DE3309042C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Einrohr-Teleskopstoßdämpfer für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie er beispielsweise aus der DE-AS 15 05 522 bekannt ist.

Dieser bekannte hydropneumatische Teleskopstoßdämpfer, dem eine Gasfeder parallelgeschaltet ist, besitzt eine selbsttätig beladungsabhängig und stufenlos veränderbare Dämpfungskraft, so daß bei jedem Belastungszustand des Fahrzeuges mit einer ihm angepaßten Abfederung und Dämpfung gefahren werden kann, wodurch bei zugleich gesteigertem Fahrkomfort eine größere Fahrsicherheit gewährleistet wird.

Die selbsttätige lastabhängige Verstellung der Dämpfungskraft wird hierbei mittels einer Verstellstange vorgenommen, welche innerhalb der hohl ausgebildeten Kolbenstange axial verschiebbar gelagert ist und durch deren Axialverschiebung die Drosselwirkung von Drosselöffnungen veränderbar ist, welche beidseitig des Teleskopstoßdämpfer-Kolbens gelegene Hydraulikräume miteinander verbindet.

Zur lastabhängigen Axialverschiebung der Verstellstange ist im Bereich des kolbenstangenseitigen Endes der Baueinheit eine Steuerkammer vorgesehen, welche über eine auch die Gasfeder versorgende Leitung mit einem der unterschiedlichen Fahrzeugbelastung entsprechenden Druck versorgt wird. Über eine Membran der Steuerkammer wird die Verstellstange daher entsprechend der unterschiedlichen Fahrzeugbelastung axial unterschiedlich stark relativ zur Kolbenstange verschoben, wodurch Drosselöffnungen mehr oder weniger stark in ihrem wirksamen Querschnitt verändert werden.

Voraussetzung für die selbsttätige stufenlose und beladungsabhängige Änderung der Dämpfungskraft dieses bekannten Teleskopstoßdämpfers ist das Vorhandensein einer äußeren Druckquelle z. B. in Form einer hydropneumatischen Federung, aus der die Steuerkammer mit einem Druckmedium versorgt werden kann, dessen Druck beladungsabhängig ist.

Der Aufwand zur Veränderung der Dämpfungskraft ist hierbei verhältnismäßig groß, darüber hinaus stehen derartige Druckgasquellen nur bei solchen Federbein- oder Dämpferanordnungen von vornherein zur Verfügung, bei denen den Teleskopstoßdämpfern Gasdruckfedern parallelgeschaltet sind oder die Druckmittelfedern mit Niveauregelungsfunktion aufweisen.

Grundsätzlich ist es bereits bekannt (Reimpell: Fahrwerktechnik 3, Vogel- Verlag, 1974, Seiten 44 und 45) die Dämpfungskraft eines Teleskopstoßdämpfers auch ohne derartige Verstellstange beladungsabhängig d. h. abhängig von der Einfederung zu verändern. Bei diesen bekannten Teleskopstoßdämpfern ist in dem oberen Teil des Zylinderrohrs eine Längsnut mit genau festliegendem Querschnitt eingearbeitet, die einen zweiten, parallel zum Kolbenventil arbeitenden konstanten Durchlaß darstellt. In wenig beladenem Zustand des Fahrzeuges befindet sich der Stoßdämpferkolben im Bereich dieser Längsnut, so daß sich die Dämpfungskräfte durch diesen Nutquerschnitt in Grenzen halten. In voll beladenem Zustand des Fahrzeuges arbeitet der tiefer eingefahrene Kolben dagegen in dem nutlosen Teil des Dämpfers, so daß die Hydraulikflüssigkeit nunmehr gezwungen ist, durch die üblichen Dämpfungsventile des Kolbens zu strömen, so daß die Dämpfungskraft vergleichsweise groß ist. Diese Art der Dämpfungskraft- Steuerung setzt jedoch voraus, daß der Kolben mit der Beladung des Fahrzeuges tiefer in das Dämpferrohr eintaucht, was jedoch bei niveaugeregelten hydropneumatischen Dämpfern nicht der Fall ist. Bei diesen ist die Lage des Kolbens innerhalb des Dämpferrohrs beladungsunabhängig. Es ist in diesem Falle also nicht möglich, die Dämpfungskraft des Dämpfers mit Hilfe des Kolbens zu steuern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hydropneumatischen Einrohr-Teleskopstoßdämpfer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden und weiter zu verbessern, daß einerseits besondere Verstellstangen o. ä. nicht erforderlich sind und andererseits ein Einsatz im Rahmen einer Niveauregelung mit z. B. Druckmittelfedern möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zur Steuerung der Dämpfungskraft wird also erfindungsgemäß der Trennkolben verwendet, welcher sich bekanntlich mit zunehmender Belastung des Fahrzeuges, die sich durch die Zunahme der Einfederung oder bei niveaugeregelten Anordnungen jeweils durch eine Erhöhung des auf den Trennkolben einwirkenden Hydraulikdrucks bemerkbar macht, tiefer in das Dämpferrohr hineinbewegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellungsweise

Fig. 1 den Längsschnitt durch den Teleskopstoßdämpfer eines Federbeins mit einer innerhalb des Dämpferrohres angeordneten Bypass- Verbindung und

Fig. 2 den Längsschnitt eines Teleskopstoßdämpfers mit einer außerhalb des Dämpferrohrs verlaufenden Bypass-Verbindung.

Der in Fig. 1 dargestellte Federdämpfer für Kraftfahrzeuge besteht aus einem in seiner Dämpfungskraft selbsttätig beladungsabhängig veränderbaren hydropneumatischen Teleskopstoßdämpfer 1 sowie einer zwischen dessen Kolbenstange 2 und dessen Dämpferrohr 3 angreifenden, der Fahrzeugabfederung dienenden Federvorrichtung, die im Ausführungsbeispiel als übliche Schraubenfeder 4 dargestellt ist und mit ihrem oberen Ende an einem an der Kolbenstange 2 befestigten oberen Federteller 41 und mit ihrem unteren Ende an einem am Dämpferrohr 3 befestigten unteren Federteller 42 anliegt.

Der Federdämpfer wird über ein nicht weiter beziffertes rohrseitiges sowie über ein kolbenstangenseitiges Befestigungsgelenk 5 in üblicher Weise zwischen Fahrzeugaufbau und Radführungsglied angelenkt, wobei die Einbaulage von den Einbauerfordernissen sowie von der Art des Teleskopstoßdämpfers abhängt; das kolbenstangenseitige Befestigungsgelenk 5 kann somit nach Bedarf entweder am Fahrzeugaufbau oder am Radführungsglied angelenkt werden.

Der mit 9 bezifferte Stoßdämpferkolben ist in üblicher Weise mit - nicht weiter dargestellten - Drosseldurchlässen (Zug- und Druckventilen) ausgerüstet. Die beidseitig des Stoßdämpferkolbens gelegenen Flüssigkeitsräume sind mit 10 und 11 beziffert.

Unterhalb des Stoßdämpferkolbens ist in bekannter Weise ein Trennkolben 12 angeordnet, welcher die Flüssigkeitsfüllung von einem mit Druckgas gefüllten Ausgleichsraum 13 trennt, der für einen Volumenausgleich beim Ein- und Austauchen des Stoßdämpferkolbens 9 sorgt oder sogar für die Abfederung eines hydropneumatischen Federsystems mit ausgenutzt werden kann.

Um die Dämpfungskraft des Teleskopstoßdämpfers selbsttätig beladungsabhängig zu steuern, ist der Trennkolben 12 als Steuerkolben ausgebildet; in Abhängigkeit von dem auf ihn einwirkenden Flüssigkeitsdruck, der beladungsabhängig ist und z. B. durch das bei beladungsabhängig zunehmender Einfederung von der eingefahrenen Kolbenstange 2 verdrängte Volumen erzeugt wird, steuert er eine Bypass-Verbindung, über welche eine leitungmäßige Verbindung zwischen den beiden Flüssigkeitsräumen 10 und 11 hergestellt werden kann.

Zu diesem Zweck ist der Trennkolben 12 mit einem hohlzylindrischen Fortsatz 7 versehen, welcher - durch den Stoßdämpferkolben 9 hindurch - von unten in eine Längsbohrung 6 der Kolbenstange 2 hineinragt und in dieser mit radialem Spiel axial verschieblich gelagert ist. Die Längsbohrung 6 ist dabei durch eine Dichtung 17, welche zwischen dem Fortsatz 7 und dem Stoßdämpferkolben 9 bzw. der Kolbenstange 2 angeordnet ist, gegen den am Trennkolben 12 angrenzenden ersten Flüssigkeitsraum 10 abgedichtet. Der hohlzylindrische Fortsatz 7 steht über innerhalb des Trennkolbens 12 verlaufende Radialbohrungen 14 mit einer umlaufenden Nut 19 des Trennkolbens in Verbindung. Die Längsbohrung 6 der Kolbenstange 2 steht ihrerseits über radiale Durchlässe 8 in ständiger Verbindung mit dem zweiten Flüssigkeitsraum 11. Dieser steht somit letztlich über die radialen Durchlässe 8, die Längsbohrung 6, eine Axialbohrung 15 im hohlzylindrischen Fortsatz 7 und die Radialbohrungen 14 in ständiger Verbindung mit der umlaufenden Nut 19 des Trennkolbens 12.

In Höhe des Trennkolbens 12 ist die Innenwandung des Dämpferrohrs 3 mit einer, z. B. ringnutförmigen, Vertiefung 18 versehen. Wie aus Fig. 1 leicht zu erkennen ist, ergibt sich bei ihrer Überdeckung mit der umlaufenden Nut 19 des Trennkolbens 12 eine leitungsmäßige Verbindung vom ersten Flüssigkeitsraum 10 zur umlaufenden Nut 19 und damit auch zum zweiten Flüssigkeitsraum 11.

Bekanntlich wird der Trennkolben eines hydropneumatischen Teleskopstoßdämpfers beim Eintauchen des Stoßdämpferkolbens infolge der damit verbundenen Volumenveränderung so lange ebenfalls tiefer in das Dämpferrohr hineingeschoben, bis am Trennkolben wieder ein Kräftegleichgewicht herrscht.

Die Vertiefung 18 in der Innenwandung des Dämpferrohrs 3 und die umlaufende Nut 19 im Trennkolben 12 sind nun derart bemessen und räumlich angeordnet, daß der größtmögliche Öffnungsquerschnitt der durch sie - bei ihrer Überdeckung - hergestellten Bypass-Verbindung zwischen den beiden Flüssigkeitsräumen 10 und 11 gerade bei Leerlast des Fahrzeuges vorliegt.

Da der Trennkolben nun mit zunehmendem Flüssigkeitsdruck, d. h. mit zunehmender Beladung des Fahrzeuges, tiefer in das Dämpferrohr 3 hineingeschoben wird, verändert sich auch die Überdeckung zwischen Vertiefung 18 und umlaufender Nut 19 im Sinne einer zunehmenden Verringerung des wirksamen Öffnungsquerschnittes der durch sie hergestellten drosselnden Bypass-Verbindung. Das bedeutet, daß die Dämpfungskraft des Teleskopstoßdämpfers ausgehend von der bei Leerlast gegebenen Dämpfungskraft mit zunehmender Beladung selbsttätig größer wird, wodurch ein entsprechend guter Fahrkomfort des Fahrzeuges erzielt wird. Mit der Vergrößerung der Dämpfungskraft F ist nämlich eine Erhöhung des Dämpfungsfaktors k = verbunden (v = Kolbengeschwindigkeit), so daß die Dämpfung D des Fahrzeugs bei zunehmender Beladung und damit einhergehender Vergrößerung der schwingenden Masse m sowie der Federrate c der Fahrzeugfederung im Sinne eines weitgehend beladungsunabhängigen Fahrkomforts zumindest annähernd konstant gehalten werden kann, denn bekanntlich gilt für die Dämpfung einer Schwingung D =

Eine entsprechende lastabhängige Steuerung der Dämpfungskraft ist auch erzielbar, wenn der hydropneumatische Teleskopstoßdämpfer - wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet - im Rahmen einer Niveauregelung eingesetzt wird und hierzu über einen entsprechenden Hydraulikanschluß 23 mit dem Federdruck beaufschlagt wird. Bei einer solchen Ausbildung würde sich der Stoßdämpferkolben 9 zwar nicht beladungsabhängig innerhalb des Dämpferrohrs 3 verlagern, der Druck innerhalb der beiden Flüssigkeitsräume 10 und 11 würde aber über die Niveauregelung beladungsabhängig verändert werden, so daß sich der Trennkolben 12, ähnlich wie zuvor beschrieben, beladungsabhängig verlagern würde.

Schematisch angedeutet ist in Fig. 1 noch, daß anstelle nur einer Vertiefung ggf. mehrere Vertiefungen 18 und 18′ vorgesehen werden können, die nacheinander wirksam werden. Die Vertiefung kann auch als durchgehende schräge Nut ausgebildet sein.

Der in Fig. 2 dargestellte hydropneumatische Einrohr-Teleskopstoßdämpfer stimmt im wesentlichen, insbesondere bezüglich seiner Funktionsweise mit dem in Fig. 1 dargestellten Teleskopstoßdämpfer überein. Insofern sind gleiche Bauelemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Abweichend vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird die Bypass-Verbindung zwischen den beiden Flüssigkeitsräumen 10 und 11 nicht durch eine innerhalb, sondern durch eine außerhalb des Dämpferrohrs 3 angeordnete Leitungsverbindung hergestellt.

Wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Trennkolben 12 mit einer umlaufenden Nut 19 versehen. Diese ist über innerhalb des Trennkolbens verlaufende innere Radial- und Axialbohrungen 14 bzw. 15 ständig mit dem am Trennkolben 12 angrenzenden ersten Flüssigkeitsraum 10 verbunden. Im Bereich des Trennkolbens 12 ist die Mündungsöffnung 20 einer Ausgleichsleitung 21 angeordnet, welche über einen radialen Durchlaß 22 mit dem zweiten Flüssigkeitsraum 11 verbunden ist.

Die Mündungsöffnung 20 der Ausgleichsleitung 21 und die umlaufende Nut 19 im Trennkolben 12 sind wiederum derart angeordnet und bemessen, daß der größtmögliche Öffnungsquerschnitt der durch sie hergestellten Bypass-Verbindung zwischen den beiden Flüssigkeitsräumen 10 und 11 gerade bei Leerlast des Fahrzeuges vorliegt. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Man erkennt leicht, daß der wirksame Öffnungsquerschnitt mit zunehmender Fahrzeugbelastung, d. h. Druckerhöhung im Teleskopstoßdämpfer 1 - womit eine zunehmende Verlagerung des Trennkolbens 12 einhergeht - verkleinert wird. Auch bei dieser Teleskopstoßdämpfer-Ausführung wird somit die Dämpfungskraft selbsttätig beladungsabhängig derart gesteuert, daß mit zunehmender Beladung eine Dämpferkraft-Vergrößerung einhergeht.

Auch der in Fig. 2 dargestellte hydropneumatische Einrohr-Teleskopstoßdämpfer kann natürlich mit Rahmen einer Niveauregelung eingesetzt werden. Gestrichelt ist daher ein entsprechender Hydraulikanschluß 23 angedeutet, der mit Vorteil an der bereits vorhandenen äußeren Ausgleichsleitung 21 angeordnet wird.

Claims (5)

1. Hydropneumatischer Einrohr-Teleskopstoßdämpfer für Kraftfahrzeuge, mit einem die Flüssigkeitsfüllung von einem mit Druckgas gefüllten Ausgleichsraum trennenden Trennkolben und einer selbsttätig beladungsabhängig steuerbaren Dämpfungskraft, insbesondere für Federbeine oder -dämpfer, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (12) als Steuerkolben ausgebildet ist und in Abhängigkeit vom auf den Trennkolben (12) einwirkenden beladungsabhängigen Flüssigkeitsdruck den Öffnungsquerschnitt von drosselnden Bypass- Verbindungen steuert, über die eine leitungsmäßige Verbindung zwischen den beidseitig des Stoßdämpferkolbens (9) gelegenen Flüssigkeitsräumen (10; 11) herstellbar ist.

2. Einrohr-Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Trennkolben (12) eine umlaufende Nut (19) aufweist, welche über innere Radial- und Axialbohrungen (14; 15) o. ä. in ständiger Verbindung mit dem am Trennkolben (12) angrenzenden ersten Flüssigkeitsraum (10) steht,
daß eine ständig mit dem zweiten Flüssigkeitsraum (11) in Verbindung stehende Ausgleichsleitung (21) im ersten Flüssigkeitsraum (10) in Höhe des Trennkolbens (12) mündet, und
daß die Mündungsöffnung (20) der Ausgleichsleitung (21) einerseits und die umlaufende Nut (19) im Trennkolben (12) andererseits derart angeordnet und bemessen sind, daß der größtmögliche Öffnungsquerschnitt der durch sie hergestellten Bypass-Verbindung bei Leerlast des Fahrzeuges vorliegt (Fig. 2).

3. Einrohr-Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Trennkolben (12) mit einem hohlzylindrischen Fortsatz (7), der über Radialbohrungen (14) mit einer umlaufenden Nut (19) des Trennkolbens (12) in Verbindung steht, in eine Längsbohrung (6) der Kolbenstange (2) hineinragt und in dieser mit radialem Spiel axial verschieblich gelagert ist, wobei die Längsbohrung (6) durch eine zwischen Fortsatz (7) und Stoßdämpferkolben (9) bzw. Kolbenstange (2) angeordnete Dichtungsvorrichtung (17) gegen den am Trennkolben (12) angrenzenden ersten Flüssigkeitsraum (10) abgedichtet ist,
daß die Längsbohrung (6) über radiale Durchlässe (8) der Kolbenstange (2) in ständiger Verbindung mit dem zweiten Flüssigkeitsraum (11) steht, und
daß die Innenwandung des Dämpferrohrs (3) in Höhe des Trennkolbens (12) mindestens eine Vertiefung (18), insbesondere eine ringnutförmige Vertiefung, aufweist, über die bei Überdeckung mit der umlaufenden Nut (19) eine leitungsmäßige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Flüssigkeitsraum (10 bzw. 11) herstellbar ist, wobei Vertiefung (18) und Nut (19) derart angeordnet und bemessen sind, daß der größtmögliche Öffnungsquerschnitt der durch sie hergestellten Bypass-Verbindung bei Leerlast des Fahrzeuges vorliegt (Fig. 1).

4. Einrohr-Teleskopstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Hydraulikanschluß (23) für eine Niveauregelung.

5. Einrohr-Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikanschluß (23) an der Ausgleichsleitung (21) angeordnet ist.