-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Stoßdämpfer für das Aufhängungssystem
eines Kraftfahrzeuges und insbesondere die Ventile an dem Kolben
des Stoßdämpfers.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Bekannte
Federbeine umfassen ein Rohr; einen Kolben, der in dem Rohr dichtend
verschiebbar montiert und an einer Kolbenstange angebracht ist, wobei
der Kolben eine Kompressionskammer von einer Rückfederungskammer innerhalb
des Rohres trennt; ein an dem Kolben befestigtes Kompressionshubventil;
und ein an dem Kolben befestigtes Rückfederungshubventil. Das Kompressionshubventil wirkt
als ein Einwegventil, um während
des Kompressionshubs des Federbeines einen Fluidstrom aus der Kompressionskammer
zu der Rückfederungskammer
durch einen oder mehrere Kompressions-Strömungskanal/-kanäle in dem
Kolben zu erlauben. Das Rückfederungshubventil
wirkt als ein Einwegventil, um während
des Rückfederungshubs
des Federbeines einen Fluidstrom aus der Rückfederungskammer zu der Kompressionskammer
durch einen oder mehrere Rückfederungs-Strömungskanal/-kanäle in dem Kolben
zu erlauben. Typischerweise umfassen die Ventile eine oder mehrere
Scheibe/n, die die Strömungskanäle bedeckt/en
und die sich durchbiegt/en, so dass sie einen Fluidstrom zulässt/zulassen.
Die durchbiegungsfähige
Scheibe des Kompressionshubventils weist typischerweise einen größeren Durchmesser
auf als die durchbiegungsfähige
Scheibe des Rückfederungshubventils.
In diesen bekannten Anordnungen erstrecken sich die Strömungskanäle in einer
Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Kolbenstange steht,
wobei der/die Rückfederungs-Strömungskanal
oder -kanäle radial
nach innen von dem/den Kompressions-Strömungskanal oder -kanälen angeordnet
ist/sind. In dieser Anordnung ist/sind eine oder mehrere Öffnung/en
in den durchbiegungsfähigen
Scheiben des Kompressionshubventils ausgebildet, um während eines
Rückfederungshubs
einen Fluidstrom durch den/die Rückfederungs-Strömungskanal
oder -kanäle
zu erlauben. Es ist bekannt, die durchbiegungsfähigen Scheiben der Ventile
unter Verwendung von Schraubenfedern in eine geschlossene Position
vorzuspannen. Solch eine Anordnung stellt während eines Rückfederungshubs
oder während
eines Kompressionshubs bei hoher Geschwindigkeit eine Abblas-Charakteristik
bereit, sorgt aber bei niedriger Geschwindigkeit für ein ungeregeltes
Dämpfen.
-
Die
US-A-4 971 181 offenbart einen hydraulischen Stoßdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 oder Anspruch 2.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine gesteuerte Dämpfungskraft
während
eines Kompressionshubs bei niedriger Geschwindigkeit bereitzustellen,
aber während
eines Rückfederungshubs
eine Abblas-Charakteristik
beizubehalten.
-
Ein
hydraulischer Stoßdämpfer gemäß der vorliegenden
Erfindung ist durch die in dem kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch
1 oder Anspruch 2 festgelegten Merkmale gekennzeichnet.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt einen hydraulischen Stoßdämpfer bereit,
der während
Rückfederungshüben Abblas-Charakteristika
aufweist, und der während
Kompressionshüben
bei niedriger Geschwindigkeit geregelte Dämpfungskräfte aufweist.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 eine
Querschnittsansicht eines hydraulischen Stoßdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
-
2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht der
Kolbenanordnung und zugehöriger
Ventile des Stoßdämpfer von 1 ist;
-
3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht einer
zweiten Ausführungsform
einer Kolbenanordnung und zugehöriger
Ventile für
einen hydraulischen Stoßdämpfer gemäß der vorliegenden
Erfindung ist; und
-
4 eine
vergrößerte Querschnittsansicht einer
dritten Ausführungsform
einer Kolbenanordnung und zugehöriger
Ventile für
einen hydraulischen Stoßdämpfer gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
Unter
Bezugnahme auf 1 umfasst der hydraulische Stoßdämpfer 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung ein inneres längliches
rohrförmiges Gehäuse 12,
und ein äußeres längliches
rohrförmiges
Gehäuse 15,
das im Wesentlichen auf einer Achse L koaxial mit dem inneren Gehäuse ist.
Das innere Gehäuse 12 ist
an einem Ende 14 durch ein Ausgleichsventil 17 im
Wesentlichen verschlossen. Eine Kolbenanordnung 16 bildet
einen dichtenden Gleitsitz mit der Innenfläche 18 des inneren
Gehäuses 12. Die
Kolbenanordnung 16 definiert und trennt eine Rückfederungskammer 20 und
eine Kompressionskammer 22 innerhalb des inneren Gehäuses 12.
Die Kolbenanordnung 16 ist an einem Ende 24 einer
Kolbenstange 26, die sich durch die Rückfederungskammer 20 hindurch
und aus dem anderen Ende 28 des inneren Gehäuses 12 hinaus
erstreckt, angebracht. Das Ende 19 des äußeren Gehäuses 15 neben dem Ausgleichsventil 17 ist
verschlossen. Eine Kolbenstangenführung 30 ist in dem
anderen Ende 28 des inneren Gehäuses 12 gesichert,
und verschließt
die Rückfederungskammer 20.
Die Kolbenstangenführung 30 verschließt auch
das andere Ende 21 des äußeren Gehäuses 15.
Die Kolbenstange 26 bildet einen dichtenden Gleitsitz mit
der Kolbenstangenführung 30.
Der Bereich zwischen dem inneren Gehäuse 12 und dem äußeren Gehäuse 15 definiert
eine Ausgleichskammer 23. Die Kolbenstange 26,
das äußere Gehäuse 15 und
das innere Gehäuse 12 erstrecken
sich in einer axialen Richtung A und sind im Wesentlichen koaxial
auf der Achse L. Die Kolbenanordnung 16 und die Kolbenstange 26 können sich
relativ zu dem inneren Gehäuse 12 in
der axialen Richtung A bewegen. Hydraulikfluid füllt im Wesentlichen die Rückfederungskammer 20 und
die Kompressionskammer 22, um die Hin- und Herbewegung
in der axialen Richtung A der Kolbenanordnung 16 und der Kolbenstange 26 relativ
zu dem inneren Gehäuse 12 zu
dämpfen.
Die Ausgleichskammer 23 ist teilweise mit Hydraulikfluid
gefüllt
und wirkt als ein Reservoir für
das Fluid in der Rückfederungskammer 20 und der
Kompressionskammer 22. Der hydraulische Stoßdämpfer 10 ist
in einem Kraftfahrzeug (nicht gezeigt) auf jede standardmäßige Weise
montierbar. Das Ausgleichsventil 17 und die Kolbenstangenführung 30 können von
jeder beliebigen geeigneten herkömmlichen
Konstruktion sein, die dem Fachmann bekannt ist, und werden nicht
im Detail beschrieben.
-
Ein
Kompressionshubventil 32 und ein Rückfederungshubventil 34 (unten
in größerem Detail
beschrieben) an der Kolbenanordnung 16 lassen einen Hydraulikfluidstrom
zwischen der Rückfederungskammer 20 und
der Kompressionskammer 22 zu. Wenn die Kolbenanordnung 16 sich
in Richtung des verschlossenen Endes 14 des inneren Gehäuses 12 bewegt
(ein Kompressionshub), wird die Länge des Stoßdämpfers 10 gestaucht
und Fluid strömt
an dem Kompressionshubventil 32 vorbei aus der Kompressionskammer 22 zu
der Rückfederungskammer 20. Wenn
die Kolbenanordnung 16 sich von dem verschlossenen Ende 14 des
inneren Gehäuses 12 weg bewegt
(ein Rückfederungshub),
dehnt sich die Länge
des Stoßdämpfers 10 aus
und Fluid strömt
an dem Rückfederungshubventil 34 vorbei
aus der Rückfederungskammer 20 zu
der Kompressionskammer 22.
-
Eine
erste Ausführungsform
der Kolbenanordnung 16, des Kompressionshubventils 32 und
des Rückfederungshubventils 34 ist
in 2 gezeigt. Die Kolbenanordnung 16 umfasst
einen inneren Körperabschnitt 36 und
einen äußeren Körperabschitt 38, die
im Wesentlichen koaxial auf einer Achse L sind. Der äußere Körperabschnitt 38 weist
eine daran befestigte äußere ringförmige Dichtung 40 aus
Teflonmaterial auf, die einen dichtenden Gleitsitz mit der Innenfläche 18 des
inneren Gehäuses 12 bildet.
Der äußere Körperabschnitt 38 ist
auf beliebige geeignete Weise an dem einen Ende 24 der
Kolbenstange 26 gesichert. Der innere Körperabschnitt 36 ist
zwischen einer inneren ringförmigen
Schulter 42 des äußeren Körperabschnittes
und einer einwärts
gedrehten ringförmigen
Lippe 44 an dem äußeren Körperabschnitt an
den äußeren Körperabschnitt 38 geklemmt.
Ein Rückfederungs-Strömungskanal 46 erstreckt
sich durch den inneren Körperabschnitt 36 in
einer im Wesentlichen axialen Richtung, und vorzugsweise auf der
Achse L. Ein Kompressions-Strömungskanal 48 erstreckt
sich durch den inneren Körperabschnitt 36 in
einer im Wesentlichen axialen Richtung, und ist von dem Rückfederungs-Strömungskanals 46 radial nach
außen
angeordnet.
-
Das
Rückfederungshubventil 34 umfasst eine
im Wesentlichen steife Scheibe 50, eine Schraubenfeder 52 und
einen Federkäfig 54,
die alle an der Seite der Kolbenanordnung 16, die in Richtung
der Kompressionskammer 22 gerichtet ist, angeordnet sind.
Der Federkäfig 54 ist
zwischen dem inneren Körperabschitt 36 und
der einwärts
gedrehten Lippe 44 des äußeren Körperabschnittes 38 gesichert.
Der Federkäfig 54 weist Öffnungen 56 darin
für einen
Fluidstrom mit der Kompressionskammer 22 auf. Die Scheibe 50 bedeckt
das Ende 58 des Rückfederungs-Strömungskanals 46,
das in Richtung der Kompressionskammer 22 gerichtet ist.
Die Schraubenfeder 52 ist zwischen dem Federkäfig 54 und
der Scheibe 50 angeordnet und wirkt auf die Scheibe, um normalerweise
den Rückfederungs-Strömungskanal 46 wie
in 2 zu schließen.
Das Rückfederungshubventil 34 kann
einen anderen Feder-Typ umfassen, der die Scheibe vorspannt.
-
Das
Kompressionshubventil 32 umfasst durchbiegungsfähige Scheiben 60,
die an der Seite der Kolbenanordnung 16 angeordnet sind,
die in Richtung der Rückfederungskammer 20 gerichtet
ist. Die durchbiegungsfähigen
Scheiben 60 sind im Wesentlichen ringförmig und bedecken das Ende 62 des Kompressions-Strömungskanals 48,
das in Richtung der Rückfederungskammer 20 gerichtet
ist. Die durchbiegungsfähigen
Scheiben 60 weisen einen inneren Randabschnitt 64 (der
radial nach innen von dem Kompressions-Strömungskanal 48 angeordnet ist)
um den Umfang und einen äußeren Randabschnitt 66 (der
radial nach außen
von dem Kompressions-Strömungskanal
angeordnet ist) um den Umfang auf. Die Kolbenanordnung 16 umfasst ferner
ein ringförmiges
Element, das in dieser ersten Ausführungsform die Form eines zylindrischen
Niets 68 mit einem Rohrschaft 70 und einem ringförmigen Kopf 72 aufweist.
Der Schaft 70 erstreckt sich hinter den inneren Randabschnitt 64 der
durchbiegungsfähigen
Scheiben 60 und in den Rückfederungs-Strömungskanal 46 hinein.
Das freie Ende 74 des Schaftes 70 ist nach außen gespreizt,
um den Niet 68 in dem Rückfederungs-Strömungskanal 46 zu
sichern. Der Kopf 72 steht mit den durchbiegungsfähigen Scheiben 60 an
dem inneren Randabschnitt 64 derart in Eingriff, dass der
innere Randabschnitt gegen den inneren Körperabschnitt 36 der
Kolbenanordnung 16 geklemmt ist. Der äußere Randabschnitt 66 der durchbiegungsfähigen Scheiben 60 bleibt
frei. Die Anzahl von durchbiegungsfähigen Scheiben 60 kann je
nach Bedarf erhöht
oder verringert sein.
-
Während eines
Rückfederungshubs
erhöht sich
der Fluiddruck in der Rückfederungskammer 20 bis
ein vorbestimmtes Niveau erreicht ist, und von diesem Punkt aus
wird die Scheibe 50 gegen die Vorspannung der Feder 52 von
dem inneren Körperabschnitt 36 weg
gedrückt.
Daher wird das Ende 58 des Rückfederungs-Strömungskanals 46 geöffnet, und Fluid
strömt
aus der Rückfederungskammer 20 durch den
Niet 68, den Rückfederungs-Strömungskanal 46 und
die Öffnungen 56 in
dem Federkäfig 54 in
die Kompressionskammer 22 hinein. Diese Anordnung sorgt
für eine
Abblas-Charakteristik während
eines Rückfederungshubs.
-
Während eines
Kompressionshubs steigt der Fluiddruck in der Kompressionskammer 22,
was auf die durchbiegungsfähigen
Scheiben 60 wirkt. Da die durchbiegungsfähigen Scheiben 60 an
ihrem äußeren Randabschnitt 66 frei
sind, wird der äußere Randabschnitt
von dem inneren Körperabschnitt 36 weg
gedrückt.
Daher wird das Ende 62 des Kompressions-Strömungskanals 48 geöffnet, und
Fluid strömt aus
der Kompressionskammer 22 durch den Kompressions-Strömungskanal 48 in
die Rück federungskammer 20 hinein.
Diese Anordnung sorgt für
eine gesteuerte Dämpfungskraft
während
der Kompressionshübe
bei niedriger Geschwindigkeit.
-
Eine
zweite Ausführungsform
der Kolbenanordnung, des Kompressionshubventils und das Rückfederungshubventils
ist in 3 gezeigt. In Bezug auf 2 weisen
gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern auf, aber mit dem Präfix 100.
Bei dieser zweiten Ausführungsform
ist das Rückfederungshubventil 134 im
Wesentlichen identisch mit dem Rückfederungshubventil 34 von 2.
Auch der innere Körperabschnitt 136 und
der äußere Körperabschnitt 138 der
Kolbenanordnung 116 sind im Wesentlichen gleich wie der
innere Körperabschnitt 36 und
der äußere Körperabschnitt 38 der
Kolbenanordnung 16 von 2. Ferner
ist das Kompressionshubventil 132 im Wesentlichen identisch
mit dem Kompressionshubventil 32 von 2.
Der Hauptunterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten
Ausführungsform
betrifft das ringförmige
Element der Kolbenanordnung 116. Bei dieser zweiten Ausführungsform
weist das ringförmige
Element die Form eines Ringes 168 auf, der zwischen dem
inneren Körperabschnitt 136 und
der Schulter 142 an dem äußeren Körperabschnitt 138 geklemmt
ist. Der Ring 168 steht mit den durchbiegungsfähigen Scheiben 160 an
dem äußeren Randabschnitt 166 derart
in Eingriff, dass der äußeren Randabschnitt
gegen den inneren Körperabschnitt 136 der
Kolbenanordnung 116 geklemmt ist. Der innere Randabschnitt 164 der durchbiegungsfähigen Scheiben 160 bleibt
frei.
-
Während eines
Rückfederungshubs
erhöht sich
der Fluiddruck in der Rückfederungskammer 20, bis
ein vorbestimmtes Niveau erreicht ist, und von diesem Punkt aus
wird die Scheibe 150 von dem inneren Körperabschnitt 136 gegen
die Vorspannung der Feder 152 weg gedrückt. Daher wird das Ende 158 des
Rückfederungs-Strömungskanals 146 geöffnet und Fluid
strömt
aus der Rückfederungskammer 20 durch
den Rückfederungs-Strömungskanal 146 und
die Öffnungen 156 in
dem Federkäfig 154 in
die Kompressionskammer 22 hinein. Diese Anordnung sorgt
für eine
Abblas-Charakteristik während
eines Rückfederungshubs.
-
Während eines
Kompressionshubs erhöht sich
der Fluiddruck in der Kompressionskammer 22, der auf die
durchbiegungsfähigen
Scheiben 160 wirkt. Da die durchbiegungsfähigen Scheiben 160 an ihrem
inneren Randabschnitt 164 frei sind, wird der innere Randabschnitt
von dem inneren Körperabschnitt 136 weg
gedrückt.
Daher wird das Ende 162 des Kompressions-Strömungskanals 148 geöffnet, und
Fluid strömt
aus der Kompressionskammer 22 durch den Kompressions-Strömungskanal 148 in
die Rückfederungskammer 20 hinein.
Diese Anordnung sorgt für
eine gesteuerte Dämpfungskraft
während der
Kompressionshübe
bei niedriger Geschwindigkeit.
-
Eine
dritte Ausführungsform
der Kolbenanordnung, des Kompressionshubventils und des Rückfederungshubventils
ist in 4 gezeigt. In Bezug auf 2 haben
gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern, aber mit dem Präfix 200.
Bei dieser zweiten Ausführungsform
ist das Rückfederungshubventil 234 im
Wesentlichen identisch mit dem Rückfederungshubventil 34 von 2.
Auch der innere Körperabschnitt 236 und
der äußere Körperabschnitt 238 der
Kolbenanordnung 216 sind im Wesentlichen gleich wie der
innere Körperabschnitt 36 und
der äußere Körperabschnitt 38 der
Kolbenanordnung 16 von 2. Ferner
ist das Kompressionshubventil 232 im Wesentlichen identisch
mit dem Kompressionshubventil 32 von 2.
Der Hauptunterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform
betrifft das ringförmige
Element der Kolbenanordnung 216. Bei dieser dritten Ausführungsform
weist das ringförmige
Element die Form eines Ringes 268 auf, der zwischen den
inneren Körperabschnitt 236 und
der Schulter 242 an dem äußeren Körperabschnitt 238 geklemmt
ist. Der Ring 268 steht mit den durchbiegungsfähigen Scheiben 260 an dem äußeren Randabschnitt 266 derart
in Eingriff, dass der äußere Randabschnitt
gegen den inneren Körperabschnitt 236 der
Kolbenanordnung 216 geklemmt ist. Der innere Randabschnitt 264 der
durchbiegungsfähigen
Scheiben 260 bleibt frei. Ferner weist der Ring 268 einen
nach innen gerichteten ringförmigen
Steg 276 auf, der von den durchbiegungsfähigen Scheiben 260 um
eine vorbestimmte Höhe
H axial beabstandet ist. Auch ist eine Schraubenfeder 278 zwischen
einer Schulter 280 an dem äußeren Körperabschnitt 238 und
dem inneren Randabschnitt 264 der durchbiegungsfähigen Scheiben 260 zusammengedrückt.
-
Während eines
Rückfederungshubs
erhöht sich
der Fluiddruck in der Rückfederungskammer 20 bis
ein vorbestimmtes Niveau erreicht ist, und von diesem Punkt aus
wird die Scheibe 250 von dem inneren Körperabschnitt 236 gegen
die Vorspannung der Feder 252 weg gedrückt. Daher wird das Ende 258 des
Rückfederungs-Strömungskanals 246 geöffnet, und
Fluid strömt
aus der Rückfederungskammer 20 durch
den Rückfederungs-Strömungskanal 246 und
die Öffnungen 256 in
dem Federkäfig 254 in
die Kompressionskammer 22 hinein. Diese Anordnung sorgt
für eine
Abblas-Charakteristik während
eines Rückfederungshubs.
-
Während eines
Kompressionshubs erhöht sich
der Fluiddruck in der Kompressionskammer 22, der auf die
durchbiegungsfähigen
Scheiben 260 wirkt. Da die durchbiegungsfähigen Scheiben 260 an ihrem
inneren Randabschnitt 264 frei sind, wird der innere Randabschnitt
von dem inneren Körperabschnitt 236 weg
gedrückt.
Daher wird das Ende 262 des Kompressions-Strömungskanals 248 geöffnet, und
Fluid strömt
aus der Kompressionskammer 22 durch den Kompressions-Strömungskanal 248 in
die Rückfederungskammer 20 hinein.
Diese Anordnung sorgt für
eine gesteuerte Dämpfungskraft
während Kompressionshüben bei
niedriger Geschwindigkeit. Die Schraubenfeder 278 wirkt
auf die durchbiegungsfähigen
Scheiben 260, und sorgt für eine zusätzliche Steifigkeit der durchbiegungsfähigen Scheiben.
Der Steg 276 an dem Ring 268 wirkt als ein Anschlagelement,
um den Betrag der Durchbiegung des inneren Randabschnittes 264 während eines
Kompressionshubs zu begrenzen.
-
Obwohl
sich die oben beschriebenen Ausführungsformen
auf einen Stoßdämpfer mit
einem inneren und einem äußeren rohrförmigen Gehäuse (meist
als ein Zweirohr-Stoßdämpfer bezeichnet)
beziehen, ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Einrohr-Stoßdämpfer anwendbar,
bei dem das Gehäuse
ein Einzelrohrgehäuse
umfasst.