DE4013054A1

DE4013054A1 - Stossdaempfer mit variabler daempfungskraft und hubabhaengiger aenderungscharakteristik der daempfungskraft

Info

Publication number: DE4013054A1
Application number: DE19904013054
Authority: DE
Inventors: Fumiyuki Yamaoka
Original assignee: Atsugi Unisia Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1990-11-08
Anticipated expiration: 2010-04-25
Also published as: GB2231385A; GB9009181D0; DE4013054C2; AU5381390A; GB2231385B; CA2015119C; CA2015119A1; AU632113B2

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft für eine Fahrzeugradaufhängung. Ins besondere bezieht sich die Erfindung auf einen Stoßdämpfer, der eine bezüglich des Hubs der relativen Verschiebebewegung zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Aufhängungsteil variable Dämpfungscharakteristik hat, wobei das Aufhängungsteil drehbar ein Straßenrad lagert. Mit dieser variablen Dämpfungs charakteristik wird das Dämpfungsverhalten verbessert.

In der erstveröffentlichten japanischen Patentanmeldung No. 63 203 939 ist ein Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft ange geben, der eine in Abhängigkeit vom Kolbenhub variable Däm pfungscharakteristik hat. Bei der dort beschriebenen Konstruk tion ist eine Federscheibe zum Öffnen und Schließen eines Fluid strömungskanals vorgesehen, der durch den Kolben geht, um den durch diesen gehenden Fluidstrom zu drosseln und hierdurch ei ne Dämpfungskraft zu erzeugen. Eine Schraubenfeder ist der Fe derscheibe zugeordnet. Bei der dort gezeigten Konstruktion wirkt die Schraubenfeder auf die untere Federscheibe derart ein, daß diese mit einer Federkraft während des Kolbenvorlaufhubes be aufschlagt wird. Wie hieraus zu ersehen ist, nimmt die die Fe derscheibe durch die Schraubenfeder beaufschlagte Federkraft bei größer werdendem Kolbenhub in Kolbenvorlaufrichtung zu.

Andererseits wirkt die Federkraft als Integralkraft aus der Federscheibe und der Schraubenfeder derart, daß die Feder scheibe in Schließrichtung des Fluidströmungskanales nie dergedrückt wird, wodurch ermöglicht wird, daß das Arbeits fluid von einer oberen Fluidkammer zu einer unteren Fluidkam mer strömen kann. Daher ist im Anfangsstadium des Kolbenrück hubs im Anschluß an den Kolbenvorlaufhub eine Fluidkraft er forderlich, die die integrale Federkraft überwindet. Daher kann man in diesem Anfangsbereich des Kolbenrücklaufhubes ei ne größere Dämpfungskraft erhalten. Nach Maßgabe der Dehnung der Schraubenfeder infolge des Kolbenrückhubs nimmt die auf die Federscheibe wirkende Federkraft allmählich ab. Eine sol che Änderung der Charakteristik der Dämpfungskraft gewährlei stet eine Fahrzeugfahrstabilität.

Da bei einem solchen üblichen Stoßdämpfer ein stärkeres An sprechen auf den Kolbenhub erforderlich ist, ist die Schrau benfeder ständig in Kontakt mit der Federscheibe derart, daß die auf dieselbe ausgeübte Federkraft in der Kolbenneutral stellung etwa Null sein kann. Dies bedeutet, daß die erhöhte Federkraft selbst in Abhängigkeit von einem geringfügigen und kleinen Hub mit einer Kolbenschwingung erzeugt wird. Somit ist die integrale Federkraft aus der Schraubenfeder und der Federscheibe dahingehend wirksam, daß die Verformung der Fe derscheibe begrenzt wird. Die Kombination aus der Schrau benfeder und der Federscheibe kann zu einer beträchtlichen Zunahme des Federkoeffizienten führen, wodurch sich der Fahr komfort verschlechtert.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, einen Stoßdämpfer bereit zustellen, der die vorstehend genannten Schwierigkeiten über windet.

Ferner soll nach der Erfindung ein Stoßdämpfer bereitgestellt werden, der eine nichtlineare Dämpfungskraftänderungscharak teristik bereitstellen kann, um schnell eine relativ große Dämpfungskraft bei der Umkehr der Kolbenhubrichtung aufzu bauen, und die Dämpfungskraft in einem Kolbenhubbereich in der Nähe der Neutralstellung des Kolbens im wesentlichen auf einem kleinen Wert konstant hält.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu ein Stoßdämpfer da durch aus, daß er eine Federscheibe hat, um ein Ende eines Fluidkanales zu verschließen, der in einem Kolben zur Erzeu gung einer Dämpfungskraft in Abhängigkeit von dem Kolbenhub in Kolbenvorlaufrichtung und Kolbenrücklaufrichtung ausge bildet ist. Eine Schraubenfeder ist ebenfalls zur Bereitstel lung einer zusätzlichen Federkraft zur Strömungsdrosselung vorgesehen, wodurch die Dämpfungskraft vergrößert wird, die in Abhängigkeit von dem Kolbenhub in Kolbenvorlaufrichtung und Kolbenrücklaufrichtung zu erzeugen ist. Die Schraubenfeder ist derart ausgerichtet, daß sie in Abhängigkeit von einem Kolbenhub wirksam wird, der größer als ein vorbestimmter Wert und größer als ein kritischer Kolbenhubwert ist, der den neu tralen Bereich des Kolbenhubs darstellt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist ein Stoßdämpfer mit einer variablen Dämpfungskraft für eine Fahr zeugradaufhängung folgendes auf:
einen hohlen Zylinder, der einen mit einem Arbeitsfluid gefüllten Innenraum begrenzt,
einen Kolben, der mit einer Kolbenstange zur Ausführung einer Schubbewegung mit dieser verbunden ist, wobei der Kol ben den Innenraum des Zylinders in eine erste und zweite Fluid kammer unterteilt;
eine erste Fluiddurchgangseinrichtung, die einen ersten Fluidkanal durch den Kolben zur Herstellung einer Fluidver bindung zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer wäh rend des Kolbenvorlaufhubes bildet,
eine zweite Fluiddurchgangseinrichtung, die einen zwei ten Fluiddurchgang durch den Kolben für eine Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer während des Kolbenrücklaufhubes bzw. Kolbenrückhubes bildet,
eine erste Ventileinrichtung, die der ersten Fluiddurch gangseinrichtung zum federnd nachgiebigen Absperren des er sten Fluidkanales zur Drosselung des durch diesen gehenden Fluidstromes zugeordnet ist, wobei die erste Ventileinrich tung auf die durch den Kolbenrückhub erzeugte Fluiddruckdif ferenz anspricht, um eine Verformung zur Änderung der Fluid strömungsdrosselstärke zu bewirken,
eine zweite Ventileinrichtung, die der zweiten Fluid durchgangseinrichtung zum federnd nachgiebigen Absperren des zweiten Fluidkanales und zur Drosselung des durch diesen gehenden Fluidstromes zugeordnet ist, wobei die zweite Ven tileinrichtung auf die beim Kolbenvorlaufhub erzeugte Fluid druckdifferenz anspricht, um eine Verformung zur Veränderung der Fluidströmungsdrosselstärke zu bewirken;
eine erste Hilfsfedereinrichtung, die mit der ersten Ven tileinrichtung zur Bereitstellung einer Hilfsfederkraft zur Begrenzung der Verformung der ersten Ventileinrichtung zu sammenarbeitet, wobei die erste Hilfsfedereinrichtung derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie einen aktiven Bereich hat, der axial in Kolbenvorlaufrichtung mit einer ersten vor gegebenen Größe versetzt ist, so daß die Hilfsfederkraft an der ersten Ventileinrichtung nach einer vorgegebenen Größe des Kolbenvorlaufhubes wirksam wird, und
eine zweite Hilfsfedereinrichtung, die mit der zweiten Ventileinrichtung zur Bereitstellung einer Hilfsfederkraft zur Begrenzung der Verformung der zweiten Ventileinrichtung zusammenwirkt, wobei die zweite Hilfsfedereinrichtung derart ausgelegt ist, daß sie einen aktiven Bereich hat, der axial in Kolbenrückhubrichtung um einen zweiten vorbestimmten Wert der art versetzt ist, daß die Hilfsfederkraft an der zweiten Ven tileinrichtung nach einer vorgegebenen Größe des Kolbenrück laufhubes bzw. Kolbenrückhubes wirksam wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich nung. Darin zeigen:

Fig. 1(A), 1(B) und 1(C) eine Reihe von Schnittansich ten einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Stoß dämpfers mit variabler Dämpfungskraft nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht zur Verdeutlichung der ersten bevorzugten Ausführungsform des Stoßdämpfers beim Rücklaufhub bzw. Rückhub,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht zur Verdeutlichung der ersten bevorzugten Ausführungsform des Stoßdämpfers beim Vorlaufhub,

Fig. 4(A), 4(B) und 4(C) Diagramme zur Verdeutlichung der Dämpfungskraftänderungscharakteristik an verschiedenen Hubstellen des Kolbens,

Fig. 5(A), 5(B) und 5(C) eine Reihe von Schnittansich ten zur Verdeutlichung einer zweiten bevorzugten Ausführungs form eines Stoßdämpfers mit variabler Dämpfungskraft nach der Erfindung,

Fig. 6(A), 6(B) und 6(C) Diagramme zur Verdeutlichung der aktiven Bereiche der Schraubenfeder, bezogen auf den Kolbenhub,

Fig. 7(A), 7(B) und 7(C) Diagramme zur Verdeutlichung der Dämpfungskraftänderungscharakteristika an verschiedenen Hubstellen eines Kolbens bei der zweiten bevorzugten Ausfüh rungsform des Stoßdämpfers,

Fig. 8 eine Teilschnittansicht einer Ausführungsvariante der zweiten bevorzugten Ausführungsform des Stoßdämpfers nach der Erfindung,

Fig. 9 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Änderungscha rakteristika der Dämpfungskraft, welche mittels einer boden seitigen Ventilanordnung bei der Ausführungsform nach Fig. 9 erzeugbar ist,

Fig. 10(A), 10(B) und 10(C) eine Reihe von Schnittansich ten zur Verdeutlichung einer dritten bevorzugten Ausführungs form eines Stoßdämpfers mit einer variablen Dämpfungskraft nach der Erfindung,

Fig. 11(A) und 11(B) Teilschnittansichten der dritten bevorzugten Ausführungsform des Stoßdämpfers zur Verdeutli chung der Wirkungsweise einer Hilfsschraubenfeder während des Kolbenrückhubs,

Fig. 12(A), 12(B), 12(C) Diagramme zur Verdeutlichung der aktiven Bereiche der Federn, und

Fig. 13(A), 13(B) und 13(C) Diagramme zur Verdeutli chung der Dämpfungskraftänderungscharakteristika bei ver schiedenen Hubstellen eines Kolbens bei der dritten bevor zugten Ausführungsform des Stoßdämpfers nach der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung und insbesondere auf die Fig. 1(A), 1(B) und 1(C) ist eine erste bevorzugte Ausfüh rungsform eines Stoßdämpfers mit einer variablen Dämpfungs kraft nach der Erfindung in Form einer Unterteilung in drei unterschiedliche Abschnitte verdeutlicht. Die dargestellte bevorzugte Ausführungsform bezieht sich auf einen doppelt wirkenden Stoßdämpfer mit Doppelrohranordnung, welcher ein inneres Zylinderrohr 1, das einen Hohlraum darin bildet, und ein äußeres Zylinderrohr 2 aufweist, das koaxial zu dem in neren Zylinderrohr angeordnet ist und dazwischen eine Vor ratskammer 8 mit einem Kreisringquerschnitt bildet. Das obe re Ende der inneren und äußeren Zylinderrohre 1 und 2 ist mittels eines Verschlußstopfens 1 a auf flüssigkeitsdichte Weise verschlossen. Der Verschlußstopfen 1 a trägt einen Stoß fängerhalter 6, der einen Rückfeder-Stoßfänger 5 hält, der aus Kautschuk, synthetischem Kautschuk oder einem äquivalenten federnd nachgiebigen oder elastischen Material hergestellt ist. Dem Rückfederstoßdämpfer 5 gegenüberliegend ist ein Rück federanschlag 4 vorgesehen, der fest an einer Kolbenstange 3 derart angebracht ist, daß der Rücklaufhub bzw. Rückhub der Kolbenstange begrenzt wird, wie dies in Fig. 1(B) gezeigt ist. Ein Dichtring 9 ist ebenfalls zur Herstellung eines flüs sigkeitsdichten Abschlusses zwischen dem äußeren Umfang der Kolbenstange 3 vorgesehen.

Eine bodenseitige Ventilanordnung 7 ist passend auf dem unte ren Ende des inneren Zylinders 1 vorgesehen, um den Innenraum des inneren Zylinders und die Vorratskammer 8 abzuteilen. Die Vorratskammer 8 umfaßt eine Gaskammer, die mit einem gasför migen Arbeitsmedium gefüllt ist, um flüssige Arbeitsmedien zu sammeln, die nachstehend als Arbeitsfluid bezeichnet wer den.

Ein Kolben 10 ist fest am unteren Ende der Kolbenstange 3 mit Hilfe einer Befestigungsschraube 11 angebracht, um eine Schub bewegung zusammen mit der Kolbenstange 3 auszuführen. Der Kol ben 10 unterteilt den Innenraum des inneren Zylinderrohrs 1 derart, daß eine obere und eine untere Fluidkammer 1 a und 1 b gebildet werden, die mit dem Arbeitsfluid gefüllt sind. Der Kolben 10 hat einen Kolbenkörper 12, der im Innern einen Fluid kanal 13 für einen Fluidstrom von der oberen Fluidkammer 1 a zu der unteren Fluidkammer 1 b während des Kolbenvorlaufhubes bildet, und der einen Fluidkanal 14 für einen Fluidstrom von der unteren Fluidkammer 1 b zu der oberen Fluidkammer 1 a wäh rend des Kolbenrückhubs bildet. Der erstgenannte Fluidkanal 13 wird nachstehend als "Vorlaufhubkanal" bezeichnet. Der letzt genannte Fluidkanal 14 wird nachstehend als "Rückhubkanal" bezeichnet. Eine obere Ventilplatte 15 ist den inneren und äußeren, ringförmigen Ausnehmungen 13 a und 13 b gegenüberliegend vorgesehen, die auf der oberen Fläche des Kolbenkörpers 12 aus gebildet sind. Die innere, ringförmige Ausnehmung 13 a steht in Fluidverbindung mit der oberen Fluidkammer 1 a über eine oder mehrere radiale Durchgänge 13 c. Andererseits steht die äußere, ringförmige Ausnehmung 13 b in Fluidverbindung mit der oberen endseitigen Öffnung des Vorlaufhubfluidkanals 13. Die obere Ventilplatte 15 schließt somit federnd nachgiebig das obere Ende der inneren und äußeren, ringförmigen Ausnehmun gen 13 a und 13 b ab. Eine untere Ventilplatte 16 ist ebenfalls der unteren Fläche des Kolbenkörpers 12 gegenüberliegend vor gesehen, um die inneren und äußeren, ringförmigen Ausnehmun gen 14 a und 14 b federnd nachgiebig zu verschließen. Die in nere, ringförmige Ausnehmung 14 a steht in Verbindung mit der unteren endseitigen Öffnung des Rücklaufhubkanals 14. Anderer seits ist die äußere, ringförmige Ausnehmung 14 b in Fluidver bindung mit der inneren, ringförmigen Ausnehmung 14 a über eine oder mehrere radiale Öffnungen 14 c.

Die obere Ventilplatte 15 wird von einer federnd nachgiebig verformbaren Blattfeder gebildet, so daß mittels Federein griff ein Dichtkontakt mit dem zugeordneten Abschnitt der oberen Fläche des Kolbenkörpers 12 hergestellt wird. Der oberen Ventilplatte 15 ist einer Schraubenfeder 20 zugeordnet, die zwischen einem Federsitz 18 und einem Federhalter 19 der art angeordnet ist, daß sie eine Federkraft auf die obere Ventilplatte 15 ausübt. Eine durchmesserkleinere Scheibe 17 ist zwischen dem Federsitz 18 und der oberen Ventilplatte 15 zur Vergleichmäßigung der Verteilung der Federkraft angeord net. In ähnlicher Weise wird die untere Ventilplatte 16 von einer federnd nachgiebig verformbaren Blattfeder gebildet. Der unteren Ventilplatte 16 ist eine Schraubenfeder 23 zuge ordnet, die zwischen einem Federsitz 22 und einem Schrauben kopf der Befestigungsschraube 11 angeordnet ist. Eine durch messerkleinere Scheibe 21 ist zwischen dem Federsitz 22 und der unteren Ventilplatte 16 zur Vergleichmäßigung der Ver teilung der Federkraft angeordnet.

Eine obere Hilfsschraubenfeder 27 ist in der oberen Fluidkam mer 1 a angeordnet. Die obere Hilfsschraubenfeder 27 sitzt auf dem Stoßfängerhalter 6 am oberen Ende 27 a und auf einem ring förmigen Federsitzteil 29 auf. Andererseits ist eine untere Hilfsschraubenfeder 28 in der unteren Fluidkammer 1 b angeord net. Die untere Hilfsschraubenfeder 28 liegt auf einem boden seitigen Ventilkörper 7 a an dem unteren Ende 28 a und auf ei nem ringförmigen Federsitzteil 30 auf. Jeweils das untere En de 27 b und das obere Ende 28 b der oberen und unteren Hilfs schraubenfedern 27 und 28 sind an den zugeordneten ringförmi gen Federsitzteilen 29 und 30 mit Hilfe von Vorsprüngen 29 a und 29 b festgelegt, die von den Außenumfangsflächen aus ra dial weg verlaufen. Die ringförmigen Federsitzteile 29 und 30 sind mit radial verlaufenden Flanschen versehen, welche Durch messer haben, die im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des inneren Zylinderrohrs 1 übereinstimmen. Axial verlaufende Ausnehmungen 31 und 32 sind auf der äußeren Umfangsfläche der Flansche der ringförmigen Federsitzteile 29 und 23 aus gebildet, um den Widerstand bei einer Axialbewegung so ge ring wie möglich zu halten. Die obere Hilfsschraubenfeder 27 und das ringförmige Federsitzteil 29 bilden eine obere Federanordnung, und die untere Hilfsschraubenfeder 28 und das ringförmige Federsitzteil 30 bilden eine untere Federan ordnung 26. Wie sich aus der Zeichnung ersehen läßt, sind die Innendurchmesser der ringförmigen Federsitzteile 29 und 30 derart gewählt, daß sie größer als die Außendurchmesser der Federsitze 18 und 22 sind und somit in Kontakt mit dem Ab schnitt der oberen und unteren Ventilplatten in der Nähe der äußeren Umfangsflächen kommen.

Wie sich aus der Zeichnung ersehen läßt, sind die Längen der oberen und unteren Hilfsschraubenfedern 27 und 28 derart ge wählt, daß die ringförmigen Ventilsitzteile 29 und 30 in ei nem Abstand angeordnet sind, und zwar in einem Anfangsab stand x ₁ und x ₂, wenn der Kolben 10 in der Neutralstellung ist und wenn die Schraubenfedern 27 und 28 vollständig ex pandiert sind. Der Abstand x ₁ und x ₂ stellt die Kolbenhubbe reiche dar, in denen keine der oberen und unteren Federan ordnungen 25 und 26 aktiv ist, um eine Federkraft zur be grenzten Verformung des zugeordneten Endes der oberen und un teren Ventilplatten 15 und 16 auszuüben. Wenn nach Fig. 2 der Kolben 10 sich in Vorlaufrichtung um eine Hubgröße über den Abstand x ₁ hinaus bewegt, kommt das obere Federsitzteil 29 in Berührung mit der oberen Ventilplatte 15, um die Fe derkraft auszuüben. Wenn andererseits entsprechend Fig. 3 der Kolben sich in Rücklaufrichtung um eine Kolbenhubgröße über den Abstand x ₂ hinaus bewegt, kommt das untere Federsitz teil 30 in Berührung mit der unteren Ventilplatte 15, um eine Federkraft auszuüben. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Hilfsfedern 27 und 28 nicht aktiv sind, solange die Kolbenhubgröße kleiner als der Abstand x ₁ und x ₂ ist.

Bei der praktischen Anwendung des Stoßdämpfungsbetriebs beim Kolbenvorlaufhub und Kolbenrückhub ist die Strömungsdrossel größe durch die Ventilplatte 15 und 16 in der Anfangsstufe des Kolbenhubs innerhalb des Bereiches zwischen x ₁ und x ₂ prinzipiell durch die Verformungsgröße der Ventilplatten 15 und 16 bestimmt. Bei der dargestellten bevorzugten Ausfüh rungsform erzeugt die radiale Öffnung 14 c, die einen kon stanten Durchgangsbereich hat, eine Dämpfungskraft, die sich in einer Rate proportional zu dem Quadrat der Kolbenhubge schwindigkeit in Abhängigkeit von dem Kolbenrückhub ändert. Zugleich erzeugt die variable Öffnung, die zwischen der un teren Ventilplatte 18 und einer Kontaktfläche 14 e auf der un teren Fläche des Kolbenkörpers 12 gebildet wird, eine Däm pfungskraft, die sich mit einer Rate proportional zu der Po tenz 2/3 der Kolbenhubgeschwindigkeit ändert. Da die konstan te Öffnung und die variable Öffnung in Reihe geschaltet sind oder hintereinander angeordnet sind, wird die integrale Däm pfungscharakteristik in dem Bereich, der zwischen den Punk ten a, der einen Abstand x ₁ von dem Neutralpunkt 1 G hat, und b, der einen Abstand x ₂ von dem Neutralpunkt 1 G hat, im we sentlichen linear proportional zur Kolbenhubgeschwindigkeit, wie dies in Fig. 5(B) gezeigt ist.

Wenn andererseits der Kolben 10 sich über den Punkt a beim Rückhub hinausbewegt, wird die obere Hilfsschraubenfeder 27 wirksam, um eine Federkraft auf die obere Ventilplatte 15 auszuüben. Die Federkraft, die auf die obere Ventilplatte ausgeübt wird, begrenzt die Stärke der Verformung der oberen Ventilplatte 15. Wenn daher die Kolbenhubrichtung sich von der Rückhubrichtung zu der Vorlaufhubrichtung ändert, wird die Verformung der oberen Ventilplatte 15 begrenzt. Somit wird die in der Anfangsstufe des Kolbenvorlaufhubes zu erzeu gende Dämpfungskraft groß. Folglich nimmt das Änderungsver hältnis der Dämpfungskraft beim Kolbenvorlaufhub allmählich entsprechend der Abnahme der Federkraft der oberen Hilfs schraubenfeder 27 ab, wie dies in Fig. 5(A) gezeigt ist.

Wenn andererseits sich der Kolben in Kolbenvorlaufrichtung bewegt, und die konstante Öffnung nicht ausgebildet ist, ändern sich die Änderungscharakteristika in einem Hubbereich, der kleiner oder gleich x ₂ ist, als der zur Erzeugung der Däm pfungskraft im Verhältnis zu der Potenz 2/3 der Kolbenhub geschwindigkeit. Somit kann man ein weicheres Federungs vermögen als beim Kolbenrücklaufhub erhalten. Ähnlich zu der vorstehend angegebenen Wirkungsweise beim Kolbenrücklaufhub kommt die untere Ventilplatte 16 in Kontakt mit dem unteren Federsitzteil 30, wenn sich der Kolben über den Punkt b hin ausbewegt. Hierdurch wird die Federkraft der unteren Hilfs schraubenfeder wirksam und wirkt auf die untere Ventilplat te 16. Daher erhält man in der Anfangsstufe des Kolbenvor laufhubes bei der Umschaltung vom Kolbenrücklaufhub eine größere Änderungsrate der Dämpfungskraft, wie dies in Fig. 5(C) gezeigt ist.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, erhält man in Abhängigkeit von einer relativ kleinen Schwingungsgröße ein im wesentlichen weiches Federungsverhalten, wenn der Kol benhub in dem Bereich zwischen den Punkten a und b abläuft. Wenn die Schwingungsgröße relativ groß ist, so daß der Kolben hub über den vorstehend genannten Bereich hinausgeht, kann man eine erhöhte Dämpfungskraft in der Anfangsstufe des Rück laufhubes erzeugen, um in wirksamer Weise die Schwingungsener gie zu absorbieren. Daher lassen sich mit der gezeigten be vorzugten Ausführungsform sowohl der Fahrkomfort als auch die Fahrstabilität verbessern.

Die Fig. 6(A) bis 6(C) zeigen die zweite bevorzugte Ausfüh rungsform eines Stoßdämpfers mit variabler Dämpfungskraft nach der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind gleiche oder ähnliche Teile wie bei der zuerst beschriebenen bevor zugten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese gezeigte zweite bevorzugte Ausführungsform unterschei det sich im wesentlichen von der erstgenannten Ausbildungs form im Hinblick auf die Ausbildung der Federsitze 40 und 42.

Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 6(A) und Fig. 1(A) er gibt, haben die Federsitze 40 und 42 einen größeren Durch messer als bei der ersten bevorzugten Ausführungsform. Die jeweiligen Federsitze 40 und 42 haben innere Sitzflächen 40 a und 40 b zur Aufnahme der Schraubenfedern 20 und 23 und äußere Sitzflächen 40 b und 42 b. Die äußeren Sitzflächen 40 b und 42 b liegen relativ zu der zugeordneten Fläche des Kolbenkörpers höher und sind so beschaffen, daß sie in Kontakt mit den obe ren und unteren Federsitzteilen 29 und 30 kommen können.

Daher wirken bei dieser bevorzugten Ausführungsform die obe ren und unteren Hilfsfedern 29 und 30 auf die oberen und un teren Ventilplatten 15 und 16 über die durchmesserkleineren Scheiben 17 und 21 ein. Somit wird ähnlich wie bei der er sten bevorzugten Ausführungsform die obere Schraubenfeder 27 in Abhängigkeit von dem Kolbenvorlaufhub aktiv, wenn dieser größer als x ₁ ist, wie dies in Fig. 7(B) gezeigt ist. Die un tere Schraubenfeder 28 wird in Abhängigkeit von dem Kolben rücklaufhub aktiv, wenn dieser größer als x ₂ ist, wie dies in Fig. 7(C) gezeigt ist. Somit ändert sich die auf die Ven tilplatten 15 und 16 ausgeübte Federkraft nach Maßgabe der Kennlinien, die in Fig. 7(A) gezeigt sind. Die Dämpfungs charakteristika sind als Folge hiervon an den zugeordneten Hubstellen a, 1 G und b unterschiedlich, wie dies in den Fig. 8(A), 8(B) und 8(C) gezeigt ist. Somit erhält man bei dieser bevorzugten Ausführungsform äquivalente Dämpfungscharakte ristika wie bei der zuerst beschriebenen bevorzugten Aus führungsform, wie dies aus Fig. 9 zu erkennen ist.

Obgleich die dargestellte bevorzugte Ausführungsform sich damit befaßt, die Durchflußdrosselung im Kolbenventil vor zusehen, läßt sich der Lösungsgedanke nach der Erfindung nicht nur bei einem Kolbenventil, sondern auch bei einem bodenseitigen Ventil verwirklichen.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsvariante der zweiten bevor zugten Ausführungsform des Stoßdämpfers, bei der die be vorzugte Ausführungsform der Hilfsfederkonstruktion zur Anwendung bei dem bodenseitigen Ventil kommt. Bei dieser Aus bildungsform hat die bodenseitige Ventilanordnung 50 einen Grundkörper 53, eine stationäre Ventilplatte 52, ein Rück schlagventil 54, eine zylindrische Hülse 55, einen unteren Ventilhalter 56, eine variable Ventilplatte 57, einen oberen Ventilhalter 58, einen Federsitz 59 und eine Ventilfeder 60, die in einer Ventilanordnung mit Hilfe einer Schraube 51 angeordnet ist. Die oberen und unteren Ventilhalter 56 und 58 sind mit Fluiddurchgangsöffnungen 56 a und 58 b versehen. Das untere Ende der Fluiddurchgangsöffnung 58 a ist federnd nach giebig durch die variable Ventilplatte 57 geschlossen. Ande rerseits ist das untere Ende des Fluiddurchganges in Verbin dung mit einem Fluidkanal 62 über eine Öffnung, die von dem Rückschlagventil 55 gebildet wird. Das untere Ende des Fluid kanals 62 ist federnd nachgiebig durch die stationäre Ventil platte 52 verschlossen. Andererseits ist der Grundkörper 53 mit einer Fluiddurchgangsöffnung 63 versehen, deren oberes Ende durch das Rückschlagventil 54 geschlossen ist. Die Fluid durchgangsöffnung 63 ist in Verbindung mit der unteren Fluid kammer über einen Zwischenraum c, der zwischen dem inneren Um fang des inneren Zylinders 1 und dem äußeren Umfang des un teren Ventilhalters 56 gebildet wird.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist ein Verlängerungsflansch 59 a mit einem Federsitz 59 zur Aufnahme des unteren Endes der unteren Hilfsfeder 28 versehen. Während der Kolbenbewegung des Kolbens 10 innerhalb des Bereiches zwischen x ₁ und x ₂ kann die Federkraft den Federsitz 9 nicht beaufschlagen. Wenn andererseits der Kolbenhub größer wird und über den Punkt x ₂ hinausgeht, wird die Federkraft der un teren Hilfsfeder 28 wirksam und wirkt auf den Federsitz 59, so daß hierdurch eine Beaufschlagung des oberen Federsitzes 56 zur Begrenzung der Verformung derselben bewirkt wird.

Wie hieraus zu ersehen ist, wird bei dieser Auslegungsform bewirkt, daß ein größeres Zunahmeverhältnis der Dämpfungskraft in Abhängigkeit von dem Kolbenvorlaufhub im Anschluß an den Kolbenrücklaufhub in einem relativ großen Maße erzeugt wird.

Die Fig. 10(A), 10(B) und 10(C) zeigen eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Stoßdämpfers mit variabler Dämpfungskraft nach der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist ein oberer Federsitz 60 vorgesehen, um das obere Ende der Schraubenfeder 20 aufzunehmen. Auch ist ein unterer Federsitz 62 vorgesehen, um das untere Ende der Schraubenfeder 23 aufzunehmen. Wie sich aus Fig. 10(A) ersehen läßt, beläuft sich der Abstand zwi schen den ringförmigen Federsitzteilen 29 und 30 und den zuge ordneten Paßflächen 60 a und 62 a auf jeweils x ₁ und x ₂. Anderer seits sind die Abstände des Umfangsrandabschnittes der oberen und unteren Federsitze 60 und 62 und der zugeordneten Ventil platten 15 und 16 jeweils mit x ₃ und x ₄ angegeben. Die oberen und unteren Hilfsfederanordnungen 25 und 26 sind somit zu Beginn wirksam und beaufschlagen die oberen und unteren Feder sitze 60 und 62, wenn der Kolbenhub größer als x ₁ wird, wie dies in Fig. 11(A) gezeigt ist. Bei einem weitergehenden Kol benhub kommt dann der Federsitz 60 und 62 in Berührung mit der zugeordneten Ventilplatte 15 und 16, wie dies in Fig. 11(B) gezeigt ist.

Bei dieser Auslegungsform kann man im wesentlichen die glei chen oder äquivalenten Effekte bei der voranstehend beschrie benen bevorzugten Ausführungsform erhalten. Ferner kann man eine Änderung der Federkraft, die das Veränderungsverhältnis ändert, zweimal an den zugeordneten Punkten a, b und c, d er halten, wie dies in den Fig. 12(A) bis 12(C) gezeigt ist. Durch Änderung der vorstehend angegebenen Federcharakteristika kann man eine Veränderung der Dämpfungskraft erhalten, wie dies in den Fig. 13(A), 13(B) und 13(C) verdeutlicht ist. Wie sich aus diesen Ausführungen ergibt, kann man bei dieser darge stellten Auslegungsform eine beträchtlich große Dämpfungskraft bei dem Rücklaufhub nach dem Vorlauf- oder Rücklaufhub über die vorbestimmte Größe hinaus erhalten.

Nach der Erfindung läßt sich somit eine relativ weiche Fede rungscharakteristik in Abhängigkeit von einer im wesentlichen kleinen Schwingungsstärke bereitstellen, und es wird eine aus reichende Dämpfungskraft in Abhängigkeit von einer Schwingung über eine vorbestimmte Stärke hinaus erzeugt. Somit werden bei der Erfindung die angegebenen Vorteile und Zielsetzungen erreicht.

Obgleich die Erfindung voranstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten be schränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifi kationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft für eine Fahrzeugradlagerung, gekennzeichnet durch:
einen hohlen Zylinder (1, 2), der einen Innenraum be grenzt, der mit einem Arbeitsfluid gefüllt ist,
einen Kolben (10), der mit einer Kolbenstange (3) zur Ausführung einer Schubbewegung mit derselben verbunden ist, wobei der Kolben (10) den Innenraum des Zylinders (1, 2) in erste und zweite Fluidkammern (1 a, 1 b) unterteilt,
eine erste Fluiddurchgangseinrichtung (13), die einen ersten durch den Kolben (10) gehenden Fluidkanal zur Bil dung einer Fluidverbindung zwischen der ersten und der zwei ten Fluidkammer (1 a, 1 b) während des Kolbenvorlaufhubes bil det,
eine zweite Fluiddurchgangseinrichtung (14), die einen zweiten, durch den Kolben (10) gehenden Fluidkanal zur Her stellung einer Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Fluidkammer (1 a, 1 b) während des Kolbenrücklaufhubes bildet,
eine erste Ventileinrichtung (15), die der ersten Fluid durchgangseinrichtung (13) zum federnd nachgiebigen Absper ren des ersten Fluidkanals und zur Drosselung des durchge henden Fluidstromes zugeordnet ist, wobei die erste Ventil einrichtung (15) auf die durch den Kolbenrücklaufhub erzeugte Fluiddruckdifferenz zur Verformung und Veränderung der Fluid drosselstärke anspricht,
eine zweite Ventileinrichtung (16), die der zweiten Ven tildurchgangseinrichtung (14) zum federnd nachgiebigen Ab sperren des zweiten Fluidkanales und zur Drosselung des durchgehenden Fluidstromes zugeordnet ist, wobei die zweite Ventileinrichtung (16) auf die durch den Kolbenvorlaufhub erzeugte Fluiddruckdifferenz zur Verformung und Veränderung der Fluidströmungsdrosselstärke anspricht,
eine erste Hilfsfedereinrichtung (27), die mit der ersten Ventileinrichtung (15) zur Bereitstellung einer Hilfsfeder kraft zur Begrenzung der Verformung der ersten Ventilein richtung (15) zusammenarbeitet, wobei die erste Hilfsfeder einrichtung (27) derart ausgelegt ist, daß sie einen aktiven Bereich axial versetzt zur Vorlaufrichtung mit einer ersten vorgegebenen Größe derart hat, daß die Hilfsfederkraft auf die erste Ventileinrichtung (15) zur Einwirkung kommt, nach dem eine gewisse Größe des Kolbenvorlaufhubes zurückgelegt ist, und
eine zweite Hilfsfedereinrichtung (28), die mit der zweiten Ventileinrichtung (16) zur Bereitstellung einer Hilfsfeder kraft zur Begrenzung der Verformung der zweiten Ventilein richtung (16) zusammenarbeitet, wobei die zweite Hilfsfeder einrichtung (28) derart ausgelegt ist, daß sie einen aktiven Bereich axial versetzt in Rücklaufrichtung mit einer zweiten vorgegebenen Größe derart hat, daß die Hilfsfederkraft auf die zweite Ventileinrichtung (16) einwirkt, nachdem eine vor bestimmte Größe des Kolbenvorlaufhubes zurückgelegt ist.