DE3932669A1 - Hydraulischer stossdaempfer mit linearer daempfungscharakteristik - Google Patents
Hydraulischer stossdaempfer mit linearer daempfungscharakteristikInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen
hydraulischen Stoßdämpfer, geeignet zur Verwendung in
einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem. Insbesondere
betrifft die Erfindung einen Stoßdämpfer, der eine
verbesserte Dämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von
der Kolbenhubgeschwindigkeit aufweist.
Allgemein wird die von einem hydraulischen Stoßdämpfer
erzeugte Dämpfungskraft durch eine Druckdifferenz über
eine Strömungsdrosselung durch eine Ventilanordnung
bestimmt. Hierbei ist die Druckdifferenz in Abhängigkeit
von der Größe der Strömungsdrosselung im Bereich der
Strömungsdrosselungs-Ventilanordnung und der Größe der
Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluides
veränderlich. Die Größe bzw. Geschwindigkeit der
Arbeitsfluidströmung wird durch die Größe und
Geschwindigkeit des Kolbenhubes bestimmt.
Wenn ein Stoßdämpfer verwendet wird, bei dem eine
konstante Drosselstelle verwandt wird, verändert sich
die Dämpfungskraft mit einer Geschwindigkeit, die im
wesentlichen proportional dem Quadrat der
Kolbenhubgeschwindigkeit ist. Daher neigt die
Dämpfungskraft dazu, in einem Bereich verhältnismäßig
niedriger Kolbenhubgeschwindigkeit unzureichend zu
werden, so daß keine ausreichende Dämpfungskraft für
eine erfolgreiche Dämpfung der Relativverlagerung einer
Fahrzeugkarosserie und eines Fahrzeugrades zueinander
erzeugt wird.
Um dies zu verbessern, ist eine
Zweistufen-Scheibenventilanordnung vorgeschlagen worden,
um eine Dämpfungskraft durch eine erste Ventilstufe für
verhältnismäßig niedrige Kolbenhubgeschwindigkeiten zu
erzeugen und eine zweite Dämpfungskraft für höhere
Kolbenhubgeschwindigkeiten durch eine zweite Ventilstufe
bereitzustellen. Solch eine zweistufige
Scheibenventilanordnung ist z.B. in der DE-PS 8 33 574
dargestellt. Bei dem vorgeschlagenen Stoßdämpfer sind
die Scheibenventile der ersten und zweiten Stufe in
einer Tandemanordnung bzw. hintereinander angeordnet.
Das Scheibenventil der ersten Stufe ist im wesentlichen
wirksam, um eine Dämpfungskraft in einem Bereich
verhältnismäßig niedriger Hubgeschwindigkeit zu
erzeugen. Andererseits ist das Scheibenventil der
zweiten Stufe im wesentlichen wirksam, um die
Dämpfungskraft für einen Bereich höherer
Kolbenhubgeschwindigkeiten zu erzeugen. Daher kann durch
Kombination der Scheibenventile der ersten und zweiten
Stufe eine verbesserte Dämpfungscharakteristik in
Abhängigkeit von der Kolbenhubgeschwindigkeit erhalten
werden. In der vorerwähnten DE-PS 8 33 574 ändert sich
die Dämpfungskraft in einem Maße bzw. mit einer
Geschwindigkeit, die im wesentlichen proportional dem
S(2/3)-fachen der Kolbenhubgeschwindigkeit ist.
Andererseits ist es bei der Abstimmung des
Kraftfahrzeug-Aufhängungssystemes wünschenswert, einen
Stoßdämpfer vorzusehen, dessen Dämpfungscharakteristik
linear proportional der Kolbenhubgeschwindigkeit ist, um
sowohl Fahrkomfort als auch Antriebsstabilität optimal
sicherzustellen. Im Hinblick auf dieses Erfordernis sind
die herkömmlich vorgeschlagenen Stoßdämpfer nicht
zufriedenstellend.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Stoßdämpfer anzugeben, der eine im wesentlichen lineare
Stoßdämpfungscharakteristik in Abhängigkeit von der
Kolbenhubgeschwindigkeit vorsieht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht
darin, einen Stoßdämpfer anzugeben, der ein
vorgespanntes Ventilteil aufweist, um einen höheren
Entlastungspunkt zu erreichen, um eine lineare
Veränderungscharakteristik der Dämpfungskraft zu
erreichen.
Um die vorerwähnten und weitere Ziele der vorliegenden
Erfindung zu erreichen, verwendet ein hydraulischer
Stoßdämpfer nach der vorliegenden Erfindung
erfindungsgemäß Scheibenventile einer ersten und einer
zweiten Stufe, die in einer Tandemanordnung bzw.
Hintereinanderschaltung angeordnet sind. Das
Scheibenventil der ersten Stufe ist vorgesehen, um
während einer verhältnismäßig kleinen Druckdifferenz für
eine vergrößerte Dämpfungscharakteristik bzw.
Dämpfungswirkung in einem Bereich verhältnismäßig
geringer Kolbenhubgeschwindigkeit wirksam zu sein.
Andererseits ist das Scheibenventil der zweiten Stufe
vorgesehen, um bei größerer Druckdifferenz wirksam zu
sein, um eine Dämpfungskraft in einem Bereich höherer
Kolbenhubgeschwindigkeiten bereitzustellen. Das
Scheibenventil der zweiten Stufe ist anfänglich mit
einer bestimmten Belastungsgröße vorgespannt, um so
einen Druckentlastungspunkt des Scheibenventiles der
zweiten Stufe auf eine gewünschte
Kolbenhubgeschwindigkeit festzusetzen, um bessere
Dämpfungscharakteristika des Stoßdämpfers zu erreichen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein
hydraulischer Stoßdämpfer auf:
einen Hohlzylinder der mit einem Arbeitsfluid gefüllt ist,
einen Kolben, der druckabgedichtet innerhalb des Innenraumes des Zylinders angeordnet ist, um eine erste und eine zweite Fluidkammer zu bilden bzw. zu begrenzen,
eine Fluidverbindungseinrichtung zum Einrichten einer Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Kammer,
eine erste Strömungsdrosseleinrichtung, verbunden mit der Fluidverbindungseinrichtung, um eine erste Dämpfungskraft in Abhängigkeit vom Kolbenhub in der einen Richtung zu erzeugen, wobei die erste Ventileinrichtung eine erste Dämpfungskraft entsprechend einer ersten Veränderungscharakteristik erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger ist als ein erster Grenzwert und eine erste Dämpfungskraft entsprechend einer zweiten Veränderungscharakteristik erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit den ersten Grenzwert übersteigt,
eine zweite Strömungsdrossel-Ventileinrichtung, verbunden mit der Fluidverbindungseinrichtung und in Reihe mit der ersten Ventileinrichtung angeordnet, um eine zweite Dämpfungskraft in Abhängigkeit von dem Kolbenhub in der einen Richtung zu erzeugen, wobei die zweite Ventileinrichtung die zweite Dämpfungskraft entsprechend einer dritten Veränderungscharakteristik erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit geringer ist als ein zweiter Grenzwert und die zweite Ventileinrichtung eine zweite Dämpfungskraft entsprechend einer vierten Veränderungscharakteristik erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit den zweiten Grenzwert übersteigt, und
eine Einrichtung zum Vorspannen der zweiten Ventileinrichtung zur Einstellung des zweiten Grenzwertes, um einen Übergangspunkt zwischen der dritten und vierten Veränderungscharakteristik einzustellen.
einen Hohlzylinder der mit einem Arbeitsfluid gefüllt ist,
einen Kolben, der druckabgedichtet innerhalb des Innenraumes des Zylinders angeordnet ist, um eine erste und eine zweite Fluidkammer zu bilden bzw. zu begrenzen,
eine Fluidverbindungseinrichtung zum Einrichten einer Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Kammer,
eine erste Strömungsdrosseleinrichtung, verbunden mit der Fluidverbindungseinrichtung, um eine erste Dämpfungskraft in Abhängigkeit vom Kolbenhub in der einen Richtung zu erzeugen, wobei die erste Ventileinrichtung eine erste Dämpfungskraft entsprechend einer ersten Veränderungscharakteristik erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger ist als ein erster Grenzwert und eine erste Dämpfungskraft entsprechend einer zweiten Veränderungscharakteristik erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit den ersten Grenzwert übersteigt,
eine zweite Strömungsdrossel-Ventileinrichtung, verbunden mit der Fluidverbindungseinrichtung und in Reihe mit der ersten Ventileinrichtung angeordnet, um eine zweite Dämpfungskraft in Abhängigkeit von dem Kolbenhub in der einen Richtung zu erzeugen, wobei die zweite Ventileinrichtung die zweite Dämpfungskraft entsprechend einer dritten Veränderungscharakteristik erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit geringer ist als ein zweiter Grenzwert und die zweite Ventileinrichtung eine zweite Dämpfungskraft entsprechend einer vierten Veränderungscharakteristik erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit den zweiten Grenzwert übersteigt, und
eine Einrichtung zum Vorspannen der zweiten Ventileinrichtung zur Einstellung des zweiten Grenzwertes, um einen Übergangspunkt zwischen der dritten und vierten Veränderungscharakteristik einzustellen.
Der erste Grenzwert kann für eine niedrigere
Kolbenhubgeschwindigkeit festgelegt sein als der zweite
Grenzwert. Die erste Veränderungscharakteristik kann
einen größeren Gradienten oder Anstieg aufweisen als die
zweite Veränderungscharakteristik in dem
Kolbenhubgeschwindigkeitsbereich, der niedriger ist als
der erste Grenzwert und die dritte
Veränderungscharakteristik besitzt einen kleineren
Gradienten oder Anstieg als die vierte
Veränderungscharakteristik in dem
Kolbenhubgeschwindigkeitsbereich, der niedriger liegt
als der zweite Grenzwert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung weist die Vorspanneinrichtung eine Sitzfläche
auf, die gegenüber der Orientierung rechtwinklig zur
Achse des Stoßdämpfers versetzt ist, um unter
Krafteinleitung die zweite Ventileinrichtung zu biegen,
um eine Vorspannung bzw. Vorbelastung auszuüben.
Alternativ hierzu weist die Vorspanneinrichtung eine
Sitzfläche auf, die gegenüber der Orientierung
rechtwinklig zur Achse des Stoßdämpfers versetzt ist und
die zweite Ventileinrichtung ist mit einer Federkraft
gegen die Sitzfläche versehen, um selbst eine
Vorspannung auszuüben bzw. zu induzieren. In dem
ersteren Fall verursacht die Vorspanneinrichtung eine
Verformung der zweiten Ventileinrichtung in einer
Richtung weg von der ersten Ventileinrichtung zur
Ausübung einer Vorspannung. In dem letzteren Fall
verursacht die Vorspanneinrichtung eine Verformung des
zweiten Ventiles für eine Vorspannung und die zweite
Ventileinrichtung sitzt auf der Sitzfläche auf und dient
als Einrichtung zur Begrenzung der Verformung der ersten
Ventileinrichtung.
Die zweite Ventileinrichtung kann mit einem größeren
Außendurchmesser versehen sein als der Außendurchmesser
einer äußeren Umfangskante einer Sitzfläche ist, auf der
die zweite Ventileinrichtung aufsitzt, während die
Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger ist als der zweite
Grenzwert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
weist die erste Ventileinrichtung eine erste
Durchgangsöffnung auf, gebildet an dem Kolben und
verbunden mit dem Fluidströmungsweg, wobei die
Durchgangsöffnung durch einen ersten Steg umgeben ist,
der eine erste Oberfläche besitzt, und eine erste
elastische Ventileinrichtung ist elastisch gegen die
Oberfläche vorgespannt, um normalerweise in abdichtendem
Kontakt mit der ersten Oberfläche zu sein und arbeitet
in Abhängigkeit von der Fluidströmung in einer ersten
Fluidströmungsrichtung, erzeugt durch den Kolbenhub in
der einen Hubrichtung, um einen ersten
Strömungsdrosselpfad zur Fluidverbindung von der ersten
Durchgangsöffnung zu der ersten oder zweiten Fluidkammer
zur Erzeugung der ersten Dämpfungskraft zu bilden, und
eine zweite Durchgangsöffnung ist an dem Kolben in
Fluidverbindung mit der ersten Durchgangsöffnung
ausgebildet, wobei die zweite Durchgangsöffnung durch
einen zweiten Steg mit einer zweiten Oberfläche begrenzt
bzw. gebildet wird und eine zweite elastische
Ventileinrichtung elastisch gegen die zweite Oberfläche
vorgespannt ist, um normalerweise einen abdichtenden
Kontakt mit der zweiten Oberfläche herzustellen und in
Abhängigkeit von der Fluidströmung in einer ersten
Fluidströmungsrichtung arbeitet, die durch den Kolbenhub
in der einen Hubrichtung erzeugt wird, um einen zweiten
Strömungsdrosselpfad zur Fluidverbindung zwischen der
ersten und zweiten Durchgangsöffnung zu bilden, um die
zweite Dämpfungskraft zu erzeugen.
Vorzugsweise weist der Stoßdämpfer außerdem eine dritte
und eine vierte Ventileinrichtung auf, vorgesehen, um
eine Dämpfungskraft in Abhängigkeit von einer
Fluidströmung in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt
zu der ersten Richtung, zu erzeugen, wobei die dritte
und vierte Ventileinrichtung in Reihe angeordnet und so
gestaltet sind, daß sie im wesentlichen eine lineare
Veränderungscharakteristik der Dämpfungskraft in
Abhängigkeit von der Kolbenhubgeschwindigkeit
einrichten.
In solch einem Fall kann die dritte Ventileinrichtung in
Abhängigkeit von einem Kolbenhub bzw. der
Kolbenhubgeschwindigkeit zur Erzeugung einer dritten
Dämpfungskraft, die entsprechend einer ersten
Veränderungscharakteristik in bezug auf die Veränderung
der Kolbenhubgeschwindigkeit in einem Bereich einer
Kolbenhubgeschwindigkeit, niedriger als ein dritter
Grenzwert arbeiten. Die dritte Ventileinrichtung kann
ferner entsprechend einer zweiten
Veränderungscharakteristik arbeiten, wenn die
Kolbenhubgeschwindigkeit den dritten Grenzwert
übersteigt. Die vierte Ventileinrichtung kann in
Abhängigkeit von dem Kolbenhub bzw. der
Kolbenhubgeschwindigkeit zur Erzeugung einer vierten
Dämpfungskraft arbeiten, die entsprechend einer dritten
Veränderungscharakteristik in bezug auf die Veränderung
der Kolbenhubgeschwindigkeit veränderlich ist, wenn die
Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger ist als ein vierter
Grenzwert. Die vierte Ventileinrichtung kann eine
Dämpfungskraft, die entsprechend einer vierten
Veränderungscharakteristik veränderlich ist, erzeugen,
wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit den vierten Grenzwert
übersteigt.
Die dritte Ventileinrichtung weist eine dritte
Durchgangsöffnung auf, die an dem Kolben gebildet ist
und mit dem Fluidströmungsweg kommuniziert, wobei die
Fensteröffnung durch einen dritten Steg mit einer
dritten Oberfläche umgeben ist und eine dritte
elastische Ventileinrichtung elastisch gegen die
Oberfläche vorgespannt ist, um normalerweise einen
abdichtenden Kontakt mit der dritten Oberfläche zu
bilden und in Abhängigkeit von einer Fluidströmung in
einer zweiten Strömungsrichtung, erzeugt durch den
Kolbenhub in der anderen Hubrichtung, zu arbeiten, um
einen dritten Fluiddrosselungspfad zur Fluidverbindung
von der dritten Durchgangsöffnung und der ersten oder
zweiten Fluidkammer zur Erzeugung der dritten
Dämpfungskraft zu bilden, und eine vierte
Durchgangsöffnung ist an dem Kolben in Fluidverbindung
mit der dritten Durchgangsöffnung ausgebildet, wobei die
vierte Durchgangsöffnung durch einen vierten Steg mit
einer vierten Oberfläche gebildet ist und eine vierte
elastische Ventileinrichtung elastisch gegen die vierte
Oberfläche vorgespannt ist, um normalerweise eine
abdichtende Berührung mit der vierten Oberfläche
herzustellen, wobei die vierte elastische
Ventileinrichtung in Abhängigkeit von der Fluidströmung
in einer zweiten Strömungsrichtung, erzeugt durch den
Kolbenhub in der anderen Hubrichtung, arbeitet, um einen
vierten Strömungsdrosselkanal zur Fluidverbindung
zwischen der ersten und vierten Durchgangsöffnung zur
Erzeugung der vierten Dämpfungskraft zu bilden.
Weitere, bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird noch deutlicher von der nachfolgenden
detaillierten Erläuterung in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen eines bevorzugten
Ausführungsbeispieles der Erfindung, welches jedoch die
Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform
beschränkt, sondern lediglich zur Erläuterung und zum
besseren Verständnis dient. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines bevorzugten Aus
führungsbeispieles eines Stoßdämpfers nach der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt des Hauptteiles eines
Kolbens, der in dem bevorzugten Ausführungsbei
spiel des Stoßdämpfers nach Fig. 1 verwendet
wird, wobei diese Darstellung in Fig. 1 als
Einzelheit A bezeichnet und eingekreist ist,
Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Haupt
teiles eines Bodenventiles, das in dem bevorzug
ten Ausführungsbeispiel des Stoßdämpfers nach
Fig. 1 angewandt wird, welche den Aufbau des in
Fig. 1 mit B bezeichneten und eingekreisten Be
reiches im einzelnen darstellt,
Fig. 4(A), 4(B) und 4(C) Diagramme, die die Veränderung
der Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Kol
benhubgeschwindigkeit zeigen, wobei Fig. 4(A)
die Dämpfungscharakteristik eines Scheibenven
tiles der ersten Stufe in Abhängigkeit von der
Kolbenhubgeschwindigkeit zeigt, Fig. 4(B) die
Dämpfungscharakteristik des Scheibenventiles
der zweiten Stufe in Abhängigkeit von der Kol
benhubgeschwindigkeit zeigt, und Fig. 4(C) die
Dämpfungscharakteristik der Strömungsdrossel
stelle verdeutlicht,
Fig. 5 ein Diagramm der Veränderung der Dämpfungskraft,
die durch den Stoßdämpfer erzeugt wird, in Ab
hängigkeit von der Kolbenhubgeschwindigkeit,
Fig. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Kol
benventilanordnung gemäß einem modifizierten
Ausführungsbeispiel eines Stoßdämpfers nach
der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 ein Diagramm, das die Dämpfungscharakteristik
des modifizierten Ausführungsbeispieles des
Stoßdämpfers im Vergleich mit der Dämpfungs
charakteristik eines herkömmlichen Stoßdämp
fers zeigt,
Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines weiteren Aus
führungsbeispieles eines Stoßdämpfers nach
der vorliegenden Erfindung,
Fig. 9 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines
Hauptteiles eines Kolbens, der in dem wei
teren Ausführungsbeispiel des Stoßdämpfers
nach Fig. 8 angewandt wird, und der in
Fig. 8 als Einzelheit A dargestellt und
eingekreist ist,
Fig. 10 eine weiter vergrößerte Schnittdarstellung
des Hauptteiles einer Kolbenventilanordnung
nach Fig. 9, in der die Dimensionsbeziehun
gen der Einzelteile in der Kolbenventilan
ordnung gezeigt sind, und
Fig. 11 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines
Hauptteiles eines Bodenventiles, das in dem
weiteren Ausführungsbeispiel des Stoßdämp
fers nach Fig. 8 angewandt wird, das den
Aufbau der in Fig. 8 als Einzelheit B um
kreisten Bereiches im einzelnen darstellt.
Bezug nehmend nunmehr auf die Zeichnungen, insbesondere
auf Fig. 1, ist in diesen ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Stoßdämpfers
nach der vorliegenden Erfindung gezeigt, der eine
Anordnung mit Doppelwirkung bildet bzw. in zwei
Richtungen wirksam ist, mit einem Innen- und einem
Außenzylinder 1 und 6. Das obere Ende des Innenzylinders
1 ist durch ein Führungsteil 2 und ein Dichtungsteil 3
verschlossen. Am anderen Ende ist eine
Bodeneinsatzanordnung 4 vorgesehen. Daher bildet der
Innenzylinder 1 einen geschlossenen Innenraum, gefüllt
mit einem Arbeitsfluid. Eine Kolbenanordnung 5 ist
innerhalb des umschlossenen Raumes des Innenzylinders 1
für eine Druckbewegung in diesem angeordnet und
unterteilt den umschlossenen Innenraum in eine obere und
eine untere Fluidkammer 1 a und 1 b. Andererseits ist eine
ringförmige Reservoirkammer 7 mit einem Arbeitsfluid und
einem Arbeitsgas gefüllt.
Die Kolbenanordnung 5 ist am unteren Ende einer
Kolbenstange 6 zur Druckbewegung mit dieser befestigt.
Die Kolbenanordnung 5 umfaßt einen Halter 5 a, eine
Ventilplatte 5 b, einen Kolbenkörper 5 c, ein
Scheibenventil 5 d der ersten Stufe, eine Scheibe 5 e,
eine Anschlagplatte 5 f, ein Scheibenventil 5 g der
zweiten Stufe, eine Scheibe 5 h, einen Kragen 5 j, einen
Federsitz 5 k und eine Unterstützungsfeder 5 m. Diese
Elemente sind auf dem Abschnitt 8 b der Kolbenstange 8
von kleinerem Durchmesser zusammen aufgenommen und fest
an dem unteren Ende durch eine Befestigungsmutter 5 n
befestigt, die in Eingriff ist mit einem
Gewindeabschnitt 8 a des einen kleinen Durchmesser
aufweisenden Abschnittes 8 b der Kolbenstange 8.
Der Kolbenkörper 5 c bildet eine Durchgangsöffnung 502,
die in der Nähe seines Außenumfanges ausgerichtet ist.
Die Durchgangsöffnung 502 kann anschließend als "äußere
Axialöffnung" bezeichnet werden. Der Kolbenkörper 5 c
bildet ebenfalls eine Durchgangsöffnung 503, die an
einer Stelle nahe einer Mittelöffnung 501 orientiert
ist, wobei diese Mittelöffnung 501 den Abschnitt 8 b von
kleinerem Durchmesser der Kolbenstange 8 aufnimmt. Die
Öffnung 503 wird anschließend als "innere Axialöffnung"
bezeichnet. Das obere Ende der äußeren Axialöffnung 502
ist durch die Ventilplatte 5 b verschließbar, so daß
dieses obere Ende auch geöffnet werden kann. Die Halte-
oder Einwegventilplatte 5 b blockiert die Fluidströmung
von der oberen Fluidkammer 1 a zu der unteren Fluidkammer
1 b. Andererseits arbeitet die Einwegventilplatte 5 b in
Abhängigkeit von dem Fluidstrom in der unteren
Fluidkammer 1 b, um eine Fluidströmung durch einen Spalt
zu ermöglichen, der durch eine Verformung der
Ventilplatte 5 b gebildet wird, so daß eine Fluidströmung
von der unteren Fluidkammer 1 b zu der oberen Fluidkammer
1 a möglich ist.
Andererseits wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, das untere
Ende der inneren Axialöffnung 503 durch die
Scheibenventile 5 d und 5 g der ersten und zweiten Stufe
verschlossen. Das Scheibenventil 5 d der ersten Stufe
sitzt normalerweise auf einer inneren und äußeren
Sitzfläche 504 und 505 auf. Eine im Querschnitt im
wesentlichen halbkreisförmige Nut 507 ist benachbart zu
der äußeren Seitensitzfläche 505 ausgebildet.
Andererseits sitzt das Scheibenventil 5 g der zweiten
Stufe auf einer Ringsitzfläche 506 auf, die entlang des
Außenumfanges des Kolbenkörpers 5 c ausgebildet ist. Wie
aus Fig. 2 ersichtlich ist, liegt das Scheibenventil 5 d
der ersten Stufe über die Scheibe 5 e der Anschlagplatte
5 f gegenüber. Die Umfangskante der Scheibe 5 e bildet
eine Abstützung für die Verformung des Scheibenventiles
5 d der ersten Stufe. Die Größe der Verformung des
Scheibenventiles 5 d der ersten Stufe wird durch die
Anschlagplatte 5 f begrenzt, so daß die maximale
Verformungsgröße der Dicke der Scheibe 5 e entspricht.
Wenn einmal die Umfangskante des ersten Scheibenventiles
5 d in Berührung mit der Anschlagplatte 5 f kommt, wird
der Zwischenabschnitt des ersten Scheibenventiles 5 d
allmählich mit progressiv zunehmender Reaktionskraft
verformt.
Es wird darauf hingewiesen, daß in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel das erste Scheibenventil 5 d mit
einer verhältnismäßig niedrigen Federkonstante
ausgerüstet ist, so daß es bereits auf eine im
wesentlichen kleine Druckdifferenz zwischen der oberen
und unteren Fluidkammer 1 a und 1 b reagieren kann. Daher
wird selbst bei sehr niedriger Kolbengeschwindigkeit das
erste Scheibenventil 5 d verformt, um eine entsprechende
Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung zum Erzeugen
der Dämpfungskraft zu gestatten.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Kontaktpunkt 512
zwischen dem Scheibenventil 5 g der zweiten Stufe und der
Lenksitzfläche 506 bei einer nach unten verlagerten
Stellung in einer Größe H 1 von der Orientierung der
Unterseite der Anschlagplatte 5 f bestimmt. Andererseits
sind eine oder mehrere konstante Drosselstellen 508
zwischen dem zweiten Scheibenventil 5 g und der
Sitzfläche 507 ausgebildet, um eine minimale
Fluidströmung zu gestatten. Die Konstantdrosselstelle
508 ist in einem Anfangsstadium des Kolbenhubes nicht
wirksam, bis das erste Scheibenventil 5 d auf eine
bestimmte Größe verformt ist, um eine bestimmte
Fluidströmung einzurichten.
Das zweite Scheibenventil 5 g ist mit einer größeren
Federkonstante versehen, um einen größeren
Verformungswiderstand aufzuweisen. Die Federkonstante
des zweiten Scheibenventiles 5 g ist so festgelegt, daß
eine lineare Veränderung der Dämpfungskraft in
Abhängigkeit von der Größe des Kolbenhubes und der
Kolbenhubgeschwindigkeit erreicht wird.
Der Bodeneinsatz ist als eine Bodenventilanordnung
ausgestaltet. Die Bodenventilanordnung weist eine äußere
und innere Axialöffnung 402 und 403 auf, die durch einen
Körper 4 f des Einsatzes hindurch ausgebildet sind. Die
Ventilanordnung umfaßt auch eine Scheibe 4 b, ein
Scheibenventil 4 c der zweiten Stufe, eine Scheibe 4 d,
ein Scheibenventil 4 e der ersten Stufe, eine
Arretierungs- bzw. Einwegventilplatte 4 g, eine
Ventilfeder 4 h und einen Kragen. Diese Bestandteile sind
auf dem Einsatzkörper 4 f aufgenommen und durch eine
Befestigungsschraube 4 a, mit der eine Befestigungsmutter
4 k in Eingriff ist, befestigt. Das obere Ende der
äußeren Axialöffnung 402 ist betätigbar durch die
Ventilplatte 4 g verschlossen, indem diese auf
Sitzflächen aufsitzt, die auf der Oberseite des
Einsatzes gebildet sind. Die Einwegventilplatte 4 g kann
jedoch die Axialöffnung 402 in einer Richtung freigeben.
Daher ist die Fluidströmung von der unteren Fluidkammer
1 b zu der Reservoirkammer 7 blockiert und die
Fluidströmung in der entgegengesetzten Richtung möglich.
Andererseits schließt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, das
erste Scheibenventil 4 e das untere Ende der inneren
Axialöffnung 403 durch Aufsitzen auf den Sitzflächen 404
und 405, die jeweils auf einem Mittelnabenabschnitt und
einem ringförmigen Steg, der sich in Umfangsrichtung an
der radial außenliegenden Seite der inneren Axialöffnung
403 erstreckt, derart, daß diese innere Axialöffnung 403
auch geöffnet werden kann. Eine im wesentlichen
halbkreisförmige Nut 407 ist im Anschluß an die
Außenseite der Sitzfläche 405 ausgebildet und erstreckt
sich entlang derselben. Das zweite Scheibenventil 4 c
sitzt auf einer Sitzfläche 406 an dem
Umfangskantenabschnitt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der Kontaktpunkt 412
zwischen dem Scheibenventil 4 c der zweiten Stufe und der
Ringsitzfläche 406 bei einer nach unten verlagerten
Position von einer Größe H 2 gegenüber der Orientierung
der Unterseite der Anschlagplatte bestimmt. Eine oder
mehrere konstante Drosselstellen 408 sind durch die
Sitzfläche 406 hindurch ausgebildet, so daß sie eine
konstante Fluidströmung mit minimaler
Strömungsgeschwindigkeit gestatten.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, arbeitet die
Bodenventilanordnung in im wesentlichen der gleichen
Weise wie die Ventilanordnung im Kolben.
Die Arbeitsweise des gezeigten Ausführungsbeispieles des
Stoßdämpfers wird nachfolgend in bezug jeweils auf einen
Abwärtshub und einen Rückkehr- oder Ausfederungshub
erläutert.
In dem Kolbenaufwärtsbewegungs- oder -Ausfederungshub
bewegt sich die Kolbenanordnung 5 relativ zu dem
Innenzylinder 1 nach oben, um das Volumen der oberen
Fluidkammer 1 a zusammenzudrücken und das Volumen der
unteren Fluidkammer 1 b zu vergrößern bzw. zu erweitern.
Durch die Veränderung der Volumina wird eine
Fluiddruckdifferenz erzeugt, so daß der Fluiddruck in
der oberen Fluidkammer 1 a höher wird als in der unteren
Fluidkammer 1 b. Daher wird eine Fluidströmung von der
oberen Fluidkammer 1 a zu der unteren Fluidkammer 1 b
erzeugt. Außerdem wird wegen der Verminderung des
Fluiddruckes in der unteren Fluidkammer 1 b der
Fluiddruck in der Reservoirkammer 7 höher als in der
unteren Fluidkammer 1 b, um eine Fluidströmung durch die
Bodenventilanordnung 4 zu veranlassen. Daher strömt
Arbeitsfluid aus der oberen Fluidkammer 1 a und der
Reservoirkammer 7 in die untere Fluidkammer 1 b, bis der
Druckausgleich zwischen der oberen und unteren
Fluidkammer 1 a, 1 b und der Reservoirkammer 7 hergestellt
ist.
Während des Kolbenabwärts- oder -Einfederungshubes
strömt das Arbeitsfluid in der oberen Fluidkammer 1 a in
die innere Axialöffnung 503. Entgegen der Fluidströmung
sind das erste und zweite Scheibenventil 5 d und 5 g
wirksam, um eine Strömungsbegrenzung zu bilden und so
eine Dämpfungskraft zu erzeugen. Die Fig. 4(A) und 4(B)
zeigen die Dämpfungscharakteristika der einzelnen
Ventile 5 d und 5 g der ersten und zweiten Stufe in bezug
auf die Kolbenhubgeschwindigkeit. Wie aus Fig. 4(A)
ersichtlich ist, ist das Scheibenventil 5 d der ersten
Stufe normalerweise in geschlossenem Zustand, um eine
Fluidströmung von der oberen Fluidkammer 1 a zu der
unteren Fluidkammer 1 b vollständig zu blockieren. Das
Scheibenventil 5 d der ersten Stufe arbeitet in
Abhängigkeit von selbst verhältnismäßig kleinen
Druckdifferenzen, die bereits eine Verformung des
Scheibenventiles 5 d der ersten Stufe verursachen, um
eine Fluidströmungsdrosselstelle zu der Sitzfläche 506
her auszubilden und eine begrenzte Flüssigkeitsströmung
von der oberen Fluidkammer 1 a zu der unteren Fluidkammer
1 b zu gestatten. Im Ergebnis dessen wird eine
Dämpfungskraft erzeugt, wie sie in Fig 4(A) dargestellt
ist. Wie ersichtlich ist, nimmt in einem Anfangsbereich
des Kolbenhubes die Dämpfungskraft im Verhältnis zur
Kolbenhubgeschwindigkeit S mit einer Geschwindigkeit zu,
die S (2/3) entspricht, wie dies im Bereich (1) in Fig. 4
(A) gezeigt ist. Die Dämpfungskraft, die durch das
Scheibenventil der ersten Stufe erzeugt wird, ist viel
größer als diejenige, die durch die
Konstantdrosselstelle nach dem Stand der Technik erzeugt
wird. Andererseits ist im Bereich niedriger
Kolbenhubgeschwindigkeiten das Scheibenventil 5 g der
zweiten Stufe auf der zugehörigen Sitzfläche 506
geschlossen gehalten. Daher sind im Bereich niedriger
Kolbenhubgeschwindigkeiten nur die
Konstantdrosselstellen 508 zur Erzeugung der
Dämpfungskraft wirksam. Daher erzeugt das Scheibenventil
5 g der zweiten Stufe eine Dämpfungskraft, die sich mit
einer Geschwindigkeit bzw. in einem Verhältnis zur
Kolbenhubgeschwindigkeit ändert, die dem Quadrat der
Kolbenhubgeschwindigkeit (S 2) entspricht.
Wenn die Umfangskante des ersten Scheibenventiles 5 d in
Berührung mit der Anschlagplatte 5 f kommt, wird die
Federkonstante des ersten Scheibenventiles 5 d größer, um
die Veränderungsgröße bzw. -geschwindigkeit der
Dämpfungskraft zu erhöhen. In Fig. 4(A) entspricht der
Punkt, wo die Veränderungscharakteristik der
Dämpfungskraft sich ändert, der Größe der
Druckdifferenz, bei der die Umfangskante des ersten
Scheibenventiles 5 d in Berührung mit der Anschlagplatte
5 f kommt. Wenn die Druckdifferenz über den Punkt
oberhalb des Entlastungspunktes des Scheibenventiles 5 d
der ersten Stufe ansteigt, wird der
Strömungsdrosselpfad, der durch das Scheibenventil 5 d
der ersten Stufe gebildet wird, im wesentlichen
konstant. Im Ergebnis dessen entspricht die
Veränderungscharakteristik der Dämpfungskraft in
Abhängigkeit von der Veränderung der
Kolbenhubgeschwindigkeit im wesentlichen einer
Konstantdrosselstelle, wie dies im Bereich (3) in Fig.
4(A) gezeigt ist.
Wie dargelegt, führt eine herkömmliche
Konstantdrosselstelle zu einer
Veränderungscharakteristik der Druckdifferenz
proportional dem Quadrat der
Fluidströmungsgeschwindigkeit bzw. -menge Q(Q 2).
Andererseits ist die Veränderungscharakteristik der
Druckdifferenz bezüglich des ersten Scheibenventiles 5 d
nach der Erfindung proportional dem Q (2/3)-fachen der
Fluidströmungsgeschwindigkeit bzw. -menge Q(Q (2/3). Wie
ersichtlich, wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
eine verhältnismäßig große Dämpfungskraft schon im
äußersten Anfangsbereich des Kolbenhubes erzeugt.
Andererseits zeigt Fig. 4(B) die
Veränderungscharakteristik der Dämpfungskraft in
Abhängigkeit von der Kolbenhubgeschwindigkeit für das
Scheibenventil 5 g der zweiten Stufe. Wie dargelegt, wird
in einem Bereich geringen Kolbenhubes das Scheibenventil
5 g der zweiten Stufe geschlossen gehalten. In diesem
Zustand strömt das Arbeitsfluid durch die
Konstantdrosselstellen 508. Da in dem Bereich niederiger
Kolbenhubgeschwindigkeit nur die Konstantdrosselstelle
508 zur Erzeugung der Dämpfungskraft wirksam ist,
entspricht die Veränderungscharakteristik der
Dämpfungskraft im Bereich geringen Kolbenhubes im
wesentlichen dem Quadrat der Kolbenhubgeschwindigkeit S
(S 2), wie dies für den Bereich (2) in Fig. 4(B)
dargestellt ist.
Wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit erhöht wird, so daß
sich die Druckdifferenz erhöht, wird eine größere Kraft
auf das Scheibenventil 5 g der zweiten Stufe ausgeübt, um
letzteres zu veranlassen, sich zu verformen, um den
Querschnitt des Fluidströmungsweges zu erhöhen. Die
Fluiddruckdifferenz, bei der das Scheibenventil 5 g der
zweiten Stufe beginnt, sich zu verformen, wird als
Entlastungspunkt p bezeichnet. Wie aus Fig. 4(B)
deutlich ist, ist im Bereich niedriger
Kolbenhubgeschwindigkeit die Größe bzw. Geschwindigkeit
der Zunahme der Dämpfungskraft an dem Scheibenventil 5 g
der zweiten Stufe klein. Nach Erreichen des Drehpunktes
p, an dem das Scheibenventil 5 g der zweiten Stufe zu
öffnen beginnt, wird die Veränderungscharakteristik im
wesentlichen proportional dem S(2/3) -fachen der
Kolbengeschwindigkeit S, wie dies im Bereich (4) in Fig.
4(B) gezeigt ist.
Zusätzlich zu dieser Wirkung dient der innere Axialkanal
503 als Konstantdrosselstelle zur Erzeugung einer
zusätzlichen Dämpfungskraft. Da der Strömungsquerschnitt
des inneren Axialkanales 503 konstant gehalten ist,
wird, wie aus Fig. 4(C) ersichtlich ist, die
Veränderungscharakteristik, die durch diesen inneren
Axialkanal 503 erzeugt wird, im wesentlichen
proportional einer progressiven bzw. quadratischen
Zunahme der Dämpfungskraft gegenüber der
Kolbenhubgeschwindigkeit.
Daher kann durch die Kombination der Scheibenventile 5 d
und 5 g der ersten und zweiten Stufe und der inneren
Axialöffnung 503 im wesentlichen eine lineare
Veränderungscharakteristik erreicht werden, wie sie in
Fig. 5 gezeigt ist. Solch eine lineare Kennlinie für die
Änderung der Dämpfungskraft, wie sie durch das
bevorzugte Ausführungsbeispiel des Stoßdämpfers nach der
vorliegenden Erfindung erreicht wird, ist wirksam, um
ein besseres Stabilisierungsvermögen für die Lage der
Fahrzeugkarosserie mit zufriedenstellend hoher
Arbeitscharakteristik zu erreichen, wenn der
Stoßdämpfer als ein Teil des
Kraftfahrzeug-Aufhängungssystems verwendet wird.
Insbesondere ist die Erfindung zur Dämpfung bei einer
verhältnismäßig niedrigen Kolbenhubgeschwindigkeit
wirksam. Da die Veränderungscharakteristik der
Dämpfungskraft in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im
wesentlichen linear ist, kann eine hohe
Fahrzeugantriebsstabilität erhalten werden.
Um die Dämpfungskennlinie in bezug auf die
Kolbenhubgeschwindigkeit zu erhöhen, muß der
Entlastungspunkt p des Steuerventiles 5 g der zweiten
Stufe angehoben werden. Um den Entlastungspunkt p auf
einen höheren Wert (höhere Druckdifferenz) festzulegen,
wird es bevorzugt, dem Scheibenventil 5 g der zweiten
Stufe eine höhere Anfangselastizität zu verleihen, ohne
ihre Federkonstante zu verändern. Hierfür sieht das
gezeigte Ausführungsbeispiel eine bestimmte Größe an
Vorspannung vor, um eine Anfangsverformung des
Scheibenventiles 5 g der zweiten Stufe durch Verschieben
oder Verlagern des Sitzpunktes zwischen der Sitzfläche
506 und dem Scheibenventil 5 g der zweiten Stufe zu
erreichen. Durch Einrichten einer Vorspannung wird die
Federkraft des Scheibenventiles 5 g der zweiten Stufe in
der Anfangslage, die einer Verformungskraft, welche auf
das Scheibenventil 5 g durch die Druckdifferenz zwischen
der oberen und unteren Fluidkammer 1 a, 1 b einwirkt,
erhöht. Im Ergebnis dessen wird der Entlastungspunkt p
höher, wie dies durch eine unterbrochene Linie und den
Punkt p′ dargestellt ist, gezeigt im Bereich (6) von
Fig. 4(B). Daher kann durch Einstellen der
Versetzungsgröße H 1 der Entlastungspunkt p auf einen
gewünschten Punkt festgelegt werden. Dies kann mit der
Kennlinie verglichen werden, die von einem herkömmlichen
Stoßdämpfer erhalten wird, wie sie durch die
strichpunktierte Linie b in Fig. 4(B) dargestellt ist.
Andererseits findet während des Kolbeneinfederungshubes
der Kolbenhub unter Kompression der unteren Fluidkammer
1 b statt, um eine Fluiddruckdifferenz zwischen der
oberen und unteren Fluidkammer 1 a, 1 b und zwischen der
unteren Fluidkammer 1 b und der Fluidreservoirkammer 7 zu
erzeugen. Im Ergebnis dessen wird eine Fluidströmung in
Richtung der oberen Fluidkammer 1 a und in Richtung der
Fluidreservoirkammer 7 von der unteren Fluidkammer 1 b
erzeugt. Dann werden die Scheibenventile 4 f und 4 c der
ersten und zweiten Stufe wirksam, um eine Dämpfungskraft
zu erzeugen, die sich entsprechend einer im wesentlichen
linearen Kennlinie ändert, wie dies in bezug auf die
Ventilanordnung des Kolbens bereits dargelegt wurde.
Während dieses Kolbendruckhubes sind der Kolbenring 11
und der Dichtungsring 12 wirksam, um eine leckdichte
Abdichtung sicherzustellen und eine Verringerung der
Dämpfungskraft in einem Anfangsstadium des Kolbenhubes
zu vermeiden. In ähnlicher Weise wie bei der
vorgeschilderten Kolbenventilanordnung kann durch
Einstellen der Versetzungsgröße H 2 der Entlastungspunkt
des Scheibenventiles 4 c der zweiten Stufe eingestellt
werden, um die gewünschte Dämpfungscharakteristik zu
erhalten. Daher kann die gewünschte
Dämpfungscharakteristik zur Dämpfung eines
Kolbenrückkehrhubes erhalten werden.
Fig. 6 zeigt eine Modifikation des vorerläuterten
ersten Ausführungsbeispieles des Stoßdämpfers nach der
vorliegenden Erfindung. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist,
ist das gezeigte Ausführungsbeispiel unter Weglassen der
Anschlagplatte zur Begrenzung der Größe der Verformung
des Scheibenventiles 5 d der ersten Stufe gebildet. Daher
dient in diesem Ausführungsbeispiel das Scheibenventil
2 g der zweiten Stufe als Anschlag zur Begrenzung der
Größe der Verformung des Scheibenventiles der ersten
Stufe.
Um den Verformungshub H 1′ des Scheibenventiles 5 d der
ersten Stufe nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel
einzustellen, wird der Sitzpunkt 511 zwischen der
Sitzfläche 506 und dem Scheibenventil 5 g der zweiten
Stufe nach oben um eine Größe H 2′ verlagert. Durch
diesen Aufbau wird im Bereich eines mittleren
Kolbenhubes bzw. mittlere Kolbenhubgeschwindigkeit, in
dem das Scheibenventil 5 d der ersten Stufe in einer
vollständig offenen Stellung gehalten ist und das
Scheibenventil 5 g der zweiten Stufe noch in einer
geschlossenen Stellung gehalten ist, ein größeres Maß
bzw. eine größere Geschwindigkeit der Veränderung der
Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der
Kolbenhubgeschwindigkeit erhalten. Andererseits kann
nach dem Beginn der Verformung des Ventiles 5 g der
zweiten Stufe das Scheibenventil 5 d der ersten Stufe
sich wieder verformen, um die Wachstumsrate der
Dämpfungskraft zu vermindern. Da gleichzeitig das
Scheibenventil der zweiten Stufe 5 g verformt wird, wird
die Dämpfungscharakteristik des Scheibenventiles 5 g der
zweiten Stufe proportional dem S(2/3)-fachen der Größe
der Kolbenhubgeschwindigkeit. Im Ergebnis dessen wird im
Bereich hoher Kolbenhubgeschwindigkeiten die
Veränderungsgröße bzw. Veränderungsgeschwindigkeit der
Dämpfungskraft relativ zur Kolbenhubgeschwindigkeit
kleiner.
Daher kann die Dämpfungskennlinie erhalten werden, die
in Fig. 7 durch eine Vollinie dargestellt ist. In Fig. 7
wird die Dämpfungskennlinie, die durch das gezeigte
Ausführungsbeispiel erhalten wird, mit den Kennlinien
verglichen, die durch unterbrochene Linien (1) und (2)
gezeigt sind. Die unterbrochene Linie (1) zeigt die
Dämpfungskennlinie des herkömmlichen Scheibenventiles,
das in seiner Verformungsweise nicht beschränkt ist.
Andererseits zeigt die unterbrochene Linie (2) ein
Beispiel einer Dämpfungskennlinie, die durch Einstellen
des Strömungsquerschnittes der Axialöffnung erhalten
wird. Obwohl in solch einem Fall die größere
Veränderungsgeschwindigkeit der Dämpfungskraft im
Bereich mittlerer Kolbenhubgeschwindigkeit erreicht
werden kann, wird es möglich, eine kleinere
Veränderungsgröße der Dämpfungskraft vorzusehen. Daher
kann eine verbesserte Dämpfungskennlinie in Abhängigkeit
von der Kolbenhubgeschwindigkeit in dem Stoßdämpfer
erhalten werden.
Die Fig. 8 bis 11 zeigen ein weiteres
Ausführungsbeispiel des Stoßdämpfers nach der
vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel
sind das Scheibenventil 5 d der ersten Stufe und die
Anschlagplatte 5 f so ausgebildet, daß sie einen
Außendurchmesser D 1 besitzen, der größer ist als der
Außendurchmesser S 1 der Sitzfläche 505, so daß sich die
Umfangskanten von der äußeren Umfangskante der
Sitzfläche 505 um eine Größe S 3 erstrecken. In ähnlicher
Weise ist das Scheibenventil 4 e der ersten Stufe des
Bodenventiles ebenfalls mit einem größeren
Außendurchmesser versehen, als ihn die zugehörig
passende Sitzfläche aufweist.
Durch diesen Aufbau kann der besondere Rand, der an dem
Scheibenventil der ersten Stufe ausgebildet ist,
Toleranzen bei der Bildung der Sitzfläche oder des
ersten Scheibenventiles kompensieren und somit einen
zuverlässigen Sitzkontakt sichern.
Außerdem kann durch Ausbilden von halbkreisförmigen
Nuten 507 und 407 für den Kolbenkörper 5 c und den
Einsatzkörper 4 f die Steifigkeit der inneren und äußeren
Umfangskanten der Sitzfläche in einem Sinterverfahren
einander gleichgemacht werden, um einen höheren
Kavitationswiderstand auszubilden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen erläutert wurde, um ein besseres
Verständnis der Erfindung sicherzustellen, wird darauf
hingewiesen, daß die Erfindung auf verschiedene Weise
verwirklicht werden kann, ohne daß die Grundlagen der
Erfindung verlassen werden, wie sie insbesondere in den
beigefügten Ansprüchen dargelegt sind.
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stoßdämpfer,
der Scheibenventile einer ersten und einer zweiten Stufe
in Tandemanordnung untereinanderliegend anwendet. Das
Scheibenventil der ersten Stufe ist vorgesehen, um bei
einer verhältnismäßig kleinen Druckdifferenz für eine
höhere Dämpfungskennlinie im Bereich verhältnismäßig
kleiner Kolbenhubgeschwindigkeiten wirksam zu sein.
Andererseits ist das Scheibenventil der zweiten Stufe
vorgesehen, um bei einer größeren Druckdifferenz wirksam
zu sein, um eine Dämpfungskraft im Bereich höherer
Kolbenhubgeschwindigkeiten zu erzeugen. Das
Scheibenventil der zweiten Stufe ist anfänglich mit
einer bestimmten Belastungsgröße vorgespannt, um so
einen Druckentlastungspunkt des Scheibenventiles der
zweiten Stufe auf eine gewünschte
Kolbenhubgeschwindigkeit festzusetzen, um eine bessere
Dämpfungskennlinie des Stoßdämpfers zu erreichen.
Claims (11)
1. Hydraulischer Stoßdämpfer, mit:
einem Hohlzylinder, gefüllt mit einem Arbeitsfluid,
einem Kolben, der druckdicht innerhalb des Innenraumes des Zylinders angeordnet ist, um eine erste und eine zweite Fluidkammer zu bilden,
einer Fluidverbindungseinrichtung, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer einzurichten, gekennzeichnet durch
eine strömungsbegrenzende, erste Ventileinrichtung (5 d), verbunden mit der Fluidverbindungseinrichtung, um eine erste Dämpfungskraft in Abhängigkeit vom Kolbenhub in der einen Richtung zu erzeugen, wobei die erste Ventileinrichtung (5 d) die Dämpfungskraft entsprechend einer ersten Veränderungskennlinie erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger ist als ein erster Grenzwert und die erste Ventileinrichtung (5 d) die erste Dämpfungskraft entsprechend einer zweiten Veränderungskennlinie erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit den ersten Grenzwert übersteigt,
eine strömungsbegrenzende, zweite Ventileinrichtung (5 g), verbunden mit der Fluidverbindungseinrichtung und angeordnet in Reihe mit der ersten Ventileinrichtung (5 d), um eine zweite Dämpfungskraft in Abhängigkeit vom Kolbenhub in der einen Richtung zu erzeugen, wobei die zweite Ventileinrichtung (5 g) die zweite Dämpfungskraft entsprechend einer dritten Veränderungskennlinie erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit kleiner ist als ein zweiter Grenzwert, und die zweite Ventileinrichtung (5 g) die zweite Dämpfungskraft entsprechend einer vierten Veränderungskennlinie erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit den zweiten Grenzwert überschreitet, und
eine Einrichtung zum Vorspannen der zweiten Ventileinrichtung (5 g), zur Einstellung des zweiten Grenzwertes zur Festlegung eines Übergangspunktes zwischen der dritten und vierten Veränderungskennlinie.
einem Hohlzylinder, gefüllt mit einem Arbeitsfluid,
einem Kolben, der druckdicht innerhalb des Innenraumes des Zylinders angeordnet ist, um eine erste und eine zweite Fluidkammer zu bilden,
einer Fluidverbindungseinrichtung, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer einzurichten, gekennzeichnet durch
eine strömungsbegrenzende, erste Ventileinrichtung (5 d), verbunden mit der Fluidverbindungseinrichtung, um eine erste Dämpfungskraft in Abhängigkeit vom Kolbenhub in der einen Richtung zu erzeugen, wobei die erste Ventileinrichtung (5 d) die Dämpfungskraft entsprechend einer ersten Veränderungskennlinie erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger ist als ein erster Grenzwert und die erste Ventileinrichtung (5 d) die erste Dämpfungskraft entsprechend einer zweiten Veränderungskennlinie erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit den ersten Grenzwert übersteigt,
eine strömungsbegrenzende, zweite Ventileinrichtung (5 g), verbunden mit der Fluidverbindungseinrichtung und angeordnet in Reihe mit der ersten Ventileinrichtung (5 d), um eine zweite Dämpfungskraft in Abhängigkeit vom Kolbenhub in der einen Richtung zu erzeugen, wobei die zweite Ventileinrichtung (5 g) die zweite Dämpfungskraft entsprechend einer dritten Veränderungskennlinie erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit kleiner ist als ein zweiter Grenzwert, und die zweite Ventileinrichtung (5 g) die zweite Dämpfungskraft entsprechend einer vierten Veränderungskennlinie erzeugt, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit den zweiten Grenzwert überschreitet, und
eine Einrichtung zum Vorspannen der zweiten Ventileinrichtung (5 g), zur Einstellung des zweiten Grenzwertes zur Festlegung eines Übergangspunktes zwischen der dritten und vierten Veränderungskennlinie.
2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Grenzwert auf eine niedrigere
Kolbenhubgeschwindigkeit festgelegt ist als der zweite
Grenzwert.
3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Veränderungskennlinie in einem Bereich
einer Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger als der erste
Grenzwert einen größeren Anstieg besitzt als die zweite
Veränderungskennlinie, und die dritte
Veränderungskennlinie in dem Bereich der
Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger als der zweite
Grenzwert einen Anstieg aufweist, der kleiner ist als
derjenige der vierten Veränderungskennlinie.
4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspanneinrichtung aufweist eine Sitzfläche
(506), die gegenüber der Orientierung rechtwinklig zu
einer Achse des Stoßdämpfers versetzt ist, um unter
Krafteinwirkung die zweite Ventileinrichtung (5 g) zu
biegen und eine Vorspannung auf diese auszuüben.
5. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspanneinrichtung eine Sitzfläche aufweist,
die gegenüber der Orientierung rechtwinklig zu einer
Achse des Stoßdämpfers versetzt angeordnet ist und die
zweite Ventileinrichtung (5 g) mit einer Federkraft in
Richtung gegen die Sitzfläche versehen ist, um selbst
eine Vorspannung zu induzieren.
6. Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspanneinrichtung eine Verformung der zweiten
Ventileinrichtung (5 g) in einer Richtung weg von der
ersten Ventileinrichtung (5 d) zur Ausübung einer
Vorspannung veranlaßt.
7. Stoßdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspanneinrichtung eine Verformung des zweiten
Ventiles (5 g) für eine Vorspannung veranlaßt und die
zweite Ventileinrichtung (5 g) auf der Sitzfläche (5 f)
aufsitzt, die als Einrichtung zur Begrenzung der
Verformung der ersten Ventileinrichtung (5 d) wirksam
ist.
8. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Ventileinrichtung mit einem größeren
Außendurchmesser versehen ist, als der Durchmesser einer
äußeren Umfangskante einer Sitzfläche beträgt, auf dem
die zweite Ventileinrichtung (5 g) aufsitzt, während die
Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger als der zweite
Grenzwert ist.
9. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Ventileinrichtung (5 d) eine erste
Durchgangsöffnung (503) aufweist, die an dem Kolben (5)
ausgebildet ist und mit dem Fluidströmungsweg
kommunizierend verbunden ist, wobei die
Durchgangsöffnung (503) durch einen ersten Steg mit
einer ersten Oberfläche (505) umgeben ist und eine
erste, elastische Ventileinrichtung (5 d) elastisch gegen
die Fläche (505) belastet ist, um normalerweise einen
abdichtenden Kontakt mit der ersten Oberfläche (505)
herzustellen, und in Abhängigkeit von einer
Fluidströmung in einer ersten Strömungsrichtung, erzeugt
durch den Kolbenhub in der einen Richtung, arbeitet, um
einen ersten Strömungsdrosselkanal zur Fluidverbindung
von der ersten Durchgangsöffnung (503) zu einer der
ersten bzw. zweiten Fluidkammer (1 a, 1 b) zur Erzeugung
der ersten Dämpfungskraft herzustellen, und eine zweite
Durchgangsöffnung (508), ausgebildet an dem Kolben (5)
in Fluidverbindung mit der ersten Durchgangsöffnung
(503) vorgesehen ist, wobei die zweite Durchgangsöffnung
(508) durch einen zweiten Steg mit einer zweiten
Oberfläche (506) gebildet ist und eine elastische zweite
Ventileinrichtung (5 g) elastisch gegen die zweite
Oberfläche (506) vorgespannt ist, um normalerweise einen
abdichtenden Kontakt mit der zweiten Oberfläche (506)
herzustellen und die zweite Ventileinrichtung (5 g) in
Abhängigkeit von der Fluidströmung in einer ersten
Strömungsrichtung, erzeugt durch den Kolbenhub in der
einen Hubrichtung, arbeitet, um einen zweiten
Strömungsdrosselkanal zur Fluidverbindung zwischen der
ersten und zweiten Durchgangsöffnung (503, 508) zur
Erzeugung der zweiten Dämpfungskraft herzustellen.
10. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, außerdem gekennzeichnet
durch eine dritte und eine vierte Ventileinrichtung,
vorgesehen zur Erzeugung einer Dämpfungskraft in
Abhängigkeit von einer Fluidströmung in einer zweiten
Richtung, entgegengesetzt zu der ersten Richtung, wobei
die dritte und vierte Ventileinrichtung in Reihe
angeordnet und so gestaltet ist, daß sie eine im
wesentlichen lineare Veränderungskennlinie der
Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der
Kolbenhubgeschwindigkeit einrichtet.
11. Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die dritte Ventileinrichtung in
Abhängigkeit von dem Kolbenhub arbeitet, zur Erzeugung
einer dritten Dämpfungskraft, die entsprechend einer
ersten Veränderungskennlinie bezüglich einer Veränderung
der Kolbenhubgeschwindigkeit in einem Bereich einer
Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger als ein dritter
Grenzwert arbeitet, und entsprechend einer zweiten
Veränderungskennlinie arbeitet, wenn die
Kolbenhubgeschwindigkeit den dritten Grenzwert
übersteigt, und die vierte Ventileinrichtung in
Abhängigkeit vom Kolbenhub zur Erzeugung einer vierten
Dämpfungskraft arbeitet, die sich entsprechend einer
dritten Veränderungskennlinie in bezug auf die
Veränderung der Kolbenhubgeschwindigkeit ändert, wenn
die Kolbenhubgeschwindigkeit niedriger ist als ein
vierter Grenzwert, und sich entsprechend einer vierten
Veränderungskennlinie ändert, wenn die
Kolbenhubgeschwindigkeit den vierten Grenzwert
übersteigt, wobei die dritte Ventileinrichtung (4 e) eine
dritte Durchgangsöffnung (403), gebildet an dem Kolben
und in Verbindung mit dem Fluidströmungsweg aufweist,
wobei die Durchgangsöffnung durch einen dritten Steg mit
einer dritten Oberfläche umgeben ist und die dritte
elastische Ventileinrichtung (4 e) elastisch gegen die
Oberfläche vorgespannt ist, um normalerweise in
abdichtendem Kontakt mit der dritten Oberfläche zu sein
und in Abhängigkeit von der Fluidströmung in einer
zweiten Strömungsrichtung, erzeugt durch den Kolbenhub
in der entgegengesetzten Hubrichtung, arbeitet, um einen
dritten Strömungsdrosselkanal zur Fluidverbindung von
der dritten Durchgangsöffnung (403) zu der ersten bzw.
zweiten Fluidkammer (1 a, 1 b) zur Erzeugung der dritten
Dämpfungskraft auszubilden und eine zweite
Durchgangsöffnung (407) an dem Kolben in Fluidverbindung
mit der dritten Durchgangsöffnung (403) ausgebildet ist,
wobei die vierte Durchgangsöffnung (407) durch einen
vierten Steg mit einer vierten Oberfläche gebildet ist
und eine vierte elastische Ventileinrichtung (4 c)
elastisch gegen die vierte Oberfläche vorgespannt ist,
um normalerweise einen abdichtenden Kontakt mit der
vierten Oberfläche herzustellen und in Abhängigkeit von
der Fluidströmung in einer zweiten Strömungsrichtung
arbeitet, erzeugt durch den Kolbenhub in die andere
Hubrichtung, um einen vierten Strömungsdrosselkanal zur
Fluidverbindung zwischen der ersten und vierten
Durchgangsöffnung zur Erzeugung der vierten
Dämpfungskraft zu bilden.
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