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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für das Aufhängungssystem eines Kraftfahrzeuges.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bekannte
Stoßdämpfer umfassen
ein Rohr; einen Kolben, der in dem Rohr dichtend verschiebbar befestigt
und an einer Kolbenstange angebracht ist, wobei der Kolben eine
Kompressionskammer von einer Ausfederungskammer innerhalb des Rohres trennt;
ein Kompressionshubventil, das an dem Kolben befestigt ist; und
ein Ausfederungshubventil, das an dem Kolben befestigt ist. Das
Kompressionshubventil wirkt als ein Einweg-Ventil, das einen Fluidfluss von der
Kompressionskammer zu der Ausfederungskammer durch einen oder mehrere
Kompressionsströmungskanal/kanäle in dem
Kolben während
des Kompressionshubes des Stoßdämpfers zulässt. Das Ausfederungshubventil
wirkt als ein Einweg-Ventil, das einen Fluidfluss von der Ausfederungskammer zu
der Kompressionskammer durch einen oder mehrere Ausfederungsströmungskanal/kanäle in dem Kolben
während
des Ausfederungshubes des Stoßdämpfers zulässt. Typischerweise
umfassen die Ventile eine Anzahl von Scheiben, die die Strömungskanäle während Hüben mit
niedriger Geschwindigkeit abdecken und sich durchbiegen, um einen
Fluidfluss während
Hüben oberhalb
vorbestimmter Geschwindigkeiten zuzulassen. Um zuzulassen, dass
Fluid während
Hüben mit
niedriger Geschwindigkeit zwischen der Ausfederungskammer und der
Kompressionskammer strömen
kann, wenn die Ventilscheiben nicht durchgebogen sind, ist es übliche Praxis,
ein Loch oder mehrere Löcher
in dem Kolben an dem äußeren Rand
der Ventil scheiben oder in dem äußeren Rand
der Ventilscheiben auszubilden. Diese Löcher öffnen in die Strömungskanäle und die
Kammern und umgehen die Ventilscheiben, um während Hüben mit niedriger Geschwindigkeit
einen Fluidfluss zwischen den Kammern zuzulassen. Solch eine Anordnung unterscheidet
nicht zwischen einem Ausfederungshub mit niedriger Geschwindigkeit
und einem Kompressionshub mit niedriger Geschwindigkeit und wird im
Wesentlichen dieselbe Wirkung während
einer Hubvergrößerung in
beiden Richtungen bereitstellen.
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Die
GB-A 2 113 355 beschreibt einen Stoßdämpfer in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff von
Anspruch 1.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Stoßdämpfer mit
verbesserten Leistungsmerkmalen gegenüber den zuvor bekannten Anordnungen
bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Stoßdämpfer mit einem einzelnen Rohr
(manchmal als Einrohr-Stoßdämpfer bezeichnet).
Die vorliegende Erfindung kann jedoch für die Verwendung in einem Stoßdämpfer mit
einem Innenrohr und einem Außenrohr
(manchmal als Zweirohr-Stoßdämpfer bezeichnet)
ausgebildet sein.
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Ein
Stoßdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung
ist gegenüber
der GB-A 2 113 355 durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 aufgezählten
Merkmale gekennzeichnet.
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Durch
Bestimmung der Größe des Lochs können die
erforderlichen Dämpfungseigenschaften für den Stoßdämpfer für Kompressionshübe mit nied riger
Geschwindigkeit (wobei die biegsame Scheibe Teil des Ausfederungshubventils
ist), oder für
Ausfederungshübe
mit niedriger Geschwindigkeit (wobei die biegsame Scheibe Teil des
Kompressionshubventils ist), oder sowohl für Kompressions- als auch Ausfederungshübe mit niedriger
Geschwindigkeit erhalten werden. Die vorliegende Erfindung lässt daher zu,
den Stoßdämpfer zwischen
einem Kompressionshub mit niedriger Geschwindigkeit und einem Ausfederungshub
mit niedriger Geschwindigkeit mit verschiedene Wirkungen oder Merkmalen
zu versehen.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht eines Stoßdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung
ist; und
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht der
Kolbenanordnung des Stoßdämpfers von 1 ist.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen ist der in 1 gezeigte
Stoßdämpfer 10 vom
Typ des Einrohr-Stoßdämpfers und
umfasst ein Rohr 14 mit einer Längsachse L, eine Kolbenanordnung 16,
eine Kolbenstange 18 mit einer Längsachse an der Achse L, und
eine Kolbenstangenführung 22.
Die Kolbenanordnung 16 wird unten stehend in größerem Detail beschrieben.
Die Kolbenstangenführung 22 kann
von jedem geeigneten herkömmlichen,
dem Fachmann bekannten Aufbau sein und wird nicht im Detail beschrieben.
Das Rohr 14 ist an einem Ende 24 verschlossen
und ist an dem anderen Ende 26 durch die Kolbenstangenführung 22 im
Wesentlichen verschlossen. Die Kolbenstange 18 erstreckt
sich durch die Kolbenstangenführung 22 und
bildet mit ihr einen dichtenden Schiebesitz. Die Kolbenanordnung 16 bildet
einen dichtenden Schiebesitz mit der Innenfläche 32 des Rohres 14.
Die Kolbenstange 18 ist durch eine Mutter 34 oder
ein beliebiges anderes geeignetes Mittel an der Kolbenanordnung 16 befestigt.
Die Kolbenanordnung 16 trennt den Innenbereich des Rohres 14 in
eine Ausfederungskammer 36 und eine Kompressionskammer 38.
Die Ausfederungs- und Kompressionskammern 36 und 38 sind
im Wesentlichen mit einem Fluid gefüllt, das eine Pendelbewegung
der Kolbenanordnung 16 und der Kolbenstange 18 entlang
der Achse L relativ zu dem Rohr 14 dämpft. Der Stoßdämpfer 10 ist
in einem Kraftfahrzeug (nicht gezeigt) auf eine beliebige geeignete Weise
befestigt und ist ein Teil des Aufhängungssystems (nicht gezeigt)
für das
Kraftfahrzeug.
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Die
Kolbenanordnung 16 ist unter Bezugnahme auf 2 in
größerem Detail
gezeigt. 2 zeigt den Kolben 42 der
Kolbenanordnung 16 mit einer aus Teflonmaterial oder einem
beliebigen anderen geeigneten Material gefertigten ringförmigen Dichtung 44.
Der Kolben 42 ist vorzugsweise aus Sinterstahl gebildet.
Die ringförmige
Dichtung 44 sorgt für
eine Fläche,
die einen dichtenden Schiebesitz mit der Innenfläche 32 des Rohres 14 bildet.
Der Kolben 42 ist im Wesentlichen ringförmig und weist zumindest einen
Kanal 60 (der einen Kompressionsströmungskanal definiert) auf,
der durch den Kolben 42 hindurch verläuft. Bei der Montage der Kolbenanordnung 16 an
die Kolbenstange 18 erstreckt sich der Kanal 60 in
einer Richtung, die zu der Achse L im Wesentlichen parallel steht.
Radial einwärts
des Kanals 60 verläuft
auch zumindest ein Kanal 62 (der einen Ausfederungsströmungskanal
definiert) durch den Kolben 42. Bei der Montage der Kolbenanordnung 16 an
die Kolbenstange 18 erstreckt sich der Kanal 62 in einer
Richtung, die zu der Achse L im Wesentlichen parallel steht. Der
Kolben 42 weist eine in Richtung der Ausfederungskammer 36 gerichtete
Stirnfläche 58 und
eine in Richtung der Kompressionskammer 38 gerichtete Stirnfläche 52 auf.
Die Kanäle 60, 62 öffnen sich
durch die Stirnflächen 58, 52.
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Zusätzlich zu
dem Kolben 42 und der Dichtung 44 umfasst die
Kolbenanordnung 16 ein Kompressionshubventil 64 und
ein Ausfederungshubventil 66. Das Kompressionshubventil 64 umfasst
eine biegsame Scheibe 80, eine Anzahl durchbiegbarer Scheiben 82, 84, 86 und
eine Sicherungsscheibe 88, die alle im Wesentlichen ringförmig sind.
Bei der Montage ist die biegsame Scheibe 80 benachbart
der Stirnfläche 58 des
Kolbens 42 angeordnet und die durchbiegbaren Scheiben 82, 84, 86 sind
zwischen der biegsamen Scheibe und der Sicherungsscheibe 88 angeordnet.
Die Sicherungsscheibe 88 tritt mit einer Schulter 48 an
der Kolbenstange 18 in Eingriff. Die durchbiegbare Scheibe 82 benachbart
der biegsamen Scheibe 80 ist derart bemessen, dass sie
den Kompressionsströmungskanal 60 durch
den Kolben 42 abdeckt, und weist ein Loch 90 mit
einer vorbestimmten Größe auf,
das mit dem Strömungskanal 60 ausgerichtet
ist. Die biegsame Scheibe 80 ist derart bemessen, dass
sie eine Öffnung 92 mit
einer vorbestimmter Größe an dem
radial äußeren Rand
(relativ zu der Achse L) des Strömungskanals 60 lässt, aber mit
einem Durchmesser, der groß genug
ist, um das Loch 90 abzudecken. In der Ruhestellung der
durchbiegbaren Scheiben 82-86 ist ein Spalt 94 mit
einer vorbestimmten Größe zwischen
dem Loch 90 in der durchbiegbaren Scheibe 82 und
der biegsamen Scheibe 80 belassen. Der Spalt 94 ist
durch eine ringförmige
Schulter 96 gebildet, die in der Stirnfläche 58 des
Kolbens 42 ausgebildet ist, wobei die durchbiegbare Scheibe 82 in
der Ruhestellung mit der Schulter derart in Eingriff steht, dass
die durchbiegbare Scheibe eine konvexe Gestalt aufweist. Alternativ
oder zusätzlich
kann der Spalt 94 durch Anordnen eines Distanzringes (nicht
gezeigt) zwischen der durchbiegbaren Scheibe 82 und der
biegsamen Scheibe 80 ausgebildet sein. Das Loch 90,
die Öffnung 92 und
der Spalt 94 bilden einen eingeschränkten Strömungskanal zwischen dem Kompressionsströmungskanal 60 und
der Ausfederungskammer 36. In der Ruhestellung liegt die
biegsame Scheibe 80 in einer Ebene, die im Wesentlichen
lotrecht zu der Achse L steht. Die biegsame Scheibe 80 und
die durchbiegbaren Scheiben 82-86 weisen ein Loch 50 hierdurch
auf, das mit dem Ausfederungsströmungskanal 62 in
dem Kolben 42 ausgerichtet ist und einen ähnlichen
Durchmesser wie dieser aufweist, um einen im Wesentlichen uneingeschränkten Fluidfluss zwischen
dem Kanal 62 und der Ausfederungskammer 36 zuzulassen.
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Das
Ausfederungshubventil 66 umfasst eine biegsame Scheibe 68,
eine Anzahl durchbiegbarer Scheiben 70, 72, 74 und
eine Sicherungsscheibe 76, die alle im Wesentlichen ringförmig sind.
Bei der Montage ist die biegsame Scheibe 68 benachbart
der Stirnfläche 52 des
Kolbens 42 angeordnet, und die durchbiegbaren Scheiben 70, 72, 74 sind
zwischen der biegsamen Scheibe und der Sicherungsscheibe 76 angeordnet.
Die Sicherungsscheibe 76 ist benachbart der Mutter 34 an
dem Ende der Kolbenstange 18 angeordnet. Die biegsame Scheibe 68,
die durchbiegbaren Scheiben 70, 72, 74 und
die Sicherungsscheibe 76 sind derart bemessen, dass Sie
den Kompressionsströmungskanal 60 nicht
abdecken und einen im Wesentlichen uneingeschränkten Fluidfluss zwischen dem
Kanal 60 und der Kompressionskammer 38 erlauben.
Die durchbiegbare Scheibe 70 benachbart der biegsamen Scheibe 68 ist
derart bemessen, dass sie den Ausfederungsströmungskanal 62 durch
den Kolben 42 abdeckt, und weist ein Loch 98 mit
einer vorbestimmten Größe auf,
das mit dem Strömungskanal 62 ausgerichtet
ist. Die biegsame Scheibe 68 ist derart bemessen, dass
sie eine Öffnung 100 mit
einer vorbestimmten Größe an dem
radial äußeren Rand
(relativ zu der Achse L) des Kanals 62 lässt, aber
einen Durchmesser aufweist, der groß genug ist, um das Loch 98 ab zudecken.
In der Ruhestellung der durchbiegbaren Scheiben 70-74 bleibt
ein Spalt 102 mit einer vorbestimmten Größe zwischen
dem Loch 98 in der durchbiegbaren Scheibe 70 und
der biegsamen Scheibe 68. Der Spalt 102 ist durch
eine ringförmige
Schulter 104 gebildet, die in der Stirnfläche 52 des
Kolbens 42 ausgebildet ist, wobei die durchbiegbare Scheibe 70 in
der Ruhestellung derart mit der Schulter in Eingriff steht, dass
die durchbiegbare Scheibe eine konvexe Gestalt aufweist. Alternativ
oder zusätzlich
kann der Spalt 102 durch Anordnen eines Distanzringes (nicht
gezeigt) zwischen der durchbiegbaren Scheibe 70 und der biegsamen
Scheibe 68 ausgebildet sein. Das Loch 98, die Öffnung 100 und
der Spalt 102 bilden einen eingeschränkten Strömungskanal zwischen dem Ausfederungsströmungskanal 62 und
der Kompressionskammer 38. In der Ruhestellung liegt die
biegsame Scheibe 68 in einer Ebene, die im Wesentlichen
lotrecht zu der Achse L steht.
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Beim
Kompressionshub des Stoßdämpfers 10 strömt Fluid
aus der Kompressionskammer 38 in den Kompressionsströmungskanal 60 hinein.
Bei Kompressionshüben
mit geringer Kraft oder niedriger Geschwindigkeit verbiegt sich
die biegsame Scheibe 80, um das Loch 90 zu verschließen, und
das Fluid strömt
aus der Kompressionskammer 38 durch das Loch 98,
den Spalt 102 und die Öffnung 100 in
den Kanal 62 hinein und dann durch das Loch 50 in
die Ausfederungskammer 36 hinein. Bei Kompressionshüben mit
größerer Kraft
können
die durchbiegbaren Scheiben 82-86 sich von der
ringförmigen
Schulter 94 weg biegen, um einen größeren Fluiddurchfluss durch
den Kompressionsströmungskanal 60 zuzulassen.
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Beim
Ausfederungshub des Stoßdämpfers 10 strömt Fluid
aus der Ausfederungskammer 36 durch das Loch 50 in
den Ausfederungsströmungskanal 62 hinein.
Bei Ausfederungshübe
mit geringer Kraft oder niedriger Geschwindigkeit verbiegt sich
die biegsame Scheibe 68, um das Loch 98 zu verschließen, und
Fluid strömt
aus der Ausfederungskammer 36 durch das Loch 90,
den Spalt 94 und die Öffnung 92 in
den Kanal 60 hinein und dann in die Kompressionskammer 38 hinein.
Bei Ausfederungshübe
mit größerer Kraft
können
die durchbiegbaren Scheiben 70-74 sich von der
ringförmigen
Schulter 104 weg biegen, um einen größeren Fluiddurchfluss durch den
Ausfederungsströmungskanal 62 zuzulassen.
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Wie
oben stehend erwähnt
bilden das Loch 90, die Öffnung 92 und der
Spalt 94 einen eingeschränkten Strömungskanal zwischen dem Kompressionsströmungskanal 60 und
der Ausfederungskammer 36. Insbesondere die Größe des Lochs 90 und
vorzugsweise auch die Größe der Öffnung 92 und
des Spalts 94 ist derart bestimmt, dass für die erforderlichen
Dämpfungseigenschaften
während
der Ausfederungshübe
mit niedriger Geschwindigkeit gesorgt ist. Wie oben stehend ebenfalls
erwähnt,
bilden das Loch 98, die Öffnung 100 und der
Spalt 102 einen eingeschränkten Strömungskanal zwischen dem Ausfederungsströmungskanal 62 und
der Kompressionskammer 38. Insbesondere die Größe des Lochs 98 und
vorzugsweise auch die Größe der Öffnung 100 und
des Spalts 102 ist derart bestimmt, dass für die erforderlichen
Dämpfungseigenschaften
während Kompressionshüben mit
niedriger Geschwindigkeit gesorgt ist. Die Dicke und Biegsamkeit
der biegsamen Scheiben 80, 68 ist auch derart
vorbestimmt, dass während
Hüben mit
niedriger Geschwindigkeit die erforderlichen Dämpfungseigenschaften erzeugt werden.
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Die
Anzahl und Größe (Dicke)
der durchbiegbaren Scheiben 70-74, 82-86 ist
abhängig
von den erforderlichen Dämpfungseigenschaften
des Stoßdämpfers 10 vorbestimmt.
Zusätzliche
biegsame Scheiben 68, 80 können in dem Ausfederungshubventil 66 und
Kompressionshubventil 64 verwendet werden. Distanzringe
(nicht gezeigt) können
zwischen den biegsamen Scheiben 68, 80 und der
benachbarten Stirnfläche 52, 58 des
Kol bens 42 angeordnet sein, um die Biegsamkeit der biegsamen Scheiben
weiter zu beeinflussen.
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Das
Ausfederungshubventil 66 kann durch ein Ausfederungshubventil
mit einem bekannten Aufbau ersetzt sein, wobei nur das Kompressionshubventil 64 die
Merkmale der biegsamen Scheibe 80, des Lochs 90,
der Öffnung 92 und
des Spalts 94 aufweist. Alternativ kann das Kompressionshubventil 64 durch
ein Kompressionshubventil mit einem bekannten Aufbau ersetzt sein,
wobei nur das Ausfederungshubventil 66 die Merkmale der
biegsamen Scheibe 68, des Lochs 98, der Öffnung 100 und
des Spalts 102 aufweist.