DE4029554A1 - Stossdaempfer mit variabler daempfungskraft und mit einer linearen und grossbereichigen daempfungskraftaenderung in abhaenigkeit von der kolbenhubgeschwindigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft für eine Kraftfahrzeug-Rad­ aufhängung. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit ei­ nem Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft, bei dem man eine lineare Dämpfungskraftänderungscharakteristik in Ab­ hängigkeit von der Kolbenhubgeschwindigkeit und einer aus­ reichenden, großbereichigen Dämpfungskraftänderung erhal­ ten kann.

In der ungeprüften japanischen Erstveröffentlichung (Tokkai) Showa 61-65 930 ist ein Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft für eine Kraftfahrzeug-Radaufhängung ange­ geben. Der Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft, wel­ cher dort gezeigt ist, hat einen Kolben, welcher eine axia­ le Endfläche hat, die einer der Fluidkammern zugewandt ist. Drei koaxiale Ausnehmungen sind auf der axialen Endfläche ausgebildet. Die Ausnehmungen sind durch ein Scheiben- bzw. Tellerventil geschlossen, welches dicht schließend den äuße­ ren Umfangsrand desselben berührt. Das Tellerventil ist mit­ tels Federkraft öffenbar, um eine Fluidverbindung zwischen einer der Fluidkammern und einer weiteren Fluidkammer über zugeordnete jeweilige Fluidverbindungswege zur Erzeugung ei­ ner Dämpfungskraft herzustellen. Die Tellerventile sind ge­ mäß einer variablen Dämpfungsart betreibbar, wobei der Stoß­ dämpfer in der Betriebsart HART arbeitet, wenn die Fluid­ verbindung nur über die zu innerst liegende Ausnehmung und die zugeordneten Fluidströmungswege hergestellt wird. Wenn andererseits die Fluidverbindung über die Zwischenausneh­ mung und die zugeordneten Fluidwege hergestellt wird, ar­ beitet der Stoßdämpfer in der Betriebsart MITTEL. Wenn die Fluidverbindung über alle Ausnehmungen und alle Fluidwege hergestellt wird, erhält man bei dem Stoßdämpfer die Betriebs­ art WEICH.

Bei einem derartigen Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft lassen sich mit mehrstufigen Ventilsitzen lineare Dämpfungs­ kraft-Änderungseigenschaften erzielen. Da andererseits ein derartiger üblicher Stoßdämpfer ein einziges Tellerventil verwendet, ist eine ausreichend hohe Steifigkeit erforderlich, um eine hohe Dämpfungskraft in der Betriebsart HART zu er­ reichen. Durch diese hohe Steifigkeit des Tellerventils kann sich der Dämpfungskraft-Änderungsbereich in der Betriebsart WEICH einengen. Daher wird die Einstellung der Ventilteller­ steifigkeit schwierig.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, einen Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft bereitzustellen, bei dem man sowohl Eigenschaften hinsichtlich einer linearen Dämpfungskraftän­ derung als auch eine Änderung in einem großen Bereich er­ hält.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft angegeben, welcher einen Zylinder umfaßt, in dem erste und zweite Fluidkammern begrenzt werden, welche durch einen Ventilkörper getrennt sind. Der Ventilkörper bil­ det erste und zweite Fluidwege für eine Fluidverbindung zwi­ schen den ersten und zweiten Fluidkammern. Ein Ventil mit einer härteren Dämpfungscharakteristik ist dem ersten Fluid­ weg zugeordnet. Andererseits ist dem zweiten Fluidweg ein Ventil mit einer weicheren Dämpfungscharakteristik zuge­ ordnet. Der Ventilkörper hat ein Paar von koaxial angeord­ neten Ausnehmungen. Die innere Ausnehmung ist in Ver­ bindung mit dem ersten Fluidweg. Ventilsitze werden längs dem zugeordneten äußeren Umfang der inneren und äußeren Aus­ nehmungen gebildet. Der zweite Fluidweg ist mit einer Ein­ richtung zur Änderung der Fluidströmungsdurchtrittsfläche versehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung weist ein Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft folgen­ des auf:
einen Zylinder, der erste und zweite Fluidkammern bildet, die durch eine Kolbenanordnung getrennt sind, der in dem Innenraum des Zylinders zur Ausführung einer Schub­ bewegung nach Maßgabe der Relativverschiebung zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Straßenrad angeordnet ist,
einen ersten Fluidweg, der für eine Fluidströmung von der ersten Fluidkammer zu der zweiten Fluidkammer in Abhängigkeit von dem Hub der Kolbenanordnung zur Kompres­ sion des Volumens der ersten Fluidkammer bestimmt ist,
einen zweiten Fluidweg, der parallel zu dem ersten Fluidweg für einen Fluidstrom von der ersten Fluidkammer zu der zweiten Fluidkammer in Abhängigkeit von dem Hub der Kolbenanordnung zur Kompression des Volumens der ersten Fluidkammer gebildet wird,
eine erste Ventileinrichtung, die in dem ersten Fluidweg zur Erzeugung einer relativ hohen Dämpfungs­ kraft angeordnet ist, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, wo­ bei die Dämpfungscharakteristika derselben im wesentlichen linear proportional zur Kolbenhubgeschwindigkeit sind, und
eine zweite Ventileinrichtung, die in dem zweiten Fluidweg zur Erzeugung einer relativ geringen Dämpfungs­ kraft angeordnet ist, die dem Kolbenhub entgegenwirkt.

Bei einer bevorzugten Auslegungsform weist die erste Ven­ tileinrichtung eine Einrichtung zur Bildung einer ersten Durchgangsöffnung mit einer variablen Durchtrittsfläche auf, wobei die Fluiddurchtrittsfläche in Abhängigkeit von der Kolbenhubgeschwindigkeit zur Veränderung der zu erzeu­ genden Dämpfungskraft variabel ist und zur Bildung einer zweiten Durchtrittsöffnung mit variabler Durchtrittsfläche auf, die in Reihe zu der ersten Durchtrittsöffnung mit va­ riabler Durchtrittsfläche angeordnet ist, und deren Fluid­ durchtrittsfläche sich einheitlich mit der veränderbaren Durchtrittsfläche der ersten Durchtrittsöffnung zur Verände­ rung der Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Kolbenhub­ geschwindigkeit variieren läßt. In diesem Fall ermöglichen die ersten und zweiten Durchtrittsöffnungen mit variablen Durchtrittsflächen Dämpfungskraft-Änderungscharakteristika, die proportional zum Exponenten 2/3 der Kolbenhubgeschwindigkeit sind. Die zweite Ventileinrichtung kann eine Durchtrittsöff­ nung mit einer konstanten Durchtrittsfläche aufweisen, wobei die Fluiddurchtrittsfläche von außen her veränderbar ist.

Der Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft kann ferner ein Rückschlagventil aufweisen, das in dem zweiten Fluidweg zum Absperren des Fluidstroms in Gegenrichtung vorgesehen ist.

Die erste Ventileinrichtung kann ein Tellerventil aufweisen, das auf koaxial angeordneten, ringförmigen Ventilsitzen sitzt, wobei die erste Durchtrittsöffnung mit variabler Durchtritts­ fläche von dem Tellerventil und einem der ringförmigen Ven­ tilsitze gebildet wird, und wobei die zweite Durchtrittsöff­ nung mit variabler Durchtrittsfläche von dem Tellerventil und einem weiteren Ventilsitz gebildet wird. Das Tellerven­ til kann in Abhängigkeit von dem auf ihn wirkenden Fluiddruck federnd nachgiebig verformbar sein, und es stellt eine größere Federkraft an einer Stelle beim Aufsitzen auf ei­ nem der Ventilsitze als an einer Stelle beim Aufsitzen auf dem anderen Ventilsitz bereit.

Die zweite Ventileinrichtung kann einen Drehventilkörper aufweisen, der eine axial verlaufende Ausnehmung bildet, die als ein Teil des zweiten Fluidwegs dient, wobei die axial verlaufende Ausnehmung hinsichtlich der Überlappungs­ größe mit dem zugeordneten Ende des radialen Teils des zwei­ ten Fluidweges in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Drehventilkörpers variabel ist, um die Fluiddurchtrittsfläche zu variieren, welche unabhängig von der Kolbenhubgeschwindig­ keit konstant gehalten wird. In einem solchen Fall kann die axial verlaufende Ausnehmung zwischen einem Paar von radia­ len Teilen des zweiten Fluidweges angeordnet sein, um ein Paar von Fluiddurchtrittsöffnungen mit konstanter Durchtritts­ fläche an beiden Enden derselben zu bilden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Er­ findung wird ein Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft be­ reitgestellt, welcher folgendes aufweist:
einen Zylinder, der erste und zweite Fluidkammern begrenzt, die durch eine Kolbenanordnung getrennt sind, der in dem Innenraum des Zylinders für eine Schubbewegung nach Maßgabe der Relativverschiebung zwischen einer Fahrzeugkaros­ serie und einem Straßenrad angeordnet ist,
einen ersten Fluidweg, der für einen Fluidstrom von der ersten Fluidkammer zu der zweiten Fluidkammer in Abhän­ gigkeit von dem Hub der Kolbenanordnung bei einer Komprimie­ rung des Volumens der ersten Fluidkammer bestimmt ist,
einen zweiten Fluidweg, der parallel zu dem ersten Fluidweg für einen Fluidstrom von der ersten Fluidkammer zu der zweiten Fluidkammer in Abhängigkeit von dem Hub der Kolbenanordnung bei einer Kompression des Volumens der ersten Fluidkammer vorgesehen ist,
einen dritten Fluidweg, der unabhängigkeit von dem ersten und zweiten Fluidweg für einen Fluidstrom von der zweiten Fluidkammer zu der ersten Fluidkammer in Abhängig­ keit von dem Hub der Kolbenanordnung bei der Kompression des Volumens der zweiten Fluidkammer vorgesehen ist,
einen vierten Fluidweg, der unabhängig von dem er­ sten und zweiten Fluidweg und parallel zu dem dritten Fluid­ weg für einen Fluidstrom von der zweiten Fluidkammer zu der ersten Fluidkammer in Abhängigkeit von dem Hub der Kolben­ anordnung bei der Kompression des Volumens der zweiten Fluid­ kammer vorgesehen ist,
eine erste Ventileinrichtung, die in dem ersten Fluid­ weg zur Erzeugung einer relativ großen Dämpfungskraft, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, angeordnet ist, wobei die Dämp­ fungscharakteristika desselben im wesentlichen linear propor­ tional zur Kolbenhubgeschwindigkeit sind,
eine zweite Ventileinrichtung, die in dem zweiten Fluidweg zur Erzeugung einer relativ niedrigen Dämpfungskraft, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, angeordnet ist,
eine dritte Ventileinrichtung, die in dem dritten Ven­ tilweg zur Erzeugung einer relativ hohen Dämpfungskraft, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, angeordnet ist, wobei die Dämp­ fungscharakteristika desselben im wesentlichen linear propor­ tional zur Kolbenhubgeschwindigkeit sind, und
eine vierte Ventileinrichtung, die in dem vierten Fluidweg zur Erzeugung einer relativ niedrigen Dämpfungskraft, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Hauptteils einer be­ vorzugten Ausführungsform eines Stoßdämpfers mit variabler Dämpfungskraft nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Drehventilteils, das bei der bevorzugten Ausführungsform des Stoß­ dämpfers mit variabler Dämpfungskraft nach Fig. 1 zur Anwendung kommt,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 2, und

Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Änderung der Dämpfungskraftänderung jeweils bei der Betriebs­ art HART und WEICH bei der bevorzugten Ausfüh­ rungsform des Stoßdämpfers mit variabler Dämp­ fungskraft nach der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, und insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform eines Stoßdämpfers mit variabler Dämpfungskraft nach der Er­ findung einen Zylinder 1, welcher einen Innenraum begrenzt. Eine Kolbenanordnung 2 ist in dem Innenraum angeordnet und begrenzt obere und untere Fluidkammern A und B. Beide oberen und unteren Fluidkammern A und B sind mit einem Arbeitsfluid gefüllt. Die Kolbenanordnung 2 ist in der Nähe des unteren Endes einer Kolbenstange 3 angebracht, die sich von dem obe­ ren Ende des Zylinders 1 aus wegerstreckt und mit einer Fahr­ zeugkarosserie an ihrem oberen Ende verbunden ist. Die Kol­ benstange 3 hat eine hohlzylindrische Auslegung und bildet eine durch sie gehende, axial verlaufende Bohrung 3a.

Die Kolbenanordnung 2 weist einen Rückstoßanschlag 5 ei­ ne Unterlagscheibe 6a, ein Kompressionsrückschlagventil 7, einen oberen Ventilkörper 8, eine Unterlagscheibe 6b, ein Kompressionsdämpfungsventil 9, einen Kolbenkörper 2A, ein Expansionsdämpfungsventil 10, eine Unterlagscheibe 6c, ei­ nen Federsitz 12, eine Feder 13 und eine Befestigungsmutter 14 auf. Die Bauteile der Kolbenanordnung 2 werden auf dem unteren Endteil der Kolbenstange 3 angeordnet und an dieser mit Hilfe der Befestigungsmutter 14 befestigt. Der obere Ven­ tilkörper 8 und der Kolbenkörper 2A sind mit einer axialen Öffnung 8h und 2a versehen. Ein Dichtring R ist auf dem äu­ ßeren Umfang des Kolbenkörpers 2A zur Herstellung einer flüs­ sigkeitsdichten Abdichtung zwischen dem inneren Umfang des Zylinders 1 angebracht.

Der obere Ventilkörper 8 ist mit einer ringförmigen Ausneh­ mung 8a an der oberen Fläche ausgebildet. Ein ringförmiger Vorsprung 8e ragt von dem Grund der Ausnehmung 8a vor, um das Druckrückschlagventil 7 zu stützen, das eine im wesentlichen geringe Steifigkeit hat. Ein oder mehrere radiale Ausnehmun­ gen 8f werden durch den ringförmigen Vorsprung 8e zur Her­ stellung einer Fluidverbindung zwischen den inneren und äuße­ ren Seiten des ringförmigen Vorsprungs gebildet. Eine ring­ förmige Ausnehmung 8g, die auf dem inneren Umfang der axia­ len Öffnung 8h ausgebildet ist, ist in Fluidverbindung mit der ringförmigen Ausnehmung 8a. Die ringförmige Ausnehmung 8g ist in Fluidverbindung mit der Axialbohrung 3a über die Kompressionsströmungsöffnungen 3c.

Der Kolbenkörper 2 ist auch mit koaxial angeordneten inne­ ren und äußeren, ringförmigen Ausnehmungen 2b und 2c verse­ hen. Die inneren und äußeren, vorspringenden Umfangsteile bzw. Stegteile sind mit Ventilsitzflächen 2d und 2e verse­ hen. Die innere Ausnehmung 2b ist in Fluidverbindung mit der unteren Fluidkammer B über eine Mehrzahl von Kompres­ sionsfluidwegen 2f. Die innere Ausnehmung 2b ist auch in Fluidverbindung mit einer zentralen, ringförmigen Ausneh­ mung 2s über eine Mehrzahl von radialen Ausnehmungen 2g. Die zentrale ringförmige Ausnehmung 2s ist in Fluidverbin­ dung mit der Axialbohrung 3a des durchmesserkleineren Ab­ schnitts 3b der Kolbenstange 3 über ein Paar von Radialöff­ nungen 3d, die von der Umfangswand der Kolbenstange in ei­ ner axial versetzt liegenden Stellung zueinander gebildet werden. Das obere Öffnungsende der inneren und äußeren, ring­ förmigen Ausnehmungen 2b und 2e sind durch das Kompressions­ dämpfungsventil 9 verschlossen.

Eine im wesentlichen symmetrische Anordnung ist auf der unte­ ren Fläche des Kolbenkörpers 2a der unteren Fluidkammer B gegenüberliegend vorgesehen. Insbesondere sind innere und äus­ sere, ringförmige Ausnehmungen 2j und 2k auf der unteren Flä­ che des Kolbenkörpers 2A ausgebildet. Die innere, ringförmi­ ge Ausnehmung 2j ist in Fluidverbindung mit einer ringförmi­ gen, zentralen Ausnehmung 2t über radiale Ausnehmungen 2r. Die zentrale Ausnehmung 2t ist in Fluidverbindung mit der Axialbohrung 3a der Kolbenstange 3 über ein Paar von radialen Öffnungen 3e, die durch die Umfangswand der Kolbenstange in axial versetzter Lage zueinander gebildet werden. Innere und äußere Stegteile mit Ventilsitzflächen 2m und 2n werden längs den zugeordneten, äußeren Umfangsrändern der inneren und äu­ ßeren Ausnehmungen 2j und 2k gebildet. Das Expansionsdämp­ fungsventil 10 liegt im Grundzustand auf diesen inneren und äußeren Ventilsitzen auf. Wie sich aus der Zeichnung ersehen läßt, ist das Expansionsdämpfungsventil 10 mit einer höheren Steifigkeit an dem Teil versehen, der radial von der der in­ neren Sitzfläche 2m zugeordneten Stelle nach innen liegt, im Vergleich zu jenem Teil, der radial außerhalb der inneren Sitzfläche liegt. Ferner ist das Expansionsdämpfungsventil 10 in Richtung der inneren und äußeren Ventilsitzflächen 2m und 2n mittels einer Spiralfeder 13 vorbelastet, wobei die Federkraft auf das Expansionsdämpfungsventil über den Ventil­ sitz 12 ausgeübt wird.

Die Befestigungsmutter 14 ist mit einem durchmessergröße­ ren Abschnitt 14a versehen, in dem eine Bohrung 14b vorge­ sehen ist, die einen größeren Durchmesser als die Axialboh­ rung 3a der Kolbenstange 3 hat. Die Bohrung 16b ist in Fluid­ verbindung mit der Axialbohrung 3a. Dem unteren offenen Ende der Bohrung 14b gegenüberliegend ist ein unterer Ventilkörper 15 vorgesehen. Der untere Ventilkörper 15 ist mit einer ring­ förmigen Ausnehmung 15b versehen, die an der unteren Fläche desselben ausgebildet ist. Das untere, offene Ende der ring­ förmigen Ausnehmung 15b ist durch ein Expansionsrückschlagven­ til 16 geschlossen, das eine relativ geringe Steifigkeit hat. Ein ringförmiger Vorsprung 15e ragt von dem Grund der ring­ förmigen Ausnehmung 15b vor, um das Expansionsrückschlagven­ til 16 abzustützen. Radiale Ausnehmungen 15f werden durch den ringförmigen Vorsprung 15e zur Herstellung einer Fluidver­ bindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des ring­ förmigen Vorsprungs gebildet. Das innere Seitenteil der ring­ förmigen Ausnehmung 15b, das radial zur Innenseite des ring­ förmigen Vorsprunges 15e ausgerichtet ist, ist in Verbindung mit der Bohrung 14b in der Befestigungsmutter 14 über axiale Öffnungen 15f.

Ein Drehventilkörper 17 ist in der Axialbohrung 3a der Kolben­ stange 3 drehbeweglich angeordnet. Der Drehventilkörper 17 ist zwischen den oberen und unteren Buchsen 18 und 19 angeordnet und gelagert. Wie sich aus Fig. 1 entnehmen läßt, ist die un­ tere Buchse 19 mit einer axial verlaufenden Ausnehmung 19a versehen. Der Drehventilkörper 17 ist mit oberen und unteren, axial verlaufenden Ausnehmungen 17a und 17b versehen, wie dies in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt ist. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind jeweils vier obere und un­ tere Ausnehmungen 17a und 17b in regelmäßigen Umfangsabstän­ den ausgebildet. Die oberen, axialen Ausnehmungen 17a stel­ len eine Fluidverbindung zwischen Radialöffnungen 3c und 3d derart her, daß eine Fluidverbindung zwischen der ringförmi­ gen Ausnehmung 8a des oberen Ventilkörpers 8 und der inneren ringförmigen Ausnehmung 2b des Kolbenkörpers 2A hergestellt wird. Andererseits stellen die unteren axialen Ausnehmungen 17b eine Verbindung von der inneren, ringförmigen Ausnehmung 2j des Kolbenkörpers 2 und der Bohrung 14b der Befestigungs­ mutter 14 her.

Der Drehventilkörper 17 ist mit einer Betätigungsstange 20 verbunden, die mit einer Antriebseinrichtung, wie einem Schrittschaltmotor oder dergleichen verbunden ist, so daß sie mit Hilfe eines übertragenen Drehmomentes drehangetrieben wird. Daher läßt sich die Winkelstellung des Drehventilkör­ pers 14 verstellen, um eine variable Fluidstromdrosselung für die Fluidverbindung über die oberen und unteren axialen Aus­ nehmungen 17a und 17b zu erhalten. Insbesondere läßt sich bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform die Winkel­ stellung des Drehventilkörpers 17 zwischen einer Position einstellen, an der eine minimale Fluidströmungsdrosselung vor­ handen ist und somit eine maximale Strömungsmenge des Arbeits­ fluides durch die axialen Ausnehmungen 17a und 17b strömen kann, wobei es sich bei dieser Stellung um die "Stellung für die Betriebsart WEICH" handelt, und einer Stellung einstel­ len, bei der die maximale Fluidströmungsdrosselung vorhanden ist, um eine minimale Strömungsmenge des Arbeitsfluides durch die axialen Ausnehmungen zu erreichen, wobei diese Stellung nachstehend als "Stellung für die Betriebsart HART" bezeich­ net wird.

Obgleich die dargestellte bevorzugte Ausführungsform auf ei­ ne Zweiwegeinstellung der Dämpfungscharakteristika mittels Umschalten der Drehventilkörperstellung zwischen der vor­ stehend genannten WEICH-Betriebsstellung und der HART-Be­ triebsstellung eingeht, kann eine beliebige Anzahl von Zwi­ schendämpfungscharakteristikabetriebsarten zwischen der Be­ triebsart WEICH und der Betriebsart HART dadurch erreicht werden, daß man die Fluidströmungsdrosselungsgröße unter­ schiedlich an unterschiedlichen Winkelpositionen des Dreh­ ventilkörpers wählt.

Bei der vorstehend angegebenen Auslegungsform wird die Ar­ beitsweise der dargestellten bevorzugten Ausführungsform des Stoßdämpfers mit variabler Dämpfungskraft nach der Erfin­ dung nachstehend zum besseren Verständnis der Erfindung er­ läutert.

Es wird angenommen, daß der Kolben einen Hub in Expansions­ richtung bei der Rückhubbewegung zwischen der Fahrzeugkarosse­ rie und dem Fahrzeugrad ausführt, wobei die obere Fluidkam­ mer A komprimiert wird, um den Fluiddruck anzuheben, und die untere Fluidkammer B expandiert wird, um den Fluiddruck her­ abzusetzen. Daher stellt sich ein Fluidstrom von der oberen Fluidkammer A zu der unteren Fluidkammer B ein. Das unter Druck stehende Fluid strömt in die innere, ringförmige Aus­ nehmung 2j über einen Verbindungsweg 2p, der durch den Kol­ benkörper 2 gebildet wird. Das Arbeitsfluid beaufschlagt die innere ringförmige Kammer 2; bis der Fluiddruck in der inneren, ringförmigen Kammer 2j die Federkraft des Expansions­ dämpfungsventils 10 überschreitet. Die gesamte Arbeitsfluid­ menge strömt in die axiale Bohrung 3a über die radialen Öff­ nungen 3e, wenn der Drehventilkörper 17 in der Stellung für die WEICHE Betriebsart bleibt. Dann strömt das Arbeitsfluid in die untere, axiale Ausnehmung 17b des Drehventilkörpers, strömt durch die axiale Ausnehmung 19a der unteren Buchse, die Bohrung 14b der Befestigungsmutter 14, die axiale Öff­ nung 15f und in die ringförmige Ausnehmung 15b. Der Fluid­ druck in der ringförmigen Ausnehmung 15b wirkt auf das Ex­ pansionsrückschlagventil 16, um eine Verformung des Letzt­ genannten zu bewirken, so daß ein Fluidströmungsweg gebildet wird, auf dem das Arbeitsfluid in die untere Fluidkammer B strömen kann. Hierdurch wird der Fluidströmungsweg II in Fig. 1 gebildet.

Wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit ansteigt, und somit der Fluiddruck in der inneren, ringförmigen Ausnehmung 2j grö­ ßer als die Federkraft des Expansionsdämpfungsventils 10 wird, wird eine Verformung bei dem Expansionsdämpfungsventil bewirkt, um einen Fluidströmungsweg zwischen der inneren Ven­ tilsitzfläche 2m und der zugeordneten Paßfläche des Expan­ sionsdämpfungsventils zu bilden, so daß eine Fluidverbindung zwischen den inneren und äußeren, ringförmigen Ausnehmungen 2j und 2k hergestellt wird. Durch die Verformung des Expan­ sionsdämpfungsventils wird der äußere Umfang des Expansions­ dämpfungsventils von der äußeren Ventilsitzfläche 2n abgeho­ ben. Daher strömt ein Teil des in die innere, ringförmige Ausnehmung 2j von der oberen Fluidkammer A strömende Arbeits­ fluid in die untere Fluidkammer B über den so gebildeten Fluidströmungsweg.

Wenn man annimmt, daß der Drehventilkörper 17 vollständig den Fluidstrom durch die oberen und unteren axialen Ausnehmungen 17a und 17b sperrt, verhält sich die Änderung der Dämpfungs­ kraft, die an dem Zwischenraum zwischen den inneren und äuße­ ren Ventilsitzflächen 2m und 2n und den zugeordneten Teilen des Expansionsdämpfungsventils 10 erzeugt wird, proportional zu dem Exponenten 2/3 der Kolbengeschwindigkeit. Da die Zwi­ schenräume zwischen der inneren Ventilsitzfläche und dem zu­ geordneten Teil des Expansionsdämpfungsventils und zwischen der äußeren Ventilsitzfläche des Umfangsrandabschnittes des Expansionsdämpfungsventils in Reihenschaltung oder in Tandem­ anordnung vorgesehen sind, ergeben sich die Änderungscharak­ teristika der Dämpfungskraft entsprechend der durchgezogenen Linie gemäß Fig. 5. Wie sich von der Linie nach Fig. 5 ablesen läßt, erhält man im wesentlichen lineare und HARTE Dämpfungscharakteristika.

Wenn andererseits der Drehventilkörper 17 in der Stellung für die Betriebsart WEICH ist, und ein maximaler Fluidströ­ mungsweg bereitgestellt wird, strömt die gesamte Menge des Arbeitsfluides auf dem vorstehend angegebenen Weg II, wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit relativ niedrig ist. Zu diesem Zeitpunkt erhält man die Dämpfungscharakteristika der Be­ triebsart WEICH, welche proportional zu dem Quadrat der Kol­ benhubgeschwindigkeit im niedrigen Kolbenhubgeschwindigkeits­ bereich sind, wie dies mit einer durchgezogenen Linie in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn andererseits die Kolbengeschwindig­ keit ansteigt, um den Fluiddruck in der inneren, ringförmigen Kammer 2j zu erhöhen, so daß dieser die Federkraft des Ex­ pansionsdämpfungsventils 10 überwindet, werden die Zwischen­ räume zwischen der inneren Ventilsitzfläche und dem zugeordne­ ten Teil des Expansionsdämpfungsventils und zwischen der äus­ seren Ventilsitzfläche und dem Umfangsrandabschnitt des Ex­ pansionsdämpfungsventils gebildet, so daß eine Fluidströmung durch diese durchgehen kann. Als Folge hiervon strömt ein Teil des Arbeitsfluides durch diesen Zwischenraum, um eine Dämpfungskraft proportional zu dem Exponenten 2/3 der Kolben­ hubgeschwindigkeit zu erzeugen. Als Folge hiervon lassen sich in der Stellung mit der Betriebsart WEICH des Drehventilkör­ pers 17 im wesentlichen lineare Änderungscharakteristika der Dämpfungskraft in einem relativ hohen Kolbenhubgeschwindig­ keitsbereich erzielen, wobei die erzeugte Dämpfungskraft bei jeder beliebigen Kolbenhubgeschwindigkeit mit einem im we­ sentlichen kleinen Wert im Vergleich zu jener bei der Be­ triebsart HART aufrechterhalten wird.

Bei dem Kolbenkompressionshub in Abhängigkeit von der Vor­ wärtshubbewegung zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Fahrzeugrad wird andererseits der Fluiddruck in der unte­ ren Fluidkammer B nach Maßgabe des Kolbenkompressionshubs erhöht. Somit stellt sich ein Fluidstrom von der unteren Fluidkammer B zu der oberen Fluidkammer A ein. Das Arbeits­ fluid in der unteren Fluidkammer B strömt somit in die in­ nere ringförmige Kammer 2b des Kolbenkörpers 2A. Das Ar­ beitsfluid in der inneren, ringförmigen Ausnehmung 2b strömt in die obere, axiale Ausnehmung 17a des Drehventilkörpers 17 über die radialen Öffnungen 3d, und strömt dann in die ring­ förmige Ausnehmung 8a über die radiale Öffnung 3c. Somit stellt sich der Fluidströmungsweg II ein, der in Fig. 1 ge­ zeigt ist. So lange der Fluiddruck in der inneren, ringför­ migen Ausnehmung 2b niedriger als die Vorgabekraft des Kom­ pressionsdämpfungsventils 9 ist, strömt das Arbeitsfluid von der unteren Fluidkammer B zu der oberen Fluidkammer A ledig­ lich über den vorstehend angegebenen Fluidströmungsweg II. Somit strömt das Arbeitsfluid in die ringförmige Ausnehmung 8a und bewirkt eine Verformung des Kompressionsrückschlag­ ventils 7, um in die obere Fluidkammer A zu strömen.

Wenn andererseits der Fluiddruck in der inneren, ringförmi­ gen Ausnehmung 2b die Vorgabekraft des Kompressionsdämpfungs­ ventils 9 überwindet, wird das Kompressionsdämpfungsventil 9 verformt, so daß es von den zugeordneten inneren und äuße­ ren Ventilsitzflächen 2d und 2e freikommt und sich dazwischen ein Fluidströmungsspalt bildet. Daher strömt ein Teil des Arbeitsfluides in der inneren, ringförmigen Ausnehmung 2b in die obere Fluidkammer A über den so gebildeten Fluidströ­ mungsspalt.

In ähnlicher Weise wie bei dem Kolbenexpansionshub sind die Änderungscharakteristika der Dämpfungskraft, die durch die Strömungsdrosselung in den Fluidströmungszwischenräumen, die zwischen der inneren Ventilsitzfläche 2m und dem zugeordne­ ten Teil des Kompressionsdämpfungsventils 9 gebildet wer­ den, und der äußeren Ventilsitzfläche 2n und dem äußeren Umfangsrandabschnitt des Kompressionsdämpfungsventils ge­ bildet werden, proportional zu dem Exponenten 2/3 der Kolben­ hubgeschwindigkeit. Wenn man den Fluidströmungszwischenraum in Hintereinanderschaltung oder in Tandemanordnung vorsieht, lassen sich ein relativ großer Änderungsbereich und Ände­ rungscharakteristika der Dämpfungskraft mit im wesentlichen linearem Verhalten erzielen, wie dies mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist. Andererseits wird angenommen, daß der Drehventilkörper 17 in der Stellung für die Betriebsart WEICH ist, um eine möglichst kleine Strömungsdrosselgröße zu erhal­ ten. Die Änderung der Dämpfungskraft bei einer relativ nie­ drigen Kolbenhubgeschwindigkeit wird dann proportional zu der zweiten Potenz der Kolbenhubgeschwindigkeit bei einer rela­ tiv niedrigen Änderungsrate, wie dies mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist. Wenn die Kolbenhubgeschwindigkeit ansteigt, und hierdurch bewirkt wird, daß der Fluiddruck in der inneren, ringförmigen Kammer größer als die Vorgabekraft des Kompressionsdämpfungsventils 9 wird, dann werden Dämp­ fungscharakteristika durch das Kompressionsdämpfungsventil 9 erzeugt, welche proportional zu dem Exponenten 2/3 der Kol­ benhubgeschwindigkeit sind. Daher werden die Gesamtdämpfungs­ charakteristika mit einem relativ hohen Kolbenhubgeschwindig­ keitsbereich im wesentlichen linear.

Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ergibt, kann man einen großen Veränderungsbereich der Dämpfungscharakteristika erhalten, ohne daß sich die Li­ nearität der Dämpfungskraftveränderung in Relation zu der Kolbenhubgeschwindigkeit verschlechtert.

Obgleich voranstehend die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert worden ist, ist die Erfindung na­ türlich nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten be­ schränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modi­ fikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (17)

1. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft gekennzeichnet durch:
einen Zylinder (1), der erste und zweite Fluid­ kammern (A, B) begrenzt, welche durch eine Kolbenanord­ nung (2) getrennt sind, die in dem Innenraum des Zylinders (1) zur Ausführung einer Schubbewegung nach Maßgabe der re­ lativen Verschiebung zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Fahrzeugrad angeordnet ist,
einen ersten Fluidweg (I), der für einen Fluidstrom von der ersten Fluidkammer (A) zu der zweiten Fluidkammer (B) in Abhängigkeit von dem Hub der Kolbenanordnung (2) bei einer Komprimierung des Volumens der ersten Fluidkammer (A) vorge­ sehen ist,
einen zweiten Fluidweg (II), der parallel zu dem ersten Fluidweg (I) für eine Fluidströmung von der ersten Fluidkammer (A) zu der zweiten Fluidkammer (B) in Abhängig­ keit von dem Hub der Kolbenanordnung (2) bei einer Kompres­ sion des Volumens der ersten Fluidkammer (A) vorgesehen ist,
eine erste Ventileinrichtung (9), die in dem er­ sten Fluidweg (I) zur Erzeugung einer relativ großen Dämp­ fungskraft, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, angeordnet ist, wobei die Dämpfungscharakteristika desselben im wesentlichen linear proportional zur Kolbenhubgeschwindigkeit sind, und
eine zweite Ventileinrichtung (10), die in dem zweiten Fluidweg (II) zur Erzeugung einer relativ geringen Dämpfungskraft angeordnet ist, die dem Kolbenhub entgegen­ wirkt.

2. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventilein­ richtung (9) eine Einrichtung (17) zur Bildung einer ersten Durchgangsöffnung mit einem variablen Durchströmungsbereich vorgesehen ist, deren Fluiddurchströmungsbereich in Abhängig­ keit von der Kolbenhubgeschwindigkeit zur Änderung der zu er­ zeugenden Dämpfungskraft veränderbar ist, und einer zweiten Durchgangsöffnung mit einem variablen Durchströmungsbereich vorgesehen ist, die in Reihe zu der ersten Öffnung mit dem variablen Durchströmungsbereich vorgesehen ist und deren Durchströmungsbereich einheitlich mit der ersten Öffnung mit dem variablen Durchströmungsbereich zur Veränderung der Dämp­ fungskraft in Abhängigkeit von der Kolbenhubgeschwindigkeit veränderbar ist.

3. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zwei­ ten Durchgangsöffnungen mit variablem Durchströmungsbereich Dämpfungskraftänderungscharakteristika bereitstellt, welche proportional zu dem Exponenten 2/3 der Kolbenhubgeschwindig­ keit sind.

4. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventil­ einrichtung (10) eine Durchgangsöffnung mit einem konstanten Fluiddurchtrittsbereich aufweist, welcher extern des Fluid­ durchströmungsbereiches verstellbar ist.

5. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Rück­ schlagventil (16) in dem zweiten Strömungsweg (II) zum Sperren des Fluidstroms in Gegenrichtung vorgesehen ist.

6. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventil­ einrichtung (9) ein Tellerventil aufweist, das auf koaxial angeordneten, ringförmigen Ventilsitzen (2n, 2m) aufsitzt, wobei die erste Öffnung mit variablem Durchtrittsbereich von dem Tellerventil und einem geringförmigen Ventilsitz (2n, 2m) und die zweite Durchtrittsöffnung mit variablem Durchtrittsbereich von dem Tellerventil und dem anderen Ven­ tilsitz (2m, 2n) gebildet wird.

7. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerventil in Abhängigkeit von dem auf dasselbe drückenden Fluiddruck federnd nachgiebig verformbar ist und eine größere Dämpfungs­ kraft an einem Teil beim Aufliegen auf einem der Ventilsitze (2n, 2m) als an einem Teil bereitstellt, an dem dieses auf dem anderen Ventilsitz (2m, 2n) aufliegt.

8. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventil­ einrichtung (10) einen Drehventilkörper (17) aufweist, der eine axial verlaufende Ausnehmung (17a, 17b) bildet, die als ein Teil des zweiten Fluidweges (II) dient, und daß die axial verlaufende Ausnehmung (17a, 17b) hinsichtlich der Überlappungsgröße mit dem zugeordneten Ende des radialen Teils des zweiten Fluidweges (II) in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Drehventilkörpers (17) zur Veränderung des Fluiddurchtrittsbereichs variabel ist, der unabhängig von der Kolbenhubgeschwindigkeit im wesentlichen konstant gehal­ ten wird.

9. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlau­ fende Ausnehmung (17a, 17b) zwischen einem Paar von radia­ len Teilen des zweiten Fluidweges (II) zur Bildung eines Paars von Durchtrittsöffnungen mit konstantem Fluiddurch­ trittsbereich an beiden Enden angeordnet ist.

10. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft gekennzeichnet durch:
einen Zylinder (1), der erste und zweite Fluid­ kammern (A, B) bildet, welche durch eine Kolbenanordnung (2) getrennt sind, die in dem Innenraum des Zylinders (1) zur Ausführung einer Schubbewegung nach Maßgabe der rela­ tiven Verschiebung zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Fahrzeugrad angeordnet ist,
einen ersten Fluidweg (I) für einen Fluidstrom von der ersten Fluidkammer (A) zu der zweiten Fluidkammer (B) in Abhängigkeit von dem Hub der Kolbenanordnung (2) bei einer Komprimierung des Volumens der ersten Fluidkammer (A),
einen zweiten Fluidweg (II), der parallel bezüglich des ersten Fluidweges (I) für einen Fluidstrom von der er­ sten Fluidkammer (A) zu der zweiten Fluidkammer (B) in Ab­ hängigkeit von dem Hub der Kolbenanordnung (2) bei einer Komprimierung des Volumens der ersten Fluidkammer (A) vor­ gesehen ist,
einen dritten Fluidweg, der unabhängig von dem er­ sten und dem zweiten Fluidweg gebildet wird und für einen Fluidstrom von der zweiten Fluidkammer (B) zu der ersten Fluidkammer (A) in Abhängigkeit von dem Hub der Kolbenanord­ nung (2) bei einer Komprimierung des Volumens der zweiten Fluidkammer (B) bestimmt ist,
einen vierten Fluidweg, der unabhängig von dem er­ sten und dem zweiten Fluidweg (I, II) und parallel zu dem dritten Fluidweg für einen Fluidstrom von der zweiten Fluid­ kammer (B) zu der ersten Fluidkammer (A) in Abhängigkeit von dem Hub der Kolbenanordnung (2) bei einer Komprimie­ rung des Volumens der zweiten Fluidkammer (B) vorgesehen ist,
eine erste Ventileinrichtung, die in dem ersten Fluid­ weg zur Erzeugung einer relativ hohen Dämpfungskraft, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, angeordnet ist, wobei die Cha­ rakteristika der Dämpfung im wesentlichen linear proportional zur Kolbenhubgeschwindigkeit sind,
eine zweite Ventileinrichtung (10), die in dem zwei­ ten Fluidweg (II) zur Erzeugung einer relativ niedrigen Dämp­ fungskraft, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, angeordnet ist,
eine dritte Ventileinrichtung, die in dem dritten Fluidweg zur Erzeugung einer relativ hohen Dämpfungskraft, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, angeordnet ist, wobei die Dämpfungscharakteristika desselben im wesentlichen linear proportional zur Kolbenhubgeschwindigkeit sind, und
eine vierte Ventileinrichtung, die in dem vierten Fluidweg zur Erzeugung einer relativ niedrigen Dämpfungs­ kraft, die dem Kolbenhub entgegenwirkt, angeordnet ist.

11. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede erste und zweite Ventileinrichtung (9, 10) eine Einrichtung zur Bildung einer ersten Durchgangsöffnung mit variablem Durchtrittsbe­ reich, bei der der variable Fluiddurchtrittsbereich von der Kolbenhubgeschwindigkeit zur Veränderung der zu erzeugenden Dämpfungskraft veränderbar ist, und eine zweite Durchgangs­ öffnung mit einem variablen Durchtrittsbereich in Reihe zu der ersten Durchgangsöffnung mit variablem Durchtrittsbereich aufweist, wobei der Fluiddurchtrittsbereich einheitlich mit der ersten Durchgangsöffnung mit variablem Durchtrittsbereich zur Veränderung der Dämpfungskraft in Abhängigkeit von der Kolbenhubgeschwindigkeit variabel ist.

12. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Durchgangsöffnungen mit variablem Durchtrittsbe­ reich Dämpfungskraftänderungscharakteristika bereitstel­ len, die proportional zu dem Exponenten 2/3 der Kolben­ hubgeschwindigkeit sind.

13. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite und vierte Ventileinrichtung eine Durchgangsöffnung mit kon­ stantem Fluiddurchtrittsbereich aufweist, welche außerhalb des Fluidsdurchtrittsbereichs verstellbar ist.

14. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Rück­ schlagventil (16) in jedem zweiten und vierten Fluidweg (2) zum Sperren des Fluidstromes in Gegenrichtung vorgesehen ist.

15. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede erste und dritte Ventileinrichtung (9, 10) ein Scheibenventil auf­ weist, das auf koaxial angeordneten, ringförmigen Ventil­ sitzen (2m, 2n) aufsitzt, wobei die erste Durchgangsöffnung mit dem variablen Durchtrittsbereich durch das Tellerventil und einen der ringförmigen Ventilsitze (2m, 2n) gebildet wird, und die zweite Durchgangsöffnung mit dem variablen Durchtritts­ bereich durch das Tellerventil und den anderen Ventilsitz (2n, 2m) gebildet wird.

16. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerventil in Abhängigkeit von dem einwirkenden Fluiddruck federnd nach­ giebig verformbar ist, und daß es an einem Teil, bei dem es auf einem der Ventilsitze aufliegt, eine größere Federkraft als bei einem Teil bereitstellt, an dem es auf dem anderen Ventilsitz (2n) aufliegt.

17. Stoßdämpfer mit variabler Dämpfungskraft nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und vierten Ventileinrichtungen (10) einen Drehventilkörper (17) aufweisen, der eine axial verlaufende Ausnehmung (17a, 17b) bildet, die als einem Teil des zweiten Fluidweges (II) dient, und daß die axial verlaufende Ausnehmung (17a, 17b) hinsicht­ lich der Überlappungsgröße mit dem zugeordneten Ende des radialen Teils des zweiten Fluidweges (II) in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Drehventilkörpers (17) zur Verände­ rung des Fluiddurchtrittsbereichs variabel ist, der unabhän­ gig von der Kolbengeschwindigkeit konstant gehalten wird.