DE602006000580T2

DE602006000580T2 - Stossdämpfer

Info

Publication number: DE602006000580T2
Application number: DE602006000580T
Authority: DE
Inventors: Takashi Teraoka; Tatsuya Masamura; Futoshi Yoshida
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: ES2301116T3; DE602006000580D1; US7958981B2; EP1731792B1; KR20060127777A; KR100780535B1; EP1731792A1; US20060283675A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein derartiger Stoßdämpfer ist bereits aus der Druckschrift DE 10 2004 014 395 A1 bekannt. Der Stoßdämpfer ist parallel zu einer Aufhängefeder zwischen einem Fahrzeugrad und einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeuges angeordnet. Der Stoßdämpfer umfasst einen Zylinder, einen Hauptkolben, der den Zylinder in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt, einen ersten Kanal, zwei Druckkammern, die von einem freien Kolben unterteilt werden, einen zweiten Kanal, einen dritten Kanal und eine Feder.
Beschrieben werden Stoßdämpfer jeweils auch in der Druckschrift US 2005/0011712 A1 , die vom Patent und Markenamt der Vereinigten Staaten im Jahr 2005 veröffentlicht worden ist, in der Druckschrift JP H07/019642 U1 , die vom japanischen Patentamt im Jahr 1995 veröffentlicht worden ist, und in der Druckschrift JP 2000-356237 A1 , die vom japanischen Patentamt im Jahre 2000 veröffentlicht worden ist. Jeder dieser Stoßdämpfer umfasst einen Zylinder, einen Hauptkolben, der den Zylinder in zwei Arbeitskammern unterteilt, einen Kanal, der in dem Hauptkolben vorgesehen und mit den beiden Arbeitskammern verbunden ist, sowie zwei Druckkammern, die von einem freien Kolben unterteilt werden und jeweils mit den beiden Arbeitskammern verbunden sind.
Diese Stoßdämpfer erzeugen eine vergleichsweise kleine Dämpfkraft als Ergebnis einer eine kleine Amplitude aufweisenden Schwingung infolge einer Verschiebung eines Arbeitsöls zwischen den Druckkammern und den Arbeitskammern in Reaktion auf eine Verschiebung des freien Kolbens. Im Gegensatz hierzu führen große Amplituden aufweisende Schwingungen dazu, dass sich der freie Kolben zum Ende eines Hubes verschiebt, weshalb sich das Arbeitsöl nicht zwischen jeder Arbeitskammer und der entsprechenden Druckkammer bewegen kann. In diesem Fall bewegt sich das Arbeitsöl direkt zwischen den beiden Arbeitskammern durch den Kanal, der durch den Hauptkolben hindurch vorgesehen ist. Das Vorsehen eines Widerstandselementes, so beispielsweise eines Klappenventils, in dem Kanal erzeugt eine große Dämpfkraft.
Damit nimmt die Dämpfkraft in den Stoßdämpfern schnell zu, wenn der freie Kolben das Ende des Hubes erreicht. Die Stoßdämpfer aus dem Stand der Technik stellen einen Dämpfer bereit, der in der Richtung der Verschiebung des freien Kolbens vorsteht, um eine abrupte Veränderung der Dämpfkraft abzumildern. Hat der freie Kolben das Ende des Hubes nahezu erreicht, so schlägt der Dämpfer an der Wand der Druckkammer an. Infolgedessen wird die Verschiebung des freien Kolbens allmählich eingeschränkt, und die Dämpfkraft erfährt eine allmähliche Zunahme.
Es ist notwendig, dass ein Stoßdämpfer für ein Fahrzeug das Rollen des Fahrzeuges durch Erzeugen einer großen Dämpfkraft in Bezug auf in den Stoßdämpfer eingeleitete vergleichsweise niederfrequente Schwingungen verhindert, wenn das Fahrzeug auf einer kurvigen Straße fährt. Zudem ist notwendig, dass die Übertragung von Schwingungen auf die Fahrzeugkarosserie in ihrer Funktion als gefedertes Gewicht in Bezug auf das Fahrzeugaufhängesystem durch Erzeugen einer kleinen Dämpfkraft in Bezug auf vergleichsweise hochfrequente Schwingungen infolge einer Fahrt des Fahrzeuges auf welligen Abschnitten einer Straßenoberfläche unterdrückt wird.
Die Stoßdämpfer aus dem Stand der Technik erfüllen die vorgenannten Anforderungen im Wesentlichen dadurch, dass die Dämpfkraft in Reaktion auf die Amplitude des eingeleiteten Stoßes verändert wird. Ein Stoßdämpfer, der eine Dämpfkraft in Reaktion auf eine Amplitude erzeugt, kann jedoch beispielsweise nicht mit einer Situation umgehen, die die Erzeugung einer großen Dämpfkraft in Bezug auf einen eingeleiteten Stoß mit einer kleineren Amplitude erfordert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Dämpfkraft in Reaktion auf die Frequenz einer Schwingung zu verändern und einen Stoßdämpfer derart einzustellen, dass er mit der Charakteristik einer derartigen Schwingung umgehen kann.
Entsprechend der Druckschrift US 2005/0011712 A1 entspricht des Weiteren eine neutrale Position des freien Kolbens nicht immer der neutralen Position des Hauptkolbens. Infolgedessen ist es schwierig, den Zeitpunkt akkurat einzustellen bzw. zu steuern, an dem abrupte Veränderungen bei der Dämpfkraft auftreten. Im Allgemeinen erzeugt ein Stoßdämpfer für ein Fahrzeug einen differenziellen Druck von mehreren Megapascal zwischen der einen Arbeitskammer und der anderen Arbeitskammer während der Expansions- und Kontraktionshübe. Um eine abrupte Veränderung bei der Dämpfkraft durch einen an dem freien Kolben montierten Dämpfer zu unterdrücken, ist es notwen dig, die Federkonstante des Dämpfers auf einen hohen Wert einzustellen. Es ist jedoch schwierig, einen Dämpfer mit der erforderlichen Härtecharakteristik zu konzipieren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Stoßdämpfer bereitzustellen, der die Herstellungskosten durch Vereinfachung des Designs verringert und der eine abrupte Veränderung bei der Dämpfkraft akkurat unterdrückt.
Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden von einem Stoßdämpfer nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
Einzelheiten wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der restlichen Beschreibung und sind in der begleitenden Zeichnung dargestellt.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Stoßdämpfers entsprechend der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Diagramm, das den Durchfluss eines Arbeitsöls während eines Expansionshubes des Stoßdämpfers zeigt.
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Schwingungsfrequenz F und der Übertragungsverstärkung in dem Stoßdämpfer zeigt.
4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Schwingungsfrequenz F, der Verschiebungsphase Φ und einer Frequenzübertragungsfunktion G(j·ω) der Dämpfcharakteristik bei dem Stoßdämpfer zeigt.
5 ist eine Seitenansicht, die eine Teilschnittansicht des Stoßdämpfers beinhaltet.
6 ist eine vergrößerte Queransicht der Hauptkomponenten des Stoßdämpfers.
7 ähnelt 6, zeigt jedoch eine Abwandlung an dem Gehäuse.
8 ähnelt 6, zeigt jedoch eine weitere Abwandlung an dem Gehäuse.
9 ist eine vergrößerte Queransicht der Hauptkomponenten eines Stoßdämpfers entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
10 ist ein Diagramm, das den Durchfluss eines Arbeitsöls während eines Expansionshubes bei einem Stoßdämpfer entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine vergrößerte Queransicht der Hauptkomponenten des Stoßdämpfers entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
12A bis 12C sind Planansichten, die im Schnitt die Form einer Öffnung entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
13 ähnelt 11, zeigt jedoch eine Abwandlung an Durchgangslöchern.
14 ähnelt 11, zeigt jedoch eine Abwandlung an einer Anordnung der Öffnungen und einer Ringnut.
15 ist eine vergrößerte Queransicht der Hauptkomponenten des Stoßdämpfers entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 der Zeichnung gezeigt ist, umfasst ein Stoßdämpfer für ein Fahrzeug einen Zylinder 1, einen Hauptkolben 2, der in dem Zylinder 1 gleitet und den Zylinder 1 in zwei Arbeitskammern unterteilt, sowie eine Kolbenstange 8, die aus dem Zylinder 1 heraus nach außen vorsteht und mit dem Hauptkolben 2 verbunden ist. Die beiden Arbeitskammern werden als obere Arbeitskammer R1 oberhalb des Hauptkolbens 2 und als untere Arbeitskammer R2 unterhalb des Hauptkolbens 2 bezeichnet.
Die obere Arbeitskammer R1 und die untere Arbeitskammer R2 sind über einen ersten Kanal 3 verbunden, der in dem Hauptkolben 2 vorgesehen ist.
Eine zylindrische Druckkammer R3 ist in dem Hauptkolben 2 vorgesehen, und ein freier Kolben 5 ist darin aufgenommen. Die Druckkammer R3 wird von dem freien Kolben 5 in eine obere Druckkammer R3A und eine untere Druckkammer R3B unterteilt. Ein Arbeitsöl füllt die obere Arbeitskammer R1, die untere Arbeitskammer R2, die obere Druckkammer R3A und die untere Druckkammer R3B.
Der freie Kolben 5 wird federnd von einer Feder S in einer neutralen Position getragen.
Die obere Druckkammer R3A und die obere Arbeitskammer R1 stehen über einen zweiten Kanal 4a, der mit einer Öffnung 11 versehen ist, miteinander in Verbindung. Die untere Druckkammer R3B und die untere Arbeitskammer R2 stehen über einen dritten Kanal 4b, der mit einer Öffnung 12 versehen ist, miteinander in Verbindung. Obwohl die Kanäle 4a und 4b aufgrund des freien Kolbens 5, der die Kanäle 4a und 4b voneinander trennt, nicht miteinander in Verbindung stehen, fließt eine gleiche Menge von Arbeitsöl entsprechend der Verschiebungsgeschwindigkeit des freien Kolbens 5 gleichzeitig in den Kanälen 4a und 4b.
Eine Gaskammer G wird von einem freien Kolben 7 unterhalb des Hauptkolbens 2 des Zylinders 1 unterteilt. Die Gaskammer G ist mit einem gasförmigen Körper gefüllt. Infolgedessen kann die Gaskammer G die Änderung des Verschiebungsvolumens des Zylinders 1 infolge des Eintretens der Kolbenstange 8 absorbieren. Ein Dichtungselement, das zwischen dem Zylinder 1 und der Kolbenstange 8 angeordnet ist, hält die Öldichteeigenschaften des Zylinders 1 aufrecht.
Wirkt eine Kraft in axialer Richtung auf die Kolbenstange 8 oder auf den Zylinder 1 oder auf auch beide Komponenten ein, so verschiebt sich die Kolbenstange 8 relativ zu dem Zylinder 1. Diese relative Verschiebung führt dazu, dass sich der Hauptkolben 2 in dem Zylinder 1 in vertikaler Richtung, wie in der Figur gezeigt ist, verschiebt.
Ein Dämpfkrafterzeugungselement 10, das eine Öffnung oder ein Klappenventil umfasst, ist entlang des ersten Kanals 3 vorgesehen, um einen Widerstand gegenüber dem Durchfluss des Arbeitsöls zu erzeugen.
Führt der Stoßdämpfer einen Expansionshub aus, mit anderen Worten, steht die Kolbenstange 8 aus dem Zylinder 1 vor, so komprimiert der Hauptkolben 2 die obere Arbeitskammer R1 und expandiert die untere Arbeitskammer R2. Infolgedessen nimmt der Druck in der oberen Arbeitskammer R1 zu, wohingegen der Druck in der unteren Arbeitskammer R2 abnimmt.
Die Druckzunahme in der oberen Arbeitskammer R1 verschiebt das Arbeitsöl in die obere Druckkammer R3A durch den zweiten Kanal 4a. Infolgedessen wird der freie Kolben 5 gegen die federnde Kraft der Feder S niedergedrückt. Das Niederdrücken des freien Kolbens 5 bewegt das Arbeitsöl aus der unteren Druckkammer R3B, die in einem komprimierten Zustand befindlich ist, durch den dritten Kanal 4b zu der unteren Arbeitskammer R2, die einen niedrigeren relativen Druck aufweist. Erfährt der Stoßdämpfer eine weitere Expansion, so fließt das Arbeitsöl von der oberen Arbeitskammer R1 durch den ersten Kanal 3 zu der unteren Arbeitskammer R2.
Erfährt der Stoßdämpfer eine Kompression, mit anderen Worten, tritt die Kolbenstange 8 in den Zylinder 1 ein, so komprimiert der Hauptkolben 2 die untere Arbeitskammer R2 und expandiert die obere Arbeitskammer R1. Damit nimmt der Druck in der oberen Arbeitskammer R1 ab, wohingegen der Druck in der unteren Arbeitskammer R2 zunimmt.
Das Arbeitsöl fließt von der unteren Arbeitskammer R2, die einen zunehmenden Druck aufweist, durch den dritten Kanal 4b zu der unteren Druckkammer R3B und drückt den freien Kolben 5 zusammen mit der Feder S nach oben. Die nach oben gewandte Bewegung des freien Kolbens 5 bewegt das Arbeitsöl aus der oberen Druckkammer R3A, die ein komprimiertes Volumen aufweist, durch den zweiten Kanal 4a zu der oberen Arbeitskammer R1, die einen abnehmenden Druck aufweist. Erfährt der Stoßdämpfer eine weitere Kompression, so bewegt sich das Arbeitsöl aus der unteren Arbeitskammer R2 zu der oberen Arbeitskammer R1 durch den ersten Kanal 3.
Das von der Kolbenstange 8 in dem Zylinder 1 eingenommene Volumen ändert sich als Ergebnis der Kompression und Expansion des Stoßdämpfers gemäß vorstehender Beschreibung. Die Schwankung bei dem Volumen des Arbeitsöls in dem Zylinder 1 infolge einer Veränderung des von der Kolbenstange 8 eingenommenen Volumens wird von der Expansion und Kompression der Gaskammer G durch den freien Kolben 7 ergänzt.
Nachstehend wird die Charakteristik der Dämpfkraft eines Stoßdämpfers unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Betrachtet wird nachstehend der Durchfluss eines Arbeitsöls, wenn sich der Hauptkolben 2 nach oben verschiebt, mit anderen Worten, wenn der Stoßdämpfer einen Expansionshub ausführt.
Der differenzielle Druck zwischen der oberen Arbeitskammer R1 und der unteren Arbeitskammer R2 ist als P definiert.
Werden die Durchflussmenge des Arbeitsöls aus der oberen Arbeitskammer R1 mit Q, die Durchflussmenge des Arbeitsöls durch den ersten Kanal 3 mit Q1 und die Durchflussmenge des Arbeitsöls mit einem Durchfluss durch den zweiten Kanal 4a mit Q2 bezeichnet, so erhält man die nachfolgende Gleichung (1). Q = Q1 + Q2 (1)
Die Beziehung, die durch die nachfolgende Gleichung (2) ausgedrückt wird, beruht auf dem differenziellen Druck P und der Durchflussmenge Q1 des ersten Kanals 3. P = C1·Q1 (2)
Hierbei ist C1 ein Durchflusskoeffizient.
Wird der Druck in der oberen Druckkammer R3A mit P1 bezeichnet, so ergibt sich die nachfolgende Gleichung (3). P = P1 + C2·Q2 (3)
Hierbei ist C2 ein Durchflusskoeffizient.
Ist der Druck in der unteren Druckkammer R3B gleich P2, die Druckaufnahmefläche des freien Kolbens 5 gleich A, das Verschiebungsausmaß des freien Kolbens 5 gleich X und der Federkoeffizient der Feder S gleich K, so ergibt sich die nachfolgende Gleichung (4). P1·A = P2·A + K·X (4)
Die Durchflussmenge des Arbeitsöls, das aus der unteren Druckkammer R3B durch den dritten Kanal 4b zu der unteren Arbeitskammer R2 fließt, ist gleich der Durchflussmenge Q2 des zweiten Kanals 4a. Damit ergibt sich Gleichung (5), die den Zusammenhang mit dem Druck P2 in der unteren Druckkammer R3B zeigt. P2 = C3·Q2 (5)
Hierbei ist C3 ein Durchflusskoeffizient.
Das Verschiebungsausmaß des Arbeitsöls ist durch Gleichung (6) gegeben. A·X = ∫Q2·dt (6)
Wird auf Gleichungen (1) bis (6) eine Laplace-Transformation angewandt, um eine Übertragungsfunktion des differenziellen Druckes P relativ zur Durchflussmenge Q zu berechnen, so ergibt sich Gleichung (7)
Hierbei ist s der Laplace-Operator.
Gleichung (8) ergibt sich durch Zuweisen von j·ω als Laplace-Operator s in der Übertragungsfunktion von Gleichung (7), um den absoluten Wert der Frequenzübertragungsfunktion G(j·ω) zu berechnen.
Die Phase Φ der Frequenzübertragungsfunktion ist durch Gleichung (9) gegeben.
Die Frequenz F ergibt sich durch Teilen der Winkelfrequenz ω durch 2π in Gleichung (9).
Wie in 3 gezeigt ist, zeigt die Verstärkungscharakteristik der Frequenzübertragungsfunktion G(j·ω) in Bezug auf die Schwingungsfrequenz F die folgenden beiden Biege- bzw. Wendefrequenzen.
In der Figur ist die Übertragungsverstärkung in dem Bereich F < Fa im Wesentlichen gleich C1. In dem Bereich Fa ≤ F ≤ Fb nimmt die Übertragungsverstärkung allmählich von C1 auf den nachfolgenden Wert ab. C1·(C2 + C3)C1 + C2 + C3
In dem Bereich F > Fb ist die Übertragungsverstärkung gleich dem nachfolgenden Wert. C1·(C2+ C3)C1+C2+C3
Die Verstärkungscharakteristik der Frequenzübertragungsfunktion G(j·ω), die auf vorstehend beschriebene Weise ermittelt worden ist, wird in einen Dämpfkoeffizienten ζ durch Multiplizieren des Quadrates der Druckaufnahmefläche B des Hauptkolbens 2 mit G(j·ω)| umgewandelt. Auf diese Weise ergibt sich die Beziehung zwischen der Frequenz F, der Phase Φ und der Dämpfcharakteristik der Frequenzübertragungsfunktion G(j·ω) derart, wie in 4 gezeigt ist.
Mit anderen Worten, der vorliegende Stoßdämpfer erzeugt eine große Dämpfkraft, wenn die Frequenz F niedriger als die Biege- bzw. Wendefrequenz Fa ist, und erzeugt eine kleine Dämpfkraft, wenn die Frequenz F größer als die Biege- bzw. Wendefrequenz Fb ist. In demjenigen Bereich, in dem die Frequenz F höher als die Biege- bzw. Wendefrequenz Fa und niedriger als die Biege- bzw. Wendefrequenz F2 ist, nimmt die Dämpfkraft allmählich ab, wenn die Frequenz F zunimmt.
Damit können die Biege- bzw. Wendefrequenzen Fa und Fb unter Verwendung des Durchflusskoeffizienten C1, des Durchflusskoeffizienten C2, des Durchflusskoeffizienten C3, der Druckaufnahmefläche A des freien Kolbens 5 und der Federkonstante K der Feder S bestimmt werden. Der Durchflusskoeffizient C1 wird unter Verwendung von Gleichung (2) berechnet und zeigt die Beziehung zwischen dem differenziellen Druck P und der Durchflussmenge des Arbeitsöls Q1 durch den ersten Kanal 3. Der Durchflusskoeffizient C2 wird unter Verwendung von Gleichung (3) berechnet und zeigt die Bezie hung zwischen dem Druck P1 in der oberen Druckkammer R3A und der Durchflussmenge Q2 des Arbeitsöls durch den zweiten Kanal 4a. Der Durchflusskoeffizient C3 wird unter Verwendung von Gleichung (5) berechnet und zeigt die Beziehung zwischen dem Druck P2 in der unteren Druckkammer R3B und der Durchflussmenge Q2 des Arbeitsöls durch den dritten Kanal 4b.
Der Dämpfkoeffizient ζ wird unter Verwendung der Durchflusskoeffizienten C1, C2, C3 und der Druckaufnahmefläche B des Kolbens 2 berechnet.
Gegebenenfalls kann die Dämpfcharakteristik des Stoßdämpfers unter Verwendung der Durchflusskoeffizienten C1, C2, C3 und der Druckaufnahmefläche A des freien Kolbens 5 und der Federkonstante K der Feder S berechnet werden.
Der Durchflusskoeffizient C1 ist ein Wert gemäß Bestimmung aus dem Widerstand, der von dem Dämpfkrafterzeugungselement 10 in dem ersten Kanal 3 ausgeübt wird, gegenüber dem Durchfluss des Arbeitsöls. Der Durchflusskoeffizient C2 ist ein Wert gemäß Bestimmung aus dem Widerstand der in dem zweiten Kanal 4a vorgesehenen Öffnung 11 gegenüber dem Durchfluss des Arbeitsöls. Der Durchflusskoeffizient C3 ist ein Wert gemäß Bestimmung aus dem Widerstand der in dem dritten Kanal 4b vorgesehenen Öffnung 12 gegenüber dem Durchfluss des Arbeitsöls.
Die Biege- bzw. Wendefrequenzen Fa und Fb und das Änderungsausmaß bei dem Dämpfkoeffizienten ζ relativ zu den eingeleiteten Schwingungsfrequenzen F gemäß Darstellung in 4 können auf einfache Weise auf Grundlage der Einstellungen angepasst werden, die durch die Durchflusskoeffizienten C1, C2, C3, die Druckaufnahmefläche A des freien Kolbens 5 und die Federkonstante K der Feder S gegeben sind.
Mit anderen Worten, der vorliegende Stoßdämpfer kann die Dämpfkraftcharakteristik in Bezug auf eingeleitete Schwingungsfrequenzen im Gegensatz zu einem herkömmlichen Stoßdämpfer, der die Dämpfkraftcharakteristik in Reaktion auf die Größe der Schwingungsamplitude ändert, ändern. Der vorliegende Stoßdämpfer erleichtert auch die Regelung bzw. Einstellung der Dämpfkraft. Im Ergebnis wird es möglich, eine kleine Dämpfkraft in Bezug auf eine hochfrequente eingeleitete Schwingung infolgedessen zu erzeugen, dass ein Fahrzeug über wellige Abschnitte einer Straßenoberfläche fährt. Darüber hinaus wird es möglich, eine große Dämpfkraft in Bezug auf niederfrequente eingeleitete Schwingungen infolge von Veränderungen bei der Belastung an den Stoßdämpfern zu erzeugen, wenn ein Fahrzeug dreht.
Da der vorliegende Stoßdämpfer die Regelung bzw. Einstellung der Dämpfcharakteristik vereinfacht, ist es, wenn der Stoßdämpfer bei Fahrzeugen mit verschiedenen Spezifikationen eingesetzt wird, nicht notwendig, komplizierte Anpassungen vorzunehmen, um eine Dämpfkraftcharakteristik zu erzeugen, die auf das Fahrzeug abgestimmt ist. Darüber hinaus werden Design und Tuning bzw. Feineinstellen vereinfacht.
Wird die Biege- bzw. Wendefrequenz Fb von den beiden Biege- bzw. Wendefrequenzen Fa und Fb auf einen Wert eingestellt, der kleiner als die ungefederte Resonanzfrequenz des Fahrzeuges ist, so erzeugt der Stoßdämpfer stets eine kleine Dämpfkraft, wie in 4 gezeigt ist, wenn eine Schwingung mit der ungefederten Resonanzfrequenz in das Fahrzeug eingeleitet wird. Infolgedessen bleibt diese Charakteristik eine bevorzugte Fahrzeugleistungscharakteristik.
In demjenigen Bereich, in dem die eingeleitete Schwingungsfrequenz F die Biege- bzw. Wendefrequenz Fb überschreitet, zeigt die Phasenverzögerung des Dämpfkoeffizienten ζ eine Tendenz abzunehmen, und es wird eine Dämpfkraft ohne Verzögerung in Bezug auf die eingeleitete Schwingung erzeugt. Infolgedessen bleibt diese Charakteristik die bevorzugte Fahrzeugleistungscharakteristik.
Die Erzeugung einer großen Dämpfkraft durch den Stoßdämpfer in Bezug auf eingeleitete Schwingungen, die größer als die gefederte Resonanzfrequenz sind, ist dadurch gewährleistet, dass die kleinere Biege- bzw. Wendefrequenz Fa auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner als die ungefederte Resonanzfrequenz und größer als die gefederte Resonanzfrequenz des Fahrzeuges ist. Diese Charakteristik stabilisiert die Orientierung des Fahrzeuges und erhält die Stabilität, sodass sich Fahrgäste nicht unsicher fühlen, wenn das Fahrzeug umdreht. In demjenigen Frequenzbereich, der kleiner als die Biege- bzw. Wendefrequenz Fa ist, nimmt die Phasenverzögerung des Dämpfkoeffizienten ζ tendenziell ab, und eine Dämpfkraft wird ohne Verzögerung in Bezug auf die eingeleiteten Schwingungen erzeugt. Damit erzeugt auch diese Charakteristik eine bevorzugte Leistungscharakteristik, bei der sich die Fahrgäste sicher fühlen.
Die Einstellung der Durchflusskoeffizienten C2 und C3 erlaubt das Weggelassen von jedweder der beiden Öffnungen 11 und 12. Es ist zudem möglich, die Querschnittsfläche des Kanals 4a und 4b derart zu wählen, dass den Durchflusskoeffizienten C2 und C3 genügt wird, ohne dass die Öffnungen 11 und 12 implementiert werden.
Nachstehend wird detailliert die Struktur des Stoßdämpfers unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.
5 zeigt die Gesamtstruktur des Stoßdämpfers. Wie in der Figur gezeigt ist, ist eine Druckkammer R3, die den freien Kolben 5 aufnimmt, in einem Gehäuse 30 vorgesehen, das mit dem Hauptkolben 2 unterhalb des Hauptkolbens 2 integriert ist. Ein Bügel 60 an dem oberen Ende der Kolbenstange 8 in dem Stoßdämpfer ist mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, während ein Bügel 61 an dem unteren Ende des Zylinders 1 mit der Fahrzeugradachse verbunden ist.
Wie in 6 gezeigt ist, ist ein einen kleinen Radius aufweisendes Teil 8a an dem unteren Ende der Kolbenstange 8 vorgesehen. Ein mit einem Außengewinde versehener Abschnitt 8b ist an der Spitze des einen kleinen Radius aufweisenden Teiles 8a ausgebildet. Der zweite Kanal 4a ist durch das einen kleinen Radius aufweisende Teil 8a an der Innenseite der Kolbenstange 8 ausgebildet. Ein Ende des zweiten Kanals 4a ist mit der oberen Arbeitskammer R1 verbunden, während sich das andere Ende von dem unteren Ende der Kolbenstange 8 weg nach unten öffnet. Eine Öffnung 8 ist entlang des zweiten Kanals 4a gebildet und weist einen Innenradius auf, der kleiner als der zweite Kanal 4a ist. Anstelle der Bereitstellung der Öffnung 11 in der in der Figur gezeigten Position kann die Öffnung 11 auch durch Schließen der Querschnittsfläche der Öffnung an der Spitze des einen kleinen Radius aufweisenden Teiles 8a oder des Verbindungsabschnittes zwischen dem zweiten Kanal 4a und der oberen Arbeitskammer R1 ausgebildet werden.
Der Kolben 2 umfasst ein Ringelement mit einer hohlen Mitte. Das einen kleinen Radius aufweisende Teil 8a der Kolbenstange 8 läuft durch die hohle Mitte. Ein Paar von ersten Kanälen 3 läuft durch den Kolben 2 und verbindet die obere Arbeitskammer R1 und die untere Arbeitskammer R2. Die Öffnung, die der oberen Arbeitskammer R1 an dem oberen Ende von dem einen der ersten Kanäle 3 zugewandt ist, wird durch ein laminiertes Klappenventil V1 verschlossen, das als Dämpfkrafterzeugungselement 10 wirkt. Die Öffnung, die der unteren Arbeitskammer R2 an dem unteren Ende von dem anderen der ersten Kanäle 3 zugewandt ist, wird durch ein laminiertes Klappenventil V2 verschlossen, das ebenfalls als Dämpfkrafterzeugungselement 10 wirkt.
Die laminierten Klappenventile V1 und V2 sind jeweils in Ringform ausgebildet, wobei der Innenumfang hiervon mit dem Außenumfang des einen kleinen Radius aufweisenden Teiles 8a der Kolbenstange 8 in Eingriff steht. Die laminierten Klappenventile V1 und V2 sind an dem Kolben 2 laminiert. Der Umfang der Biegung der laminierten Klappenventile V1 und V2 wird jeweils durch Ringventilanschläge 28 und 29 begrenzt, die an den Außenumfang des einen kleinen Radius aufweisenden Teiles 8a angepasst sind.
Das einen kleinen Radius aufweisende Teil 8a läuft nacheinander durch den Anschlag 28, das laminierte Klappenventil V1, den Hauptkolben 2, das laminierte Klappenventil V2 und den Anschlag 29. Ein mit einem Innengewinde versehener Abschnitt 31a, der an dem Gehäuse 30 ausgebildet ist, ist auf den mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 8b, der an der Spitze ausgebildet ist, aufgeschraubt. Damit sind der Anschlag 28, das laminierte Klappenventil V1, der Hauptkolben 3, das laminierte Klappenventil V2 und der Anschlag 29 an der Kolbenstange 8 befestigt.
Das laminierte Klappenventil V1 wird durch ein Verbiegen in Reaktion auf einen differenziellen Druck zwischen der unteren Arbeitskammer R2 und der oberen Arbeitskammer R1 während eines Kompressionshubes des Stoßdämpfers geöffnet und ermöglicht, dass das Arbeitsöl von der unteren Arbeitskammer R2 zu der oberen Arbeitskammer R1 durch den ersten Kanal 3 mit einem unveränderlichen Widerstand fließt. Erfährt der Stoßdämpfer einen Expansionshub, so wird der erste Kanal 3, der dem laminierten Klappenventil V1 zugewandt ist, geschlossen.
Das laminierte Klappenventil V2 wird durch ein Verbiegen in Reaktion auf einen differenziellen Druck zwischen der unteren Arbeitskammer R2 und der oberen Arbeitskammer R1 während eines Expansionshubes des Stoßdämpfers geöffnet und ermöglicht, dass das Arbeitsöl in die untere Arbeitskammer R2 aus der oberen Arbeitskammer R1 durch den ersten Kanal 3 mit einem unveränderlichen Widerstand fließt. Erfährt der Stoßdämpfer einen Kompressionshub, so wird der erste Kanal 3, der dem laminierten Klappenventil V2 zugewandt ist, geschlossen. Mit anderen Worten, das laminierte Klappenventil V1 erzeugt eine Dämpfkraft in Bezug auf einen Kompressionshub in dem Stoßdämpfer, während das laminierte Klappenventil V2 eine Dämpfkraft in Bezug auf einen Expansionshub in dem Stoßdämpfer erzeugt.
Die erzeugte Dämpfkraft der laminierten Klappenventile V1 und V2 wird derart eingestellt, dass sie größer als diejenige Dämpfkraft ist, die durch die Kanäle 4a und 4b erzeugt werden.
Das Gehäuse 30 umfasst eine zylindrische äußere Röhre 33, einen Flansch 32, der von unten her an dem Anschlag 29 anschlägt, eine innere Röhre 31, die den mit einem Innengewinde versehenen Abschnitt 31a bildet, der auf den mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 8b der Kolbenstange 8 aufgeschraubt ist, sowie eine Kappe 34, die das untere Ende der äußeren Röhre 33 verschließt. Die innere Röhre 31 steht von dem Innenumfang des Flansches 32 nach unten in axialer Richtung zur Innenseite der äußeren Röhre 33 vor. Die innere Röhre 31, der Flansch 32 und die äußere Röhre 33 sind in einem einstückigen Aufbau ausgebildet. Die Kappe 34 wird durch Verstemmen an dem unteren Ende der äußeren Röhre 33 befestigt.
Der freie Kolben 5 ist an der Innenseite des Gehäuses 30 aufgenommen, wobei die Druckkammer R3 in dem Gehäuse 30 von dem freien Kolben 5 in eine obere Druckkammer R3A und eine untere Druckkammer R3B unterteilt wird.
Die obere Druckkammer R3A ist mit der oberen Arbeitskammer R1 durch den zweiten Kanal 4a verbunden, der an dem unteren Ende des einen kleinen Radius aufweisenden Teiles 8a der Kolbenstange 8 geöffnet ist.
Die Querform des Außenumfanges der äußeren Röhre 33 ist kreisrund mit einem vertieften Abschnitt. Diese Form ist dafür ausgelegt, die innere Röhre 31 in dem einen kleinen Radius aufweisenden Teil 8a der Kolbenstange 8 unter Verwendung eines Werkzeuges in Eingriff mit dem Außenumfang zu befestigen. Die Querform des Außenumfanges der äußeren Röhre 33, die den vorstehend beschriebenen Vorgang ermöglicht, kann jedoch auch eine Form aufweisen, die nicht vollständig kreisrund, sondern beispielsweise sechseckig bzw. hexagonal ist. Die Querform des Außenumfanges der Außenröhre 33 ist derart gewählt, dass der Befestigungsvorgang an der Kolbenstange 8 des Gehäuses 30 vereinfacht wird.
Die Kappe 34 ist ein Element, das einen ein geschlossenes Ende aufweisenden Zylinder umfasst, der mit einem Flansch versehen ist. Der Außenumfang des Flansches ist durch Verstemmen an dem unteren Ende der äußeren Röhre 33 befestigt. Der dritte Kanal 4b, der die untere Arbeitskammer R2 und die untere Druckkammer R3B verbindet, ist an dem Boden der Kappe 34 ausgebildet. Der dritte Kanal 4b wirkt selbst als Öffnung 12, indem er die Querschnittsfläche des dritten Kanals 4b wertmäßig verkleinert.
Der freie Kolben 5 umfasst einen zylindrischen Abschnitt 51, der an dem Innenumfang der äußeren Röhre 33 gleitet, sowie einen unteren Abschnitt 52, der das untere Ende des zylindrischen Abschnittes 51 schließt. Der untere Abschnitt 52 umfasst einen vorstehenden Abschnitt 53 in der Mitte, der nach unten gewandt ist.
Eine Schraubenfeder 6 ist an der Innenseite der unteren Druckkammer R3B vorgesehen. Die Schraubenfeder 6 ist zwischen der Kappe 34 und dem unteren Abschnitt 52 des freien Kolbens 5 angeordnet. Die Schraubenfeder 6 ist entlang des Außenumfanges des vorstehenden Abschnittes 53 angeordnet, wobei die Verschiebung hiervon in radialer Richtung durch den vorstehenden Abschnitt 53 und die Kappe 34 begrenzt wird.
Eine Schraubenfeder 56 ist an der Innenseite der oberen Druckkammer R3A vorgesehen. Die Schraubenfeder 56 spannt den freien Kolben 5 in der entgegengesetzten Richtung zu der Feder 6 vor und ist zwischen dem Flansch 32 und dem unteren Abschnitt 52 des freien Kolbens 5 angeordnet. Die Schraubenfeder 56 ist entlang des Innenumfanges des zylindrischen Abschnittes 51 angeordnet, wobei eine Verschiebung hiervon in einer radialen Richtung z durch den zylindrischen Abschnitt 51 begrenzt wird.
Der freie Kolben 5 wird federnd in einer vertikalen Richtung durch die Schraubenfedern 6 und 56 getragen. Ist der Druck in der unteren Druckkammer R3B gleich dem Druck in der oberen Druckkammer R3A, so wird der freie Kolben 5 stabil in einer unveränderlichen bzw. festen neutralen Position gehalten. Die Schraubenfedern 6 und 56 entsprechen der Feder S in 1 und 2.
Die Federn 6 und 56 hemmen eine relative Verschiebung der Mittelachse des freien Kolbens 5 und der äußeren Röhre 33 sowie eine relative Neigung zwischen beiden, wodurch eine unerwünschte Zunahme bei dem Gleitwiderstand des freien Kolbens 5 unterdrückt wird.
Der Innenradius des zylindrischen Abschnittes 51 des freien Kolbens 5 nimmt in einer nach oben gewandten Richtung zu. Die radiale Zunahme hält einen Raum für die Zunahme bei dem Radius der Windungen aufrecht, wenn sich die Schraubenfeder 6 komprimiert. Expandiert der Radius der Windungen der Schraubenfeder 6 während der Kom pression, so schlägt die Schraubenfeder 6 an dem Innenumfang des zylindrischen Abschnittes 51 an. Zu diesem Zeitpunkt besteht, wenn sich der freie Kolben 5 in axialer Richtung verschiebt, die Möglichkeit, dass das Arbeitsöl als Ergebnis eines Verschleißes zwischen dem Kolben 5 und der Feder 6 verunreinigt wird. Die Expansion des Innenradius des zylindrischen Abschnittes 51 in einer nach oben gewandten Richtung ist von Nutzen, um diese Art von Verunreinigung des Arbeitsöls zu verhindern.
Der freien Kolben 5 gleitet den zylindrischen Abschnitt 51 an dem Innenumfang der äußeren Röhre 33. Hierdurch wird es möglich, eine ausreichende axiale Länge für den Gleitabschnitt aufrechtzuerhalten. Diese Tragestruktur des freien Kolbens 5 wird bei der Verhinderung einer relativen Verschiebung der Mittelachse des freien Kolbens 5 und der äußeren Röhre 33 wie auch bei der Verhinderung einer relativen Neigung zwischen beiden vorgezogen.
Wie wiederum in 5 gezeigt ist, unterteilt ein freier Kolben 7 die untere Arbeitskammer R2, und die Gaskammer R2 ist mit einem vertieften Abschnitt versehen, der sich in einer nach oben gewandten Richtung öffnet. Während einer maximalen Kompression des Stoßdämpfers wird die Kappe 34 des Gehäuses 30 in dem vertieften Abschnitt aufgenommen. Im Allgemeinen ist das Vorsehen eines Gehäuses 30 an der Spitze der Kolbenstange 8 eines eine einzelne Röhre aufweisenden Stoßdämpfers vom Standpunkt des Aufrechterhaltens des Abstandes hiervon nachteilig. Gleichwohl ermöglicht die Ausbildung des vorbesprochenen Typs von vertieftem Abschnitt an dem freien Kolben 7 eine Verlängerung des Hubabstandes.
Die Dämpfcharakteristik des Stoßdämpfers mit vorstehend beschriebenem Aufbau wird durch die Druckaufnahmefläche A des freien Kolbens 5, die verschiedenen Durchflusskoeffizienten C1, C2, C3 gemäß vorstehender Beschreibung und die Federkonstante K der Feder S bestimmt. Die Federkonstante K der Feder stellt den Gesamtfederkoeffizienten der Schraubenfedern 6 und 56 dar.
Der Federkoeffizient C1 hängt von dem Durchflusswiderstand der laminierten Klappenventile V1 und V2 ab. Der Durchflusskoeffizient C2 hängt von dem Durchflusswiderstand der Öffnung 11 ab. Der Durchflusskoeffizient C3 hängt von dem Durchflusswiderstand des dritten Kanals 4b ab, der als Öffnung 12 wirkt.
Damit ermöglichen der Durchflusswiderstand der vorbeschriebenen Elemente, der Druckaufnahmebereich A des freien Kolbens 5 und das Einstellen des Federkoeffizienten K der Feder S, dass die Biege- bzw. Wendefrequenzen Fa und Fb auf beliebige Weise eingestellt werden. Das Veränderungsausmaß bei dem Dämpfkoeffizienten ζ relativ zu der eingeleiteten Schwingungsfrequenz F kann ebenfalls auf beliebige Weise eingestellt werden. Damit erleichtert der vorliegende Stoßdämpfer das Einstellen der Charakteristik in Reaktion auf die eingeleitete Schwingungsfrequenz.
In Abhängigkeit von dem Durchflusskoeffizienten C3 kann die Schnittfläche des dritten Kanals 4b so lange vergrößert werden, wie sich der freie Kolben 5 und die Schraubenfeder 6 nicht von dem Gehäuse 30 lösen. Auf diese Weise kann der Widerstand gegenüber dem Durchfluss des Arbeitsöls minimiert werden. Wenn des Weiteren der zweite Kanal 4a der Einstellung des Durchflusskoeffizienten C2 ohne Vorsehen der Öffnung 11 genügt, kann die Öffnung 11 auch weggelassen werden.
Bei dem vorliegenden Stoßdämpfer wird es möglich, verschiedene Dämpfcharakteristiken zu erhalten, die selektiv mittels eines manuellen Vorganges seitens eines Fahrers des Fahrzeuges oder entsprechend einem Anweisungssignal, das von einer Steuerung ausgewählt wird, eingestellt werden.
Ein Ventilsitz ist beispielsweise an der Öffnung des zweiten Kanals 4b mit einer Ausbildung an der Spitze des einen kleinen Radius aufweisenden Teiles 8a der Kolbenstange 8 vorgesehen. Ein Tellerventil, das in Bezug auf den Ventilsitz wirkt, kann von der Außenseite des Stoßdämpfers her durch eine Steuerstange, die durch die Kolbenstange 8 hindurch vorgesehen ist, arbeiten. Da der Durchflusswiderstand des Arbeitsöls in dem zweiten Kanal 4a als Ergebnis einer Veränderung der Oberflächenfläche der Öffnung des Tellerventils gemäß Steuerung durch die Steuerstange verändert wird, wird es möglich, den Durchflusskoeffizienten C2 auf beliebige Weise zu verändern. Anstatt eines Tellerventils können auch ein Spulenventil oder ein Drehventil verwendet werden.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 7 eine Abwandlung an dem Gehäuse 30 beschrieben.
Die Abwandlung besteht darin, dass die äußere Röhre 33 des Gehäuses 30 von dem Flansch 32 getrennt ist. Die innere Röhre 31 und der Flansch 32 umfassen ein integrier tes erstes Element 71, und die äußere Röhre 33 und die Kappe 34 umfassen ein integriertes zweites Element 74.
Der Flansch 31 des integrierten ersten Elementes 71 wird durch Verstemmen an dem oberen Ende der äußeren Röhre 33 des zweiten Elementes 74 befestigt.
Wird der Stoßdämpfer zusammengebaut, so wird die innere Röhre 31 des ersten Elementes 71 auf den mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 8b an der Spitze der Kolbenstange 8 aufgeschraubt.
Die Schraubenfeder 6 und 56 und der freie Kolben 5 sind in dem zweiten Element 74 angeordnet. In diesem Zustand ist der Flansch 32 des ersten Elementes 71 durch Verstemmen an dem oberen Ende der äußeren Röhre 33 des zweiten Elementes 74 befestigt.
Ist das Gehäuse 30 auf vorstehend beschriebene Weise aufgebaut, so wird die innere Röhre 31 auf den mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 8b an der Spitze der Kolbenstange 8 ohne Ausüben eines Drehmomentes auf das zweite Element 74 aufgeschraubt. Damit wird es möglich, eine Verformung des zweiten Elementes 74 infolge des Montierens des Gehäuses 30 an der Kolbenstange 8 zu verhindern und den Zusammenbau des Gehäuses 30 zu erleichtern.
Auch wenn die Verformung des zweiten Elementes 74 sehr klein ist, hat sie einen unerwünschten Effekt auf das Gleiten des freien Kolbens 5 an den inneren Abschnitten. Ist daher das Gehäuse 30 auf vorstehend beschriebene Weise aufgebaut, so kann ein stetiges Gleiten des freien Kolbens 5 sichergestellt werden, und es ergibt sich die konzipierte Dämpfcharakteristik.
Anhand 8 wird nachstehend eine weitere Abwandlung an dem Gehäuse 30 beschrieben.
Bei dieser Abwandlung sind die äußere Röhre 33 und der Flansch 32 des Gehäuses 30 getrennt. Die äußere Röhre 33 und die Kappe 34 sind ebenfalls getrennt und werden durch Verstemmen wie bei dem in 6 gezeigten Stoßdämpfer wechselseitig befestigt.
Eine Hülse 84 ist in die äußere Röhre 33 eingeführt. Der freie Kolben 5 gleitet an dem Innenumfang der Hülse 84.
Eine Stufe 32a ist entlang des Außenumfanges an der unteren Fläche des Flansches 32 angeordnet. Die äußere Röhre 33 steht mit dem Außenumfang der Stufe 32a in Eingriff und ist durch Schweißen an der Stufe 32a befestigt. Im fertigen Zustand wird die axiale Verschiebung der Hülse 34 jeweils durch die Stufe 32a und die Kappe 34 und die radiale Verschiebung durch die äußere Röhre 33 verhindert.
Beim Zusammenbau des Stoßdämpfers wird das Gehäuse 30 vorab mit der Hülse 84, der Schraubenfeder 6 und 56 und dem darin aufgenommenen freien Kolben 5 zusammengebaut. Ist das Zusammenbauen des Gehäuses beendet, so wird die innere Röhre 31 auf den mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 8b an der Spitze der Kolbenstange 8 aufgeschraubt. Obwohl der Schraubvorgang ein Drehmoment auf die äußere Röhre 33 ausübt, treten sogar dann, wenn sich die äußere Röhre 33 infolge des Drehmomentes geringfügig verformt, keine Wirkungen auf die Hülse 84 auf. Damit kann eine stetige axiale Verschiebung des freien Kolbens 5 bei einem Gleiten an dem Innenumfang der Hülse 84 gewährleistet werden. Werden die äußere Röhre 33 und die Stufe 32a auf eine Weise ähnlich der vorstehend beschriebenen aneinander angeschweißt, so ergibt sich keine nachteilige Wirkung auf die Hülse 84 als Ergebnis einer Verformung des Flansches 32 oder die äußere Röhre 33, was aufgrund des Schweißvorganges auftreten kann. Damit kann der freie Kolben 5 ein stetiges axiales Gleiten beibehalten.
Anhand 9 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das Gehäuse 30 der Druckkammer R3 oberhalb des Hauptkolbens 2, mit anderen Worten an der Seite der oberen Arbeitskammer R1, vorgesehen ist.
Das Gehäuse 30 wird an dem einen kleinen Radius aufweisenden Teil 8a der Kolbenstange 8 an einer Stelle oberhalb des Kolbens 2 vor dem Einpassen des Kolbens 2, des laminierten Klappenventils V1, V2 und des Anschlages 28, 29 angebracht. Nach der Anbringung des Gehäuses 30 werden der Anschlag 28, das laminierte Klappenventil V1, der Kolben 2, das laminierte Klappenventil V2 und der Anschlag 29 nacheinander an dem einen kleinen Radius aufweisenden Teil 8a angebracht. Eine Mutter N wird auf den ein Außengewinde aufweisenden Abschnitt 8b an der Spitze des einen kleinen Radius aufweisenden Teiles 8a fest angezogen. Auf diese Weise wird das Gehäuse 30 in einer vorgegebenen Position an der Kolbenstange 8 befestigt.
Der freien Kolben 5 ist in der Druckkammer R3 in dem Gehäuse 30 aufgenommen. Die Druckkammer R3 ist in eine obere Druckkammer R3A und eine untere Druckkammer R3B durch den freien Kolben 5 auf dieselbe Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel unterteilt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel umfassen der erste Kanal 4a und die Öffnung 11 zur Verbindung der oberen Arbeitskammer R1 und der oberen Druckkammer R3A eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 94, die an der oberen Endfläche des Gehäuses 30 vorgesehen sind. Der dritte Abschnitt 4b zur Verbindung der unteren Arbeitskammer R2 und der unteren Druckkammer R3B umfasst einen Kanal 41, der durch das einen kleinen Radius aufweisende Teil 8a vorgesehen ist. Die Öffnung 12 ist in dem Kanal 41 vorgesehen.
Das Gehäuse 30 umfasst ein zylindrisches Element 92, das in einer nach unten gewandten Richtung geöffnet ist, sowie ein Ringplattenelement 91, das durch Verstemmen an der Öffnung des zylindrischen Elementes 92 befestigt ist. Das obere Ende des zylindrischen Elementes 92 ist geschlossen. Die axiale Verschiebung des Gehäuses 30 wird durch einen Anschlag 28 begrenzt, sowie durch eine Stufe an dem oberen Ende des einen kleinen Radius aufweisenden Teiles 8a der Kolbenstange 8 zum Vertikalhalten des Plattenelementes 91.
Ein Durchgangsloch 93, das in die Kolbenstange 8 eingepasst ist, ist an der oberen Endfläche des zylindrischen Elementes 92 ausgebildet. Die Durchgangslöcher 94 sind an Positionen ausgebildet, die keine Überlappung mit dem Loch 93 bereitstellen. In der Figur sind zwei Löcher 94 gezeigt. Die Anzahl der Löcher 94 kann gleichwohl beliebig erhöht oder erniedrigt sein, und zwar in Reaktion auf die Einstellung der Durchflusskoeffizienten C2 und C3 gemäß vorstehender Beschreibung.
Der freie Kolben 5 umfasst einen Außenumfangsabschnitt 98, der an dem Innenumfang des zylindrischen Elementes 92 gleitet, sowie einen Innenumfangsabschnitt 100, der an dem Außenumfang der Kolbenstange 8 gleitet.
Der freie Kolben 5 gleitet an dem Außenumfang der Kolbenstange 8 wie auch an dem Innenumfang des zylindrischen Elementes 92. Hierdurch wird es möglich, eine relative Verschiebung der Mittelachse des freien Kolbens 5 und des zylindrischen Elementes 92 und der Kolbenstange 8 wie auch eine relative Neigung zwischen den beiden Mittelachsen zu verhindern, wodurch eine unerwünschte Zunahme bei dem Gleitwiderstand des freien Kolbens 5 unterdrückt wird.
Zwei Ringnuten 97 und 99, die in entgegengesetzten axialen Richtungen orientiert sind, sind zwischen dem Innenumfangsabschnitt 100 und dem Außenumfangsabschnitt 98 des freien Kolbens 5 ausgebildet. Eine Schraubenfeder 96, von der ein Ende an der oberen Endfläche des zylindrischen Elementes 92 anschlägt, ist in der nach innen gewandten Ringnut 97 aufgenommen. Eine Schraubenfeder 6, von der ein Ende an dem Plattenelement 91 anschlägt, ist in der nach unten gewandten Ringnut 99 aufgenommen. Die nach oben gewandte Ringnut 98 begrenzt die radiale Verschiebung der Schraubenfeder 96. Die nach unten gewandte Ringnut 98 begrenzt die radiale Verschiebung der Schraubenfeder 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Schraubenfeder 6 und 56 der Feder S in 1 und 2.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Dämpfcharakteristik des Stoßdämpfers durch die Druckaufnahmefläche A des freien Kolbens 5, die Durchflusskoeffizienten C1, C2, C3 und die Federkoeffizienten K der Feder S bestimmt. Der Federkoeffizient K der Feder stellt den Gesamtfederkoeffizienten der Schraubenfedern 6 und 56 dar.
Der Durchflusskoeffizient C1 hängt von dem Durchflusswiderstand des laminierten Klappenventils V1 und V2 ab. Der Durchflusskoeffizient C2 hängt von der Anzahl der Durchgangslöcher 94 und dem Durchflusswiderstand jedes Durchgangsloches 94 ab. Der Durchflusskoeffizient C3 hängt von dem Durchflusswiderstand der Öffnung 12 ab.
Damit ermöglichen der Durchflusswiderstand der vorgenannten Elemente, die Druckaufnahmefläche A und die Einstellung des Federkoeffizienten K der Feder S, dass die Biege- bzw. Wendefrequenzen Fa und Fb auf beliebige Weise eingestellt werden. Das Veränderungsausmaß bei dem Dämpfkoeffizienten ζ relativ zu der eingeleiteten Schwingungsfrequenz F kann ebenfalls auf beliebige Weise eingestellt werden. Damit kann bei diesem Ausführungsbeispiel die Dämpfcharakteristik einfach und auf beliebige Weise in Reaktion auf die eingeleitete Schwingungsfrequenz wie beim ersten Ausführungsbeispiel eingestellt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel verbinden die Durchgangslöcher 94 die obere Arbeitskammer R1 und die untere Druckkammer R3A. Der Kanal 41, der in der Kolbenstange 8 ausgebildet ist, verbindet die untere Arbeitskammer R2 und die untere Druckkammer R3B. Möglich ist auch das Bereitstellen von Durchganglöchern zur Verbindung der oberen Arbeitskammer R1 und der unteren Druckkammer R3B mit dem Plattenelement 91. Möglich ist zudem das Bereitstellen eines Kanals zur Verbindung der unteren Arbeitskammer R2 und der oberen Arbeitskammer R3A mit der Innenseite der Kolbenstange 8.
Ein Durchgangsloch 93 ist mit einem Radius ausgebildet, der einen Eingriff mit dem Außenumfang des einen kleinen Radius aufweisenden Teiles 8a ermöglicht. Der Innenradius des Plattenelementes 91 ist dafür ausgelegt, einen Eingriff mit dem Außenumfang der Kolbenstange 8 in einer Anordnung über dem einen kleinen Radius aufweisenden Teil 8a zu ermöglichen. Diese Anordnung erlaubt, dass das Gehäuse 30 in die Kolbenstange 8 eingepasst wird, die in eine entgegengesetzte vertikale Richtung orientiert ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn das Gehäuse 30 in die Kolbenstange 8 eingepasst wird, kein Drehmoment auf das Gehäuse 30 ausübt. Damit wird das Gehäuse durch das Drehmoment nicht verformt, wodurch es möglich wird, eine stetige axiale Verschiebung des freien Kolbens 5 aufrechtzuerhalten.
Unter Bezugnahme auf 10 und 11 wird nachstehend ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diejenigen Komponenten, die denjenigen beim ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine erneute Beschreibung derselben unterbleibt.
Wie in 10 gezeigt ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Öffnung 11 des ersten Ausführungsbeispieles, wie in 2 gezeigt ist, aus dem zweiten Kanal 4a für das Arbeitsöl weggelassen. Anstelle der Öffnung 12 ist eine veränderliche Öffnung 120 in dem dritten Kanal 4b vorgesehen.
Wie in 11 gezeigt ist, umfasst das Gehäuse 30 bei diesem Ausführungsbeispiel eine äußere Röhre 33, einen Flansch 32 und eine Kappe 34 auf dieselbe Weise wie bei dem Gehäuse von 8. Die innere Röhre 31 und der Flansch 32 sind in einem einstückigen Aufbau ausgebildet.
Der freie Kolben 5 wird an beiden Seiten in einer neutralen Position federnd von den Schraubenfedern 6 und 56 auf dieselbe Weise wie bei dem freien Kolben 5 von 8 getragen. Die Schraubenfedern 6 und 46 bilden eine Feder S, wie in 10 gezeigt ist.
Die in 8 gezeigte Hülse 84 ist bei diesem Ausführungsbeispiel weggelassen, wobei der Außenumfang des freien Kolbens 5 direkt an dem Innenumfang der äußeren Röhre 33 gleitet.
Eine Umgehungskanal 42 ist in der Kappe 34 ausgebildet und bildet im Normalfall eine Verbindung zwischen der unteren Arbeitskammer R2 und der unteren Druckkammer R3B.
Eine Umfangsringnut 51a ist an dem Außenumfang des zylindrischen Abschnittes 51 des freien Kolbens 5 vorgesehen. Die Ringnut 51a ist im Normalfall mit der unteren Druckkammer R3B über eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 51b verbunden, die an dem unteren Ende des freien Kolbens 5 ausgebildet sind. Demgegenüber ist eine Mehrzahl von Öffnungen 33a zur Verbindung der Innenseite der äußeren Röhre 33 und der unteren Arbeitskammer R2 durch die Wandfläche der äußeren Röhre 33 des Gehäuses 30 vorgesehen.
Wird der freie Kolben 5 federnd in einer neutralen Position durch die Schraubenfeder 6 und 56 getragen oder überschreitet die Verschiebung des freien Kolbens 5 nicht einen vorgegebenen Bereich, so sind die Öffnungen 33 an einer Position relativ zu der Ringnut 51a ausgebildet. Überschreitet die Verschiebung des freien Kolbens 5 einen vorgegebenen Bereich, so überlappt ein Teil der Öffnung der Öffnungen 33a mit der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 51, und die Querschnittsfläche der Öffnungen 33a beginnt abzunehmen. Verschiebt sich der freie Kolben 5 zu dem Ende eines Hubes hin, mit anderen Worten, schlägt er mit dem unteren Ende der inneren Röhre 31 oder der Kappe 34 an, so überlappen die Öffnungen 33a vollständig mit der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 51 des freien Kolbens 5. Die Öffnungen 33a sind in diesem Zustand geschlossen. Die Öffnungen 33a, die Ringnut 51a und die Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 51 bilden die veränderliche Öffnung 120.
Bei diesem Ausführungsbeispiel verbindet der dritte Kanal 4b die untere Druckkammer R3B und die untere Arbeitskammer R2. Der dritte Kanal 4b umfasst einen Kanal, der die veränderliche Öffnung 120 umfasst sowie einen Umgehungskanal 42 parallel zu der veränderlichen Öffnung 120.
Nimmt der Widerstand in einem der beiden Kanäle allmählich zu, so nimmt der Durchflusswiderstand des Arbeitsöls zwischen der unteren Druckkammer R3B und der unteren Arbeitskammer R2, mit anderen Worten der Durchflusswiderstand des dritten Kanals 4b allmählich zu.
Der vorgegebene Bereich für die Verschiebung des freien Kolbens 5 aus der neutralen Position wird durch die vertikale Breite in der Figur der Ringnut 51a und die Position der Öffnungen 33a, die der Ringnut 51a zugewandt sind, bestimmt. Erreicht der freie Kolben 5 das Ende eines Hubes, so wird die Öffnung 33a vollständig von der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 51 geschlossen. Danach erfolgt der Durchfluss des Arbeitsöls zwischen der unteren Druckkammer R3B und der unteren Arbeitskammer R2 nur über den Umgehungskanal 42. Zu diesem Zeitpunkt ist der Durchflusswiderstand in dem dritten Kanal 4b maximal.
Anstelle der Bereitstellung eines Umgehungskanals 42 in der Kappe 34 ist es zudem möglich, die Öffnungen 33a derart anzupassen, dass sie sich auch dann nicht vollständig schließen, wenn der freie Kolben 5 das Ende des Hubes erreicht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wenn die Verschiebung des freien Kolbens 5 aus der neutralen Position innerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist, die Dämpfkraftcharakteristik durch die Durchflusskoeffizienten C1, C2, C3, die Druckaufnahmefläche A des freien Kolbens 5 und die Federkonstante K der Feder S bestimmt werden.
Der Durchflusskoeffizient C1 hängt von dem Durchflusswiderstand des laminierten Klappenventils V1 und V2 ab. Der Durchflusskoeffizient C2 hängt von dem Durchflusswiderstand des zweiten Kanals 4a ab. Der Durchflusskoeffizient C3 hängt von dem Widerstand ab, der auf den Durchfluss des Öls durch die veränderliche Öffnung 102 und den Umgehungskanal 42 zur Bildung des dritten Kanals 4b ausgeübt wird.
Überschreitet die Verschiebung des freien Kolbens 5 aus der neutralen Position heraus einen vorgegebenen Bereich, so steigert die veränderliche Öffnung 120 allmählich den Durchflusswiderstand des dritten Kanals 4b. Verschiebt sich der freie Kolben 5 zu einer Grenze hin zu der Druckkammer R3A oder der Druckkammer R3B, mit anderen Worten, erreicht der freie Kolben 5 das Ende des Hubes, so erreicht der Durchflusswiderstand in dem dritten Kanal 4b ein Maximum. Die Verschiebung des freien Kolbens 5 zu dem Ende des Hubes zeigt eine große Amplitude bei der Schwingung, die auf den Stoßdämpfer einwirkt.
Ist die Schwingungsfrequenz, die auf den Stoßdämpfer wirkt, vergleichsweise hoch, so erzeugt der Stoßdämpfer eine vergleichsweise niedrige Dämpfkraft in einem vorgegebenen Bereich. Überschreitet der freie Kolben 5 den vorgegebenen Bereich, so nimmt der Durchflusswiderstand in dem dritten Kanal 4b allmählich zu. Die Verschiebungsgeschwindigkeit des freien Kolbens 5 nimmt ab, und die Durchflussmenge des Arbeitsöls in den Kanälen 4a und 4b nimmt ebenfalls ab. Im Ergebnis nimmt die Menge des Arbeitsöls, das durch den ersten Kanal 3 fließt, zu. Die erzeugte Dämpfkraft des Stoßdämpfers nimmt allmählich aufgrund der Dämpfkraft aus der Erzeugung durch das laminierte Klappenventil V1, V2, das das Dämpfkrafterzeugungselement 10 bildet, zu.
Nachdem der freie Kolben 5 das Ende des Hubes erreicht hat, verschwindet die Durchflussmenge des Arbeitsöls in den Kanälen 4a, 4b. Fährt der Stoßdämpfer mit dem Hub fort, so fließt das Arbeitsöl nur in dem ersten Kanal 3, und der Stoßdämpfer erzeugt eine maximale Dämpfkraft.
Damit ändert sich auch dann, wenn eine eine große Amplitude aufweisende Schwingung, bei der sich der freie Kolben 5 zu dem Ende des Hubes verschiebt, in den Stoßdämpfer eingeleitet wird, die Dämpfkraft nicht abrupt, sondern erhöht sich stetig in Reaktion auf den Hubabstand. Diese Eigenschaft ist gleichermaßen beim Expansionshub wie auch beim Kompressionshub des Stoßdämpfers vorhanden.
Auch wenn eine eine große Amplitude aufweisende Schwingung mit hoher Frequenz eingeleitet wird, verändert der Stoßdämpfer die erzeugte Dämpfkraft nicht abrupt, wodurch es möglich wird, den Fahrkomfort des Fahrzeuges zu verbessern. Insbesondere eine abrupte Veränderung der Dämpfkraft erzeugt eine Schwingung in der Fahrzeugkarosserie oder ein Geräusch aufgrund der Resonanz mit der Motorhaube des Fahrzeuges. Das Ausführungsbeispiel vermeidet diese Phänomene und kann den Fahrkomfort des Fahrzeuges dadurch verbessern.
Bei dem vorliegenden Stoßdämpfer wird der freie Kolben 5 federnd in einer neutralen Position durch die Schraubenfeder 6 und 56 auf dieselbe Weise wie bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen getragen. Hierdurch wird es möglich, eine stabile Dämpfkraft in Reaktion auf den Hubabstand des Stoßdämpfers zu erzeugen. Die veränderliche Öffnung 120 ändert die Dämpfkraft in Reaktion auf die Verschiebung des freien Kolbens 5. Damit entspricht bei dem vorliegenden Stoßdämpfer der Hubabstand akkurat der Dämpfkraft. Damit wird im Normalfall eine stabile Dämpfkraftcharakteristik erreicht.
Anstelle der Bereitstellung einer veränderlichen Öffnung 120 zwischen der unteren Druckkammer R3B und der unteren Arbeitskammer R2 kann eine Öffnung zwischen der oberen Druckkammer R3A und der oberen Arbeitskammer R1 vorgesehen werden, mit anderen Worten, in dem zweiten Kanal 4a. Hierdurch wird es möglich, eine veränderliche Öffnung sowohl in dem zweiten Kanal 4a wie auch in dem dritten Kanal 4b vorzusehen. Alternativ ist es möglich, die veränderliche Öffnung 120 in einem der Kanäle 4a und 4b bereitzustellen und eine feste Öffnung in dem jeweils anderen Kanal bereitzustellen.
Wie in 12A bis 12C gezeigt ist, kann die Querschnittsform der Öffnungen 33a verschiedene Abwandlungen aufweisen.
Die Querschnittsform der Öffnungen 33a kann dreieckig sein, wie in 12A gezeigt ist, sie kann fächerförmig sein, wie in 12B gezeigt ist, oder sie kann karoförmig sein, wie in 12C gezeigt ist. In all diesen Fällen ist das Verhältnis der Abnahme bei der Querschnittsfläche des Kanals der Öffnungen 33a im Wesentlichen fest, was von dem Umstand herrührt, dass jeweils spitzwinklige Ecken der Richtung T der Verschiebung des freien Kolbens 5 entsprechen. In Entsprechung hierzu wird eine Veränderung bei der sich ergebenden Dämpfkraft im Vergleich zu einer runden Querschnittsform ausgeglichen.
In 13 sind mehrere Abwandlungen bei der Mehrzahl von Durchgangslöchern 51b bei dem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt.
Hierbei ist jedes Durchgangsloch 51b hin zu der Mittelachse des freien Kolbens 5 geneigt. Sind die Durchgangslöcher 51b auf diese Weise geneigt, so wird es einfacher, die Wanddicken des Umfangszylinderabschnittes 51 sicherzustellen und die Stärke des freien Kolbens 5 zu erhöhen. Diese Abwandlung wird insbesondere mit Blick auf das Verringern der Größe des freien Kolbens 5 vorgezogen.
In 14 wird eine Abwandlung an der Struktur der veränderlichen Öffnung 120 unter Bezugnahme auf das dritte Ausführungsbeispiel beschrieben.
Anstelle des Bildens der veränderlichen Öffnung 120 durch die Öffnungen 33a, die Ringnut 51a und die Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 51 ist es möglich, die veränderliche Öffnung 120 aus den Öffnungen 51c, der Ringnut 33b und der Innenumfangsfläche der äußeren Röhre 33 des Gehäuses 30 zu bilden.
Einen größeren Durchmesser aufweisende Ports 33c sind an der äußeren Röhre 33 des Gehäuses 30 zur Verbindung der Innenseite und der Außenseite des Gehäuses 30 anstelle der Öffnungen 33a vorgesehen. Eine Ringnut 33b ist in Umfangsrichtung an der Innenumfangsfläche der Außenröhre 33 ausgebildet. Die Ringnut 33b steht mit der Öffnung der Ports 33b in Verbindung, und zwar mit einer Öffnung an der Innenumfangsfläche der äußeren Röhre 33. Eine Mehrzahl von Öffnungen 51c ist an dem freien Kolben 5 ausgebildet.
Die Öffnungen 51 stehen mit einer unteren Druckkammer R3B über eine Mehrzahl von Löchern 51d in Verbindung, die an dem unteren Ende des freien Kolbens 5 ausgebildet sind.
Die Öffnungen 51c sind an dem Außenumfang des freien Kolbens 5 vorgesehen. Wird der freie Kolben 5 federnd in einer neutralen Position von den Schraubenfedern 6 und 56 getragen oder überschreitet die Verschiebung des freien Kolbens 5 nicht einen vorgeschriebenen Bereich, so ist die Gesamtfläche der Öffnung der Öffnungen 51c in Bezug auf die Ports 33b geöffnet. Überschreitet die Verschiebung des freien Kolbens 5 einen vorgegebenen Bereich, so überlappt ein Teil der Öffnung der Öffnungen 51c mit der Innenumfangsfläche der äußeren Röhre 33, weshalb die Querschnittsfläche des Kanals, die die Öffnungen umfasst, abzunehmen beginnt. Verschiebt sich der freie Kolben 5 nach oben hin zu dem Ende eines Hubes, mit anderen Worten, schlägt er an dem unteren Ende der inneren Röhre 31 oder der Kappe 34 an, so überlappen die Öffnungen 51c vollständig mit der Innenumfangsfläche der äußeren Röhre 33 und schließen sich.
Auf diese Weise wird die Stärke des freien Kolbens 5 als Ergebnis der Bereitstellung der Ringnut in der äußeren Röhre 33 und nicht in dem freien Kolben 5 verstärkt. Damit wird diese Abwandlung insbesondere dann bevorzugt, wenn die Größe des freien Kolbens 5 verringert werden muss.
Anhand 15 wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt dem zweiten Ausführungsbeispiel, unterscheidet sich jedoch von dem zweiten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass eine veränderliche Öffnung 120 in dem zweiten Kanal 4a zur Verbindung der oberen Arbeitskammer R1 und der oberen Druckkammer R3A vorgesehen ist.
Die veränderliche Öffnung 120 umfasst eine Ringnut 98a, Öffnungen 92a und eine Innenumfangsfläche des zylindrischen Elementes 92 des Gehäuses 30.
Die Ringnut 98a ist in Umfangsrichtung an der Außenumfangsfläche des Außenumfangsabschnittes 98 des freien Kolbens 5 ausgebildet. Die Ringnut 98a steht normalerweise mit der oberen Druckkammer R3A über eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 98b in Verbindung, die an dem oberen Ende der Außenumfangsfläche 98 ausgebildet sind.
Die Öffnungen 92a sind in der Wandfläche des zylindrischen Elementes 92 vorgesehen und verbinden die obere Arbeitskammer R1 mit dem Innenabschnitt des zylindrischen Elementes 92. Die Öffnungen 92a sind an Positionen ausgebildet, die der Ringnut 98a in einem Zustand zugewandt sind, wo der freie Kolben 5 federnd in einer neutralen Position von der Schraubenfeder 6 und 56 getragen wird, oder in einem Zustand, wo die Verschiebung des freien Kolbens 5 einen vorgegebenen Bereich nicht überschreitet. Überschreitet die Verschiebung des freien Kolbens 5 den vorgegebenen Bereich, so überlappt ein Teil der Öffnung der Öffnungen 92a mit der Außenumfangsfläche des Außenumfangsabschnittes 98, weshalb die Querschnittsfläche des Kanals, der die Öffnungen 92 umfasst, abzunehmen beginnt. Verschiebt sich der freie Kolben 5 hinauf zu dem Ende eines Hubes, mit anderen Worten, schlägt er an dem oberen Ende des zylindrischen Elementes 92 oder dem Plattenelement 91 an, so überlappen die Öffnungen 92a vollständig mit der Außenumfangsfläche des Außenumfangsabschnittes 98 und schließen sich. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden daher die Öffnungen 92a, die Ringnut 98a und die Außenumfangsfläche des Außenumfangsabschnittes 98 des freien Kolbens 5 die veränderliche Öffnung 120. Darüber hinaus bilden die Löcher 94 und die veränderliche Öffnung 120 den zweiten Kanal 4a.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Öffnungen 92a an dem Außenumfangsabschnitt 98 des freien Kolbens 5 und die Ringnut 98a an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Elementes 93 des Gehäuses 30 auszubilden. Alternativ ist es möglich, die Stärke des Außenumfangsabschnittes 98 des freien Kolbens 5 durch Neigen der Durchgangslöcher 98b zu erhöhen.
Der Stoßdämpfer ist bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen als vom Einröhrentyp beschrieben. Die Erfindung kann gleichwohl auch bei einem Stoßdämpfer vom Doppelröhrentyp Anwendung finden, bei dem die Außenseite des Zylinders 1 in einer Röhre aufgenommen ist und ein ringförmiger Vorratsbehälter zur Speicherung von Arbeitsöl zwischen dem Zylinder 1 und der Röhre ausgebildet ist, oder auch bei einem Stoßdämpfer, der mit einem unabhängigen Behälter an der Außenseite des Zylinders 1 versehen ist.
Darüber hinaus ist es möglich, die Druckkammer R3A an der Außenseite des Zylinders 1 anzuordnen.
Diejenigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, für die ein ausschließliches Recht beansprucht wird, sind folgendermaßen definiert.

Claims

Stoßdämpfer, der parallel zu einer Aufhängefeder zwischen einem Fahrzeugrad und einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs anzuordnen ist, wobei er umfasst: einen Zylinder (1); einen Hauptkolben (2), der den Zylinder (1) in eine erste Arbeitskammer (R1) und eine zweite Arbeitskammer (R2) unterteilt; einen ersten Kanal (3), der die erste Arbeitskammer (R1) und die zweite Arbeitskammer (R2) unter einem ersten Durchflusswiderstand verbindet; zwei Druckkammern (R3A, R3B), die durch einen freien Kolben (5) unterteilt werden, wobei der freie Kolben (5) eine vorgegebene Druckaufnahmefläche (A) hat; einen zweiten Kanal (4a), der die erste Arbeitskammer (R1) mit einer (R3A) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) unter einem zweiten Durchflusswiderstand verbindet; einen dritten Kanal (4b), der die zweite Arbeitskammer (R2) mit der anderen (R3B) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) unter einem dritten Durchflusswiderstand verbindet; und eine Feder (S), die eine vorgegebene Federkonstante (K) hat und den freien Kolben (5) federnd in einer vorgegebenen neutralen Position trägt; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchflusswiderstand, der zweite Durchflusswiderstand, der dritte Durchflusswiderstand, die Federkonstante (K) und die Druckaufnahmefläche (A) so eingestellt sind, dass eine Dämpfkraft, die Schwingung des Hauptkolbens (2) dämpft, abnimmt, wenn eine Schwingungsfrequenz des Hauptkolbens (2) zunimmt, wobei die Abnahmecharakteristik der Dämpfkraft durch eine Kurve dargestellt wird, die durch zwei Wendepunkte (Fa, Fb) hindurch verläuft.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchflusswiderstand, der zweite Durchflusswiderstand, der dritte Durchflusswiderstand, die Federkonstante (K) und die Druckaufnahmefläche (A) so eingestellt sind, dass die Frequenz der zwei Wendepunkte (Fa, Fb) sich in einem Bereich befindet, der höher eingestellt ist als eine gefederte Resonanzfrequenz des Fahrzeugs und niedriger als eine ungefederte Resonanzfrequenz des Fahrzeugs.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (S) eine Schraubenfeder (56), die in der einen (R3A) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) angeordnet ist, sowie eine Schraubenfeder (6) umfasst, die in der anderen (R3B) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) angeordnet ist, so dass der freie Kolben (5) durch die zwei Schraubenfedern (6, 56) in einander entgegengesetzten Richtungen getragen wird und die vorgegebene Federkonstante (K) einer integrierten Federkonstante der zwei Schraubenfedern (6, 56) entspricht.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Druckkammern (R3A, R3B) an der Innenseite eines Gehäuses (30) ausgebildet sind, das an dem Hauptkolben (2) befestigt ist, und durch einen in dem Gehäuse (30) aufgenommenen freien Kolben (5) unterteilt sind.
Stoßdämpfer nach Anspruch 4, der des Weiteren eine Kolbenstange (8) umfasst, die in einer axialen Richtung aus dem Zylinder (1) nach außen vorsteht und mit dem Hauptkolben (2) verbunden ist, wobei die Kolbenstange (8) durch die erste Arbeitskammer (R1) hindurch verläuft, das Gehäuse (30) in der zweiten Arbeitskammer (R2) an dem Hauptkolben (2) befestigt ist, das Gehäuse (30) eine innere Röhre (31), die auf die Kolbenstange (8) geschraubt ist, eine äußere Röhre (33), die die Außenseite der inneren Röhre (31) abdeckt und ein offenes Ende hat, einen Flansch (32), der die äußere Röhre (33) und die innere Röhre (31) verbindet, sowie eine Kappe (34) umfasst, die das offene Ende der äußeren Röhre (33) verschließt, wobei eine (R3A) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) zwischen dem Flansch (32) und dem freien Kolben (5) ausgebildet ist, die andere (R3B) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) zwischen dem freien Kolben (5) und der Kappe (34) ausgebildet ist, der zweite Kanal (4a) in der Kolbenstange (8) ausgebildet ist und die erste Arbeitskammer (R1) mit der einen der zwei Druckkammern (R3A, R3B) verbindet und der dritte Kanal (4b) ein in der Kappe (34) ausgebildetes Loch (4b) umfasst, das die zweite Arbeitskammer (R2) und die andere der zwei Druckkammern (R3A, R3B) verbindet.
Stoßdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Röhre (31), der Flansch (32) und die äußere Röhre (33) in einer einstückigen Konstruktion ausgebildet sind.
Stoßdämpfer nach Anspruch 5, wobei die innere Röhre (31) und der Flansch (32) in einer einstückigen Konstruktion ausgebildet sind und der Flansch (32) sowie die äußere Röhre (33) durch Schweißen befestigt sind und der Stoßdämpfer des Weiteren eine Hülse (84) umfasst, die so in die äußere Röhre (33) eingeführt ist, dass der Außenumfang des freien Kolbens (5) daran gleiten kann.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenform eines Querschnitts der äußeren Röhre (33) nicht vollkommen kreisrund ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 4, der des Weiteren eine Kolbenstange (8) umfasst, die in einer axialen Richtung aus dem Zylinder (1) nach außen vorsteht und mit dem Hauptkolben (2) verbunden ist, wobei die Kolbenstange (8) durch die erste Arbeitskammer (R1) hindurch verläuft, das Gehäuse (30) eine innere Röhre (31), die auf die Kolbenstange (8) aufgeschraubt ist, eine äußere Röhre (33) mit geschlossenem Ende, die die Außenseite der inneren Röhre (31) abdeckt, sowie einen Flansch (32), der die äußere Röhre (33) und die innere Röhre (31) verbindet, wobei eine (R3A) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) zwischen dem Flansch (32) und dem freien Kolben (5) ausgebildet ist, die andere (R3B) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) zwischen einer unteren Fläche der äußeren Röhre (33) und dem freien Kolben (5) ausgebildet ist, der zweite Kanal (4a) in der Kolbenstange (8) ausgebildet ist und die erste Arbeitskammer (R1) mit der einen (R3A) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) verbindet, der dritte Kanal (4b) ein Loch (4b) umfasst, das in der unteren Fläche der äußeren Röhre (33) ausgebildet ist, die innere Röhre (31) und der Flansch (32) in einer einstückigen Konstruktion ausgebildet sind und der Flansch (32) sowie die äußere Röhre (33) durch Verstemmen aneinander befestigt sind.
Stoßdämpfer nach Anspruch 4, der des weiteren eine Kolbenstange (8) umfasst, die in einer axialen Richtung aus dem Zylinder (1) nach außen vorsteht und mit dem Hauptkolben (2) verbunden ist, wobei die Kolbenstange (8) durch die erste Arbeitskammer (R1) hindurchtritt, das Gehäuse (30) an dem Hauptkolben (2) in der ersten Arbeitskammer (8) befestigt ist, das Gehäuse (30) ein Plattenelement (91), das an dem Außenumfang der Kolbenstange (8) befestigt ist, und ein Röhrenelement (92) mit geschlossenem Ende umfasst, das am Außenumfang des Plattenelementes (91) befestigt ist, wobei die Kolbenstange (8) jeweils durch das Röhrenelement (92) und das Plattenelement (91) hindurchtritt, der freie Kolben (5) am Außenumfang des Röhrenelementes (92) gleitet und am Innenumfang der Kolbenstange (8) gleitet, eine (R3A) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) zwischen einer unteren Fläche des Röhrenelementes (92) und dem freien Kolben (5) ausgebildet ist, die andere (R3B) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) zwischen dem Plattenelement (92) und dem freien Kolben (5) ausgebildet ist, der zweite Kanal (4a) ein Loch (94) umfasst, das in der unteren Fläche des Röhrenelementes (92) ausgebildet ist und die erste Arbeitskammer (R1) mit der einen (R3A) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) verbindet, der dritte Kanal (4b) einen Kanal (41) umfasst, der an der Kolbenstange (8) ausgebildet ist und die zweite Arbeitskammer (R2) sowie die andere (R3B) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) verbindet.
Stoßdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Kolben (5) zwei Ringnuten (97, 99) umfasst, die in einander entgegengesetzten axialen Richtungen zwischen dem Außenumfang und dem Innenumfang ausgerichtet sind, die Feder (S) eine Schraubenfeder (6), die in einer der zwei Ringnuten (97, 99) aufgenommen und zwischen dem Plattenelement (91) und dem freien Kolben (5) angeordnet ist, sowie eine Schraubenfeder (56) umfasst, die in der anderen der zwei Ringnuten (97, 99) aufgenommen und zwischen der unteren Fläche des Röhrenelementes (92) und dem freien Kolben (5) angeordnet ist, wobei der freie Kolben von den zwei Schraubenfedern (6, 56) in einander entgegengesetzten Richtungen getragen wird.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (4b) so aufgebaut ist, dass der dritte Durchflusswiderstand in Reaktion auf eine Verschiebung des freien Kolbens (5) aus der neutralen Position zunimmt.
Stoßdämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (4b) so aufgebaut ist, dass der dritte Durchflusswiderstand einen maximalen Wert annimmt, wenn der freie Kolben (5) ein Ende eines Hubs erreicht.
Stoßdämpfer nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (4b) so aufgebaut ist, dass der dritte Durchflusswiderstand einen festen Wert beibehält, wenn die Verschiebung des freien Kolbens (5) in einem vorgegebenen Bereich bleibt.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (4b) eine veränderliche Öffnung (120) zum Verändern des dritten Durchflusswiderstandes umfasst.
Stoßdämpfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderliche Öffnung (120) eine Ringnut (51a, 33b) und eine unveränderliche Öffnung (33a, 51c) umfasst, die in Reaktion auf die Verschiebung des freien Kolbens (5) relative Verschiebung erfahren, wobei die Ringnut (51a, 33b) und die unveränderliche Öffnung (33a, 51c) so eingerichtet sind, dass die gesamte Querschnittsfläche der unveränderlichen Öffnung (33a, 51e) der Ringnut (51a, 33b) so lange zugewandt ist, wie der freie Kolben (5) innerhalb eines vorgegebenen Bereiches von der neutralen Position bleibt, und die Querschnittsfläche der unveränderlichen Öffnung (33a, 51e), die der Ringnut (51a, 33b) zugewandt ist, abnimmt, wenn der freie Kolben (5) über den vorgegebenen Bereich hinaus verschoben wird.
Stoßdämpfer nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (4b) des Weiteren einen Umgehungskanal (42) umfasst, der die veränderliche Öffnung (120) umgeht und die zweite Arbeitskammer (R2) mit der anderen (R3B) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) verbindet.
Stoßdämpfer nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Öffnung (33a, 51c) vieleckig ist und spitze Ecken umfasst, die in einer Richtung der Verschiebung des freien Kolbens (5) ausgerichtet sind.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (4b) ein Loch (51b) umfasst, das in einem Abschnitt des freien Kolbens (5) vorhanden ist, wobei das Loch (51b) in Bezug auf die Richtung der Verschiebung des freien Kolbens (5) geneigt ist.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (4a) so aufgebaut ist, dass der zweite Durchflusswiderstand in Reaktion auf eine Verschiebung des freien Kolbens (5) aus der neutralen Position zunimmt.
Stoßdämpfer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (4a) so aufgebaut ist, dass der zweite Strömungswiderstand einen Maximalwert annimmt, wenn der freie Kolben (5) ein Ende eines Hubs erreicht.
Stoßdämpfer nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (4a) so aufgebaut ist, dass der zweite Durchflusswiderstand einen unveränderlichen Wert beibehält, wenn die Verschiebung des freien Kolbens (5) in einem vorgegebenen Bereich bleibt.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (4a) eine veränderliche Öffnung (120) zum Verändern des zweiten Durchflusswiderstandes umfasst.
Stoßdämpfer nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderliche Öffnung (120) eine Ringnut (98a) und eine unveränderliche Öffnung (92a) umfasst, die in Reaktion auf die Verschiebung des freien Kolbens (5) relative Verschiebung erfahren, wobei die Ringnut (98a) und die unveränderliche Öffnung (92a) so eingerichtet sind, dass die ganze Querschnittsfläche der unveränderlichen Öffnung (92a) der Ringnut (98a) so lange zugewandt ist, wie der freie Kolben (5) innerhalb eines vorgegebenen Bereiches von der neutralen Position bleibt, und die Querschnittsfläche der unveränderlichen Öffnung (92a), die der Ringnut (98a) zugewandt ist, abnimmt, wenn der freie Kolben (5) über den vorgegebenen Bereich hinaus verschoben wird.
Stoßdämpfer nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (4b) des Weiteren einen Umgehungskanal (94) umfasst, der die veränderliche Öffnung (120) umgeht und die erste Arbeitskammer (R1) mit der einen (R3A) der zwei Druckkammern (R3A, R3B) verbindet.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchflusswiderstand so eingestellt ist, dass er größer ist als der zweite Durchflusswiderstand und der dritte Durchflusswiderstand.