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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufhängungsfederbein oder einen
hydraulischen Dämpfer für ein Kraftfahrzeug.
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Bekannte Aufhängungsfederbeine umfassen ein Rohr, einen Kolben, der
dichtend verschiebbar in dem Rohr befestigt und an einer Kolbenstange
angebracht ist, wobei der Kolben eine Verdichtungskammer von einer
Rückstellkammer innerhalb des Rohres trennt, ein
Verdichtungshubventil, das an dem Kolben befestigt ist, und ein Rückstellhubventil, das an
dem Kolben befestigt ist. Das Verdichtungshubventil wirkt als ein Einweg-
Ventil, um eine Strömung von Fluid aus der Verdichtungskammer in die
Rückstellkammer durch einen oder mehrere
Verdichtungsströmungsdurchgänge in dem Kolben während des Verdichtungshubes des
Aufhängungsfederbeins zu gestatten. Das Rückstellhubventil wirkt als ein
Einweg-Ventil, das eine Strömung von Fluid aus der Rückstellkammer in die
Verdichtungskammer durch einen oder mehrere
Rückstellströmungsdurchgänge in dem Kolben während des Rückstellhubes des
Aufhängungsfederbeins gestattet. Typischerweise umfassen die Ventile eine
Anzahl von Scheiben, welche die Strömungsdurchgänge bedecken und die
sich biegen, um eine Fluidströmung zu gestatten. Die biegbaren Scheiben
des Verdichtungshubventils weisen typischerweise einen größeren
Durchmesser als die biegbaren Scheiben des Rückstellhubventils auf. Bei diesen
bekannten Anordnungen erstrecken sich die Strömungsdurchgänge in
einer Richtung, die im wesentlichen parallel zur Längsachse der
Kolbenstange liegt, wobei der Rückstellströmungsdurchgang oder -durchgänge
näher bei der Längsachse der Kolbenstange angeordnet ist, als der
Ver
dichtungsströmungsdurchgang oder -durchgänge. Bei dieser Anordnung
sind eine oder mehrere Öffnungen in den biegbaren Scheiben des
Verdichtungshubventils gebildet, um eine Fluidströmung durch den
Rückstellströmungsdurchgang oder -durchgänge während eines
Rückstellhubes zu gestatten.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Aufhängungsfederbein zu
schaffen, das verbesserte Leistungseigenschaften gegenüber früher
bekannten Anordnungen aufweist.
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Die vorliegende Erfindung dient insbesondere einem
Aufhängungsfederbein, das ein Innenohr und ein Außenrohr umfaßt (manchmal als
Doppelrohrdämpfer bezeichnet), bei dem der Kolben in dem Innenrohr gleitet,
obwohl die Erfindung auch auf ein Aufhängungsfederbein mit einem
einzigen Rohr angewandt werden kann (manchmal als Monorohrdämpfer
bezeichnet).
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Die US-A-4624347 offenbart ein Aufhängungsfederbein gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein Aufhängungsfederbein gemäß der vorliegenden Erfindung ist
gegenüber der US-A-4624347 durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch
1 beschriebenen Merkmale gekennzeichnet.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird während der Dämpfungswirkung des
Aufhängungsfederbeins ein besserer Fluidströmungsweg geschaffen, wobei
ein Aufhängungsfederbein mit verbesserten Leistungseigenschaften
gegenüber früher bekannten Anordnungen geschaffen wird. Die
Verbesse
rungen umfassen eine oder mehrere der Folgenden:
Verdichtungsdämpfungskräfte, die für Bewegungen des Kolbens mit niedrigerer
Geschwindigkeit erzeugt werden, als sie früher erhalten werden konnten, ein
Dämpfungsansprechen, das für kleinere Verschiebungen des Kolbens
geschaffen wird, und ein Dämpfungsansprechen, das für hochfrequente oder
schnelle Kolbenbewegungsänderungen geschaffen wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines
Aufhängungsfederbeins gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
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Fig. 2 eine Endansicht des einen Endes des Kolbens des
Aufhängungsfederbeins von Fig. 1 ist,
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Fig. 3 eine Endansicht des anderen Endes des Kolbens und des
Aufhängungsfederbeins von Fig. 1 ist,
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Fig. 4 eine Querschnittsansicht genommen auf der Linie IV-IV von
Fig. 3 ist,
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Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Kolbenaufbaus des
Aufhängungsfederbeins von Fig. 1 ist, und den in Fig. 4
gezeigten Kolben umfaßt, wobei das Verdichtungshubventil und
das Rückstellhubventil an diesem befestigt sind,
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Fig. 6 eine Endansicht einer Lochscheibe des in Fig. 5 gezeigten
Rückstellhubventils ist und
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Fig. 7 eine Teilquerschnittsansicht des in Fig. 5 gezeigten
Rückstellhubventils ist.
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Der Kolbenaufbau 16 ist in den Fig. 2 bis 7 ausführlicher gezeigt. Die Fig.
2 bis 4 zeigen den Kolben 42 des Kolbenaufbaus 16 mit einer ringförmigen
Dichtung 44, die aus Teflonmaterial hergestellt ist. Der Kolben 42 ist
vorzugsweise aus gesintertem Stahl gebildet. Die ringförmige Dichtung 44 ist
vorzugsweise an dem Kolben 42 durch Warmformen befestigt und liefert
eine Oberfläche, die einen dichtenden Schiebesitz mit der Innenfläche 32
des Innenrohres 14 herstellt. Der Kolben 42 ist im wesentlichen
ringförmig und weist eine Durchgangsbohrung 46 auf, die einen ersten Abschnitt
48, einen zweiten Abschnitt 50 mit einem kleineren Durchmesser als der
erste Abschnitt, und eine Schulter 52 zwischen dem ersten und dem
zweiten Abschnitt umfaßt. Ein im wesentlichen ringförmiger Kanal 54 ist
in der Oberfläche der Schulter 52 gebildet. Ein im wesentlichen
ringförmiger Kanal 56 ist in einer Endfläche 58 des Kolbens 42 gebildet, durch die
sich der zweite Abschnitt 50 der Durchgangsbohrung 46 öffnet. Der
Ringkanal 56 weist einen größeren Durchmesser als der Ringkanal 54 auf. In
Gebrauch öffnet sich der erste Abschnitt 48 der Durchgangsbohrung 46 in
die Verdichtungskammer 38, und die Endfläche 58 des Kolbens 42 ist in
Richtung der Rückstellkammer 36 gerichtet. Ein aufrechter im
wesentlichen ringförmiger Steg 57 (in der Form von Zinnen) umgibt die Endfläche
58, um das Risiko einer versehentlichen Beschädigung der Endfläche
während des Zusammenbaus des Kolbenaufbaus 16 zu verringern.
Ähnlich schützt der erste Abschnitt 48 der Durchgangsbohrung 46 die
Ober
fläche der Schulter 52. Diese Oberflächen 58, 52, die jeweils von Scheiben
68, 80 (die unten beschrieben sind) berührt werden, müssen in gutem
Zustand bleiben, damit das Aufhängungsfederbein 10 die erforderlichen
Dämpfungseigenschaften aufweist.
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Eine Anzahl von Durchgängen 60 (die Verdichtungsströmungsdurchgänge
festlegen) verläuft durch den Kolben 42 von dem Kanal 56 zu dem ersten
Abschnitt 48 der Scheibe 72, die alle im wesentlichen ringförmig sind.
Beim Zusammenbau gelangt die Lochscheibe 68 mit der Oberfläche der
Schulter 52 in Eingriff, so daß sie den Ringkanal 54 im wesentlichen
bedeckt, und die biegbaren Scheiben 70 sind zwischen der Lochscheibe und
der Haltescheibe 72 angeordnet. Die Oberfläche 74 der Haltescheibe 72
benachbart zu den biegbaren Scheiben 70 weist einen flachen Abschnitt
75 und einen konvexen Abschnitt 77 mit einer Stufe 79 dazwischen auf,
wie es in Fig. 7 zu sehen ist. Der flache Abschnitt 75 klemmt die biegbaren
Scheiben 70 und die Lochscheibe 68 an den Kolben 42. Der konvexe
Abschnitt 77 erstreckt sich von dem flachen Abschnitt 75 zu dem äußeren
Umfangsrand der Haltescheibe 72. Die Lochscheibe 68, die biegbaren
Scheiben 70 und die Haltescheibe 72 weisen im wesentlichen den gleichen
Durchmesser auf und sind so bemessen, daß sie die
Verdichtungsströmungsdurchgänge 60 nicht bedecken. Die Lochscheibe 68 weist eine
Anzahl von Schlitzen 76 auf, die in ihrem äußeren Umfangsand 78 gebildet
sind (Fig. 6), wobei die Schlitze eine solche Größe aufweisen, daß sie einen
beschränkten Strömungsdurchgang zwischen dem Kanal 54 und dem
ersten Abschnitt 48 der Durchgangsbohrung 46 bilden.
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Das Verdichtungshubventil 64 umfaßt eine Lochscheibe 80, eine Anzahl
von biegbaren Scheiben 82 und eine Haltescheibe 84, die alle im
wesentli
chen ringförmig sind. Beim Zusammenbau gelangt die Lochscheibe 80 mit
der Endfläche 58 des Kolbens 42 in Eingriff, so daß sie den Ringkanal 56
im wesentlichen bedeckt, und die biegbaren Scheiben 82 sind zwischen
der Lochscheibe und der Haltescheibe 84 angeordnet. Die Oberfläche 86
der Haltescheibe 84 benachbart zu den biegbaren Scheiben 82 weist einen
flachen Abschnitt und einen konvexen Abschnitt mit einer Stufe
dazwischen auf, wie bei der oben beschriebenen Haltescheibe 72. Die
Lochscheibe 80, die biegbaren Scheiben 82 und die Haltescheibe 84 weisen im
wesentlichen den gleichen Durchmesser auf und sind so bemessen, daß
sie die Rückstellströmungsdurchgänge 62 nicht bedecken. Die
Lochscheibe 80 weist eine Anzahl von Schlitzen auf, die in ihrem äußeren Umfang
gebildet sind (auf eine ähnliche Weise wie die in Fig. 6 gezeigte
Lochscheibe 68), wobei die Schlitze eine solche Größe aufweisen, daß sie einen
beschränkten Strömungsdurchgang zwischen dem Kanal 56 und der
Rückstellkammer 36 bilden.
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Der Kolbenaufbau 16 ist an dem Ende 88 der Kolbenstange 18 zwischen
einer Schulter 90, die an der Kolbenstange gebildet ist, und der Mutter 34
gehalten, die eine Schraubverbindung an dem Ende der Kolbenstange
herstellt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wobei das Ende der Kolbenstange
durch den zweiten Abschnitt 50 der Durchgangsbohrung 46 verläuft.
Beim Zusammenbau gelangt die Haltescheibe 84 mit der Schulter 90 an
der Kolbenstange 18 in Eingriff, und die Haltescheibe 72 gelangt mit der
Mutter 34 in Eingriff. Wie es zu sehen ist, erstrecken sich die
Verdichtungsströmungsdurchgänge 60 von einer Position innerhalb des äußeren
Umfangsrandes der Lochscheibe 80 und der biegbaren Scheiben 82 des
Verdichtungshubventils 64 in eine Position außerhalb des äußeren
Umfangsrandes 78 der Lochscheibe 68 und der biegbaren Scheiben 70 des
Rückstellhubventils 66, und die Rückstellströmungsdurchgänge 62
erstrecken sich von einer Position innerhalb des äußeren Umfangsrandes
der Lochscheibe 68 und der biegbaren Scheiben 70 des
Rückstellhubventils 66 in eine Position außerhalb des äußeren Umfangsrandes der
Lochscheibe 80 und der biegbaren Scheiben 82 des Verdichtungshubventils
64.
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Beim Verdichtungshub des Aufhängungsfederbeins 10, strömt Fluid aus
der Verdichtungskammer 38 durch die
Verdichtungsströmungsdurchgänge 60 in den Ringkanal 56 und aus den Schlitzen in der Lochscheibe 80
des Verdichtungshubventils 64 heraus in die Rückstellkammer 36. Für
Verdichtungshübe mit größerer Kraft können sich die Lochscheibe 80 und
die biegbaren Scheiben 82 von dem Ringkanal 56 weg biegen (auf die
gleiche Weise, wie es unten ausführlicher für den Rückstellhub beschrieben
ist), um eine größere Strömung von Fluid durch den
Verdichtungsströmungsdurchgang 60 zu gestatten. Der konvexe Abschnitt der Oberfläche
86 der Haltescheibe 84 des Verdichtungshubventils 64 gestattet die
Biegung der biegbaren Scheiben 82, begrenzt jedoch die Größe der Biegung,
um eine Beschädigung oder Verformung der biegbaren Scheiben zu
verhindern.
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Beim Rückstellhub des Aufhängungsfederbeins 10 strömt Fluid aus der
Rückstellkammer 36 durch die Rückstellströmungsdurchgänge 62 in den
Ringkanal 54 und aus den Schlitzen 76 in der Lochscheibe 68 des
Rückstellhubventils 66 heraus in die Verdichtungskammer 38. Für
Rückstellhübe mit größerer Kraft können sich die Lochscheibe 68 und die
biegbaren Scheiben 70 von dem Ringkanal 54 weg biegen, um eine größere
Strömung von Fluid durch die Rückstellströmungsdurchgänge 62 zu
ge
statten. Wenn sich die Scheiben 68, 70 biegen, wird zu Beginn ein
Kontakt mit der konvexen Oberfläche 77 (siehe Fig. 7) bei Punkt A und dann
fortschreitend entlang der konvexen Oberfläche in Richtung des
Umfangsrandes der Haltescheibe 72 hergestellt. Diese Anordnung verringert die
Spannung, die an den Scheiben 68, 70 bei Punkt B erzeugt wird, wodurch
das Risiko eines Ermüdungsversagens der Scheiben verringert wird. Der
konvexe Abschnitt 77 der Oberfläche 74 an der Haltescheibe 72 des
Rückstellhubventils 66 berücksichtigt die Biegung der biegbaren Scheiben 70,
begrenzt jedoch die Größe der Biegung, um eine Beschädigung oder
Verformung der biegbaren Scheiben zu verhindern.
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Das Vorhandensein der Ringkanäle 54, 56 ist optional, sorgt jedoch für
eine bessere Lastverteilung an den biegbaren Scheiben 82, 70 während
der Rückstell- bzw. Verdichtungshübe, und für einen besseren Ventilsitz
für das Rückstell- bzw. Verdichtungshubventil 66, 64. In dem Ringkanal
56 kann zwischen dem Durchgang 60 ein Steg 92 gebildet sein, um das
Risiko eines Bruches oder einer Verformung der Lochscheibe 80 und der
biegbaren Scheiben 82 während des Rückstellhubes aufgrund von
Druckaufbau in der Rückstellkammer 36 zu verringern. Ein ähnlicher Steg kann
in dem Ringkanal 54 gebildet sein.
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Das Vorhandensein der einen oder beiden Lochscheiben 68, 80 ist
optional, und eine Fluidströmung durch die Durchgänge 60, 62, kann allein
durch Biegung der biegbaren Scheiben 70, 82 gesteuert werden. Die
Anzahl und Größe (Dicke) der biegbaren Scheiben 70, 82 ist in Abhängigkeit
von den erforderlichen Dämpfungseigenschaften des
Aufhängungsfederbeins 10 vorbestimmt. Die Durchgangsbohrung 46 in dem Kolben 42
kann einen im wesentlichen konstanten Durchmesser aufweisen, wobei
das Rückstellhubventil 66 an der Endfläche des Kolbens angeordnet ist,
die fern von der Endfläche 58 ist.
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Mit der Anordnung der vorliegenden Erfindung gibt es keine
Notwendigkeit, Öffnungen in den biegbaren Scheiben vorzusehen, um eine
Fluidströmung während Rückstell- und/oder Verdichtungshüben des
Aufhängungsfederbeins 10 zu gestatten. Folglich wird ein besserer Strömungsweg
für das Fluid während der Dämpfungswirkung des
Aufhängungsfederbeins 10 geschaffen. Ferner liefert die Kombination der verschiedenen
Merkmale eine Gesamtverbesserung der Arbeitsweise des
Aufhängungsfederbeins gegenüber früher bekannten Konstruktionen.