DE3844642A1 - Hydraulischer teleskopstossdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Teleskopstoß­ dämpfer mit einem Zylinder sowie einem darin verschiebbaren, mittels Kolbenstange gehalterten Kolben, welcher im Zylinder zwei Kammern voneinander abteilt, die miteinander über den Kolben bzw. die Kolbenstange durchsetzende bzw. umgehende Kanäle verbunden sind, welche zumindest teilweise durch eine an der Kolbenstange angeordnete elektromagnetische Ventilanordnung steuer- bzw. regelbar sind, deren den Öffnungs­ querschnitt der Kanäle verändernder Schieber den Anker bzw. ein damit verbundenes Teil eines Elektromagneten bildet.

Derartige Stoßdämpfer sind, beispielsweise aus der DE-OS 35 18 327, grundsätzlich bekannt. Durch Steuerung bzw. Regelung des Öffnungsquerschnittes der Verbindung zwischen den beiden Kammern im Zylinder läßt sich das Dämpfungsverhal­ ten schnell verändern und damit wechselnden Betriebszuständen - beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, wechselnden Geschwin­ digkeiten und Fahrbahnbeschaffenheiten - anpassen.

Nach der DE-OS 35 18 327 ist vorgesehen, daß die Spule des Elektromagneten den zugeordneten Anker ringförmig umschließt, wobei der Anker in einer zylindrischen Führung verschiebbar angeordnet ist, die auch die Aufgabe hat, den Elektro­ magneten gegenüber dem hydraulischen Medium des Teleskop­ stoßdämpfers abzutrennen.

Auf diese Weise läßt sich zwar gewährleisten, daß die mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Teile des Teleskop­ stoßdämpfers gut getrennt vom hydraulischen Medium unter­ gebracht werden können. Jedoch ist der konstruktive Aufwand unerwünscht groß. Insbesondere muß zur Gewährleistung einer langfristigen widerstandsarmen Verschiebbarkeit des Ankers in der zylindrischen Führung eine große Präzision bei der Herstellung gewährleistet sein.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, hydraulische Teleskop­ stoßdämpfer zu schaffen, bei denen einerseits die elektri­ schen Komponenten der zur Steuerung des Dämpfungswiderstan­ des dienenden Elektromagnetventile besonders betriebssicher untergebracht und andererseits vergleichsweise geringe Präzi­ sionsanforderungen bei der Herstellung zu erfüllen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spule bzw. Spulen der elektromagnetischen Ventilanordnung in einem gegenüber dem Hydraulikmedium dichten Gehäuse untergebracht sind, welches einseitig bzw. kolbenstangen­ seitig des Kolbens angeordnet ist, und daß die Spule U- bzw. C-förmig von ferromagnetischen Gehäuseteilen und ankerseitig im Abstandsraum zwischen diesen Gehäuseteilen durch nicht­ magnetisierbares Material umschlossen ist, wobei der Anker stirnseitig der Spule angeordnet und der Aufnahmeraum für die Spule ankerseitig durch ein Blech aus nichtmagnetisier­ barem Material abgeschlossen ist.

Diese Bauweise zeichnet sich durch besondere konstruktive Einfachheit aus. Bei der Abdeckung der Spule durch das Blech aus nichtmagnetisierbarem Material können übliche Verfahren der Blechverarbeitung angewendet werden; dabei ist vorteilhaft, daß die Fertigungstoleranzen großzügig bemessen sein können. Der Anker benötigt innerhalb der Spule keinerlei Führung, weil er sich mit dem Schieber der Ventilanordnung zu einer Einheit verbinden läßt und dement­ sprechend durch den Schieber geführt werden kann.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist der Anker als gelochte Kreisscheibe ausgebildet, die in ihrer einen Endlage durch am Blech bzw. an der Kreisscheibe angeordnete Anschlagpunkte mit geringem Abstand vom Blech festgehalten wird, um zu gewährleisten, daß die Kreisscheibe bzw. der davon gebildete Anker in allen möglichen Lagen beidseitig vom Druck des hydraulischen Mediums beaufschlagt werden. Damit wirken auf die Kreisscheibe bzw. den Anker keinerlei hydraulische Stellkräfte.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin­ dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung besonders zweckmäßiger Ausführungsformen anhand der Zeichnung verwiesen.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Teleskopstoßdämpfers mit einem teller- bzw. scheibenartigen Anker, welcher mit möglichst großem Durchmesser stirnseitig der Spule des Elektromagneten angeordnet ist,

Fig. 2 eine hinsichtlich der Ventilkonstruktion abgewandelte Ausführung des in Fig. 1 dargestellten Teleskopstoßdämpfers, wobei durch eine kaskadenförmige Bypaß­ anordnung ein großer Verstellbereich bei kleinem Hub erzielt wird, und

Fig. 3 eine weitere abgewandelte Ausführungsform, wiederum axial geschnitten.

Der in Fig. 1 dargestellte Teleskopstoßdämpfer besitzt in herkömmlicher Weise ein Zylinderteil 1, welches von einem an der Kolbenstange 2 gehalterten Kolben in zwei Kammern 4 und 5 unterteilt wird. Die Kammern 4 und 5 sind über im Kolben 3 angeordnete axiale Kanäle 6 und 7 mit­ einander verbunden, die als Drosselstrecken ausgebildet sind Dazu sind auf der Ober- und Unterseite des Kolbens 3 Federblättchen 8 und 9 angeordnet, welche die oberen Öffnungen der Kanäle 6 bzw. die unteren Öffnungen der Kanäle 7 abzusperren suchen. Wird der Kolben 3 mit hin­ reichender Kraft in Fig. 1 nach unten gedrückt, so erhöht sich der hydraulische Druck in der unteren Kammer 5, bis die Druckkräfte ausreichen, die oberen Federblättchen 8 von den oberen Öffnungen der Kanäle 6 abzuheben. Sodann verschiebt sich der Kolben 3 bei weiterhin einwirkenden abwärts gerichteten Kräften nach unten, wobei hydraulisches Medium aus der unteren Kammer 4 in die obere Kammer 5 ver­ drängt wird.

Da aufgrund der einseitig am Kolben 3 angeordneten Kolben­ stange 2 das Volumen der Kammern 4 und 5 bei Hubbewegungen von Kolben 3 und Zylinder 1 relativ zueinander ungleichmäßig verändert wird, ist eine der Kammern 4 und 5, in der Regel die untere Kammer 5, mit einer nicht dargestellten Ausgleichs­ kammer verbunden, die ein komprimierbares Medium aufnimmt oder deren Volumen gegen Federkraft verändert werden kann. Stattdessen ist es auch möglich, eine der Kammern 4 und 5, insbesondere die Kammer 4, teilweise mit einem komprimier­ baren Pneumatikmedium zu befüllen.

Wird der Kolben mit einer hinreichend großen Kraft in Aufwärtsrichtung beaufschlagt, so steigt der Druck in der oberen Kammer 4 entsprechend an, bis die Druckkräfte aus­ reichen, die unteren Federblättchen 9 von den unteren Öff­ nungen der Kanäle 7 wegzudrücken. Sodann verschiebt sich der Kolben 3 unter Verdrängung von Hydraulikmedium aus der Kammer 4 in die Kammer 5 nach oben.

Um den Widerstand verändern zu können, gegen den eine Verschiebung des Kolbens 3 im Zylinderteil 1 möglich ist, ist im Kolben 3 bzw. in der Kolbenstange 2 ein Bypaß-Weg angeordnet, welcher in nachfolgend erläuterter Weise mittels eines schieberartigen Verschlußorganes gesteuert wird, zu dessen Betätigung ein Elektromagnet dient, der in unmittel­ barer Nachbarschaft des Kolbens 3 angeordnet ist und eine elektrisch beaufschlagbare Spule 15 besitzt.

Zur Unterbringung der Spule 15 ist an der Kolbenstange 2 ein massives becherförmiges Teil 50 befestigt, welches aus ferromagnetischem Material besteht und nach unten geöffnet ist. Der in Fig. 1 obere Bereich des becherförmigen Teiles 50 besitzt einen etwas größeren Außendurchmesser als der daran nach unten anschließende Bereich. Innerhalb des becherförmigen Teiles 50 ist ein massives Einsatzstück 51, ebenfalls aus ferromagnetischem Material, angeordnet. Das Einsatzstück 51 besitzt in seinem unteren Bereich einen stufenförmig vermin­ derten Außendurchmesser, derart, daß das becherförmige Teil 50 und das Einsatzstück 51 gemeinsam einen Ringraum um­ schließen, welcher zur Aufnahme der Elektrospule 15 dient. Im übrigen sind im Einsatzstück 51 auf dessen Oberseite noch Aussparungen angeordnet, in denen die elektrischen Anschlüsse der Spule 15 zur Verbindung derselben mit den in einem Kunststoffteil 14 eingebetteten elektrischen Zuleitungen angeordnet sind.

Im Einsatzstück 51 ist des weiteren eine in Fig. 1 nach unten offene zentrische Sackbohrung vorgesehen.

Der von der Spule 15 eingenommene Ringraum wird nach unten durch ein Blechteil 52 aus nichtmagnetisierbarem Material abgeschlossen. Dieses Blechteil 52 besitzt einen mittleren napfförmigen Bereich, welcher in die nach unten geöffnete Sackbohrung des Einsatzstückes 51 hineinragt. Im übrigen umschließt das Blechteil 52 mit einer zylindrischen Randzone von außen den unteren Bereich des becherförmigen Teiles 50, wobei der in Fig. 1 obere Rand des Blechteiles 52 bördelartig in eine Umfangsnut des becherförmigen Teiles 50 eingeschlagen ist. Um eine besonders sichere flüssigkeitsdichte Anordnung zu gewährleisten, ist ein Dichtring 53 in einer Ringnut des Teiles 50 angeordnet, dieser Dichtring 53 wird von dem Blech­ teil 52 in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise umschlossen.

Der Kolben 3 ist am becherförmigen Teil 50 mittels eines rohrförmigen Gehäuses 54 aus tiefgezogenem Blech gehaltert. Das Gehäuse 54 umschließt fest den oberen Bereich des becherförmigen Teiles 50 mit größerem Außendurchmesser, wobei das Teil 50 axial zwischen dem umgebördelten oberen Rand des Gehäuses 54 sowie einem Ring 55 gesichert ist, welcher in einer Innenumfangsnut des Gehäuses 54 bzw. an einer inneren Ringstufe desselben festgehalten wird.

Im Bereich des Kolbens 3 besitzt das Gehäuse 54 einen entsprechend dem Innendurchmesser des Kolbens 3 verminder­ ten Durchmesser. Dabei wird der Kolben 3 axial zwischen einer Ringstufe auf der Außenseite des Gehäuses 54 sowie dem unteren, nach außen umgebördelten Rand des Gehäuses 54 festgehalten.

Zur Versteifung der Anordnung ist am unteren Ende des Gehäuses 54 in dessen Mittelöffnung eine Lochscheibe 56 eingesetzt.

Unterhalb des becherförmigen Teiles 50 ist innerhalb des Gehäuses 54 ein buchsenartiger Ring 57 angeordnet, welcher axial durch eine Ringstufe des Gehäuses 54 sowie einen in eine Innenumfangsnut eingesetzten Federring gesichert wird. Der buchsenartige Ring 57 besitzt mehrere Radialöffnungen 58, welche sich in Radialöffnungen 59 im Gehäuse 54 fortsetzen und eine Verbindung zwischen der unteren Kammer 5 und der oberen Kammer 4 des Zylinderteiles 1 ermöglichen. Innerhalb des buchsenartigen Ringes 57 ist eine dünne Lochscheibe 60 aus ferromagnetischem Material mit einem zylindrischen, nach unten ragenden Außenumfangsrand axial verschiebbar angeordnet, welcher die Radialöffnungen 58 steuert. Die Lochscheibe 60 besitzt einen zentralen Stößel 61, welcher mit seinem unteren Ende in einer zentralen Bohrung der Lochscheibe 56 axial geführt ist. Zwischen der Oberseite der Lochscheibe 60 und dem Einsatzstück 51 ist innerhalb der zentralen Sackbohrung desselben eine Schraubendruckfeder 62 eingespannt, welche die Lochscheibe 60 in Fig. 3 nach unten spannt.

Der in Fig. 1 dargestellte Teleskopstoßdämpfer arbeitet wie folgt:
Solange die Radialöffnungen 58 und 59 durch den Rand der Lochscheibe 60 versperrt werden, wird der hydraulische Widerstand, welcher Hubbewegungen des Kolbens 3 entgegen­ wirkt, ausschließlich durch die Kanäle 6 und 7 sowie die Federblättchen 8 und 9 des Kolbens 3 bestimmt.

Die Schließstellung der Lochscheibe 60 bleibt aufrecht­ erhalten, solange die Spule 15 keinen elektrischen Strom führt.

Sobald die Spule 15 mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, wird die Lochscheibe 60 als Anker des von der Spule 15 sowie dem Teil 50 und dem Einsatzstück 51 gebildeten Elektromagneten angezogen und in Fig. 1 gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 62 nach oben gedrängt. Dabei werden, je nach Verschiebeweg der Lochscheibe 60 die Radialöffnungen 58 mehr oder weniger weit freigegeben. Durch axial versetzte Anordnung der Radialöffnungen 58 sowie der zugehörigen Öffnungen 59 bzw. durch Ausnehmungen am Umfangsrand der Lochscheibe 60 kann gegebenenfalls auch erreicht werden, daß je nach Verschiebeweg der Lochscheibe 60 unterschiedlich viele Radialöffnungen 58 bzw. 59 freigegeben werden.

In ihrer oberen Endlage liegt die Lochscheibe 60 an Noppen 63 an, die im Blechteil 52 bzw. in der Lochscheibe 60 ausgebildet sind und verhindern, daß sich die Lochscheibe 60 flächig auf das Blechteil 52 auflegt. Damit ist gewährleistet, daß die obere und untere Seite der Lochscheibe 60 immer vom hydrau­ lischen Druck in der unteren Kammer 5 des Zylinderteiles 6 beaufschlagt werden. Der Raum oberhalb der Lochscheibe 60 kommuniziert über die Löcher in der Lochscheibe 60 mit dem unter der Scheibe 60 liegenden Bereich.

Die Steuerung des die Spule 15 beaufschlagenden elektrischen Stromes kann in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen den Kammern 4 und 5 des Zylinderteiles 1 erfolgen. Die ent­ sprechenden Steuerungsmittel bzw. Drucksensoren sind in Fig. 1 der Einfachheit halber weggelassen.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist das Gehäuse 54 an seinem unteren Ende stirnseitig geschlossen. Oberhalb und unterhalb des Kolbens 3 sind am Gehäuse 54 Radialbohrungen 64 in ver­ schiedenen, voneinander axial beabstandeten Radialebenen ange­ ordnet. Innerhalb des Gehäuses 54 ist ein mit der Unterseite der Lochscheibe 60 verbundener hohlzylindrischer Schieber 65 gleitverschiebbar angeordnet, welcher Radialöffnungen 66 besitzt, die bei entsprechender Verstellung des Schiebers 65 mit einer unterschiedlichen Anzahl der Radialöffnungen 64 des Gehäuses 54 fluchten und damit den Innenraum des Schiebers 65 mit der oberen Kammer 4 sowie der unteren Kammer 5 des Zylinderteiles 1 verbinden, so daß ein durch den Innenraum des Schiebers 65 führender Bypaß-Weg zwischen den Kammern 4 und 5 gebildet wird.

Der Schieber 65 besitzt an seinem unteren Ende einen gelochten Boden, welcher in der unteren Endlage des Schiebers 65 mit Abstand von der geschlossenen unteren Stirnseite des Gehäuses 54 gehalten wird. Dazu sind an der unteren Stirnseite des Gehäuses 54 bzw. dem Stirnboden des Schiebers 65 Noppen, Nieten od. dgl. angeordnet. Somit ist gewährleistet, daß sich der untere Boden des Schiebers 65 nicht flächig auf die geschlossene untere Stirnseite des Gehäuses 54 auflegen kann.

Aufgrund der Löcher der Lochscheibe 60 sowie der Löcher in der unteren Stirnseite des Schiebers 65 wirken auf die obere Seite der Lochscheibe 60 und die untere Seite des stirnsei­ tigen Bodens des Schiebers 65 immer die gleichen hydrauli­ schen Drucke wie im Innenraum des Schiebers 65. Durch hydrau­ lische Kräfte werden also weder die Lochscheibe 60 noch der Schieber 65 nach oben oder unten gedrängt.

Die Verschiebung des Schiebers 65 bzw. der Lochscheibe 60 wird also allein durch Bestromung der Spule 15 gesteuert.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 zunächst dadurch, daß die Kanäle 6 und 7 im Kolben 3 durch federbelastete Ventilkugeln gesteuert werden, welche in den genannten Kanälen 6 und 7 wie in Rückschlagventilen angeordnet sind.

Darüber hinaus ist das untere Stirnende des Gehäuses 54 wiederum durch einen Stirnboden abgeschlossen.

Im Bereich von Aussparungen 67 auf der Unterseite des Kolbens 3 sind im Gehäuse 54 radiale Öffnungen 68 axial voneinander beabstandet angeordnet. Diese Öffnungen 68 werden durch einen Schieber 69 gesteuert, welcher durch den zylindrischen Rand einer weiteren Lochscheibe 70 gebildet wird, die am Stößel 61 der Lochscheibe 60 fest angeordnet und zusammen mit der Lochscheibe 60 axial verschiebbar ist. Im Schieber 69 sind weitere radiale Öffnungen 71 angeordnet, die bei entsprechen­ der Verstellung des Schiebers 69 mit den radialen Öffnungen 68 zur Überdeckung gebracht werden können.

In entsprechender Weise ist der Umfangsrand der Lochscheibe 60 als Schieber 72 ausgebildet, wobei im Schieber 72 angeordnete radiale Öffnungen 73 mit radialen Öffnungen 74 in dem buchsen­ artigen Ring 57 zur Überdeckung gebracht werden können.

Bei nicht bestromter Spule 15 drückt die Schraubendruckfeder 62 die Lochscheibe 60 bzw. die Schieber 69 und 72 in eine Sperrlage. Durch Bestromung der Spule 15 wird die Lochscheibe 16 durch magnetische Kräfte in Fig. 5 nach oben gezogen, derart, daß die radialen Öffnungen 68 und 71 bzw. 73 und 74 einander mehr oder weniger weit überdecken und ein durch den Innenraum des Gehäuses 54 führender Bypaßweg von der unteren Kammer 5 in die obere Kammer 4 des Zylinderteiles 1 geschaffen wird.

Weder der Schieber 69 noch der Schieber 72 können hydraulisch nach oben oder unten gedrängt werden, weil die Lochscheiben 60 und 70 jeweils auf ihren unteren und oberen Seiten vom Druck im Innenraum des Gehäuses 54 beaufschlagt werden, so daß sich die auf die genannten Lochscheiben einwirkenden hydrau­ lischen Kräfte kompensieren. Die Verstellung der Schieber 69 und 72 erfolgt also ausschließlich durch magnetische Kräfte.

Die Konstruktionsmerkmale der oben beschriebenen Teleskop­ stoßdämpfer können auch in anderer Weise als beschrieben kombiniert werden.

Darüber hinaus kann die elektrische Bestromung der Spule 15 auch wegabhängig gesteuert werden, z. B. in Abhängigkeit vom Hub des Kolbens 3.

Alle dargestellten Ausführungsformen zeichnen sich dadurch aus, daß die Magnet- und Hydraulikteile getrennt aufgebaut sind und dementsprechend für die Montage des Stoßdämpfers von zwei separaten Fremdfirmen bezogen werden können.

Claims (9)

1. Hydraulischer Teleskopstoßdämpfer mit einem Zylinder sowie einem darin verschiebbaren, mittels Kolbenstange gehalterten Kolben, welcher im Zylinder zwei Kammern voneinander abteilt, die miteinander über den Kolben bzw. die Kolbenstange durchsetzende bzw. umgehende Kanäle verbunden sind, welche zumindest teilweise durch eine an der Kolbenstange angeordnete elektromagnetische Ventilanordnung steuer- bzw. regelbar sind, deren den Öffnungsquerschnitt der Kanäle verhindernder Schieber den Anker bzw. ein damit verbundenes Teil eines Elektromagneten bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule bzw. Spulen (15) der elektromagnetischen Ventilanordnung in einem gegenüber dem Hydraulikmedium dichten Gehäuse untergebracht sind, welches einseitig bzw. kolbenstangenseitig des Kolbens (3) angeordnet ist, und daß die Spule (15) U- bzw. C-förmig von ferromagnetischen Gehäuseteilen (50, 51) und ankerseitig im Abstandsraum zwischen diesen Gehäuseteilen (50, 51) durch nichtmagneti­ sierbares Material (52) umschlossen ist, wobei der Anker (60) stirnseitig der Spule (15) angeordnet und der Aufnahmeraum für die Spule (15) ankerseitig durch ein Blech (52) aus nichtmagnetisierbarem Material abgeschlossen ist.

2. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tiefgezogene Blech (52) mit einem umgebördelten Rand einen Ringsteg od. dgl. an einem den Außenumfang der Spule (15) umschließenden ferromagnetischen Gehäuseteil (50) umschließt.

3. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer vom umgebördelten Rand überdeckten Umfangsnut im Ringsteg ein Dichtring (53) angeordnet ist.

4. Teleskopstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Anker eine gelochte Kreisscheibe (6) angeordnet ist, die in ihrer einen Endlage durch am Blech (52) bzw. an der Kreisscheibe (60) angeordnete Anschlagpunkte od. dgl. mit geringem Abstand vom Blech (52) festgehalten wird.

5. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlagpunkte kuppenartige Ausbeulungen im Blech (52) bzw. in der Kreisscheibe (60) angeordnet sind.

6. Teleskopstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenrand der Kreisscheibe (60) ein zylinderförmiger Schieberteil (72) angeordnet bzw. angeformt ist, welcher in einem Zylinderteil bzw. einem buchsenartigen Teil (57) kolbenartig geführt ist und dasselbe durchsetzende Kanäle steuert.

7. Teleskopstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein stirnseitig geschlossenes Zylinderteil (54), welches durch radiale Kanäle mit beiden Kammern (4) des Zylinders (1) verbunden ist, einen hohlzylindrigen Schieber (65, 69, 72) aufnimmt, der mit den Kanälen zusammen­ wirkende radiale Steueröffnungen aufweist, welche je nach Stellung des Schiebers die Querschnitte der Kanäle unter­ schiedlich überschneiden.

8. Teleskopstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federanordnung den Schieber (65, 69, 72) bei nicht­ bestromtem Elektromagneten (15) in einer Lage hält, die einen Notbetrieb des Teleskopstoßdämpfers ermöglicht.

9. Hydraulischer Teleskopstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Magnet- und Hydraulikteil separat voneinander angeordnet sind.