DE3743100A1 - Hydraulischer daempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Dämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie er beispielsweise aus US-PS 36 21 949 bekannt ist.

Hydraulische Dämpfer (Stoßdämpfer) werden allgemein so ausge­ legt, daß sie mit optimiertem Wirkungsgrad zur Steuerung der Federungswirkung arbeiten, wobei die Federung vorbestimmte eigentümliche Reibungscharakteristiken besitzt. Diese Reibungs­ charakteristiken ändern sich jedoch, wenn die Federungsbestand­ teile während ihrer Lebensdauer Verschleiß unterworfen sind und dadurch freier beweglich werden. Obwohl bekannte hydraulische Dämpfer wirksam das Zusammenspiel der Federungsbestandteile während ihrer Lebensdauer gesteuert haben, können sie allgemein höheren Anforderungen an den Ausgleich des Federungsverschleißes nicht genügen. Allgemein befaßt sich die vorliegende Erfindung damit, hydraulische Dämpfer zu schaffen, die derartigen höheren Anforderungen genügen.

Dieser Zweck wird erfüllt mit einem hydraulischen Dämpfer der eingangs genannten Gattung, der sich durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruches 1 auszeichnet. Ein erfindungsge­ mäßer hydraulischer Dämpfer bietet dadurch den Vorteil einer wachsenden Dämpfungsbelastung während seiner Lebensdauer zum Ausgleich der abnehmenden Reibung in dem Federsystem während dessen Lebensdauer.

Dieses vorteilhafte Ergebnis wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer Ventilscheibe oder eines gleichartigen Ele­ mentes für die Ausfahrsteuerung erzielt mit konzentrischen Sitzen unterschiedlicher Höhe, so daß beim Verschleiß des höhe­ ren äußeren Sitzes die Wirkfläche der Ventilscheibe abnimmt und sich dadurch eine höhere Dämpfungsbelastung zum Ausgleich des Federungsverschleißes ergibt.

Bei einem solchen Dämpfer bewirkt deshalb der natürliche Ver­ schleiß eine Steigerung der Dämpfungsbelastung zum Ausgleich für die verringerte Reibung, die natürlicherweise in einem Federungssystem während seiner Lebensdauer auftritt, wobei dieses vorteilhafte Ergebnis durch die Verwendung von konzen­ trischen Sitzen unterschiedlicher Höhe einem Ventilelement, das die Fluidströmung steuert, erreicht wird.

Um dieses Ergebnis zu erreichen, kann insbesondere eine Aus­ fahrsteuerung für einen hydraulischen Dämpfer eine Mündungs- oder Steuerungsplatte mit Ausfahrströmung durch eine zentrale Mündung besitzen, die eine durchflußsteuernde Ventilscheibe von dort versetzt, bis ein äußerer, höher angeordneter Fluid- Dichtsitzverschleiß und ein innerer Sitz nun der Fluid-Dicht­ sitz wird, so daß die wirksame Fläche der Ventilscheibe ver­ ringert wird, um die Dämpfungswirkung des hydraulischen Dämpfers zu steigern.

Bei einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen hydrau­ lischen Dämpfers ist eine Abdrück-Mündungsgestaltung vorhanden und Dämpfung bei niedriger Geschwindigkeit wird durch kleine Mündungen in der Mündungsplatte geschaffen. Öl fließt durch diese kleinen Öffnungen, erzeugt einen positiven Fluiddruck und eine daraus sich ergebende Dämpfungslast durch den hydrau­ lischen Dämpfer. Wenn die Kolbengeschwindigkeit zunimmt und der Fluiddruck sich aufbaut, hat das Fluid die Wirkung, das bei der Ausfahrbewegung wirksame Ventil dazu zu zwingen, gegen die Wirkung einer Feder abgedrückt zu werden, um so mehr Fluid­ strömung durch den erhöhten offenen Bereich zuzulassen. Damit die Dämpfungsbelastung während der Lebensdauer der Federung wachsen kann, besitzt das beim Ausfahren wirksame Ventil konzen­ trische äußere und innere Sitze mit unterschiedlicher Höhe, und dann, wenn der höher angeordnete äußere Sitz verschleißt, nimmt die Wirkfläche der Ventilscheibe ab, wie man durch die Ölströmung sieht. Wenn der innere Sitz wirksam wird, werden höhere Dämpfungslasten geschaffen und so der Verschleiß der Federungsbestandteile ausgeglichen. Ohne diesen Ausgleich würde die Federung freier beweglich und dadurch eine Änderung des Fahrgefühls erzeugt.

Bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Dämpfer können wahl­ weise Mündungsstellen am äußeren Sitz vorgesehen sein, die dem gleichen Zweck bei Steuerung mit niedriger Geschwindigkeit dienen. Wenn der äußere Ringsitz verschleißt, geht die Mün­ dungsfläche auf Null zurück und läßt keine Strömung mehr zur Vergrößerung des Strömungsbereiches der Mündungsplatte zu.

Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung einen hydrau­ lischen Dämpfer mit einer höheren möglichen Lebensdauer und verbesserter Fahrkonsistenz durch Vorsehen einer erhöhten Dämpfungssteuerung in Abhängigkeit von dem Verschleiß der Fede­ rung, und dieser hydraulische Dämpfer ist sehr wirksam und besitzt einen hohen Wirkungsgrad; diese Verbesserung kann, wenn sie auch hier für das Ausfahren des hydraulischen Dämpfers beschrieben ist, sowohl beim Einfahren als auch beim Ausfahren (jounce and rebound) vorgesehen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispiels­ weise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines Abschnittes eines hydraulischen Dämpfers erfindungs­ gemäßer Art in Form eines doppeltwirkenden hydraulischen Dämpfers,

Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstellung eines Kolbens und eines Teils eines Zylinderrohrs des hydraulischen Dämpfers aus Fig. 1, und

Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung der Kolben-Ventil­ anordnung zur Verwendung bei einem Kolben nach Fig. 2, jedoch als Abwandlung eines erfindungsgemäßen hydrau­ lischen Dämpfers.

Der doppeltwirkende hydraulische Dämpfer 10 steuert die Wir­ kung einer Fahrzeugfederung, und diese kann üblicherweise Steuerarme, Steuerarmbüchsen, Federn und zugehörige Bestand­ teile enthalten, die alle hier nicht dargestellt sind. Eine Federung dieser allgemeinen Art ist in US-PS 37 27 937 beschrie­ ben, und der zugehörige hydraulische Dämpfer 10 ist von der Art, wie in US-PS 36 21 949 gezeigt.

Der hydraulische Dämpfer besitzt eine mit Ventilen versehene Kolbenanordnung 12, die hin- und herbewegbar in einem mit als hydraulisches Dämpfungsfluid wirkenden Öl gefüllten Zylinder­ rohr 14 angebracht ist. Eine Kolbenstange 16 ist mit ihrem unteren Ende an der Kolbenanordnung 12 befestigt und erstreckt sich von dort nach oben durch eine Stangenführung, eine obere Dichtung und einen Dichtungsdeckel, wie sie bereits in der genannten US-PS 36 21 949 beschrieben sind, und dann zu einer üblichen Verbindung mit der gefederten Masse des (nicht ge­ zeigten) Fahrzeuges.

Der hydraulische Dämpfer 10 besitzt ein zylindrisches Außen­ rohr 20, das um das Zylinderrohr 14 angeordnet ist und mit diesem zusammenwirkend einen Behälter 22 für das als hydrau­ lisches Dämpfungsfluid wirkende Öl bildet. Das Außen- oder Vorratsrohr ist durch einen unteren schlüsselförmigen Deckel 24 abgeschlossen, der daran befestigt und abgedichtet ist. Ein übliches Basisventil 26 im Boden des Zylinderrohres sitzt in dem unteren schüsselförmigen Deckel und besitzt ein zentral gehaltenes Ventilglied 32, das für Strömung des Fluides zwi­ schen dem Zylinderrohr unter der Kolbenanordnung 12 und dem Behälter 22 sorgt, wenn der Kolben seine Hubbewegung im Zylin­ derrohr macht, wie dem Fachmann bekannt ist. Ein Montagering 34, der an dem untersten Teil des unteren Deckels 24 befestigt ist, bildet ein Befestigungsmittel des hydraulischen Teleskop­ dämpfers an der ungefederten Masse des Fahrzeuges. Ein Staub­ schutzrohr (Steinschlagschutz) 38, von dem nur der untere End­ abschnitt dargestellt ist, umgibt das Außen- oder Vorratsrohr und ist üblicherweise mittels einer Deckplatte an der Kolben­ stange befestigt, so daß es sich mit dieser bewegt.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der in der Kolbenanordnung der be­ vorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen hydraulischen Dämpfers vorgesehenen Ventilanordnung. Diese Kolbenanordnung besitzt ein mantelartiges Hauptgehäuse 42 mit darin befind­ lichen Fluidströmungsöffnungen 43, das am unteren Ende der Kolbenstange 16 festgeschweißt ist. Die Kolbenstange 16 be­ sitzt einen darin ausgebildeten Ausfahr-Abschneidedurchlaß 45, der so arbeitet, wie es in der genannten US-PS 36 21 949 beschrieben ist. Das Hauptgehäuse 42 des Kolbens nimmt eine allgemein zylindrische Mündungsplatte 46 auf, die am Umfang innerhalb des Hauptgehäuses zwischen einer inneren ringför­ migen Anschlagschulter 48 und einer eingebördelten unteren Ringschulter 50 befestigt ist. Ein Element 51 bildet eine üb­ liche Ring-Gleitdichtung, die auf den Kolbenmantel aufgezogen ist und dichtend an der Innenwand des Zylinderrohres 14 an­ liegt. Eine Aufdrück-Ventilanordnung 53 umfaßt eine Ausfahr- Ventilscheibe 55, die gegen die untere Endfläche der Mündungs­ platte 46 vorgespannt ist, um die zentrale Mündungsöffnung 57 unter der Wirkung von zwei Wendelfedern 59 und 61 zu schlie­ ßen. Diese Federn 59 und 61 sitzen in einem hutförmigen Feder­ nest 63, das wiederum durch die eingebördelte Endschulter 50 des Kolbengehäuses, wie in Fig. 2 zu sehen, gehalten ist.

Die beim Einfahren wirksame Ventilscheibe 55 besitzt einen speziellen konzentrischen Ventilaufbau, um den Verschleißaus­ gleich zur Gegenwirkung gegen die Reibungsabnahme bei den Fede­ rungsbestandteilen während ihres Verschleißes im Gebrauch zu schaffen. Bei der bevorzugten Ausführung eines erfindungsge­ mäßen hydraulischen Dämpfers besitzt die Ventilscheibe 55 einen äußeren ringförmigen Ventilsitz 65 mit größerem Durchmesser, der höher liegt, als ein innerer ringförmiger Ventilsitz 67 mit kleinerem Durchmesser. Der äußere Ventilringsitz 65 er­ gibt anfangs eine ringförmige Dichtanlage an der unteren Fläche der Mündungsplatte 46, um die zentrale Mündungsöffnung 57 ab­ zuschließen, bis ein vorbestimmter Abdrück-Druckwert erreicht wird. Dieser Sitz verschleißt gleichmäßig auf natürliche Weise während seines Gebrauches, während die Reibung bei den Fede­ rungsbestandteilen abnimmt. Wenn der ringförmige äußere Ventil­ sitz 65 mit großem Durchmessr ausreichend verschlissen ist, wird der innere Sitz 67 mit kleinem Durchmesser, der mit einer oberen für lange Verschleißdauer abgeflachten Dichtfläche 69 versehen ist, der Dichtsitz, um so ein Abdrückventil mit klei­ nerem Durchmesser zu schaffen und die Widerstandsbelastung zu erhöhen.

Falls erforderlich, können kleine radiale Mündungen 71, wie in Fig. 3 zu sehen, an dem äußeren Ventilsitz 65 vorgesehen werden, um eine Steuerung bei niedriger Geschwindigkeit zu schaffen. Während der äußere Sitz 65 verschleißt, nimmt die durch die Mündungen 71 geschaffene Mündungsfläche bis zur Öff­ nungsgröße Null hin ab, und dann wird keine Zusatzströmung mehr durch diese zugelassen.

Zusätzlich zur Zentralöffnung 57 besitzt die Mündungsplatte 46 am Umfang angeordnete Einlässe 75, die durch eine Einlaß­ ventilscheibe 77 gesteuert werden. Diese besitzt eine Zentral­ öffnung 79 und wird normalerweise in eine geschlossene Stel­ lung an konzentrischen Ringventilsitzen 80 und 82 vorgespannt, die an der Mündungsplatte 46 ausgebildet sind. Diese Vorspan­ nung wird durch eine übliche Wellen-Einlaßventilfeder 84 er­ zielt, die auf die Innenflächen des Kolbengehäuses abgestimmt (das bedeutet mit Reaktion durch diese versorgt) ist.

Dämpfung bei niedriger Geschwindigkeit wird durch kleine ra­ diale Mündungen 86 am inneren ringförmigen Ventilsitz 82 der Mündungsplatte 46 geschaffen. Das als Dämpfungsfluid für den hydraulischen Dämpfer wirkende Öl strömt durch diese kleinen Öffnungen 86 und erzeugt so einen positiven Fluiddruck und eine daraus sich ergebende Dämpfungsbelastung durch den hydrau­ lischen Dämpfer. Wenn die Kolbengeschwindigkeit zunimmt und der Fluiddruck wächst, zwingt das Fluid die die Auswärtsbewe­ gung steuernde Ventilscheibe 55 gegen die Wirkung der Ausfahr­ federn 59 und 61 abzuheben.

Der Betrieb dieser Ausführung eines erfindungsgemäßen hydrau­ lischen Dämpfers kann so beschrieben werden, daß die Dämpfungs­ belastung erhöht wird, um die verringerte Reibung im Verlauf der Lebenszeit des Federsystemes auszugleichen. Das geschieht durch die Wirkung konzentrischer Sitze 65 und 67 mit unter­ schiedlicher Höhe. Wenn der äußere Sitz 65 verschleißt, wird die Wirkfläche der beim Ausfahren wirksamen Ventilscheibe 55 verringert, wie man durch den Ölfluß sehen kann. Dadurch wird die Erzeugung höherer Dämpfungsbelastungen zugelassen, so daß ein Ausgleich für den Federungsverschleiß geschaffen wird. Die wahlweise Anordnung von Mündungen 71 am äußeren Sitz 65 nach Fig. 3 dient dem gleichen Zweck für Steuerung bei niedriger Geschwindigkeit. Wenn der äußere ringförmige Ventilsitz 65 verschleißt, wird die Mündungsfläche auf einen Öffnungswert Null reduziert, und keine weitere Strömung zugelassen, die den Strömungsbereich der kleinen Mündungen der Mündungsplatte unterstützt. Damit erlaubt die beschriebene Auslegung eine erhöhte Dämpfungssteuerung in Abhängigkeit vom Federungsver­ schleiß, die wirksamer ist als eine Zeit- oder Wärmefunktion.

Das Verfahren wird mit Beziehung auf die Ausfahrsteuerung be­ schrieben, sie kann jedoch ohne weiteres auch für die Druck(Einfahr-)Steuerung benutzt werden.

Claims (4)

1. Hydraulischer Dämpfer mit einer Mündungsplatte mit einer Durchgangsöffnung, einer Ventilscheibe, die zur Strömungs­ steuerung durch die Öffnung angeordnet ist, Federmitteln zum Vorspannen der Ventilscheibe zu der Öffnung hin und einem ersten ringförmigen Sitz an der Ventilscheibe, der die Öffnung umgibt, um wahlweise an der Mündungsplatte dich­ tend anzuliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ring­ sitz (65) an der Ventilscheibe (55) einen ersten Durch­ messer und eine erste Höhe besitzt und die Öffnung (57) in der Mündungsplatte (46) geschlossen umgibt, um an der Mündungsplatte dichtend anzuliegen und dadurch ein Ventil­ mittel einer ersten Flächengröße zu ergeben, das von der Öffnung in der Mündungsplatte weggedrückt wird beim Errei­ chen eines ersten Druckwertes, und daß ein zweiter ring­ förmiger Ventilsitz (67) an der Ventilscheibe einen zwei­ ten Durchmesser kleiner als der erste Durchmesser besitzt, die Öffnung vollständig umgibt und eine geringere Höhe auf­ weist als die erste Höhe, so daß die wirksame Flächengröße der Ventilscheibe dann geändert wird, wenn der erste Sitz bis zu einem Maße verschleißt, bei dem der zweite Sitz wirk­ sam die Öffnung in der Mündungsplatte abdichtet, wobei der zweite Ringsitz erst dann von der Öffnung weggedrückt wird und den Durchlaß von Fluid durch die Öffnung zuläßt, wenn der Druck sich zu einem Druckwert aufgebaut hat, der höher als der erste Druckwert liegt.

2. Hydraulischer Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine eine Hilfsöffnungsflächengröße schaffende Mündung (71) sich über den äußeren Sitz (65) so erstreckt, daß beim Verschleiß des äußeren Sitzes die Hilfsmündungs­ fläche auf Null hin reduziert wird, wodurch der dadurch geschaffene zusätzliche Strömungsdurchtritt beseitigt wird.

3. Hydraulischer Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Sitz (67) eine abgeflachte obere ringförmige Dichtfläche (69) besitzt, die direkten Dichtkontakt mit der Mündungsplatte (64) um die darin be­ findliche Öffnung (57) nach dem vorbestimmten Verschleiß des ersten Sitzes (65) schafft.

4. Hydraulischer Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsplatte (46) eine Ventilplatte bildet, daß die ersten und zweiten Ringsitze (65 und 67) Fluiddichtsitze bilden und der erste ringför­ mige Fluiddichtungssitz (65) ausgelegt ist, bei Erreichen des ersten Druckwertes von der Dichtanlage an der Ventil­ platte zum Freigeben der Öffnung (57) weggedrückt zu werden.