DE4139746A1

DE4139746A1 - Kolben fuer einen hydraulischen schwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE4139746A1
Application number: DE19914139746
Authority: DE
Inventors: Adolf Adrian; Wolfgang Dipl.-Ing. 5828 Ennepetal De Gruen; Reinhard Dr.-Ing. 4796 Salzkotten De Hoelscher; Peter 5820 Gevelsberg De Knueppel
Original assignee: August Bilstein & Co Kg 5828 Ennepetal De GmbH
Current assignee: August Bilstein & Co Kg 5828 Ennepetal De GmbH
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 1993-06-09

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem am Kolbenstangenende befestigten Kolbenkörper, der zwei Grup pen von gegensinnig durchströmbaren Flüssigkeitskanälen mit radial außenliegenden Eintrittsöffnungen und radial innenlie genden Austrittsöffnungen aufweist, und einem bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Druck ansprechenden Ventil, das benach bart zu einer Seite des Kolbenkörpers angeordnet ist, und einem bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Zug ansprechenden Ven til, das benachbart zur anderen Seite des Kolbenkörpers ange ordnet ist, wobei jedes Ventil aus mindestens zwei Ventilele menten und einem radial zwischen den Eintritts- und Austrittsöffnungen umlaufenden Ventilsitz besteht.

Aus der europäischen Patentschrift EP 02 75 368 ist ein Stoß dämpferkolben für einen Einrohrdämpfer bekannt, dessen gegen sinnig durchströmbare Flüssigkeitsdurchtrittskanäle jeweils von der einen Ringkammer durch den Kolbenkörper schräg hin durch zu dessen gegenüberliegenden Seite führen und dort ihr Zulaufende haben, wobei die Eintrittsöffnung der Flüssigkeits durchtrittskanäle sich in einen Seitenrandbereich des Kolben körpers und die Austrittsöffnungen sich innerhalb eines um laufenden als Ringschalter ausgebildeten Ventilsitzes befinden und von zentral eingespannten Ventilfederscheiben abgedeckt werden.

Ein anderen Kolben für einen hydraulischen Teleskop-Schwingungs dämpfer ist aus der deutschen Patentschrift DE 39 35 159 bekannt. Bei diesen Kolben sind zwei Kolbenkörper axial nebeneinander an geordnet und weisen jeweils eine Gruppe von radial innenliegenden und eine Gruppe von radial außenliegenden Durchtrittskanälen auf, wobei die außenliegenden Durchtrittskanäle in je einer Belastungs richtung mittels zwischen den Kolbenkörpern angeordneten Rück schlagventilen verschlossen werden. Der Kolben weist weiterhin ein bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Druck und ein bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Zug ansprechendes Ventil auf, wobei jedes Ventil aus mindestens einer Ventilfederscheibe und einem Ventilsitz besteht.

Zur Abstimmung auf ein bestimmtes Fahrwerk oder ein Federungs system eines Fahrzeugtypes besteht oft die Forderung den Kenn linienverlauf der Dämpfungskraft zu verändern, zum Beispiel die Kennlinie bei hohen Kolbengeschwindigkeiten unter Beibehaltung des linearen oder progressiven Kennlinienverlaufs bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten degressiver zu gestalten.

Bei den bekannten Kolbentypen ist nur eine begrenzte Einfluß nahme auf den Kennlinienverlauf bei höheren Kolbengeschwindig keiten, zum Beispiel durch Veränderung des Widerstandes des Federscheibenpaketes möglich, was jedoch immer auch eine Ver änderung des Kennlinienverlaufs bei niedrigeren Kolbengeschwin digkeiten bewirkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer zu Schaffen, bei dem ohne Veränderungen am Kolbenkörper ein einstellbarer degressiver Verlauf der Dämpfungskraft bei hohen Kolbengeschwindigkeiten und ein linearer oder progressiver Anstieg bei niedrigen Kolben geschwindigkeiten erzielt werden kann.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Haupt anspruches gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Aus führungsformen beschreiben.

Insbesondere als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn das direkt auf dem umlaufenden Ventilsitz aufliegende Ventilelement Boh rungen aufweist, die im geschlossenen Zustand des Ventils von einem zweiten Ventilelement ganz oder teilweise abgedeckt sind. Während des Ein- oder Ausfahrhubes des Schwingungsdämpfers wer den die Bohrungen des Ventilelementes bei einem entsprechend aufgebauten Druck der Dämpfungsflüssigkeit auf das entsprechende Ventil freigegeben. Bei einer weiteren Erhöhung des Druckes hebt nun auch das zweite Ventilelement vom Ventilsitz ab.

Die Anzahl und Größe der Bohrungen ist von der einzustellenden Dämpfungskraftkennlinie abhängig, sie sind jedoch vorteilhafter weise symmetrisch auf dem Umfang des Ventilelement angeordnet.

Bei einem derartigen Kolben können, ohne daß Veränderungen am Kolbenkörper vorgenommen werden, die unterschiedlichsten degres siven Dämpfungskennlinien im Bereich hoher Kolbengeschwindig keiten erzeugt werden, um damit den Fahrkomfort und die Fahr sicherheit zu verbessern, da im Bereich höherer Kolbengeschwin digkeiten durch die geringere Bremsung der Kolbenbewegung die Radaufstandskraft einen höheren Wert annimmt und daraus resul tierend die Bodenhaftung des Fahrzeuges erheblich verbessert wird.

Die Erfindung soll anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Abbildung eines Kolbens mit schräg durch den Kolbenkörper verlaufenden Flüssigkeitsdurchtritts kanälen,

Fig. 2 der Verlauf der Dämpfungskraft in Abhängigkeit der Kolbengeschwindigkeit beim aus Fig. 1 Kolben und

Fig. 3 die Abbildung eines Kolbens mit radial innenliegenden und radial außenliegenden Durchtrittskanälen.

In Fig. 1 ist der Ausschnitt eines Dämpferzylinders 7 eines Einrohrschwingungsdämpfers mit einem im Dämpferzylinder ver schiebbar angeordneten Kolben gezeigt. Der Kolben ist mit einer aus dem Dämpferzylinder 7 abdichtend herausgeführten Kolbenstange 2 verbunden und besteht im wesentlichen aus einem Kolbenkörper 1 der auf seinen beiden Stirnseiten mit je einer Ringkammer 8 versehen ist und dessen gegensinnig durchström bare Flüssigkeitsdurchtrittskanäle 3 von der einen Ringkammer 8 durch den Kolbenkörper 1 schräg hindurch zu dessen gegenüber liegender Seite führen.

Der Kolben weist weiterhin ein bei Belastung des Schwingungs dämpfer auf Druck ansprechendes Ventil 10, das benachbart zu einer Seite des Kolbenkörpers 1 angeordnet ist und ein bei Belastung auf Zug ansprechendes Ventil 11, das benachbart zur anderen Seite des Kolbenkörpers 1 angeordnet ist, auf. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Kolben besteht das Ventil 10 für den Einfahrhub des Schwingungsdämpfers aus einer vorgespannten Ven tilfederscheibe 9 und dem die Ringkammer abschließenden, um laufenden Ventilsitz 6 und erzeugt damit den durch die Form der Flüssigkeitsdurchtrittskanäle 3 und die Größe der Ventil federschreibe 9 bestimmten Verlauf der Dämpfungskennlinie, wie sie im unteren Bereich der Fig. 2 gezeigt ist. Das Ventil 11 für die Zugstufe des Schwingungsdämpfers besteht aus meh reren vorgespannten Ventilfederscheiben und dem Ventilsitz 6, der auch hier die Ringkammer 8 umschließt. Das im ge schlossenen Zustand des Ventils 11 direkt auf dem Ventil sitz 6 aufliegende Ventilelement 12, weist auf seinem Um fang symmetrisch angeordnete Bohrungen 14 auf, die im ge schlossenen Zustand durch das Ventilelement 13 ganz oder teilweise verschlossen werden. Bewegt sich der Kolben während des Ausfahrhubes im Dämpferzylinder 7 nach oben, steigt der Druck und damit die Dämpfungskraft im oberen Arbeitsraum 16 relativ stark an (Fig. 2), solange bis das Ventilelement 13 die Bohrungen freigibt und die Dämpfungs flüssigkeit durch die Bohrungen 14 in den Arbeitsraum 17 fließen kann. Erhöht sich die Kolbengeschwindigkeit v weiter, zum Beispiel bei großen Straßenunebenheiten, hebt auch das Ventilelement 12 vom Ventilsitz 6 ab und die Kennlinie der Dämpfungskraft D wird degressiver. (Fig. 2).

Ein anderer Aufbau eines erfindungsgemäßen Kolbens ist aus Fig. 3 ersichtlich. Der dargestellte Kolben besteht aus einem geteilten Kolbenkörper 1, der mit dem in den Dämpferzylinder 7 eintauchenden Ende der Kolbenstange 2 verbunden ist, wobei die Umfangsfläche 18 des Kolbens mit einem Kolbenring 19 zur Abdichtung gegenüber dem Dämpferzylinder versehen ist. Die Flüssigkeitsdurchtrittskanäle 3 für die Dämpfungsflüssigkeit werden durch je eine Gruppe von radial innenliegenden und eine Gruppe radial außenliegender Durchtrittskanälen 21, 22 in jeder Kolbenkörperhälfte und Rückschlagventilen 20 gebildet. Die aus Schließplatten und Federn aufgebauten Rückschlagventile 20 ver schließen die radial außen liegenden Durchtrittskanäle 22 in je einer Belastungsrichtung, so daß die Dämpfungsflüssigkeit in die radial außenliegenden Eintrittsöffnungen 4 einströmt und an schließend durch die innerhalb einer Ringkammer 8 liegenden Aus trittsöffnungen 5 wieder austritt. Der Kolben weist weiterhin ein dem Arbeitsraum 17 zugeordnetes Ventil für den Einfahrhub des Schwingungsdämpfers und ein dem Arbeitsraum 16 zugeordnetes Ventil 11 für den Ausfahrhub des Schwingungsdämpfers auf, das aus mehreren vorgespannten Ventilfederscheiben und dem die Ring kammer 8 abschließenden Ventilsitz 6 gebildet wird. Das direkt auf dem Ventilsitz 6 aufliegende Ventilelement 12 beider Ventile 10, 11 weist wie bei dem Kolben aus Fig. 1 Bohrungen 14 auf, die im geschlossenen Zustand des jeweiligen Ventils 10, 11 vom Ven tilelement 13 verschlossen werden. In Abhängigkeit der Bewegungs richtung des Kolbens werden entweder die Bohrungen 14 des Ven tils 10 oder des Ventils 11 freigegeben und die Dämpfungsflüs sigkeit kann durch sie hindurchfließen. Erhöht sich die Kolben geschwindigkeit weiter und damit der Druck der Dämpfungsflüssig keit im jeweiligen Arbeitsraum 16, 17 hebt das Ventilelement 12 vom Ventilsitz 6 ab und die Dämpfungskraftkennlinie wird de gressiver.

Selbstverständlich kann auch ein derartig aufgebauter Kol benkörper 1, wenn nur eine Veränderung der Dämpfungskraft kennlinie der Zug- oder Druckstufe wünschenswert ist, nur ein mit den Ventilelementen 12, 13 aufgebautes Ventil auf weisen.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Kolbenkörper
2 Kolbenstangenende
3 Flüssigkeitskanal
4 Eintrittsöffnung
5 Austrittsöffnung
6 Ventilsitz
7 Dämpferzylinder
8 Ringkammer
9 Ventilfederscheibe
10 Ventil
11 Ventil
12 Ventilelement
13 Ventilelement
14 Bohrungen
16 Arbeitsraum
17 Arbeitsraum
18 Umfangsfläche
19 Kolbenring
20 Rückschlagventil
21 radial innenliegende Durchtrittskanäle
22 radial außenliegende Durchtrittskanäle

Claims

1. Kolben für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, insbe sondere für Kraftfahrzeuge, mit einem am Kolbenstangenende befestigten ein- oder mehrteiligen Kolbenkörper, der zwei Gruppen von gegensinnig durchströmbaren Flüssigkeitskanälen mit radial außenliegenden Eintrittsöffnungen und radial innenliegenden Austrittsöffnungen aufweist und einem bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Druck ansprechenden Ventil, das benachbart zu einer Seite des Kolbenkörpers angeordnet ist und einem bei Belastung des Schwingungsdämpfers auf Zug ansprechenden Ventil, das benachbart zur anderen Seite des Kolbenkörpers angeordnet ist, wobei jedes Ventil aus mindestens zwei Ventilelementen und einem radial zwischen den Eintritts- und Austrittsöffnungen umlaufenden Ventilsitz besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ventil (10, 11) mindestens zwei während des Ein- oder Ausfahrhubes des Schwingungsdämpfers nacheinander die Austrittsöffnungen (5) der Flüssigkeitskanäle (3) freigebende Ventilelemente (12, 13) aufweist.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilelemente (12, 13) unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisen.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilelemente (12, 13) zeitlich nacheinander in Abhängigkeit des Dämpfungsdruckes die Austrittsöffnungen (5) der Flüssig keitskanäle (3) freigeben.

4. Kolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (12) mindestens zwei Bohrungen (14) aufweist, die im geschlossenen Zustand des Ventils (10, 11) vom Ventilelement (13) ganz oder teilweise abgedeckt sind und während des Ein- oder Ausfahrhubes des Schwingungsdämpfers in Abhängigkeit des Dämpfungsflüssigkeits druckes freigegeben werden und das Ventilelement (12) erst nach Freigabe der Bohrungen (14) unter Einwirkung des Dämpfungsflüssigkeitsdruckes vom Ventilsitz (6) abhebt.

5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und Größe der Bohrungen (14) im Ventilelement (12) abhängig von der einzustellenden Kennlinie der Dämpfungskraft ist.

6. Kolben nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (14) symmetrisch auf dem Umfang des Ventilelementes (12) verteilt sind.

7. Kolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bohrungen (14) ein Viel faches der Anzahl der Flüssigkeitskanäle (3) ist.

8. Kolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bohrungen (14) der Anzahl der Austrittsöffnungen (5) entspricht.