DE3602224A1 - Zweirohr-schwingungsdaempfer mit federbeaufschlagtem, hydraulischem druckanschlag - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit fe­ derbeaufschlagtem, hydraulischem Druckanschlag gemäß dem Oberbe­ griff von Anspruch 1.

Durch die DE-AS 10 69 956 ist ein hydraulischer Druckanschlag be­ kannt, wobei ein mit dem Bodenventil zusammenwirkender Anschlag­ teller über eine im Kolben befestigte Anschlagfeder verbunden ist und ab einem vorbestimmten Einfahrweg der Kolbenstange an einer vom Bodenventil gebildeten Anschlagfläche zur Anlage kommt. Die­ ser Druckanschlag benötigt einen großen Bauraum und weist einen Anschlagteller auf, der infolge der Vielzahl der damit verbunde­ nen Teile ein großes Gewicht besitzt. Solange der Anschlagteller nicht am Bodenventil aufliegt, bildet er durch die freie Aufhän­ gung an der Anschlagfeder ein Feder-Masse-System, welches durch Querbeschleunigungen angeregt wird und infolge Anschlagen am Zy­ linderrohr Geräusche verursacht. Ebenso entstehen Geräusche, wenn der relativ schwere Anschlagteller bei schnellen Einwärtsbewegun­ gen der Kolbenstange auf der Anschlagfläche des Bodenventiles aufschlägt. Problematisch ist weiterhin die Montage, da sicherge­ stellt sein muß, daß bei der Befestigung der Anschlagfeder am Kolben und am Anschlagteller die vorgegebene axiale Lage des An­ schlagtellers eingehalten wird.

Zur wegabhängigen Dämpfungssteuerung eines Schwingungsdämpfers ist es durch die DE-AS 12 26 833 bekannt, einen mit zwei Federn zusammenwirkenden Steuerstift zu verwenden. Diese Konstruktion benötigt ebenfalls eine große Baulänge und bildet ein Feder- Masse-System, welches in Eigenschwingungen geraten kann und da­ durch unkontrollierte Bewegungen ausführt, welche die Dämpfungs­ steuerung beeinträchtigen und Anschlaggeräusche verursachen. Da der Steuerstift nicht nur den Federkräften, sondern auch den in axialer Richtung wirkenden Strömungskräften ausgesetzt ist, be­ steht die Gefahr, daß bei sehr schnellen Einwärtsbewegungen der Kolbenstange der Steuerstift durch Strömungskräfte plötzlich in die mit ihm zusammenwirkende Bohrung hineingezogen wird, wodurch die Dämpfkräfte sprungartig ansteigen.

Beim hydraulischen Druckanschlag gem. PatAnm Nr. P 35 33 386.3 wird von einem Steuerschieber eine wegabhängige Querschnittsver­ änderung bei einsetzendem Druckanschlag erzielt, wodurch die Dämpfkraftkennlinie lediglich durch die wirksamen Durchflußquer­ schnitte bei wirksamem Druckanschlag veränderbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hydrauli­ schen Druckanschlag für einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer zu schaffen, der eine möglichst weitgehende Anpassung an einen vor­ gegebenen, gewünschten Dämpfkraftverlauf gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mit dem Steuerschieber zusammenwirkendes Druckanschlagventil vorge­ sehen ist, welches mindestens eine sich im Bereich des Außen­ durchmessers auf einer Anlagefläche abstützende Ventilscheibe aufweist und im Bereich des Innendurchmessers mit der unteren Stirnfläche des Steuerschiebers einen druckabhängig veränderbaren Querschnitt bildet, während in axialem Abstand zur Ventilscheibe eine mit einem Vordrosselquerschnitt versehene Vordrosselscheibe nachgeschaltet ist, die den Hub der Ventilscheibe begrenzt und deren Vordrosselquerschnitt durch die Ventilscheibe teilweise ab­ deckbar ist. Bedingt durch diesen druckabhängig veränderbaren Querschnitt und die Federkraft der Ventilscheibe wird ein im Auf­ bau sehr einfaches Druckanschlagventil geschaffen, welches bei ge­ ringen Kolbengeschwindigkeiten eine leichte Anpassung an einen geforderten Dämpfkraftwert ermöglicht. Ferner wird durch Zusam­ menwirken dieser Ventilscheibe mit der Vordrosselscheibe er­ reicht, daß einerseits die Ventilscheibe nicht durch den auf sie einwirkenden Flüssigkeitsdruck beschädigt wird und andererseits durch diese Ventilscheibe der Vordrosselquerschnitt derart ver­ ringerbar ist, daß bei höheren Geschwindigkeiten, d. h., bei hö­ heren Differenzdrücken, der Vordrosselquerschnitt größtenteils abgedeckt wird. Dadurch wird bei höheren Kolbengeschwindigkeiten ein starker Anstieg der Druckanschlagdämpfung erzielt.

Eine Veränderung der druckabhängig wirkenden Anschlagdämpfung wird erfindungsgemäß auf einfache Weise auch dadurch ermöglicht, daß die Ventilscheibe im Bereich ihres inneren Durchmessers hö­ herliegend als der Anschlag angeordnet ist und dadurch eine Vor­ spannung bei Anlage des Steuerschiebers auf dem Anschlag erfährt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Ventilscheibe einen Voröffnungsquerschnitt auf, so daß bei einsetzendem Druckan­ schlag zunächst diese Voröffnung der Ventilscheibe wirksam ist und dadurch eine weitere Dämpfungsstufe ermöglicht wird. Merkmals­ gemäß ist dabei dieser Voröffnungsquerschnitt durch mindestens eine Bohrung in der Ventilscheibe gebildet. Bedingt durch den axialen Abstand zwischen Ventilscheibe und Vordrosselscheibe be­ steht zwischen Voröffnungsquerschnitt und Vordrosselquerschnitt ein Ringraum, so daß eine räumliche Zuordnung der Durchlaßquer­ schnitte von Ventil- und Vordrosselscheibe nicht erforderlich ist.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ist die Vordrosselschei­ be im Bereich ihres Innendurchmessers fest eingespannt und der von der Ventilscheibe teilweise abdeckbare Vordrosselquerschnitt ist durch mindestens eine Bohrung gebildet. Durch die Lage des Vordrosselquerschnittes zum Innendurchmesser der Ventilscheibe ist es auf einfache Weise möglich, den bei hohen Kolbengeschwin­ digkeiten wirksamen Durchlaßquerschnitt des Druckanschlages fest­ zulegen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zweirohr-Schwingungsdämp­ fer;

Fig. 2 einen Ausschnitt des Schwingungsdämpfers gem. Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, wobei der hydraulische Druckan­ schlag nicht wirksam ist;

Fig. 3 den hydraulischen Druckanschlag mit geschlossenem, druck­ abhängig veränderbarem Querschnitt;

Fig. 4 den hydraulischen Druckanschlag, wobei die Ventilscheibe auf der Vordrosselscheibe zur Anlage kommt;

Fig. 5 ein Dämpfkraftdiagramm.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Zweirohr-Schwingungsdämpfer ist eine Kolbenstange 1 fest mit einem Kolben 2 verbunden, welcher axial beweglich in einem Zylinder 3 angeordnet ist. Die Kolbenstange 1 ist in einer Kolbenstangenführung 5 geführt und mittels einer Kolbenstangendichtung 6 nach außen abgedichtet. Konzentrisch in einem Behälter 4 befindet sich der Zylinder 3, wobei die Kolben­ stangenführung 5 und ein Bodenventil 7 zur Zentrierung und Befe­ stigung dienen. Der mit Dämpfflüssigkeit gefüllte Innenraum des Zylinders 3 wird vom Kolben 2 in die beiden Arbeitsräume 8 und 9 unterteilt, welche sowohl über das Kolbendämpfventil 11 für die Zugrichtung als auch das Kolbendämpfventil 12 für die Druckrich­ tung miteinander verbindbar sind. Ein zwischen Behälter 4 und Zy­ linder 3 befindlicher Ausgleichsraum 10 steht über die im Boden­ ventil 7 angeordneten, der Zug- und Druckdämpfung dienenden Ven­ tile 14 und 15 mit dem Arbeitsraum 9 in Verbindung. Am unteren Ende der Kolbenstangen-Kolben-Baueinheit 1, 2 ist eine kegelför­ mige Anschlagfeder 13 befestigt, deren freies Ende mit einem im Bodenventil 7 angeordneten Steuerschieber 18 ab einem vorbestimm­ ten Einfahrhub der Kolbenstange 1 in Wirkverbindung kommt.

Die Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten, wobei die hier nicht näher beschriebenen Bezugszeichen denen von Fig. 1 entsprechen. Die mit der Kolbenstangen-Kolben-Baueinheit 1, 2 über den Federhalter 24 verbundene Anschlagfeder 13 wirkt noch nicht auf die Tragarme 22 des Steuerschiebers 18, so daß der Steuerschieber 18 durch die Rückholfeder 21 gegen den Anschlag 20 gedrückt wird. Die Rückhol­ feder 21 wirkt gleichzeitig als Ventilfeder für das der Zugstufe zugeordnete Ventil 14. In der Druckstufe ist das Dämpfventil 15 wirksam, welchem eine mit einem Vordrosselquerschnitt 32 versehene Vordrosselscheibe 31 vorgeschaltet ist. Diese Vordrosselscheibe 31 ist durch einen Distanzring 33, der gleichzeitig einen Anschlag 19 für den Steuerschieber 18 bildet, im Bereich des Innendurchmessers eingespannt. Im Bereich des Außendurchmessers liegt diese Vor­ drosselscheibe 31 auf einer entsprechenden Fläche des Bodenventil­ körpers auf. Mit axialem Abstand zu dieser Vordrosselscheibe 31 ist eine Ventilscheibe 27 angeordnet. Diese liegt im Bereich ih­ res Außendurchmessers auf der Anlagefläche 30 und wird mittels eines Sicherungsringes 29 gehalten. In der eingezeichneten Stel­ lung des Steuerschiebers 18 bildet dieser mit der Ventilscheibe 27 und dem Distanzring 33 einen Durchlaßquerschnitt, der größer als der Vordrosselquerschnitt 32 ist, so daß in dieser Stellung die Druckdämpfung durch das Dämpfventil 15 erfolgt und der in der Ventilscheibe 27 befindliche Voröffnungsquerschnitt 28 ohne Wir­ kung ist.

Bei weiterem Einfahren des Kolbens 2 in den Zylinder 3 legt sich die Anschlagfeder 13 auf die Tragarme 22 des Steuerschiebers 18 und drückt diesen entgegen der Kraft der Rückholfeder 21 gegen den unteren Anschlag 19, welcher vom Distanzring 33 gebildet ist. Gleichzeitig legt sich die untere Stirnfläche des Steuerschiebers 18 auf die Ventilscheibe 27 im Bereich ihres inneren Durchmessers und verschließt deren inneren Durchlaßquerschnitt, so daß in dieser Phase lediglich der Voröffnungsquerschnitt 28 der Ventil­ scheibe 27 wirksam ist und die Dämpfflüssigkeit von dort über den Vordrosselquerschnitt 32 der Vordrosselscheibe 31 zum Druckdämpf­ ventil fließt und dadurch die Dämpfwirkung des hydraulischen Druckanschlages zusätzlich zum Druckdämpfventil wirksam ist.

Wird infolge des Differenzdruckes in der Dämpfflüssigkeit eine Öffnungskraft auf die Ventilscheibe 27 ausgeübt, die größer als die Federkraft der Ventilscheibe ist, so hebt diese im Bereich ihres inneren Durchmessers von der Stirnfläche des Steuerschie­ bers 18 ab und gibt somit einen druckabhängig veränderbaren Quer­ schnitt frei, so daß dadurch die Anschlagdämpfung mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit weniger steil ansteigt. Ist dagegen die Druckdifferenz so groß, daß die Ventilscheibe 27 - wie in Fig. 4 gezeigt - auf der Vordrosselscheibe 31 zur Anlage kommt, so wird dadurch der Vordrosselquerschnitt 32 teilweise abgedeckt und da­ durch der wirksame Durchlaßquerschnitt verringert. Dadurch wird bei hoher Kolbengeschwindigkeit die vom Druckanschlag herrührende Dämpfwirkung wesentlich erhöht. Der Vordrosselquerschnitt 32 wird dabei auf einfache Weise durch mindestens eine Bohrung in der Vordrosselscheibe 31 gebildet, deren Lage so zum Innendurchmesser der Ventilscheibe 27 angeordnet ist, daß die bei höherer Einfahr­ geschwindigkeit des Kolbens erwünschte Anschlagdämpfung erzielt wird. Bedingt durch den zwischen Ventilscheibe 27 und Vordrossel­ scheibe 31 gebildeten Ringraum ist eine Zuordnung des Voröffnungs­ querschnittes 28 zum Vordrosselquerschnitt 32 beim Einbau der Ventilscheibe 27 und der Vordrosselscheibe 31 nicht erforderlich.

Im Diagramm gem. Fig. 5 ist die Dämpfkraft in Abhängigkeit der Kolbengeschwindigkeit aufgezeigt. Die Dämpfkraftkennlinie 34 zeigt geschwindigkeitsabhängig die Dämpfkraft der Druckdämpfung, die vom Druckdämpfventil 15 erzeugt wird. Bei wirksamem hydrau­ lischem Druckanschlag entsprechend der Ausführung nach den Figu­ ren 1 bis 4 ergibt sich die Dämpfkraftkennlinie 35. Diese Dämpf­ kraftkennlinie 35 zeigt eine dreistufige Wirkung des hydraulischen Druckanschlages, wobei der Kennlinienabschnitt 35 a erhalten wird, wenn der hydraulische Druckanschlag die in Fig. 3 gezeigte Posi­ tion einnimmt, d. h., daß nur der Voröffnungsquerschnitt 28 der Ventilscheibe 27 wirksam ist. Der Abschnitt 35 b der Dämpfkraft­ kennlinie 35 wird dann erhalten, wenn die Ventilscheibe 27 druck­ abhängig von der unteren Stirnfläche des Steuerschiebers 18 ab­ hebt, jedoch noch nicht auf der Vordrosselscheibe 31 aufliegt. Liegt - wie in Fig. 4 gezeigt - die Ventilscheibe 27 im Bereich ihres inneren Durchmessers auf der Vordrosselscheibe 31 auf und verdeckt teilweise den Vordrosselquerschnitt 32, so wird durch Verringerung des Querschnittes der Abschnitt 35 c erhalten. Der zwischen der Dämpfkraftkennlinie 34 und der Dämpfkraftkennlinie 35 bestehende Unterschied bildet den Anteil der vom hydraulischen Druckanschlag herrührenden Dämpfkraft.

Claims (5)

1. Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit federbeaufschlagtem, hydrauli­ schem Druckanschlag, wobei ein mit einer Kolbenstange fest verbundener Kolben axial beweglich in einem Zylinder angeord­ net ist und den mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum des Zylinders in zwei Arbeitsräume unterteilt, die mittels der dem Kolben zugeordneten Dämpfventile miteinander verbindbar sind, während eine am Ende des Zylinders befindliche Kolbenstangen­ führung und ein am anderen Ende angeordnetes Bodenventil den Zylinder in einem Behälter zentrieren und befestigen und zwi­ schen Zylinder und Behälter ein Ausgleichsraum gebildet ist, welcher über das Bodenventil mit dem unteren Arbeitsraum in flüssigkeitsleitender Verbindung steht und ein unter Einwir­ kung einer an der Kolben-Kolbenstangen-Baueinheit befestigten Anschlagfeder stehender, ab einem vorbestimmten Einfahrweg der Kolbenstange den Durchlaßquerschnitt eines Dämpfventiles ver­ ringernder Steuerkörper angeordnet ist, wobei der Steuerkörper ein unter Einwirkung einer Rückholfeder stehender, mit dem Bo­ denventil verbundener und zwischen zwei Anschlägen axial be­ weglicher Steuerschieber ist, welcher eine Anschlagfläche für die Anschlagfeder aufweist (gem. PatAnm Nr. P 35 33 386.3), dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Steuerschieber (18) zusammenwirkendes Druckanschlagventil vorgesehen ist, welches mindestens eine sich im Bereich des Außendurchmessers auf einer Anlagefläche (30) abstützende Ven­ tilscheibe (27) aufweist und im Bereich des Innendurchmessers mit der unteren Stirnfläche des Steuerschiebers (18) einen druckabhängig veränderbaren Querschnitt bildet, während in axialem Abstand zur Ventilscheibe (27) eine mit einem Vordros­ selquerschnitt (32) versehene Vordrosselscheibe (31) nachge­ schaltet ist, die den Hub der Ventilscheibe (27) begrenzt und deren Vordrosselquerschnitt (32) durch die Ventilscheibe (27) teilweise abdeckbar ist.

2. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilscheibe (27) im Bereich ihres inneren Durchmessers höherliegend als der Anschlag (19) angeordnet ist und dadurch eine Vorspannung bei Anlage des Steuerschiebers (18) auf dem Anschlag (19) erfährt.

3. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (27) einen Voröff­ nungsquerschnitt (28) aufweist.

4. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Voröffnungsquerschnitt (28) durch mindestens eine Bohrung gebildet ist.

5. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vordrosselscheibe (31) im Bereich ihres Innendurchmessers fest eingespannt ist und der von der Ventilscheibe (27) teilweise abdeckbare Vordrosselquerschnitt durch mindestens eine Bohrung gebildet ist.