DE3544474A1

DE3544474A1 - Fahrzeugstossdaempfer

Info

Publication number: DE3544474A1
Application number: DE19853544474
Authority: DE
Inventors: Anton Ing Grad Pfeifer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-12-16
Filing date: 1985-12-16
Publication date: 1987-06-19
Also published as: DE3544474C2

Description

Stoßdämpfer im allgemeinen, speziell im Fahrzeugbau, haben die Aufgabe, Schwingungen zwischen ungefederten Teilen, wie z. B. Rädern, und gefederten Teilen, wie z. B. Rahmen oder Karosserie, so zu verändern, daß ein Aufschwingen vermieden wird, ja mehr noch, daß die eingeleitete Federbewegung ohne Nachschwingen in die Ausgangslage zurückgeht.

Um dieses Ziel zu erreichen kann man verschiedene Wege gehen, die jedoch alle die Gemeinsamkeit aufweisen, daß die Federbewegung sowohl beim Einfedern durch eine Druckdämpfung als auch beim Ausfedern durch eine Zugdämpfung beeinflußt werden. Da die Funktionsqualität eines Stoßdämpfers in Verbindung mit einer Feder entscheidend von der Druckdämpfung beeinfluß wird, soll die Funktion dieser Druckdämpfung genauer betrachtet werden.

Die technische Grundlage bekannter Druckdämpfungsausführungen ist größtenteils, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Dämpfungskolben mit darüberliegenden Dämpfungsplättchen (Federscheiben), die nach dem Prinzip einer Tellerfeder funktionieren. Weit verbreitet ist auch, wie z. B. aus der DE-OS 32 24 599 ersichtlich, die Verwendung einer bauartbedingten konstanten Öffnung, z. B. einer Bohrung, welche unabhängig von der Einfederungsgeschwindigkeit dem Öl einen bestimmten Durchfluß- Widerstand bietet und so die Druckdämpfung erzeugt. Dieses Prinzip mit konstanten Öffnungen findet noch sehr stark Verwendung in Motorrad-Teleskopgabeln.

Bei einer von der Fahrbahnunebenheit geforderten Einfederungsgeschwindigkeit wird durch den bauartbedingten vorhandenen oder durch den von der erzwungenen Stellung der Dämpfungsplättchen bestimmten Dämpfungsquerschnitt ein entsprechender Dämpfungsdruck aufgebaut. Sofern nun die vom Dämpfungsdruck bestimmte Dämpfungskraft nicht zu groß ist, wird der Stoßdämpfer die von der Fahrbahnunebenheit geforderte Radbewegung zulassen, was das Ziel sein sollte. Ist jedoch die anfallende Dämpfungskraft zu groß, so wird ein Teil der geforderten Bewegung mit großen Beschleunigungswerten direkt an die gefederten Massen weitergeleitet, was sich u. a. als harter Schlag äußert. Bei Autos oder Motorrädern kennt man das als "sportliche Fahrwerksabstimmung".

Die Formel

V = (. . . . . . .) · A _D · √pü

V=Einfederungsgeschwindigkeit
(. . . . .)= Beiwerte
A _D = Dämpfungsquerschnitt
pü= Dämpfungsdruck

zeigt den Zusammenhang von Dämpfungsdruck, Dämpfungsquerschnitt und Einfederungsgeschwindigkeit. Aufgrund dieser Gesetzmäßigkeit sind gemäß nachfolgendem Diagramm I eine Vielzahl von verschiedenen Dämpfungskennlinien möglich.

Wie aus dem Diagramm ersichtlich, haben die verschiedenen Dämpfungskennlinien gemeinsam, daß der vom Dämpfungsdruck erzeugte Widerstand (Dämpfungskraft) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit einen grundsätzlich linearen oder progressiven Verlauf hat, auch wenn einzelne Sprünge oder Stufen auftreten können, wenn wie z. B. in dem in Fig. 1 dargestellten Fall die Federscheiben sukzessive zur Einwirkung kommen oder wie in dem in der DE-OS 32 14 599 geschilderten Fall bei einer Stoßbelastung, d. h. im normalen Betriebsbereich bzw. im Anfangsbereich der Dämpfungskennlinie durch Öffnen einer Drosselöffnung ein zusätzlicher Durchflußquerschnitt geschaffen wird.

Um ein sportliches gleich sicheres Fahrverhalten zu erreichen, sind bereits bei kleinen Einfederungsgeschwindigkeiten relativ große Dämpfungskräft notwendig. Dies hat aber nach Diagramm I im mittleren und hohen Einfederungsgeschwindigkeitsbereich sehr hohe Dämpfungskräfte zur Folge, was zum einen den Komfort stark mindert, da zu große Dämpfungskräfte sehr große Beschleunigungswerte der gefederten Massen zur Folge haben, und zum anderen erhebliche Sicherheitsprobleme mit sich bringt, da das Fahrzeug zu springen anfängt, d. h. kurzzeitig den Bodenkontakt verliert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Stoßdämpfer möglichst große Dämpfungskräfte bei niedrigen Einfederungsgeschwindigkeiten (Low Speed) mit einer möglichst wenig zunehmenden Dämpfungskraft bei großen Einfederungsgeschwindigkeiten (High Speed) zu verbinden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einem Stoßdämpfer gelöst, wie er durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der Stoßdämpfer nach der Erfindung besitzt ein Druckdämpfungsventil, welches im niedrigen Geschwindigkeitsbereich ausreichend große Dämpfungskräfte ermöglicht, ohne dabei im mittleren und hohen Geschwindigkeitsbereich zu große Dämpfungskräfte zu erzeugen.

Die ausreichend großen Dämpfungskräfte im langsamen Geschwindigkeitsbereich werden vorteilhaft mittels eines Ventilkörpers, der von einer Feder (z. B. einer Spiralfeder) abgestützt ist, dadurch erzeugt, daß der Ventilkörper mit einem entsprechenden Profil, z. B. Zylinder- oder Kegelform, über den zugehörigen Hub den Durchflußquerschnitt freigibt. Um jedoch bei geforderten hohen Einfederungsgeschwindigkeiten die Dämpfungskräfte nicht in gleichem Maße ansteigen zu lassen, hat das Ventil die Möglichkeit, bei weiterer Zunahme des Ventilhubes in einem vorher konstruktiv festgelegten Hubbereich erheblich mehr Durchflußquerschnitt freizugeben, als den gewollten Knick in der Dämpfungskennlinie gemäß Diagramm II bewirkt.

Diese von dem Ventil gesteuerte erhebliche Zunahme des Durchflußquerschnitts verhindert eine weitere lineare oder progressive Steigung der Dämpfungskraft in der Abhängigkeit von der Einfederungsgeschwindigkeit.

Gemäß der Erfindung, eine nach Diagramm II verlaufende Dämpfungskennlinie zu erreichen, können auch noch weitere konstruktive Ausführungen Verwendung finden, wie nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 im Axialschnitt eine Druckdämpfungsventilausbildung nach dem Stand der Technik; und

Fig. 2 bis 5 im Axialschnitt vier Ausbildungsvarianten für ein Druckdämpfungsventil eines Stoßdämpfers nach der Erfindung.

In den Fig. 1 bis 4 stellen 1 den Dämpfungskolben an einer Kolbenstange 2 und 3 das im Dämpfungskolben 1 ausgebildete Druckdämpfungsventil dar, das beim Einfedern in Pfeilrichtung einen Ölübertritt vom unteren in den oberen Zylinderraum 4 bzw. 5 ermöglicht.

Das Druckdämpfungsventil 3 umfaßt bei der Ausbildung nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 im Dämpfungskolben 1 Federscheiben 6, die Durchflußöffnungen 7 im Dämpfungskolben zunächst abdecken. Beim Einfedern heben die Federscheiben mit wachsender Einfederungsgeschwindigkeit fortschreitend ab, was eine im wesentlichen kontinuierlich fortschreitende, je nach konstruktiver Gegebenheit lineare, progressive oder auch degressive Dämpfungskennlinie gemäß Diagramm I ergibt.

Das Druckdämpfungsventil 3 umfaßt bei den Ausbildungen nach der Erfindung gemäß Fig. 2 und 3 einen auf der Kolbenstange 2 verschieblich angeordneten, durch die Kraft einer Spiralfeder 8 in die Durchflußöffnung 7 im Dämpfungskolben 2 gedrückten Ventilkörper 9, der zwischen sich und dem Rand der Durchflußöffnung einen Ringspalt 10 für den Öldurchtritt beläßt. Das in die Durchflußöffnung 7 eintauchende vordere Ende des Ventilkörpers 9 kann gemäß Fig. 2a kegelig oder gemäß Fig. 2b und Fig. 3 zylindrisch und die Durchflußöffnung 7 ihrerseits kann gemäß Fig. 2a und 3b zylindrisch oder gemäß Fig. 3a kegelig ausgebildet sein, um im niedrigen Einfederungsbereich einen konstanten oder einen sich fortschreitend erweiternden Durchflußquerschnitt zu erhalten.

Beim Übergang vom niedrigen zum hohen Einfederungsbereich tritt der Ventilkörper 9 gegen die Kraft der Spiralfeder 8 aus der Durchflußöffnung 7 heraus, was eine erhebliche Durchflußquerschnittszunahme und damit den Knick in der Dämpfungskennlinie gemäß Diagramm II zur Folge hat.

Bei der Ausbildung des Druckdämpfungsventils 3 nach Fig. 4 ist der Ventilkörper 9 in einem Zylinderraum 11 des Dämpfungskolbens 1 gegen die Kraft einer Spiralfeder 8 verschiebbar. Im niedrigen Einfederungsbereich gibt er Durchflußöffnungen 7 ₁ im Zylindermantel frei, und beim Übergang vom niedrigen zum hohen Einfederungsgeschwindigkeitsbreich gibt der Ventilkörper 9 gegen die Kraft der Spiralfeder 8 erheblich größere Durchflußöffnungen 7 ₂ frei, wodurch der gewünschte Knick in der Dämpfungskennlinie nach Diagramm II zustande kommt.

Die Ausführung, wie in Fig. 5 dargestellt, findet vorrangig als Druckdämpfung in Telegabeln Verwendung. Bei dieser Ausführung werden der Low Speed und der High Speed Bereich dadurch geregelt, daß die Druckfeder 7 je nach Anwendungsfall verschieden vorgespannt wird und daß der Ringspalt 10 zwischen Ventilkörper 9 und Gegenstück, in diesem Fall ist das eine Scheibe 12 mit Durchflußöffnung 7, verschieden groß sein kann. Beim Übergang vom Low Speed zum High Speed Bereich hebt sich der Ventilkörper 9 von der Scheibe 12 ab, was die gewünschte erhebliche Durchflußquerschnittszunahme zur Folge hat.

Claims

1. Fahrzeugstoßdämpfer, insbesondere für Motorräder, mit einem Druckdämpfungsventil mit einem mit der Einfederungsgeschwindigkeit veränderlichen Durchflußquerschnitt, gekennzeichnet durch eine erhebliche Durchflußquerschnittszunahme am Druckdämpfungsventil (3) ab dem Übergang vom niedrigen Einfederungsgeschwindigkeitsbereich (Low Speed) zum hohen Einfederungsgeschwindigkeitsbereich (High Speed), so daß sich gegenüber dem niedrigen Einfederungsgeschwindigkeitsbereich eine erhebliche Reduzierung der geschwindigkeitsabhängigen Dämpfungskraftzunahme ergibt.

2. Fahrzeugstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Anwendungsbereich die erhebliche Durchflußquerschnittszunahme am Druckdämpfungsventil (3) bei Radeinfederungsgeschwindigkeiten im Bereich von 0,5-2m/sec, vorteilhaft im Bereich von 0,8- 1,2m/sec eintritt.

3. Fahrzeugstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Anwendungsbereich die erhebliche Durchflußquerschnittszunahme am Druckdämpfungsventil (3) nahe vor Erreichen der maximal tragbaren Dämpfungskraft, vorteilhaft in einem Bereich von 0,6-0,8 der maximal tragbaren Dämpfungskraft eintritt.

4. Fahrzeugstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Druckdämpfungsventil eine Durchflußöffnung sowie einen durch Federkraft in diese oder zu dieser Durchflußöffnung gedrückten Ventilkörper aufweist, die zwischen sich einen Ringspalt für den Öldurchtritt bilden, der im niedrigen Einfederungsgeschwindigkeitsbereich einen konstanten oder einen sich fortschreitend erweiternden Querschnitt besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom niedrigen zum hohen Einfederungsgeschwindigkeitsbereich der Ventilkörper (9) gegen die Federkraft aus der Durchflußöffnung (7 heraustritt bzw. von der Durchflußöffnung wegbewegt wird, was eine erhebliche Durchflußquerschnittszunahme zur Folge hat.

5. Fahrzeugstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Druckdämpfungsventil eine Durchflußöffnung sowie einen mit dieser Durchflußöffnung zusammenwirkenden, federbelasteten Ventilkörper aufweist, der im niedrigen Einfederungsgeschwindigkeitsbereich die Durchflußöffnung freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom niedrigen zum hohen Einfederungsgeschwindigkeitsbereich der Ventilkörper (9) gegen die Federkraft einen weiteren, erheblich erweiterten Durchflußquerschnitt (7 ₂) freigibt.