DE4342755A1 - Stoßdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer, insbesonders für Fahrzeuge, mit einem Arbeitszylinder und einem in diesem ver­ schiebbaren, gegebenenfalls mit einer Ventileinrichtung verse­ henen Trennkolben, der eine an der Innenwand des Arbeitszylin­ ders anliegende Kolbendichtung trägt, den Innenraum des Ar­ beitszylinders in zwei Druckräume unterteilt und zumindest ei­ nen die beiden Druckräume miteinander verbindenden zusätzli­ chen Strömungsweg enthält, in dessen Verlauf ein im Trennkol­ ben verschiebbares Schiebeteil zum Öffnen und Schließen des zusätzlichen Strömungsweges angeordnet ist.

Bei einem bekannten Stoßdämpfer dieser Art (DE 41 09 471 A1) wird das Schiebeteil zum Öffnen und Schließen des zusätzli­ chen Strömungsweges von dem Ventilsteuerkörper eines Magnet­ ventiles zum Vorsteuern der Hauptstufe der Ventileinrichtung des Stoßdämpfers gebildet. Bei diesem Stoßdämpfer läßt sich zwar eine sehr kleine Dämpfungskraft erzielen, dafür ist aber zum Öffnen und Schließen des zusätzlichen Strömungsweges ein zusätzlicher elektrischer Steuerungsaufwand für das Magnetven­ til erforderlich.

Aus der DE 40 19 463 A1 bzw. der DE 40 18 464 A1 ist ein Stoßdämpfer bekannt, bei dem im Trennkolben zusätzlich zu der an der Innenwand des Arbeitszylinders anliegenden Kolbendich­ tung ein ebenfalls an der Innenwand des Arbeitszylinders an­ liegendes ringförmiges Schiebeteil in einem eigenen Druckraum zum Vorsteuern der Hauptstufe der Ventileinrichtung des Trenn­ kolbens zwischen zwei mit elektrischen Kontakten versehenen Begrenzungen dieses Druckraumes verschiebbar angeordnet ist. Während der Bewegung des Trennkolbens liegt das Schiebeteil an einer der beiden Begrenzungen dieses Druckraumes an und schließt die dort vorhandenen elektrischen Kontakte, so daß für jede Bewegungsrichtung des Trennkolbens im Arbeitszylin­ der ein eigenes elektrisches Signal vorliegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer anzugeben, bei dem die Dämpfung im Bereich der Bewegungsumkehr des Trenn­ kolbens besonders klein ist.

Dies wird ausgehend von einem Stoßdämpfer der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der zusätz­ liche Strömungsweg an der Kolbendichtung vorbeiführt, die Kol­ bendichtung zumindest teilweise in diesen zusätzlichen Strö­ mungsweg hineinragt und daß die Kolbendichtung zum Öffnen und Schließen dieses zusätzlichen Strömungsweges als im Trennkol­ ben verschiebbares Schiebeteil ausgebildet ist.

Durch diese Ausbildung wird ein Schließen des zusätzlichen Strömungsweges im Trennkolben durch die Bewegung der Kolben­ dichtung vorteilhafterweise ohne jeden zusätzlichen elektri­ schen Steuerungsaufwand erreicht und ein hartes Ansprechen des Stoßdämpfers bei der Bewegungsumkehr vermieden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Kolbendichtung in einer ringförmigen, nach außen offenen Umfangsnut des Trennkolbens verschiebbar ange­ ordnet ist, deren axiale Längserstreckung größer ist als die der Kolbendichtung, und daß der an der Kolbendichtung vorbei­ führende zusätzliche Strömungsweg zumindest einen die beiden von der Kolbendichtung nur zeitweise abgedeckten Endbereiche der Umfangsnut miteinander verbindenden Verbindungskanal um­ faßt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der die beiden von der Kolbendichtung nur zeitweise abgedeckten Endbereiche der Umfangsnut miteinander verbinden­ de Verbindungskanal als Zwischenraum zwischen der Innenseite der Kolbendichtung und dem Nutgrund der Umfangsnut ausgebil­ det ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der an der Kolbendichtung vorbei führende zusätzli­ che Strömungsweg zumindest einen im Trennkolben vorgesehenen und von der Kolbendichtung zeitweise verschließbaren Durchlaß umfaßt, welcher von einem der beiden, von der Kolbendichtung nur zeitweise abgedeckten Endbereiche der Umfangsnut zu einem der beiden Druckräume des Arbeitszylinders führt.

Schließlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der an der Kolbendichtung vorbei führende zusätzliche Strömungsweg an zumindest einem Endbereich der Umfangsnut eine, vorzugsweise im wesentlichen konzentrische, zur Umfangsnut offene Ringnut umfaßt, in die zumindest ein mit dem anderen Endbereich der Umfangsnut in Verbindung stehender Verbindungskanal und zumin­ dest ein die Ringnut mit einem der beiden Druckräume des Ar­ beitszylinder verbindender Durchlaß mündet, und daß in der Ringnut ein, im unbelasteten Zustand die Mündungen von Verbin­ dungskanal und Durchlaß freigebendes und in einem, durch die Kolbendichtung belasteten Zustand, die Mündungen von Verbin­ dungskanal und Durchlaß verschließendes Dichtungselement ange­ ordnet ist.

Nachstehend wird die Erfindung an einigen Ausführungsbeispie­ len anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnun­ gen zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch den an der Innenwand eines Arbeitszylinders anliegenden Bereich des Trennkolbens eines Stoßdämpfers mit einem, von der verschiebbaren Kolben­ dichtung steuerbaren, zusätzlichen Strömungsweg, Fig. 2 ähn­ lich Fig. 1 einen Ausschnitt eines an der Innenwand eines Ar­ beitszylinders anliegenden Trennkolbens mit einer anderen Aus­ führungsform des zusätzlichen Strömungsweges, Fig. 3 ähnlich Fig. 1 einen Ausschnitt eines an der Innenwand eines Arbeits­ zylinders anliegenden Trennkolbens mit einer weiteren Ausfüh­ rungsform des zusätzlichen Strömungsweges, und Fig. 4 ähnlich Fig. 1 einen Ausschnitt eines an der Innenwand eines Arbeits­ zylinders anliegenden Trennkolbens mit einer weiteren Ausfüh­ rungsform des zusätzlichen Strömungsweges.

Fig. 1 zeigt einen, an der Innenwand 1 eines Arbeitszylin­ ders 2 über eine Kolbendichtung 3 anliegenden Trennkolben 4 eines Stoßdämpfers. Die Kolbendichtung 3 trennt den Innenraum des Arbeitszylinders 2 in einen oberen Druckraum 5 und einen unteren Druckraum 6. Der Trennkolben 4 kann in seinem nicht dargestellten Teil eine gegebenenfalls mit elektrisch steuer­ baren Ventilen versehene Ventileinrichtung zum Steuern der Dämpfungskraft des Stoßdämpfers enthalten.

An der, der Innenwand 1 des Arbeitszylinders 2 gegenüberlie­ genden Außenseite 7 des Trennkolbens 4 ist eine nach außen of­ fene Umfangsnut 8 vorgesehen, in der die Kolbendichtung 3 ver­ schiebbar aufgenommen ist. Die axiale Längserstreckung der ra­ dial nach außen offenen Umfangsnut 8 ist größer als die der Kolbendichtung 3. Im Nutgrund der Umfangsnut 8 ist eine axial verlaufende radial nach außen offene Längsnut 9 vorgesehen, die sich vom oberen Ende 8a der Umfangsnut 8 bis zu deren un­ terem Ende 8b erstreckt und einen die Kolbendichtung 3 umge­ henden zusätzlichen Strömungskanal bildet, der von der Kolben­ dichtung 3 nach außen abgedeckt wird und nur an seinen je­ weils über die Kolbendichtung 3 axial vorstehenden Endberei­ chen 9a, 9b offen ist, wenn diese von der Kolbendichtung 3 nicht abgedeckt werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Aufwärtsbewegung des Trenn­ kolbens 4 innerhalb des Arbeitszylinders 2 liegt die Kolben­ dichtung 3 mit ihrem unteren Rand 3b am unteren Ende 8b der Umfangsnut 8 an und hält den, von der Längsnut 9 gebildeten, am oberen Ende 9a offenen Strömungskanal am unteren Ende 9b geschlossenen, während die Kolbendichtung 3 an der Innenwand des Arbeitszylinders 2 entlanggleitet.

Bei der Bewegungsumkehr des Trennkolbens 4 innerhalb des Ar­ beitszylinders 2 bleiben zuerst der Trennkolben 4 samt der Kolbendichtung 3 im Arbeitszylinder 2 stehen. Am Beginn der Abwärtsbewegung des Trennkolbens 4 bewegt sich dieser nach un­ ten, während die Kolbendichtung 3 im Arbeitszylinder noch steht. Dabei verschiebt sich der Trennkolben 4 gegenüber der, an der Innenwand 1 des Arbeitszylinders 2 stationär anliegen­ den Kolbendichtung 3 und das untere Ende 8b der Umfangsnut 8 bewegt sich vom unteren Rand 3b der Kolbendichtung 3 nach un­ ten und gibt damit das untere Ende 9b der Längsnut 9 frei, durch die nun solange Druckmittel vom unteren Druckraum 6 nach oben in den oberen Druckraum 5 strömt, bis der Trennkol­ ben 4 bei seiner Abwärtsbewegung mit dem oberen Ende 8a der Umfangsnut 8 gegen den oberen Rand 3a der, an der Innenwand 1 des Arbeitszylinders 2 stationär anliegenden Kolbendichtung 3 stößt und damit den von der Längsnut 9 gebildeten Strömungska­ nal am oberen Ende 9a der Längsnut 9 wieder verschließt. An­ schließend wird die Kolbendichtung 3 im Arbeitszylinder 2 zu­ sammen mit dem Trennkolben 4 bis zur nächsten Bewegungsumkehr nach unten bewegt, bei der zuerst Trennkolben 4 und Kolben­ dichtung 3 im Arbeitszylinder 2 stehen bleiben, dann der Trennkolben 4 aufwärts bewegt wird und der von der Längsnut 9 gebildete, am unteren Ende 9b offene Strömungskanal während der Aufwärtsbewegung des Trennkolbens 4 auch am oberen Ende 9a durch das Abheben des oberen Endes 8a der Umfangsnut 9 vom oberen Rand 3a der Kolbendichtung 3 geöffnet wird und bis zum Anstoßen des unteren Endes 8b der Umfangsnut 8 gegen den unte­ ren Rand 3b der, an der Innenwand 1 des Arbeitszylinders 2 stationär anliegenden Kolbendichtung 3 offen bleibt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des an der Kolbendichtung 3 vorbei führenden Strömungsweges mit einem oberen Durchlaß 10, der von der oberen Stirnseite 4a des Trennkolbens 4 bis in eine obere Ringnut 11 am oberen Ende 8a der Umfangsnut 8 führt, einem die obere Ringnut 11 mit einer unteren Ringnut 12 am unteren Ende 8b der Umfangsnut 8 verbindenden Verbin­ dungskanal 13 und mit einem unteren Durchlaß 14, der von der unteren Ringnut 12 zur unteren Stirnseite 4b des Trennkolbens 4 führt. In den beiden Ringnuten 11, 12 ist jeweils ein O-Ring 15, 16 angeordnet, der im unbelasteten Zustand (O-Ring 15) die Mündungen von Verbindungskanal 13 und Durchlaß freiläßt und in dem durch die Kolbendichtung 3 belasteten Zustand (O-Ring 16) versperrt.

Fig. 3 zeigt einen Trennkolben 4 mit einem an der, an der In­ nenwand 1 des Arbeitszylinders 2 mit der Außenseite anliegen­ den Kolbendichtung 3 unmittelbar vorbeiführenden und von der Kolbendichtung 3 gesteuerten, zusätzlichen Strömungsweg, der im Bereich der Kolbendichtung 3 aus dem axialen Bewegungs­ spiel zwischen der Kolbendichtung 3 und der sie aufnehmenden Umfangsnut 8 und aus einer oder mehreren Längsnuten 17 auf der Innenseite der Kolbendichtung 3 besteht. Zu diesem Strö­ mungsweg gehört weiters ein, von der Oberseite 4a des Trenn­ kolbens 4 ausgehender und am oberen Ende 8a in die Umfangsnut 8 mündender oberer Durchlaß 18 sowie ein, von der Unterseite 4b des Trennkolbens 4 ausgehender und am unteren Ende 8b in die Umfangsnut 8 mündender unterer Durchlaß 19. Dieser zusätz­ liche Strömungsweg wird im unteren Umkehrbereich des Trennkol­ bens 4 geöffnet, wenn die mit ihrem oberen Rand 3a am oberen Ende 8a der Umfangsnut 8 anliegende Kolbendichtung 3 vom obe­ ren Ende 8a der Umfangsnut 8 abhebt, und wieder geschlossen, wenn die Kolbendichtung 3 mit ihrem unteren Rand 3b gegen das untere Ende 8b der Umfangsnut 8 stößt und die Mündung des un­ teren Durchlasses 19 verschließt. Während der anschließenden Aufwärtsbewegung des Trennkolbens 4 im Arbeitszylinder 2 bleibt dieser Strömungsweg bis zum oberen Umkehrbereich des Trennkolbens 4 geschlossen, wo die beginnende Abwärtsbewegung des Trennkolbens 4 zu einer Relativbewegung gegenüber der an der Innenwand 1 des Arbeitszylinders 2 stationär haftenden Kolbendichtung 3 und damit zum Absinken des unteren Endes 8b der Umfangsnut 8 vom unteren Rand 3b der Kolbendichtung 3 und damit zum Öffnen des zusätzlichen Strömungskanales führt. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Trennkolbens 4 wird dieser Strömungsweg wieder geschlossen, wenn der Trennkolben 4 mit dem oberen Ende 8a der Umfangsnut 8 gegen den oberen Rand 3a der Kolbendichtung 3 stößt und diese bei seiner weiteren Ab­ wärtsbewegung mitnimmt, während der der obere Durchlaß 18 durch die Kolbendichtung 3 verschlossen bleibt.

Bei den in den Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsbeispie­ len erstreckt sich die Kolbendichtung 3 vom Nutgrund der Um­ fangsnut 8 bis zur Innenwand 1 des Arbeitszylinder 2, so daß die Kolbendichtung 3 auch zur Führung des Trennkolbens 4 die­ nen kann und deshalb auch als Kolbenführung bezeichnet werden könnte.

Die Durchlässe 10, 14, 18, 19 können als Bohrungen ausge­ führt sein. Die Querschnitte dieser Durchlässe 10, 14, 18, 19 können so dimensioniert sein, daß das Druckmittel im Bereich der Durchlässe 10, 14, 18, 19 angedrosselt wird. Je nach Aus­ führungsform können die Durchlässe 10, 14, 18, 19 als Drossel­ durchlaß bzw. Drosselbohrung bezeichnet werden.

Die Längsnuten 9, 17 und der Verbindungskanal 13 können eben­ falls so dimensioniert sein, daß das Druckmittel im Bereich der Längsnuten 9, 17 und des Verbindungskanales 13 mehr oder weniger angedrosselt wird. Da der während der Bewegungsumkehr des Trennkolbens 4 zwischen den beiden Druckräumen hin- und herströmende Druckmittelstrom relativ klein ist, können die Durchlässe 10, 14, 18, 19, Längsnuten 9, 17 und der Verbin­ dungskanal 13 in einfacher Weise so dimensioniert werden, daß das Druckmittel so gut wie ungedrosselt durch den zusätzli­ chen Strömungsweg hindurchströmen kann. Dies hat den Vorteil, daß der Stoßdämpfer im Bereich der Bewegungsumkehr des Trenn­ kolbens 4 ganz besonders weich arbeiten kann.

Der jeweilige Trennkolben 4 kann beispielsweise mit einer einzigen Längsnut 9 versehen sein. Es können aber auch zwei oder mehrere Längsnuten 9 über den Umfang des Trennkolbens 4 mehr oder weniger gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Ent­ sprechendes gilt auch für die in Fig. 3 dargestellte Längsnut 17 bzw. für den in Fig. 2 dargestellten Verbindungskanal 13 so­ wie für die Durchlässe 10, 14, 18, 19.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Trennkolbens 4, bei dem die Kolbendichtung 3 mit ihrer Außenseite an der Innen­ wand 1 des Arbeitszylinders 2 anliegt und der, an der Kolben­ dichtung 3 unmittelbar vorbei führende und von ihr gesteuerte, zusätzliche Strömungsweg aus dem, zwischen der Kolbendichtung 3 und der diese aufnehmenden Umfangsnut 8 vorgesehenen axia­ len und radialen Bewegungsspiel besteht, wobei das zwischen der Innenseite der Kolbendichtung 3 und dem Nutgrund der Um­ fangsnut 8 vorgesehene radiale Bewegungsspiel einen, das obe­ re Ende 8a der Umfangsnut 8 mit ihrem unteren Ende 8b verbin­ denden Verbindungskanal 20 bildet, welcher nur dann an seinem oberen Endbereich 20a oder seinem unteren Endbereich 20b of­ fen ist, wenn die Kolbendichtung 3 weder mit ihrem oberen Rand 3a am oberen Ende 8a der Umfangsnut 8 noch mit ihrem un­ teren Rand 3b am unteren Ende 8b der Umgangsnut 8 anliegt. Bei dieser Ausführungsform ist, zur Führung des Trennkolbens 4 innerhalb des Arbeitszylinders 2 eine separate, in der Zeichnung nicht dargestellte, Kolbenfürung vorgesehen.

Der Zwischenraum zwischen dem inneren Durchmesser der Kolben­ dichtung 3 und dem Nutgrund der Umfangsnut 8 stellt auf vor­ teilhafte Weise sicher, daß die Kolbendichtung 3 im Bereich der Bewegungsumkehr des Trennkolbens 4 den zusätzlichen Strö­ mungsweg zuverlässig freigibt und nach Verlassen des Berei­ ches der Bewegungsumkehr zuverlässig gegen das obere Ende 8a bzw. das untere Ende 8b der Umfangsnut 8 dichtend anliegt. Die den zusätzlichen Strömungsweg steuernde Kolbendichtung kann mittels eines nicht dargestellten Spannkörpers oder Spannringes in die Anlage an der Innenwand des Arbeitszylin­ ders vorgespannt sein.

Claims (5)

1. Stoßdämpfer, insbesonders für Fahrzeuge, mit einem Ar­ beitszylinder (2) und einem in diesem verschiebbaren, gegebe­ nenfalls mit einer Ventileinrichtung versehenen Trennkolben (4), der eine an der Innenwand (1) des Arbeitszylinders (2) anliegende Kolbendichtung (3) trägt, den Innenraum des Ar­ beitszylinders (2) in zwei Druckräume (5, 6) unterteilt und zu­ mindest einen die beiden Druckräume (5, 6) miteinander verbin­ denden, zusätzlichen Strömungsweg enthält, in dessen Verlauf ein im Trennkolben verschiebbares Schiebeteil zum Öffnen und Schließen des zusätzlichen Strömungsweges angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Strömungsweg an der Kolbendichtung (3) vorbeiführt, die Kolbendichtung (3) zumin­ dest teilweise in diesen zusätzlichen Strömungsweg hineinragt und daß die Kolbendichtung (3) zum Öffnen und Schließen die­ ses zusätzlichen Strömungsweges als im Trennkolben (4) ver­ schiebbares Schiebeteil ausgebildet ist.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbendichtung (3) in einer ringförmigen, nach außen offe­ nen Umfangsnut (8) des Trennkolbens (4) verschiebbar angeord­ net ist, deren axiale Längserstreckung größer ist als die der Kolbendichtung (3), und daß der an der Kolbendichtung (3) vor­ bei führende zusätzliche Strömungsweg zumindest einen die bei­ den, von der Kolbendichtung (3) nur zeitweise abgedeckten End­ bereiche (8a, 8b) der Umfangsnut (8) miteinander verbindenden Verbindungskanal (9, 13, 20) umfaßt.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden, von der Kolbendichtung (3) nur zeitweise abge­ deckten Endbereiche (8a, 8b) der Umfangsnut (8) miteinander verbindenden Verbindungskanal (20) als Zwischenraum zwischen der Innenseite der Kolbendichtung (3) und dem Nutgrund der Um­ fangsnut (8) ausgebildet ist.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der an der Kolbendichtung (3) vorbeiführende zusätz­ liche Strömungsweg zumindest einen im Trennkolben (4) vorgese­ henen und von der Kolbendichtung (3) zeitweise verschließba­ ren Durchlaß (18, 19) umfaßt, welcher von einem der beiden, von der Kolbendichtung (3) nur zeitweise abgedeckten Endberei­ che (8a, 8b) der Umfangsnut (8) zu einem der beiden Druckräume (5, 6) des Arbeitszylinders (2) führt.

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der an der Kolbendichtung (3) vorbeiführende zusätz­ liche Strömungsweg an zumindest einem Endbereich (8a, 8b) der Umfangsnut (8) eine, vorzugsweise im wesentlichen konzentri­ sche, zur Umfangsnut (8) offene Ringnut (11, 12) umfaßt, in die zumindest ein mit dem anderen Endbereich (8a, 8b) der Um­ fangsnut (8) in Verbindung stehender Verbindungskanal (13) und zumindest ein die Ringnut (11, 12) mit einem der beiden Druckräume (5, 6) des Arbeitszylinders (2) verbindender Durch­ laß (10, 14) mündet, und daß in der Ringnut (11, 12) ein, im un­ belasteten Zustand die Mündungen von Verbindungskanal (13) und Durchlaß (10, 14) freigebendes und in einem, durch die Kol­ bendichtung (3) belasteten Zustand, die Mündungen von Verbin­ dungskanal (13) und Durchlaß (10, 14) verschließendes elasti­ sches Dichtungselement (15, 16) angeordnet ist.