DE4424432C2 - Schwingungsdämpfer, insbesondere Federbein, mit veränderbarer Dämpfkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solcher Schwingungsdämpfer ist beispielsweise aus der DE-OS 41 37 330 bekannt. Dabei besteht insbesondere für Federbeine das Problem, daß Dämpfungsventil außerhalb des Behälterrohres unterhalb des Ölspiegels des Ausgleichsraums liegen soll, damit der Dämpfmittelstrom aus dem Dämpfungsventil in den Ausgleichsraum nicht abreißt, was sich als ein Einbruch der Dämpfkraftkennlinie auswirken würde. Federbeine verfügen in der Regel über eine im Vergleich zu nicht radführende Schwingungsdämpfer stärker dimensionierte Kolbenstange. Während des Dämpferbetriebes schwankt der Ölspiegel um den Niveauunterschied, der sich aus dem Hubweg multipliziert mit dem Kolbenstangendurchmesser ergibt. Bisher bestand die Lösung des Problems darin, daß man das Dämpfventil möglichst in die Nähe des Schwingungsdämpferbodens plazierte. Bei den Schwingungsdämpfern, die jedoch behälterseitige Anbauteile wie eine Lasche für den Radträger, Stabilisatoren- und/oder Bremsschlauchhalter aufweisen, kann es zu Konflikten zwischen der Anordnung des Dämpfventils und den behälterseitigen Anbauteile führen.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das Problem dadurch gelöst worden, indem das Dämpfventil am Behälterrohr durch eine Schraubverbindung zum Zwischenrohr befestigt ist. Das Dämpfventil läßt sich trotz der Lasche montieren. Bei einem Schwingungsdämpfer mit angeschweißtem Rohrstutzen für das Dämpfventil ließe sich die Lasche oder ein beliebiges Anbauteil nur mit einem sehr viel größeren Aufwand montieren. Dämpfventile, die mit einem Rohrstutzen, der einteilig aus dem Behälterrohr gezogen sind, ließen sich gar nicht montieren.

Aus der DE 34 18 262 A1 ist ein hydraulischer, regelbarer Stoßdämpfer bekannt, bei dem parallel zum Drosselorgan ein wirksames Bypassventil vorgesehen ist, welches über einen Bypass den oberen Arbeitsraum mit dem Ausgleichsraum zur Veränderung der Dämpfkraft vorgesehen ist. Dabei sollte bei einer solchen Konstruktion ein Standardventil vorgeschlagen werden, welches nicht nur bei einem Schwingungsdämpfer und einem radführenden Federbein, sondern auch bei einer Federbeinpatrone angewendet werden kann. Dabei wird aufgrund von Platzgründen dieses Ventil im Bereich des Stoßdämpferbodens angebracht.

Die DE 43 39 530 A1 zeigt einen Schwingungsdämpfer mit einem außenliegenden verstellbaren Dämpfventil in der Nähe des Schwingungsdämpferbodens. Das Behälterrohr des Schwingungsdämpfers ist oberhalb des Ventils und unterhalb der Kolbenstangenführung in seinem Durchmesser reduziert.

Aus der DE 38 07 913 C1 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, bei dem zur Steuerung der Dämpfkraft ein elektromagnetisch verstellbares Ventil eingesetzt wird. Das gesamte Ventil ist am Boden des Schwingungsdämpfers ausgeführt. In diesem Zusammenhang ist auch die DE 36 31 714 A1 zu nennen.

Reimpell, J. beschreibt in "Fahrwerktechnik: Stoß- und Schwingungsdämpfer" 1989, S. 23 bis 26, daß der Ölspiegel im Ausgleichsraum derart hoch liegen muß, daß das darüber befindliche, eingeschlossene Gas, nicht durch ein Ventil angesaugt werden kann, da diese die Funktion des Ventils in Frage stellen würde.

Die DE 28 08 481 A1 zeigt in der Fig. 1, daß der den Querschnitt des den Ausgleichsraum begrenzenden Behälterrohres und damit das Volumen des Ausgleichsraumes vergrößert, um die Sicherheit gegen das unerwünschte Ansaugen von Gas aus dem Ausgleichsbehälter zu vergrößern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, das aus dem Stand der Technik bekannte Problem zu lösen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Durch diese vorteilhafte Maßnahme ist die Problematik des Abstroms aus dem Dämpfventil behoben. Messungen an Schwingungsdämpfern mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Behälterrohres ergaben keinerlei Einbrüche bei den Dämpfkraftkennlinien. Des weiteren kann ein stark verkürztes Zwischenrohr eingesetzt werden, da die Anschlußbohrung im Zylinder zum Zwischenrohr in der Regel im Bereich unterhalb der Kolbenstangenführung angeordnet ist und somit eine Verkürzung der Fluidenstrecke erreicht werden kann. Zusätzlich vergrößert sich durch das verkürzte Zwischenrohr das für den Ausgleichsraum zur Verfügung stehende Volumen um das Maß der Verkürzung.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird die Aufweitung des Behälterrohres von einer umlaufenden Durchmessererweiterung gebildet. Bei einer Ausführungsvariante ist die Durchmessererweiterung abschnittsweise zwischen dem Dämpfventil und der Kolbenstangenführung angeordnet. Es kann eine Standardkolbenstangenführung für einen Schwingungsdämpfer mit wahlweiser Verwendung eines Dämpfventils genutzt werden, da der Durchmesser des Behälterrohres gegenüber einem Schwingungsdämpfer ohne Dämpfventil unverändert bleibt. Alternativ ist die Aufweitung des Behälterrohres ausgehend von einem Ansatz oberhalb des Dämpfventils bis zur Öffnung für die Kolbenstange ausgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel vereinfacht sich der Fertigungsaufwand für die Aufweitung.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer mit Bypass und Dämpfventil im Bypass;

Fig. 2-3 weitere Ausführungsbeispiele.

In Fig. 1 ist der Zylinder eines Schwingungsdämpfers in der Ausführung eines Federbeins mit 1 bezeichnet, die Kolbenstange mit 3. Der Zylinder ist nach unten durch einen Boden 5 abge­ schlossen. Die Kolbenstange 3 ist durch eine Führungs- und Dichtungseinheit 7 aus dem oberen Ende des Zylinders heraus­ geführt. Innerhalb des Zylinders 1 ist an der Kolbenstange 3 eine Kolbeneinheit 9 mit einer Kolbenventilanordnung 11 befe­ stigt. Das untere Ende des Zylinders 1 ist durch eine Boden­ platte 13 mit einer Bodenventilanordnung 15 abgeschlossen. Der Zylinder 1 ist von einem Behälterrohr 17 umhüllt. Zwischen dem Behälterrohr 17 und dem Zylinder 1 ist ein Ringraum 19 gebil­ det, der eine Ausgleichskammer darstellt. Der Raum innerhalb des Zylinders 1 ist durch die Kolbeneinheit 9 in eine erste Arbeitskammer 21a und eine zweite Arbeitskammer 21b unter­ teilt. Die Arbeitskammern 21a und 21b sind mit Druckflüssigkeit gefüllt. Die Ausgleichskammer 19 ist bis zu dem Niveau 19a mit Flüssigkeit und darüber mit Gas gefüllt. Innerhalb der Ausgleichskammer 19 ist eine erste Leitungs­ strecke, nämlich eine Hochdruckteilstrecke 23, gebildet, welche über eine Bohrung 25 des Zylinders 1 mit der zweiten Arbeitskammer 21b in Verbindung steht. An diese Hochdruck­ teilstrecke schließt sich ein seitlich an dem Behälterrohr 17 angebautes Dämpfventil 27 an. Von diesem Dämpfventil führt eine zweite Leitungsstrecke, nämlich eine schematisch darge­ stellte Niederdruckteilstrecke 29, zu dem Ausgleichsraum 19.

Wenn die Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 1 nach oben ausfährt, wird die obere Arbeitskammer 21b verkleinert. Es bildet sich in der oberen Arbeitskammer 21b ein Überdruck aus, der sich durch die Kolbenventilanordnung 11 in die untere Arbeitskam­ mer 21a abbauen kann, solange das Dämpfventil 27 geschlossen ist. Wenn das Dämpfventil 27 geöffnet ist, so fließt gleich­ zeitig Flüssigkeit von der oberen Arbeitskammer 21b durch die Hochdruckteilstrecke 23 und das Dämpfventil 27 in die Aus­ gleichskammer 19. Die Dämpfcharakteristik des Schwingungs­ dämpfers beim Ausfahren der Kolbenstange 3 ist also davon ab­ hängig, ob das Dämpfventil 27 offen oder geschlossen ist.

Wenn die Kolbenstange 3 in den Zylinder 1 einfährt, so bildet sich in der unteren Arbeitskammer 21a ein Überdruck. Flüssig­ keit kann von der unteren Arbeitskammer 21a durch die Kolben­ ventilanordnung 11 nach oben in die obere Arbeitskammer 21b übergehen. Die durch das zunehmende Kolbenstangenvolumen in­ nerhalb des Zylinders 1 verdrängte Flüssigkeit wird durch die Bodenventilanordnung 15 in die Ausgleichskammer 19 ausgetrie­ ben. In der oberen Arbeitskammer 21b tritt, da der Durchfluß­ widerstand der Kolbenventilanordnung 11 geringer ist als der Durchflußwiderstand der Bodenventilanordnung 15, ebenfalls ein steigender Druck auf. Dieser steigende Druck kann bei geöff­ netem Dämpfventil 27 durch die Hochdruckteilstrecke 23 wie­ derum in den Ausgleichsraum 19 überfließen. Dies bedeutet, daß bei geöffnetem Dämpfventil 27 der Stoßdämpfer auch beim Einfahren dann eine weichere Charakteristik hat, wenn das Dämpfventil 27 geöffnet ist und eine härtere Charakteristik, wenn das Dämpfventil geschlossen ist, genauso wie beim Aus­ fahren der Kolbenstange. Festzuhalten ist, daß die Strömungs­ richtung durch die Hochdruckteilstrecke 23 des Bypasses immer die gleiche ist, gleichgültig, ob die Kolbenstange ein- oder ausfährt.

Damit dieser Strömungsvorgang bei jeder Hubbewegung, insbe­ sondere bei großen Hublängen oder einer ausgeprägten Schlechtwegstrecke sicher abläuft, weist das Behälterrohr 17 eine umlaufende Durchmessererweiterung 31 auf, die abschnittsweise zwischen dem Dämpfventil 27 und der Kolben­ stangenführung 7 angeordnet ist. Dabei ist die Durchmesserer­ weiterung derart ausgelegt, daß das von der Kolbenstange 9 verdrängte Volumen den Ölspiegel 19a nicht unterhalb des Dämpfventils 27 sinken läßt. Ein die Hochdruckteilstrecke 23 bildendes Zwischenrohr 33 kann besonders kurz ausgeführt wer­ den, so daß der Teil, der der Verkürzung des Zwischenrohres entspricht, als ein Zusatzvolumen nutzbar ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist die Aufweitung des Behäl­ terrohres 17 ausgehend von einem Ansatz 35 oberhalb des Dämpfventils 27 bis zur Öffnung für die Kolbenstangenführung 7 ausgeführt. Diese Variante läßt sich besonders leicht fer­ tigen, da sich das Behälterohr 17 durch ein Ziehwerkzeug hin­ sichtlich der gewünschten Durchmesserkontur herstellen läßt.

In der Fig. 3 wird ein alternative Weg gegangen, da sich das Dämpfventil 17 nicht immer oberhalb eines Anbauteils 37 pla­ zieren läßt, da die Bauraumvorgaben eine solche Vorgehensweise verhindern. In solchen Fällen kann das Anbauteil 37 des Be­ hälterohres 17 eine schlitzförmige Aussparung 39 aufweisen, die einen Freiraum für das Dämpfventil 17 bildet. Das Anbau­ teil 39, in dieser Figur eine Lasche für einen Radträger, wird auf das Ende des Schwingungsdämpfers aufschoben, wobei die Aussparung 41 das Dämpfventil 17 aufnimmt. Gerade bei geschweißten oder einteilig aus dem Behälterrohr gezogenen Rohrstutzen 43a/43b ist durch die Aussparung ein größerer konstruktiver Freiraum für die Anordnung des Dämpfventils 27 gegeben.

Claims (4)

1. Schwingungsdämpfer als Federbein, mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend eine Kolbenstange, die innerhalb eines Zylinders axial verschieblich durch eine Kolbenstangenführung geführt ist, wobei der Zylinder eine Anschlußöffnung an eine Fluidenstrecke aufweist, die von einem den Zylinder zumindest abschnittsweise einhüllende Zwischenrohr gebildet wird, das in Fluidverbindung mit einem an einem Behälterrohr angebrachten Dämpfventil steht, dessen Abstrom in einen teilweise mit Dämpfmedium gefüllten Ausgleichsraum mündet, der von dem Behälterrohr gebildet wird, wobei außenseitig am Behälterrohr weitere Anbauteile angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfventil (27) vom Schwingungsdämpferboden (5) entfernt in Richtung auf die Kolbenstangenführung (7) hin angeordnet ist und das Behälterrohr (17) eine Aufweitung (31) für einen Teil des Ausgleichsraumes (19) oberhalb des Dämpfkraftventils (27) aufweist, wobei das Volumen der Aufweitung derart bemessen ist, daß die maximalen Ölspiegelschwankungen geringer sind als der Abstand zwischen dem Ölspiegel (19a) und dem Dämpfventil (27).

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung (31) des Behälterrohres (17) von einer umlaufenden Durchmessererweiterung gebildet wird.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmessererweiterung abschnittsweise zwischen dem Dämpfventil (27) und der Kolbenstangenführung (7) angeordnet ist.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung (31) des Behälterohres (17) ausgehend von einem Ansatz (35) oberhalb des Dämpfventils (27) bis zur Öffnung für die Kolbenstangenfüh­ rung (7) ausgeführt ist.