DE10324479A1 - Schwingungsdämpfer mit einstellbarer Dämpfungswirkung - Google Patents

Abstract

Ein Schwingungsdämpfer weist einen mit Dämpfungsmedium gefüllten Behälter (5) auf, in dem ein Kolben (9) mit einer Kolbenstange axial verschieblich angeordnet ist, wobei der Kolben (9) den Behälter (5) in zwei Druckräume (7, 8) unterteilt. Der Kolben (9) weist mindestens ein kompressibles elastisches Element (3), eine untere Stützplatte (2), eine obere Klemmplatte (4) und eine Verstelleinrichtung (1) auf. Durch die Verstelleinrichtung (1), z. B. eine Schraube, eine hydraulische Einrichtung oder eine elektrische Verstellung, sind die untere Stützplatte (2) und die obere Klemmplatte (4) gegeneinander verstellbar. Wird der Abstand zwischen der Stützplatte (2) und der Klemmplatte (4) kleiner als die Dicke des mindestens einen elastischen Elementes (3), wölbt sich das mindestens eine elastische Element (3) nach außen. Je stärker der Abstand verringert wird, desto stärker ist die Auswölbung des elastischen Elementes (3). Damit ist der Ringspalt (6) zwischen Behälterwand (5) und Kolben (9) proportional zur durch die Verstelleinrichtung (1) bestimmbaren Lage der erwähnten Platten zueinander veränderbar, wodurch der Durchfluss des Dämpferöls von einem Druckraum (7) des Behälters in den anderen Druckraum (8) bestimmt wird. Dadurch ist eine Einstellbarkeit der Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers gegeben.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, bestehend aus einem mit Dämpfungsmedium gefüllten Behälter, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange axial verschieblich angeordnet ist, wobei der Kolben den Behälter in zwei Druckräume unterteilt.
• Aus der DE 40 41 375 A1 ist ein gefedertes Fahrrad bekannt, das über eine Dämpfungseinrichtung verfügt, die eine sowohl antriebskraftabhängig wie auch manuell verstellbare Dämpfungswirkung ermöglicht. Die Dämpfungskraft kann dabei in Einfederungsrichtung bis zur völligen Blockierung eingestellt werden. Dabei wird das Durchlassventil des Dämpferkolbens einseitig verschlossen, so dass der Dämpferbehälter als geschlossener Druckraum wirkt und eine Einfederung aufgrund der Inkompressibilität des Dämpfermediums vollständig verhindert.
• Diese Konstruktion hat den Nachteil, dass bei impulsartigen hohen Belastungen bei geschlossenem Dämpferventil der Behälter platzen kann bzw. das Dämpferöl, ggf. unter Zerstörung der Dichtungen, zwischen Kolben und Behälterwand hindurchgepresst wird. Neben der zerstörenden Wirkung kommt es dabei noch zu einer gefährlichen schlagartigen einfederung des Fahrzeugs. Ausserdem ist, bedingt durch die schleifende Dichtung zwischen Kolben und Wandung, ein Losbrechmoment zu überwinden, das das Ansprechverhalten der Federung verschlechtert.
• Diesem letztgenannten Nachteil unterliegen auch Dämpfersysteme, wie sie z.B. aus DE 695 17 221 T2 , DE 197 22 216 C2 oder DE 43 33 379 A1 bekannt sind, da auch diese ge nannten Systeme über eine schleifende Abdichtung zwischen Kolben und Behälterwand verfügen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stufenlos verstellbaren Schwingungsdämpfer der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der ein gegenüber den bekannten Lösungen verbessertes Ansprechverhalten aufweist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
  dass der Kolben mindestens ein kompressibles elastisches Element, eine untere Stützplatte, eine obere Klemmplatte und eine Verstelleinrichtung aufweist,
  dass das mindestens eine elastische Element zwischen der unteren Stützplatte und der oberen Klemmplatte unter radialer Ausdehnung zusammendrückbar ist und
  dass das mindestens eine elastische Element mit dem umgebenden Behälter einen Ringspalt bildet, über den die beiden Druckräume miteinander in Wirkverbindung stehen.
• Durch die Verstelleinrichtung, z.B. eine Schraube eine hydraulische Einrichtung oder eine elektrische Verstellung, sind die untere Stützplatte und die obere Klemmplatte gegeneinander verstellbar. Wird der Abstand zwischen der Stützplatte und der Klemmplatte kleiner als die Dicke des mindestens einen elastischen Elementes, wölbt sich das mindestens eine elastische Element nach außen. Je stärker der Abstand verringert wird, desto stärker ist die Auswölbung des elastischen Elementes.
• Dieser Effekt ist reversibel, d.h. bei Vergrößerung des Abstandes der beiden erwähnten Platte nimmt auch die Auswölbung des mindestens einen elastischen Elementes wieder ab. Damit ist der Ringspalt zwischen Behälterwand und Kolben proportional zur durch die Verstelleinrichtung bestimmbare Lage der erwähnten Platten zueinander veränderbar, wodurch der Durchfluss des Dämpferöls vom einen Druckraum des Behälters in den anderen Druckraum bestimmt wird. Dadurch ist eine Einstellbarkeit der Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers gegeben. Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung entfallen die in den bekannten Lösungen häufig vorhandenen Durchflusskanäle im Kolben.
• Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass der Ringspalt den Durchfluss des Dämpferöls im Normalbetrieb in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des elastischen Elementes bestimmt, ohne die Wand des Behälters zu berühren oder an dieser zu schleifen. Damit entsteht an dieser Stelle entgegen den bisher bekannten Lösungen keine Reibung und damit auch kein Losbrechmoment, was das Ansprechverhalten des Dämpfers erheblich verbessert.
• Die für besondere Fahrsituationen des zu dämpfenden Fahrzeuges wünschenswerte Blockierbarkeit des Dämpfers ist durch die Erfindung dadurch besonders vorteilhaft möglich, dass durch entsprechend starke Kompression des elastischen Elementes dieses so stark radial ausdehnbar ist, dass es an die Behälterwand stößt. Der Ringspalt ist dann geschlossen, der Dämpfer blockiert. Durch die jetzt gewollte Reibung zwischen dem elastischen Element und der Wand des Behälters entsteht eine kraftschlüssige Verbindung von Kolben und Behälter. Damit werden unvorteilhafte Druckspitzen beim Blockieren des Dämpfers in den Behälterräumen stark abgemildert.
• Eine weitere Ausbildung der Erfindung weicht von der bisher üblichen zylindrischen Bauform des Dämpferbehälters mit konstantem Querschnitt ab. Dadurch, dass durch die Erfindung zwischen Kolben und der Behälterwand keine kontinuierlich im Eingriff befindliche, schleifende Dichtung mehr erforderlich ist, ist der Behälter längs der Hauptachse in variablen Querschnitten ausführbar, z.B konisch oder mit örtlichen Ausbauchungen. Diese Bauweise ermöglicht es, die Dämpfung abhängig vom Einfederungsweg des Fahrzeuges variabel zu gestalten und damit den gewünschten Dämpfungscharakteristiken, z.B. Endlagendämpfung bzw. verringerte Dämpfung um die Nulllage, anzupassen.
• Anhand der Zeichnungen werden im Folgenden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt:
• 1 Eine Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers mit einstellbarer Dämpfungswirkung
• 2 Eine Detailansicht des Kolbens des Schwingungsdämpfers in verspanntem Zustand
• Der in 1 dargestellte Schwingungsdämpfer besteht aus einer Verstellschraube 1, einer unteren Stützplatte 2, einem elastischen Element 3, welches zwischen der unteren Stützplatte 2 und einer oberen Klemmplatte 4 eingespannt ist und einem Dämpferrohr, das die beiden Druckräume 7 und 8 aufnimmt und sich über eine Anbindevorrichtung 11 gegen ein hier nicht gezeigtes erstes Fahrzeugteil abstützt. Die Druckräume 7 und 8 werden durch den aus den beiden Platten 2 und 4 und dem dazwischen eingespannten elastischen Element 3 bestehenden Dämpferkolben 9 voneinander getrennt. Dieser Kolben stützt sich über eine hohle Kolbenstange 10 und eine Anbindevorrichtung 12 an einem ebenfalls hier nicht gezeigten zweiten Fahrzeugteil ab und ist mit der Verstellschraube gekoppelt. Der Kolben 9 ist von einem Ringspalt 6 umgeben, der ein Durchströmen des in den Druckräumen 7 und 8 vorhandenen Dämpferöls von einem Druckraum in den anderen gestattet.
• Über die Stellschraube 1 lässt sich die Klemmplatte 4 gegen die untere Stützplatte 2 ziehen. Dabei wird das Element 3 elastisch verformt, wie in 2 gezeigt wird. Je stärker die Platte 2 gegen die Platte 4 gezogen wird, desto stärker wölbt sich das Element 3 zwischen den Platten nach außen. Der Ringspaltquerschnitt wird dabei verringert, die Dämpfungskraft steigt an. Wenn das Element 3 an die Wand des Behälters 5 anstößt, ist kein Öldurchfluss mehr möglich, der Dämpfer blockiert. Erhöht man durch weiteres Anziehen der Klemmplatte 4 den Anpressdruck des Elementes 3 gegen die Wand des Behälters 5, kommt es zu einer kraftschlüssigen festen Verbindung zwischen Kolben 9 und Behälter 5. Dadurch werden bei impulsartiger hoher Belastung des Dämpfers unerwünschte Druckspitzen in den Druckräumen 7 und 8 stark abgemildert.
• Durch Lösen der Stellschraube 1 kann dieser Vorgang rückgängig gemacht werden. Damit ist die Dämpferkraft über die Stellschraube 1 stufenlos bis zur völligen Blockierung des Dämpfers einstellbar.

1

Stellschraube

2

Untere Stützplatte

3

Elastisches Element

4

Obere Klemmplatte

5

Behälter

6

Ringspalt

7

Oberer Druckraum

8

Unterer Druckraum

9

Dämpferkolben

10

Kolbenstange

11

Anbindevorrichtung an Karosserie

12

Anbindevorrichtung an Achse

Claims (4)

1. Schwingungsdämpfer, bestehend aus einem mit Dämpfungsmedium gefüllten Behälter (5), in dem ein Kolben (9) mit einer Kolbenstange (10) axial verschieblich angeordnet ist, wobei der Kolben (9) den Behälter (5) in zwei Druckräume (7, 8) unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) mindestens ein kompressibles elastisches Element (3), eine untere Stützplatte (2), eine obere Klemmplatte (4) und eine Verstelleinrichtung (1) aufweist, dass das mindestens eine elastische Element (3) zwischen der unteren Stützplatte (2) und der oberen Klemmplatte (4) unter radialer Ausdehnung zusammendrückbar ist und dass das mindestens eine elastische Element (3) mit dem umgebenden Behälter (5) einen Ringspalt (6) bildet, über den die beiden Druckräume (7, 8) miteinander in Wirkverbindung stehen.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass durch entsprechend starke Kompression des mindestens einen elastischen Elementes (3) dieses so stark radial ausdehnbar ist, dass durch Anstoßen des mindestens einen elastischen Elementes (3) an die Behälterwand (5) der Ringspalt (6) verschließbar ist und durch Reibung zwischen dem mindestens einen elastischen Element (3) und der Wand des Behälters (5) eine kraftschlüssige Verbindung von Kolben (9) und Behälter (5) herstellbar ist.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass der Behälter (5) einen nichtkonstanten Querschnitt längs der Hauptachse aufweist.
4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Dämpfung längs des Dämpferweges einer vorbestimmten, nichtkonstanten, nichtlinearen Charakteristik entspricht.