberhalb des Kolbens 4 liegenden Arbeitsraum 5 und einen unterhalb des Kolbens 4 befind­ lichen Arbeitsraum 6 unterteilt. Im Bereich des Bodenteiles ist der Zylinder 1 mit einem als Rückschlagventil wirkenden Boden­ ventil 9 versehen, welches bei der Ausfahrbewegung der Kolben­ stange 3 öffnet und Dämpfflüssigkeit aus einem Ringraum 10 in den Arbeitsraum 6 strömen läßt. Durch einen ständig geöffneten Querschnitt 12 in der Kolbenstangenführung 7 ist der vollständig mit Dämpfflüssigkeit gefüllte Ringraum 10 von einem Ausgleichs­ raum 11 abgetrennt, der teilweise mit Gas gefüllt ist. Die Kolbenstangenführung 7 nimmt das Dämpfventil 13 auf, welches aus einem ersten Ventil 14 und einem zweiten Ventil 15 besteht. Das erste Ventil 14 liegt mit einer den Voröffnungsquerschnitt 28 bildenden Scheibe auf einem Ventilsitz 31 auf, während das zweite Ventil eine Scheibe besitzt, die den Voröffnungsquer­ schnitt 29 darstellt und mit dem Ventilsitz 32 zusammenwirkt. Zwischen dem ersten Ventil 14 und dem zweiten Ventil 15 befindet sich ein Federelement 27, welches eine Öffnungskraft auf das zweite Ventil ausübt. Andererseits wirkt auf das zweite Ventil 15 ein Distanzstück 16, welches mit seinem oberen Ende an einer im Behälter 2 eingespannten Federplatte 17 anliegt. Diese Federplatte 17 trägt eine Kolbenstangendichtung 18 und dichtet damit den Innenraum des Schwingungsdämpfers nach außen ab. Mittels eines kraftübertragenden Bauteils 20, welches mit einem auf der Außenwand des Behälters 2 geführten Außenzylinders 21 verbunden ist und einen Federteller 23 trägt, wird die Kraft einer Fahrzeugfeder 24 über eine Anlagefläche 22 auf einen Stütz­ ring 19 übertragen. Dieser Stützring 19 liegt auf der Feder­ platte 17 auf und besitzt eine der Anlagefläche 22 angepaßte Stützfläche 26, die vorteilhafterweise kugelkalottenförmig ausge­ bildet ist. Da sich die Fahrzeugfeder 24 in einem fahrzeugaufbau­ festen Widerlager 25 abstützt, wird die Kraft der Fahrzeug­ feder 24 über den Federteller 23, den Außenzylinder 21, das kraftübertragende Bauteil 20, den Stützring 19, die eingespannte Federplatte 17 und ein Distanzstück 16 auf das zweite Ventil 15 übertragen.

Das vorzugsweise aus einem Tellerfederpaket bestehende Feder­ element 27 ist hinsichtlich der Federkraft so ausgelegt, daß dieses bei geringer Fahrzeuglast eine größere Federkraft auf­ weist als die Abstützkraft der Fahrzeugfeder 24, so daß das zweite Ventil 15, die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Position einnimmt. Andererseits ist bei hoher Fahrzeuglast das Feder­ element 27 so ausgelegt, daß hierbei die abstützende Fahr­ zeugfeder 24 eine größere Kraft auf das zweite Ventil 15 ausübt als das Federelement 27. Außerdem ist dem ersten Ventil 14 ein Vordrosselquerschnitt 30 zugeordnet, der aus mehreren am Umfang verteilten Bohrungen besteht.

Durch die auf den Federteller 23 übertragene Kraft der Fahrzeug­ feder 24 wird über den auf dem Behälter 2 geführten Außen­ zylinder 21 des kraftübertragenden Bauteils 20 die dem je­ weiligen Fahrzeuggewicht entsprechende Kraft auf das Dämpf­ ventil 13 übertragen. Dementsprechend wird das Dämpfventil 13 proportional zum jeweiligen Fahrzeuggewicht vorgespannt und eine lastabhängig wirkende Schwingungsdämpfung geschaffen. Die Feder­ kraft wirkt dabei über die Anlagefläche 22 des kraftüber­ tragenden Bauteils und die Stützfläche 26 des Stützringes auf die eingespannte Federplatte 17 und von dieser über das Distanz­ stück 16 auf das zweite Ventil 15. Da bei geringer Fahrzeuglast die Kraft des zwischen dem ersten Ventil 14 und dem zweiten Ventil 15 angeordneten Federelementes 27 größer ist als die Ab­ stützkraft der Fahrzeugfeder 24 wird das zweite Ventil 15 in der geöffneten Stellung gehalten, wie dies die Figuren zeigen.

Beim Einfedervorgang, d. h. beim Einschieben der Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 ist das Bodenventil 9 geschlossen. Anderer­ seits öffnet das im Kolben 4 befindliche Kolbenventil 8, so daß Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 6 in den Arbeitsraum 5 fließen kann, während über den Vordrosselquerschnitt 30 die Dämpfflüssigkeit über das Dämpfventil 13 in den Ausgleichs­ raum 11 strömt.

Bei geringer Einfahrgeschwindigkeit ist lediglich der Voröff­ nungsquerschnitt 28 des ersten Ventils 14 wirksam, so daß bei geringer Fahrzeugbelastung eine geringere Dämpfwirkung erzielt wird. Bei hoher Fahrzeugbelastung wird durch die Abstützkraft der Fahrzeugfeder 24 die Federkraft des Federelementes 27 über­ wunden und das zweite Ventil 15 liegt auf dem Ventilsitz 32 auf. Damit sind in beladenem Zustand des Fahrzeugs die von den Ventil­ sitzen 31 des ersten Ventils 14 und 32 des zweiten Ventils 15 gebildeten Voröffnungsquerschnitte 28 und 29 in Reihe geschaltet und ergeben eine steilere Dämpfkraftkennlinie. Ebenfalls ist das erste Ventil 14 und das zweite Ventil 15 stärker vorgespannt und ergeben ebenfalls eine höhere Dämpfkraft. Da im Ausgleichs­ raum 11 der Dämpfflüssigkeitsspiegel über den Dämpfventilen ange­ ordnet ist, tritt die aus dem Zylinderinnenraum verdrängte Dämpf­ flüssigkeit unterhalb des Dämpfflüssigkeitsspiegels in den Aus­ gleichsraum 11 ein.

Eine entsprechende lastabhängig wirkende Dämpfkraftänderung, wie vorstehend beschrieben, ergibt sich auch beim Ausfedern, d. h. bei der Auswärtsbewegung der Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 1. Hierbei ist das Kolbenventil 8 geschlossen, während über das Bodenventil 9 Dämpfflüssigkeit aus dem Ringraum 10 in den unteren Arbeitsraum 6 angesaugt wird. Gleichzeitig wird die im Arbeitsraum 5 befindliche, der Ausfahrbewegung entsprechende Flüssigkeitsmenge über den Vordrosselquerschnitt 30 und das Dämpfventil 13 in den Ausgleichsraum 11 gefördert. Sowohl bei der Ein- als auch bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 3 findet eine gleichsinnige Bewegung der Dämpfflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 5 in den Ausgleichsraum 11 statt.

In dem Diagramm nach Fig. 3 ist die Dämpfkraft über der Kolben­ geschwindigkeit aufgezeigt. Im rechten Teil des Diagramms ist die Zugdämpfung dargestellt, wobei die der geringen Fahrzeuglast zugeordnete Dämpfkraftkennlinie mit 33 bezeichnet ist. 34 zeigt die Dämpfkraftkennlinie für hohe Fahrzeuglast. Mit v ist die Kolbengeschwindigkeit und mit F die Dämpfkraft bezeichnet.

Bis zum Öffnen des Dämpfventils verläuft die Dämpfkraftkenn­ linie 33 aus dem Nullpunkt mit geringerer Steigung, d. h. auch mit einer geringeren Dämpfkraft. Dies rührt davon her, daß ledig­ lich der Voröffnungsquerschnitt des ersten Ventils wirksam ist. Dagegen ist die der hohen Fahrzeuglast zugeordnete Dämpfkraft­ kennlinie 34 mit einem wesentlich steileren Anstieg im Voröff­ nungsbereich behaftet, da sowohl der Voröffnungsquerschnitt des ersten Ventils als auch der Voröffnungsquerschnitt des zweiten Ventils wirksam ist und diese Voröffnungsquerschnitte in Reihe geschaltet sind.

Claims (4)

1. Schwingungsdämpfer oder aus Fahrzeugfeder und Schwin­ gungsdämpfer gebildetes Federelement für Fahrzeuge be­ stehend aus einem Behälter und einem konzentrisch darin angeordneten Zylinder, wobei im Zylinder ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben axial beweglich geführt ist und den Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume un­ terteilt und eine Kolbenstangenführung am kolbenstangen­ austrittsseitigen Ende des Zylinders und des Behälters vorgesehen ist, während sich eine aus mindestens einem federbelasteten Dämpfventil bestehende Dämpfeinrichtung unterhalb des von einer Dämpfflüssigkeit gebildeten Öl­ spiegels befindet und zwischen oberem Arbeitsraum und einem vom Zylinder und Behälter gebildeten Ausgleichsraum sowie einem Ringraum angeordnet ist, wobei das Dämpfven­ til von mindestens einer Feder beaufschlagt ist, die sich an einem aufbaufesten Bauteil des Fahrzeuges abstützt, während ein in Zugrichtung der Kolbenstange schließendes Kolbenventil und ein in Druckrichtung der Kolbenstange schließendes Bodenventil angeordnet ist (nach Patentan­ meldung P 33 30 815.2) dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfventil (13) aus einem ersten lastabhängigen Ven­ til (14) und einem zweiten lastabhängigen Ventil (15) gebildet ist, wobei jedem Ventil ein Ventilsitz (31, 32) und ein Voröffnungsquerschnitt (28, 29) zugeordnet und zwischen den Ventilen (14, 15) ein Federelement (27) an­ geordnet ist, welches eine bei geringer Fahrzeuglast größere und bei hoher Fahrzeuglast kleinere Federkraft als die abstützende Fahrzeugfeder (24) aufweist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das zwischen den lastabhängigen Ventilen (14, 15) angeordnete Federelement (27) durch ein Federteller­ paket gebildet ist.

3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dämpfventil (13) und dem die Federkraft übertragenden Außenzylinder (21) ein Stützring (19) angeordnet ist, welcher eine der Anlage­ fläche (22) des kraftübertragenden Bauteils (20) ange­ paßte Stützfläche (26) aufweist.

4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (26) im wesentlichen kugelkalottenförmig ausgebildet ist.