DE3841166A1

DE3841166A1 - Hydraulischer schwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE3841166A1
Application number: DE19883841166
Authority: DE
Inventors: Waldemar Kamrad
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1989-11-09

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungs dämpfer mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 er läuterten Merkmalen.

Ein Schwingungsdämpfer dieser Art ist Gegenstand der DE-OS 35 18 327. Die in der durch Kolbenstange und Dämpfungs kolben gebildeten Baueinheit vorgesehene und durch einen Überströmkanal und eine diesem zugeordnete Sperrvorrich tung gebildete, von außen ansteuerbare Dämpfkraftverstell vorrichtung ist hierbei in die Kolbenstange integriert.

Der Überströmkanal durchsetzt das den Dämpfungskolben auf nehmende Endstück der Kolbenstange und mündet aus dem sich anschließenden Kolbenstangenteilstück radial aus. In die sem, einen Bypass bildenden Überströmkanal liegt ein feder belastetes Dämpfungsventil, dem vor der am Kolbenstangen umfang liegenden Kanalausmündung ein Sperrventil zugeord net ist, das einen in Reihe zum Dämpfungsventil liegenden Ventilsitz aufweist.

Der Ventilsitz liegt koaxial zu dem das Kolbenstangenend stück durchsetzenden Teilstück des Überströmkanals und wirkt mit einem Ventilglied zusammen, das gegen die Wir kung einer dasselbe in Schließstellung haltenden Feder mittels eines Elektromagnetes in Achsrichtung der Kolben stange in die Offenstellung verschiebbar ist.

Die Unterbringung von Dämpfungsventil und Sperrventil bzw. der Dämpfkraftverstellvorrichtung in der Kolbenstange er fordert, abgesehen davon, daß hierzu deren Durchmesser entsprechend groß auszulegen ist, eine geteilte Kolben stangenausbildung, was fertigungs- und montagetechnisch aufwendig ist. Außerdem ermöglicht diese Konstruktion, trotz der beiden, in Reihe liegenden, zusätzlichen Ventile, in Zug- und Druckrichtung jeweils nur zweistufig zu arbeiten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Schwingungsdämpfer in einer Ausbildung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so zu verbessern, daß bei Bedarf eine mehr als zweistufige Arbeitsweise zu realisieren und mit einer einteiligen und entsprechend schlank auszubildenden, ventilfreien Kolbenstange auszu kommen ist, wodurch sich neben einer konstruktiven Ver einfachung eine erhebliche Gewichtsreduzierung erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verlagerung von Überströmkanal und Sperrvorrichtung in den Dämpfungskolben hinein, bildet das dem Überströmkanal zugeordnete Absperr organ anstelle eines Ventilgliedes einen quer zur Strömung der aus dem einen in den anderen Zylinderraum Überströmen den Hydraulikflüssigkeit verschiebbaren Schieber, durch den für eine Veränderung der Dämpfung bei Zug- und/oder Druckbelastung auf eine beim bekannten Schwingungsdämpfer erforderliche, Hintereinanderschaltung zweier Ventile, nämlich eines Dämpfungsventils und eines Sperrventils, ver zichtet werden konnte.

Bei einer Bauart gemäß Patentanspruch 2 bietet sich der fertigungstechnische Vorteil, den Schieber gänzlich als rotationssymmetrisches Teil ausbilden zu können.

Ist sowohl für die Zug- als auch Druckstufe eine Möglich keit der Verminderung der Dämpfkraft erwünscht, ergibt sich eine günstige Konstruktion nach Patentanspruch 3.

Neben dem Schwingungsdämpfer gemäß DE-OS 35 18 327, von dem die Erfindung ausgeht, ist aus der DE-PS 34 34 877 bereits ein Schwingungsdämpfer bekannt, der für die Zug- und/oder Druckstufe jeweils mehr als eine zusätzliche Dämpfstufe zur Verminderung der Dämpfkraft unter Verwen dung ansteuerbarer Absperrorgane ermöglicht. Hierzu sind am Außenumfang des Arbeitszylinders einem Bypass zugeord nete Dämpfungsmodule angebaut, in deren Gehäuse ein im Bypass liegendes, federbelastetes Dämpfungsventil sowie ein Absperrventil vorgesehen sind. Mit letzteren ist zur Dämpfkrafterhöhung der Bypass absperrbar, wozu dieses einen elektromagnetisch ansteuerbaren Ventilkörper auf weist.

Die am Arbeitszylinder extern plazierten Dämpfungsmodule benötigen zusätzlichen Bauraum, so daß solche Schwingungs dämpfer beispielsweise in moderne Fahrzeugachsen mit Ein zelradaufhängung gegebenenfalls nur mit zusätzlichem Auf wand eingebaut werden können.

In Spalte 3 dieser DE-OS, Zeile 12 ff ist zwar ausgeführt, daß Dämpfungsventile, gemeint sind die Dämpfungsmodule, parallel zu den konventionellen Drosselventilen im Dämpf kolben vorgesehen sein können, jedoch wäre hierzu sowohl das federbelastete Dämpfungsventil als auch das elektro magnetisch ansteuerbare Absperrventil in den Dämpfkolben zu integrieren, was allein schon erheblichen Einbauraum erfordern würde. Mehr als zwei Dämpfkraftstufen würden sich in diesem Falle aber nicht realisieren lassen.

Des weiteren ist aus der DE-OS 36 20 993 bereits ein Schwin gungsdämpfer bekannt, in dessen Arbeitskolben zum Absperren von die Zylinderräume miteinander verbindenden, ein Dämpfungsventil aufweisenden Verbindungskanälen zu diesen radial verschiebbare, schieberartige Absperrorgane vorge sehen sind, die gegen die Wirkung einer Feder in ihre Schließstellung bewegbar sind.

Zu Ihrer Verstellung in Schließrichtung weisen die Absperr organe einen in einer radialen Zylinderbohrung geführten Kolben auf, wobei als hierfür notwendiges Druckmedium Hy draulikflüssigkeit dient, die über einen Verbindungskanal aus jeweils einem der Zylinderräume einströmt.

Es handelt sich demgemäß nicht um willkürlich ansteuerbare Sperrvorrichtungen zur Dämpfkraftverminderung, sondern es erfolgt in Abhängigkeit von der Fahrzeugbeladung zwangs läufig eine Dämpfkrafterhöhung. Eine vorwählbare Dämpf kraftminderung in einer Vielzahl von zusätzlichen Dämpf stufen ist somit nicht möglich.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in der sich anschließenden Beschreibung eines in der Zeichnung ge zeigten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers erläutert, der sowohl in der Druck- als auch Zugstufe mehr als jeweils eine zusätzliche Dämpfstufe ermöglicht.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt des verkürzt dargestell ten Schwingungsdämpfers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Dämpfungskolbens, in welchem die Sperrvorrichtungen der Überström kanäle nicht eingezeichnet sind,

Fig. 3 eine Stirnansicht des Dämpfungskolben, von oben gesehen, und

Fig. 4 einen Querschnitt des Dämpfungskolbens ent lang der Linie IV-IV der Fig. 2.

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Dämpfungskolben entlang der Linie V-V der Fig. 3.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei spielsweise um einen Einrohr-Schwingungsdämpfer für den Einbau in Radfahrzeuge. Dessen Arbeitszylinder ist mit 10 bezeichnet. In diesem ist ein Dämpfungskolben 12 verschieb bar angeordnet, der am einen Endstück 14′ einer aus dem Arbeitszylinder 10 herausgeführten Kolbenstange 14 befe stigt ist.

Im Dämpfungskolben 12 sind für die Zugstufe und die Druck stufe beim vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils zwei, die beiden Zylinderräume 16 und 18 miteinander verbindende Verbindungskanäle 20, 20′ und 22, 22′ vorgesehen, denen jeweils ein Einwegventil 24 bzw. 26 zugeordnet ist. Letz tere sind jeweils an einer der Stirnseiten 28 bzw. 30 des Dämpfungskolbens 12 angeordnet, durch Federscheiben 32 verschiedenen Durchmessers gebildet und überdecken jeweils Ausmündungen der Verbindungskanäle 20, 20′ bzw. 22, 22′ zur Erzielung einer Grunddämpfung für die Zug- und die Druckstufe. Die Grunddämpfung wird im folgenden als Dämpfstufe I bezeichnet und bedeutet die härteste Dämpferein stellung.

Die der Zugstufe zugeordneten Verbindungskanäle 20, 20′ durchsetzen den Dämpfungskolben 12 beispielsweise in Achs richtung und münden an beiden Kolbenstirnseiten 28, 30 aus. An der ihrem an der unteren Kolbenstirnseite 30 zuge ordneten Einwegventil 26 gegenüberliegenden Kolbenstirn seite 28 münden die beiden Verbindungskanäle 20, 20′ in jeweils einer randoffenen Stirnflächenvertiefung 34 bzw. 36 aus, um einen völligen Kanalverschluß durch das Einweg ventil 24 zu vermeiden.

Die der Druckstufe zugeordneten, durch das Einwegventil 24 gedrosselten Verbindungskanäle 22, 22′ durchsetzen den Dämpfungskolben 12 lediglich teilweise und treten bei 22′′ bzw. 22′′′ am Kolbenumfang aus. Sie münden dort in jeweils eine Umfangsabflachung 36 bzw. 38 aus, die sich bis zur unteren Kolbenstirnseite 30 erstrecken (Fig. 1 und 2) und auf deren Zweck weiter unten eingegangen wird.

Der Schwingungsdämpfer ermöglicht es, außer der Grund dämpfung (Dämpfstufe I) im Sinne definierter Dämpfkraft minderungen eine Vielzahl weiterer Dämpfstufen willkürlich einzustellen, wobei der Schwingungsdämpfer im vorliegenden Falle derart ausgelegt ist, daß diese Dämpfkraftminderun gen sowohl für die Zug- als auch für die Druckstufe er reichbar sind. Zu diesem Zweck ist der Dämpfungskolben 12 mit zwei diesen in Achsrichtung durchsetzenden Überströmkanälen 40 und 42 ausgestattet, die an der unteren Kolbenstirnseite 30 in jeweils eine Stirnflächenvertiefung 44 bzw. 46 ausmünden, um dort eine Drosselwirkung durch das Einwegventil 26 zu verhindern. Es wäre möglich, die Überströmkanäle 40, 42 auch an der oberen Kolbenstirnseite 28 in dieser Weise ausmünden zu lassen. Vorzugsweise sind sie jedoch dort teilweise durch das Einwegventil 24 abge deckt, wozu sie, analog zu den Verbindungskanälen 20, 22 jeweils in einen erweiterten Kanalabschnitt 40′ bzw. 42′ übergehen, die vorzugsweise im Durchmesser verschieden ausgelegt sind. Es wird so mittels des Einwegventils 24 ein unterschiedlicher Überdeckungsgrad dieser Kanalab schnitte 40 und 42 und dadurch der Vorteil erreicht, daß sich bei gleichem Querschnitt der Überströmkanäle 40, 42 für die Zug- und die Druckstufe mit dem gleichen Mittel die durch sie hindurchströmende Hydraulikflüssigkeit unter schiedlich stark drosseln läßt.

Den beiden Überströmkanälen 40, 42 ist im Dämpfungskolben 12 jeweils eine Sperrvorrichtung 48 bzw. 50 zugeordnet, mit deren Hilfe sie willkürlich entweder durch Handschal tung oder in Abhängigkeit bestimmter Betriebsparameter elektronisch gesteuert entweder gesperrt oder freigegeben werden können.

Gemäß Fig. 4 weisen diese Sperrvorrichtungen 48, 50 je weils ein Absperrorgan, beispielsweise in Form eines zy lindrischen Bolzens 52 auf, der in einer radialen Führungs bohrung 54 bzw. 56 verschiebbar geführt ist, wobei der zugeordnete Überströmkanal 40 bzw. 42 die Führungsbohrung 54 bzw. 56 radial durchdringt. Die Führungsbohrungen 54 und 56 sind hierbei im Vergleich zu den Überströmkanälen 40, 42 im Durchmesser vorzugsweise größer ausgelegt, wo durch ein zuverlässiges Absperren des betreffenden Über strömkanals 40 bzw. 42 durch den zylindrischen Bolzen 52 erzielt wird.

Der Führungsbolzen 52 wird mittels einer sich an diesem abstützenden Druckfeder 58 in seiner Sperrstellung gemäß Fig. 4 gehalten. Zum Öffnen des Überströmkanals 40 bzw. 42 wird der Führungsbolzen 52 mittels eines zu diesem im Dämpfungskolben 12 koaxial eingesetzten Elektromagnets 60 gegen die Wirkung der Druckfeder 58 in seine Freigabestel lung gezogen. Zu diesem Zweck bildet der Führungsbolzen 52 einen Ankerkörper des Elektromagnets 60 und besteht z.B. aus Weicheisen, wobei sich die Druckfeder 58 an dem, eine Ringspule 62 des Elektromagnets 60 tragenden, in den Dämpfungskolben 12 abgedichtet eingesetzten Spulenkörper 64 abstützt. Die Elektromagnete 60 für beide Überströmka näle 40 und 42 sind mittels eines elektrischen Leiters 67 bzw. 68 ansteuerbar, die durch eine Axialbohrung 66 der Kolbenstange 14 von außen zugeführt sind. Die verschiede nen Dämpfungsstufen ergeben sich folgendermaßen:

Dämpfungsstufe I - härteste Dämpfkrafteinstellung - (Grundstufe)

sowohl für die Druck- als auch Zugstufe sind beide Überströmkanäle 40 und 42 geschlossen bzw. die Elektromagnete 60 der Sperrvorrichtungen 48 und 50 nicht erregt, so daß eine Verbindung beider Zylinder räume 16 und 18 nur über die beiden Verbindungskanäle 20 und 22 besteht.

Dämpfungsstufe II - erste Dämpfkraftminderung

Druckstufe:
Sperrvorrichtung 48 hält Überstromkanal 42 offen; Hydraulikflüssigkeit strömt über Verbindungskanäle 22 und 22′ sowie über den Überströmkanal 42
Zugstufe:
Sperrvorrichtung 48 hält Überstromkanal 42 offen; Hydraulikflüssigkeit strömt über Verbindungskanäle 20, 20′ sowie den Überströmkanal 42

Dämpfungsstufe III - zweite Dämpfkraftminderung

Druckstufe:
Sperrvorrichtung 50 hält Überstromkanal 40 offen; Hydraulikflüssigkeit strömt über Verbindungskanäle 22, 22′ und Überströmkanal 40
Zugstufe:
Sperrvorrichtung 50 hält Überstromkanal 40 offen; Hydraulikflüssigkeit strömt über Verbindungskanäle 20, 20′ sowie Überströmkanal 40

Dämpfungsstufe IV - dritte Dämpfkraftminderung

Druckstufe:
Sperrvorrichtungen 48 und 50 halten Überstromkanäle 40 und 42 offen. Hydraulikflüssigkeit strömt über Verbindungskanäle 22, 22′ sowie über beide Überströmkanäle 40 und 42.
Zugstufe:
Sperrvorrichtung 48 und 50 halten Überstromkanäle 40 und 42 offen; Hydraulikflüssigkeit strömt über Verbindungskanäle 20, 20′ sowie Überströmkanäle 40 und 42

Claims

1. Hydraulischer Schwingungsdämpfer, mit einem mit Dämp fungsflüssigkeit gefüllten Arbeitszylinder, einem diesen in zwei Zylinderräume teilenden, für beide Bewegungsrich tungen mit getrennten, jeweils ein Dämpfungsventil auf weisenden Verbindungskanälen für die Dämpfungsflüssigkeit ausgestatteten und an einer aus dem Arbeitszylinder her ausgeführten Kolbenstange angeordneten Dämpfungskolben und wenigstens einem, die beiden Zylinderräume miteinander verbindenden, an der durch Kolbenstange und Dämpfungskol ben gebildeten Baueinheit vorgesehenen Überströmkanal, der zur Veränderung der Dämpfkraft mittels einer Sperrvorrich tung absperrbar ist, die ein verschiebbares Absperrorgan aufweist, das durch eine über ein von außen durch die Kolbenstange hindurchgeführtes Steuermittel ansteuerbare Betätigungsvorrichtung gegen Federkraft in seine Offen stellung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (40 bzw. 42) den Dämpfungskolben (12) durchsetzt und daß das Absperrorgan (zylindrischer Bolzen 52) im Dämpfungskolben (12) zum Überströmkanal (40 bzw. 42) quer verschiebbar angeordnet ist.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (40 bzw. 42) eine das Absperrorgan (zylindrischer Bolzen 52) aufnehmende Führungsbohrung (54 bzw. 56) durchdringt.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (40 bzw. 42) an einer seiner kolben stirnseitigen Ausmündungen von einer Federscheibe (32) eines der Einwegventile (24 oder 26) zumindest teilweise abgedeckt ist.

4. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Dämpfungskolben (12) für die Zug- und Druckstufe jeweils mindestens ein Überströmkanal (40 bzw. 42) ange ordnet und die diesen zugeordneten Sperrvorrichtungen (48, 50) im Dämpfungskolben (12) in unterschiedlichen Abständen zur gleichen Kolbenstirnseite (28 bzw. 30) vorgesehen sind.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Zug- und/oder Druckstufe zugeordneten, jeweils an einer der Kolbenstirnseiten (28 bzw. 30) ausmündenden und dort von einer Federscheibe (32) abgedeckten Verbin dungskanäle (20, 20′; 22, 22′) jeweils zwischen dieser Kolbenstirnseite (28 bzw. 30) und einer der Sperrvorrich tungen (48 oder 50) an einer am Arbeitskolbenumfang vor gesehenen, sich bis zur gegenüberliegenden Kolbenstirn seite (28 bzw. 30) erstreckenden Umfangsabflachung (36 bzw. 38) des Dämpfungskolbens (12) ausmünden.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem mindestens einen Absperrorgan (zylindrischer Bolzen 52) zugeordnete Betätigungsvorrichtung ein Elektro magnet (60) ist, daß das Absperrorgan ( zylindrischer Bol zen 52) dessen Ankerkörper bildet, und daß der Elektroma gnet (60) über durch die Kolbenstange (14) hindurchge führte, elektrische Leiter (67 und 68) ansteuerbar ist.