DE19755365A1 - Einrohr-Stoßdämpfer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einrohr-Stoß­ dämpfer, bei dem in einem Rohr ein ortsfestes Ventil befe­ stigt ist, während ein Kolbenventil unterhalb des ortsfe­ sten Ventils auf und ab bewegt wird, so daß in das Rohr gefülltes Gas und Öl durch die Ventile auf- und abfließen, wodurch sie eine Dämpfungskraft erzeugen.

Es ist im Automobilbereich allgemein bekannt, daß ein Stoß­ dämpfer eine Einrichtung zum schnellen Absorbieren einer bestimmten Vibration eines Automobils ist, die, während das Automobil fährt, durch den Stoß, der auf Federn ausgeübt wird, erzeugt wird, um fortwährend die Vibrationen zu dämpfen, welche Fahrern des Automobils Unbequemlichkeiten und Unbehagen bereiten können. Im allgemeinen wird der Stoßdämpfer als Zweirohr-Stoßdämpfer und als Einrohr-Stoß­ dämpfer klassifiziert. Der Zweirohr-Stoßdämpfer weist ein doppelwandiges, Öl enthaltendes Rohr auf, während der Ein­ rohr-Stoßdämpfer ein einwandiges Rohr aufweist.

Der Zweirohr-Stoßdämpfer beinhaltet innere und äußere Rohre, eine Kolbenstange, welche sich in dem inneren Rohr auf und ab bewegt, ein Kolbenventil, welches am Ende der Kolbenstange vorgesehen ist, und ein Basisventil, welches zwischen den inneren und äußeren Rohren angeordnet ist.

Der Einrohr-Stoßdämpfer weist, wie in Fig. 4 gezeigt, ein Rohr 1, eine Kolbenstange 2, welche sich im Rohr 1 auf und ab bewegt, ein Kolbenventil 3, welches am Ende der Kolben­ stange 2 vorgesehen ist, einen freien bzw. frei bewegbaren Kolben 5, welcher in einem oberen Teil des Rohres 1 ange­ ordnet ist, und eine Stangenführung 8 auf, welche am unte­ ren Ende des Rohres 1 installiert ist. Der freie Kolben 5 trennt Gas 7 und Öl 6 voneinander, welche sich oberhalb bzw. unterhalb des freien Kolbens 5 befinden. Die Kolben­ stange 2 wird bewegbar von der Stangenführung 8 gehalten.

In dem herkömmlichen, wie oben beschriebenen, Zweirohr-Stoßdämpfer wird die Dämpfungskraft durch das Zusammenwir­ ken des Kolbenventils und des Basisventils erzeugt. Unter dem Gesichtspunkt der Dämpfungskraft-Charakteristik ist der Zweirohr-Stoßdämpfer dem Einrohr-Stoßdämpfer daher überle­ gen und wird in einem größeren Anwendungsbereich genutzt als der Einrohr-Stoßdämpfer, bei dem die Dämpfungskraft nur durch das Kolbenventil erzeugt wird. Aufgrund der zusammen­ gesetzten inneren und äußeren Rohre hat der Zweirohr-Stoß­ dämpfer mittlerweile einen komplizierten Aufbau und eine beträchtliche Größe, und nimmt somit einen großen Raum für seinen Einbau in Anspruch.

Aufgrund seines einzelnen Rohres hat der herkömmliche Ein­ rohr-Stoßdämpfer im Gegensatz dazu einen einfachen Aufbau und kann mühelos in einen relativ kleinen Raum eingebaut werden. Der herkömmliche Einrohr-Stoßdämpfer kann jedoch nicht die verschiedenartige und überlegene Dämpfungskraft-Charakteristik liefern, da die Dämpfungskraft nur durch das Kolbenventil erzeugt wird. Weiterhin muß bei einem her­ kömmlichen Einrohr-Stoßdämpfer der freie Kolben, welcher an einem Übergang zwischen Gas und Öl angeordnet ist, sehr präzise gefertigt werden, derart, daß keine Lücke zwischen dem freien Kolben und der inneren Oberfläche des Rohres ge­ bildet wird, selbst wenn der freie Kolben über lange Zeit genutzt wurde, um das Gas und das Öl daran zu hindern, sich zu mischen. Wenn die Dichtung zwischen dem freien Kolben und der inneren Oberfläche des Rohres versagt, wird die Dämpfungskraft-Charakteristik verschlechtert und eine ange­ strebte exakte Dämpfungskraft kann nicht erzielt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben be­ schriebenen Probleme des Standes der Technik zu überwinden. Demgemäß ist es die A u f g a b e der vorliegenden Erfindung, einen Einzelrohr-Stoßdämpfer vorzusehen, der ein einzelnes Rohr und ein Kolbenventil aufweist, welches in dem Rohr bewegbar installiert und eingebaut ist, und bei welchem die Dämpfungskraft durch das doppelte Wirken des Kolbenventils und des ortsfesten Ventils erzeugt wird, so daß er eine genauso vorzügliche Dämpfungskraft-Charakte­ ristik wie der Zweirohr-Stoßdämpfer zeigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Um das obengenannte Ziel zu erreichen, sieht die vorliegen­ de Erfindung mit anderen Worten einen Einzelrohr-Stoß­ dämpfer vor, mit:
einem Gas und Öl enthaltenden Rohr;
einer in dem Rohr eingesetzten Kolbenstange;
einem am Ende der Kolbenstange vorgesehenen Kolbenventil;
einer am unteren Ende des Rohres angeordneten Stangenfüh­ rung, um die Kolbenstange so zu führen, daß sich die Kol­ benstange in dem Rohr auf und ab bewegen kann; und
einem an einer Position einer inneren Wand des Rohres, oberhalb der Kolbenstange befestigten, ortsfesten Ventil, wobei das ortsfeste Ventil und das Kolbenventil eine Dämpfungskraft erzeugen.

Das ortsfeste Ventil weist einen ortsfesten Ventilkörper auf, durch welchen eine Vielzahl durchgehender Löcher ausgebildet sind, die sich longitudinal erstrecken, und obere und untere Scheiben, welche auf bzw. unter den orts­ festen Ventilkörper montiert sind.

Der ortsfeste Ventilkörper weist eine kreisförmige Nut auf, welche an einer zylindrischen äußeren Oberfläche des orts­ festen Ventilkörpers ausgebildet ist. Das Rohr weist eine kreisförmige Ausstülpung bzw. einen ringartigen Vorsprung auf, welcher an einer zylindrischen inneren Oberfläche des Rohres ausgebildet ist, und der kreisförmigen Nut ent­ spricht, wobei die kreisförmige Ausstülpung eng mit der kreisförmigen Nut in Eingriff ist, so daß das ortsfeste Ven­ til dicht an der inneren Oberfläche des Rohres befestigt bzw. fixiert ist.

Eine Schraubenfeder ist zwischen dem Kolbenventil und dem ortsfesten Ventil angebracht. Die Schraubenfeder ist derart gewunden, daß der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder nach und nach von einem Mittelteil der Schraubenfeder zu einem oberen und einem unteren Ende der Schraubenfeder ab­ nimmt.

Die obengenannte Aufgabe und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher werden durch das detaillierte Beschreiben bevorzugter Ausführungs­ formen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Einrohr-Stoßdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Einrohr-Stoßdämpfers ist, in welcher die Kolben­ stange zu ihrer untersten Position herabgelassen ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Ein­ rohr-Stoßdämpfers ist, in welcher die Kolben­ stange zu ihrer obersten Position heraufgefahren ist; und

Fig. 4 eine Schnittansicht eines herkömmlichen Einrohr-Stoßdämpfers ist.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben und gleiche Elemente wer­ den in der folgenden Beschreibung mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Einrohr-Stoßdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, weist der Einrohr-Stoßdämpfer der vorliegenden Erfindung ein Rohr 1, eine Kolbenstange 2 und ein ortsfestes Ventil 40 auf, das in dem Rohr 1 installiert ist. Das ortsfeste Ventil 40 ist in einem oberen Teil des Rohres 1 angeordnet, um das Rohr 1 in zwei Teile, den oberen und den unteren Raum, zu teilen. Gas 7 und Öl 6 sind in den oberen Raum oberhalb des orts­ festen Ventils 40 gefüllt, während in den unteren Raum unterhalb des ortsfesten Ventils 40 nur Öl 6 gefüllt ist.

Die Kolbenstange 2 ist unterhalb des ortsfesten Ventils 40 angeordnet und ist mit einem Kolbenventil 3 ausgerüstet, welches an dem oberen Ende der Kolbenstange angeordnet ist. Demgemäß ist der äußere Umfang des Kolbenventils 3 dadurch geführt, daß er in engem Kontakt mit der inneren zylindri­ schen Wand des Rohres 1 ist, während sich das Kolbenventil 3 entsprechend der Auf- und Abbewegung der Kolbenstange 2 in dem Rohr 1 auf und ab bewegt. Weiterhin ist eine Stangen­ führung 8 zur beweglichen Unterstützung der Kolbenstange 2 am unteren Ende des Rohres 1 vorgesehen.

Eine Vielzahl durchgehender erster Löcher 31 sind gebildet, um sich longitudinal durch das Kolbenventil 3 zu erstrecken. Eine erste obere Scheibe 32 und eine erste untere Scheibe 33 sind auf bzw. unter das Kolbenventil 3 montiert. Daher fließt Öl 6 zwischen den Räumen oberhalb und unter­ halb des Kolbenventils 3 durch die ersten durchgehenden Löcher 31 und die ersten oberen und unteren Scheiben 32 und 33 auf und ab, wenn sich die Kolbenstange 2 auf und ab be­ wegt.

Ähnlich dem Kolbenventil 3 umfaßt das ortsfeste Ventil 40 einen fixierten Ventilkörper 41 und eine zweite obere und eine zweite untere Scheibe 43 und 44, welche auf bzw. unter den festliegenden Ventilkörper 41 montiert sind. Eine Viel­ zahl zweiter durchgehender Löcher 42 sind gebildet, um sich longitudinal durch den fixierten Ventilkörper 41 zu er­ strecken. Daher fließt Öl 6 zwischen den Räumen oberhalb und unterhalb des ortsfesten Ventils 40 durch die zweiten durchgehenden Löcher 42 und die zweiten oberen und unteren Scheiben 43 und 44 auf und ab, wenn sich die Kolbenstange auf und ab bewegt.

Der fixierte Ventilkörper 41 weist eine kreisförmige Nut 45 auf, welche an seiner zylindrischen äußeren Oberfläche ausgebildet ist, während eine kreisförmige, der Nut 45 ent­ sprechende Ausstülpung 46 bzw. Sicke auf der zylindrischen inneren Oberfläche des Rohres 1 ausgebildet ist. Die Aus­ stülpung 46 greift eng in die Nut 45 ein, so daß das orts­ feste Ventil 40 fest an der inneren Oberfläche des Rohres 1 befestigt ist.

Es ist bevorzugt, daß das Öl 6 in den Raum oberhalb des ortsfesten Ventils 40 in einer solchen Menge gefüllt ist, daß das ortsfeste Ventil 40 sogar in das Öl 6 eintauchen kann, wenn sich die Kolbenstange 2 an ihrer äußersten un­ tersten Position, wie in Fig. 2 gezeigt, befindet.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist eine Schraubenfeder 20 zwischen dem Kolbenventil 3 und dem ortsfesten Ventil 40 eingebaut, um die Dämpfungskraft des Einrohr-Stoßdämpfers weiter zu erhöhen. Die Schraubenfeder 20 ist derart gewunden, daß sich der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder 20 von dem mittleren Teil der Schrau­ benfeder 20 zu ihren oberen und unteren Enden hin verrin­ gert. Die oberen und unteren Enden der Schraubenfeder 20 sind an einen oberen Sitz 21, der an der Unterseite des ortsfesten Ventils 40 angeordnet ist, bzw. einen unteren Sitz 22, der an der Oberseite des Kolbenventils 3 angeord­ net ist, befestigt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Kolben­ ventil 3, wie in Fig. 1 dargestellt, eine gestufte, von der Stangenführung 8 abgewandte Oberseite und eine gestufte, der Stangenführung 8 zugewandte Unterseite auf. Weiterhin ist wie in der Fig. 1 dargestellt, ein erstes und ein links dargestelltes zweites durchgehendes Loch 31 vorhan­ den. Auf der Oberseite ist eine erste obere Scheibe 32 mon­ tiert, die die obere Öffnung des zweiten Loches (links) be­ deckt und schließt. Die radial gegenüberliegende obere Öffnung des ersten Loches 31 ist offen und befindet sich in einem axialen Abstand zur Scheibe 32. Auf der Unterseite hingegen ist eine erste untere Scheibe 33 vorgesehen, die auf einer unteren Öffnung des ersten Loches 31 aufliegt und gegenüber einer unteren Öffnung des zweiten Loches beab­ standet ist.

Das ortsfeste Ventil 40 weist etwa einen entsprechenden Aufbau auf.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise und Funktion des Ein­ rohr-Stoßdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung be­ schrieben.

Wie in Fig. 2 gezeigt, bewegt sich das Kolbenventil 3 ent­ sprechend nach unten, wenn sich die Kolbenstange 2 abwärts bewegt, so daß das Öl in der unteren Kammer, dem Raum un­ terhalb des Kolbenventils 3, komprimiert wird. Entsprechend strömt das Öl in der unteren Kammer mit dem Öffnen der er­ sten oberen Scheibe 32 durch bzw. über diese in eine mitt­ lere Kammer zwischen dem ortsfesten Ventil 40 und dem Kol­ benventil 3. Zur gleichen Zeit strömt das Öl in der oberen Kammer, dem Raum oberhalb des ortsfesten Ventils 40, mit dem Öffnen der zweiten unteren Scheibe 44 durch die zweiten durchgehenden Löcher 42 des ortsfesten Ventils 40 in die mittlere Kammer. Außerdem wird die Schraubenfeder 20 durch die Abwärtsbewegung der Kolbenstange 2 gedehnt, wodurch sie eine elastische Federkraft erzeugt. Daher erzeugen die ela­ stische Federkraft und der Strömungswiderstand aufgrund ei­ ner solchen wie oben beschriebenen Ölströmung die Dämpf­ ungskraft.

Wenn sich die Kolbenstange 2 aufwärts bewegt, fließt das Öl in einer Richtung die derjenigen aus der vorhergehenden Be­ schreibung entgegengesetzt ist. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.

Wenn sich die Kolbenstange 2 zusammen mit dem Kolbenventil 3 aufwärts bewegt, wird das Öl in der mittleren Kammer zwi­ schen dem ortsfesten Ventil 40 und dem Kolbenventil 3 kom­ primiert, und kann somit mit dem Öffnen der ersten unteren Scheibe 33 teilweise durch die ersten durchgehenden Löcher 31 in die untere Kammer unter dem Kolbenventil 3 strömen. Zur gleichen Zeit strömt der andere Teil des Öles in der mittleren Kammer durch die zweiten durchgehenden Löcher 42 des ortsfesten Ventils 40 mit Öffnen der zweiten oberen Scheibe 43 in die Kammer oberhalb des ortsfesten Ventils 40. Zusätzlich wird die Schraubenfeder 20 durch die Auf­ wärtsbewegung der Kolbenstange 2 zusammengedrückt, wo­ durch sie eine elastische kompressive Federkraft erzeugt. Daher erzeugen die elastische Federkraft und der Strömungs­ widerstand aufgrund einer solchen, oben beschriebenen Ölströmung, die Dämpfungskraft.

In dem wie oben beschriebenen Einrohr-Stoßdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Dämpfungskraft durch die doppelte Wirkungsweise des Kolbenventils und des orts­ festen Ventils erzeugt. Daher zeigt der erfindungsgemäße Einrohr-Stoßdämpfer eine genauso hervorragende Dämpfungs­ kraft-Charakteristik wie der Zweirohr-Stoßdämpfer. Weiter­ hin benötigt der Einrohr-Stoßdämpfer weniger Raum, um in­ stalliert zu werden und kann leicht hergestellt werden, da er einen einfachen Aufbau wie der herkömmliche Einrohr­ stoßdämpfer aufweist.

Zusätzlich erhöht die Schraubenfeder, welche zwischen dem ortsfesten Ventil und dem Kolbenventil angeordnet ist, wei­ terhin die Dämpfungskraft. Die Schraubenfeder ist derart gewunden, daß der Windungsdurchmesser der Schraubenfeder graduell vom mittleren Teil der Schraubenfeder hin zu ihrem oberen und unteren Ende abnimmt. Daher schwächt die Feder die Dämpfungskraft, wenn sich der Kolben in einem kleinen Bereich bewegt, während sie die Dämpfungskraft erhöht, wenn sich der Kolben in einem großen Bereich bzw. Hub bewegt.

Während die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezug­ nahme auf eine spezielle Ausführungsform gezeigt und be­ schrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet verstehen, daß verschiedene Änderungen in Form und Details daran be­ wirkt werden können, ohne vom Gedanken und der Reichweite der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche defi­ niert, abzuweichen.

Claims (5)

1. Einrohr-Stoßdämpfer mit:

• - einem Gas (7) und Öl (6) enthaltenden Rohr (1);
• - einer in dem Rohr (1) eingefügten Kolbenstange (2);
• - einem an einem Ende der Kolbenstange (2) vorgesehenen Kolbenventil (3);
• - einer an einem unteren Ende des Rohres (1) angeord­ neten Stangenführung (8), um die Kolbenstange (2) zu führen, so daß die Kolbenstange (2) in dem Rohr (1) auf und ab bewegbar ist; und
• - einem an einer Position der inneren Wand des Roh­ res (1) oberhalb der Kolbenstange (2) befestigten ortsfesten Ventil (40), wobei das ortsfeste Ventil (40) und das Kolbenventil (3) eine Dämpfungskraft er­ zeugen.

2. Einrohr-Stoßdämpfer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Ventil (40) einen fixierten Ventil­ körper (41) aufweist, durch welchen eine Vielzahl durchgehender Löcher (42) gebildet sind, die sich longi­ tudinal erstrecken, und obere (43) und untere Schei­ ben (44), welche auf bzw. unter dem fixierten Ventil­ körper (41) montiert sind, vorgesehen sind.

3. Einrohr-Stoßdämpfer gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) eine kreisförmige Ausstülpung (46) aufweist, welche an einer zylindrischen inneren Ober­ fläche des Rohres (1) gebildet ist, und daß eine kreis­ förmige Nut (45), welche der kreisförmigen Ausstülpung (46) entspricht, auf einer zylindrischen äußeren Ober­ fläche des fixierten Ventilkörpers (41) gebildet ist, wobei die kreisförmige Ausstülpung (46) dicht mit der kreisförmigen Nut (45) in Eingriff kommt, so daß das ortsfeste Ventil (40) dicht an der inneren Oberfläche des Rohres (1) befestigt ist.

4. Einrohr-Stoßdämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenfeder (20) vorgesehen ist, welche zwi­ schen dem Kolbenventil (3) und dem ortsfesten Ventil (40) installiert ist.

5. Einrohr-Stoßdämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (20) derart gewunden ist, daß ein Windungsdurchmesser der Schraubenfeder (20) graduell von einem mittleren Teil der Schraubenfeder (20) hin zu einem oberen und einem unteren Ende der Schraubenfeder (20) abnimmt.