DE3716819A1 - Teleskopstossdaempfer fuer fahrzeuge, insbesondere teleskopstossdaempfer eines daempfer- oder federbeins - Google Patents

Description

Dämpfer- oder Federbeine für Kraftfahrzeuge werden durch die am Fahrzeugrad angreifenden Kräfte im Gegensatz zu reinen Schwingungsdämpfern u. a. auf Biegung beansprucht. An ihren Gleitstellen, d. h. an der Kolbenstangenführung und zwischen Kolben- und Zylinderrohr entstehen dabei hohe Radialkräfte, durch welche die Reibungskräfte, insbesondere aber die Haftreibungskräfte stark erhöht werden.

Diese erhöhten Reibungskräfte führen zu einem erschwerten Ansprechen des Dämpfers und können bei kleineren Fahrbahnstößen, wie sie auf guten Straßen vorkommen, unter Umständen sogar zu einer Verhinderung des Ansprechens des Stoßdämpfers führen, so daß Fahrbahnstöße - zumindest kurzzeitig - ungefedert bzw. ungedämpft auf den Fahrzeugaufbau übertragen werden, wodurch sich das Fahrverhalten und der Fahrkomfort des Fahrzeuges verschlechtert.

Erst beim Überschreiten einer bestimmten (Losbrech)kraft geht die - erhöhte - Haftreibung schlagartig in die niedrigere Gleitreibung über. Grundsätzlich können störende Haftreibungskräfte aber auch bei reinen Schwingungsdämpfern auftreten.

Ausgehend von einem Teleskopstoßdämpfer der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 genannten Art, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen bezüglich seiner Ansprechempfindlichkeit wesentlich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

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

Erfindungsgemäß ist der Kolben des Teleskopstoßdämpfers durch eine besondere räumliche Ausrichtung der Durchtrittskanäle seiner Dämpfungsventile derart ausgebildet, daß der Kolben und das Zylinderrohr des Teleskopstoßdämpfers bei Ein- und/oder Ausfedervorgängen relativ zueinander um ihre Längsachse verdreht werden, wodurch in sehr einfacher Weise der Haftreibungszustand mit vergleichsweise hohen Reibwerten vermieden und der Zustand der Gleit­ reibung mit vergleichsweise geringen Reibwerten sichergestellt wird, so daß die eigentliche Axialbewegung des Kolbens mit der Kolbenstange einsetzen kann, ohne daß wie sonst erst höhere Losbrechkräfte zur Überwindung der Haftreibung aufgebracht werden müssen.

Daß sich die Reibungsverhältnisse der Teleskopstoßdämpfer von radführenden Dämpfer- oder Federbeinen durch eine Überlagerung der Hubbewegung mit einer Drehbewegung wesentlich verbessern lassen, insbesondere dann, wenn diese Drehbewegung auch an den Umkehrpunkten der Hubbewegung anhält, also phasen­ verschoben zu dieser verläuft, ist bereits aus der EP-A 00 64 594 bekannt.

Bei diesem bekannten radführenden Federbein ist jedoch nicht der Kolben des Teleskopstoßdämpfers, sondern das aufbauseitige gummielastische Stütz­ lager des Federbeins derart ausgebildet und/oder befestigt, daß bei einer axialen Krafteinleitung infolge des Ein- und Ausfederns des Teleskopstoß­ dämpfers eine Verformung des gummielastischen Elements auch in Umfangsrichtung stattfindet, wodurch die mit dem gummielastischen Stützlager verbundene Kolbenstange mit dem daran befestigten Kolben relativ zum Zylinderrohr des Teleskopstoßdämpfers verdreht wird.

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

In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine zum Teil längsgeschnittene Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Feder­ beins gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine weitere längsgeschnittene Detailansicht dieses Federbeins entlang einer anderen Schnitt­ führung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch dieses Federbein,

Fig. 4 eine zum Teil längsgeschnittene Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Federbeins gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine weitere längsgeschnittene Detailansicht dieses Federbeins entlang einer anderen Schnitt­ führung und

Fig. 6 einen Querschnitt durch dieses Federbein.

Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Federbeine 1 eines Kraftfahr­ zeugs bestehen jeweils in üblicher Weise aus einem Teleskopstoßdämpfer 3 und einer der Fahrzeugabfederung dienenden Feder 2, die in den Ausführungsbei­ spielen als den Teleskopstoßdämpfer konzentrisch umgebende Schraubenfeder ausgebildet ist. Die Schraubenfeder stützt sich mit ihrem unteren Ende über einen Federteller 22 am Zylinder 31 des Teleskopstoßdämpfers und mit ihrem oberen Ende über einen oberen Federteller 21 und ein Wälzlager 7 am nur angedeuteten Fahrzeugaufbau 6 ab.

Der den mit einem Strömungsmittel gefüllten Zylinder 31 in eine obere Kammer 33 und eine untere Kammer 34 unterteilende Kolben 32 besitzt für jede seiner beiden axialen Bewegungsrichtungen, d. h. für die Zug- sowie für die Druck­ stufe jeweils mindestens ein Dämpfungsventil 4 mit jeweils einem von der oberen Kammer 33 zur unteren Kammer 34 verlaufenden Durchtrittskanal 41, 41′ und 41′′ und einem diesem zugeordneten Ventilschließglied 42, 42′ und 42′′.

Die Ventilschließglieder sind in den Fig. 1 und 2 sowie in den Fig. 4 und 5 lediglich schematisch angedeutet. Sie liegen wie üblich jeweils für die Zugstufe an der unteren Kolbenstirnfläche 37 und für die Druckstufe an der oberen Kolbenstirnfläche 36 federnd an, wobei sie die Öffnung des zugeordneten Durchtrittskanals überdecken.

Die Durchtrittskanäle 41, 41′ und 41′′ des Kolbens 32 sind nun nicht wie allgemein üblich entweder parallel oder in Radialrichtung schräg zur Kolben­ mittelachse 39 ausgerichtet, sondern schräg zur Kolbenmittelachse und etwa tangential zu einem konzentrisch zur Kolbenmittelachse verlaufenden fiktiven Kreis 5 angeordnet, der in den Fig. 3 und 6 strichliert angedeutet ist. Gleichzeitig ist die axial aus dem Zylinder 31 herausgeführte Kolbenstange 35 zumindest beschränkt um ihre Längsachse drehbar am Fahrzeugaufbau 6 angelenkt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erfolgt die aufbauseitige Anlenkung der Kolbenstange über einen am Ende der Kolbenstange angeformten Kugelkopf 38. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die Kolbenstange 35 dagegen in einem drehelastisch ausgebildeten Gummilager 8 gelagert.

Durch die im Abstand und tangential zur Kolbenmittelachse 39 angeordneten schrägen Durchtrittskanäle 41 bis 41′′ werden während des Ein- und Austauchens des Kolbens 32 auf den Kolben Drehmomente ausgeübt, durch welche dieser relativ zum Zylinder 31 verdreht wird, und zwar insbesondere auch in den Hubumkehrpunkten. Durch die Überlagerung dieser Drehbewegung auf die Hubbe­ wegung des Kolbens wird die eingangs erwähnte Haftreibung entscheidend re­ duziert, so daß sich ein feinfühliges Ansprechverhalten des Teleskopstoß­ dämpfers ergibt.

Die Richtung der Drehbewegung hängt von der Neigungsrichtung der Durchtritts­ kanäle 41 bis 41′′ ab - in Umfangsrichtung des Kreises 5 bzw. des Kolbens 32 gesehen -.

Wenn die Durchtrittskanäle 41 für die Zugstufe und die Durchtrittskanäle 41′ für die Druckstufe wie im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 in Kreisumfangsrichtung gesehen jeweils gleichsinnig schräggestellt sind, ergibt sich durch das Ein- und Austauchen des Kolbens 32 ein Hin- und Zurück­ drehen des Kolbens 32 relativ zum Zylinder 31.

Wenn die Durchtrittskanäle 41 für die Zugstufe und 41′′ für die Druckstufe dagegen wie im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 bis 6 in Kreisumfangs­ richtung gesehen nicht gleichsinnig, sondern gegensinnig schräggestellt sind, dann wird durch das Ein- und Austauchen des Kolbens 32 eine gleichge­ richtete Drehbewegung erzwungen.

Die Größe der Drehbewegung hängt von der Bemessung der Durchtrittskanäle 41 bis 41′′ ab, z. B. von deren Anzahl, deren Durchmesser und deren Neigungs­ winkel. Durch entsprechende Bemessung kann die Größe der Drehbewegung somit in einfacher Weise den jeweils vorliegenden konstruktiven Bedürfnissen angepaßt werden. Unter anderem ist es also auch in einfacher Weise möglich, durch unterschiedliche Bemessung und Anordnung der Durchtrittskanäle im Bedarfs­ falle für die Zug- und die Druckstufe unterschiedlich große Drehbewegungen zu erzeugen.

Bei wechselnder Drehrichtung des Kolbens 32 verläuft die Drehbewegung phasen­ verschoben zur Hubbewegung des Kolbens, da die Drehbewegung durch den Dämpfer­ ölstrom erst gestoppt und anschließend umgekehrt werden muß. Auch bei Aus­ führungen mit Drehrichtungsumkehr dauert also die Gleitbewegung bei Hubumkehr wie gewünscht an; es tritt kein Haften ein und demzufolge wird auch keine erhöhte Losbrechkraft erforderlich.

Um die Drehbewegung des Kolbens über den Hubumkehrpunkt hinweg aufrechtzu­ erhalten bzw. deren Aufrechterhaltung zu fördern, kann auf der Kolbenstange 35 ein massenbehaftetes Bauelement befestigt werden, welches das auf die Kolbenmittelachse 39 bezogene Massenträgheitsmoment der Kolbenstange bzw. des Kolbens 32 vergrößert. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist zu diesem Zweck am aufbauseitigen Kolbenstangenende eine nach Art eines Fangtellers ausgebildete Schwungmasse 9 befestigt, die das aufbauseitige Lager radial überkragt.

Claims (5)

1. Teleskopstoßdämpfer für Fahrzeuge, insbesondere Teleskopstoßdämpfer eines Dämpfer- oder Federbeins, mit einem ein Strömungsmittel enthaltenden Zylinder und einem darin axial verschiebbaren Kolben, welcher den Zylinder in zwei Kammern unterteilt und für jede seiner Bewegungsrichtungen (Zug- und Druckstufe) mindestens ein Dämpfungsventil mit jeweils einem von der einen zur anderen Kammer verlaufenden Durchtrittskanal und einem an der Kolbenstirnfläche federnd anliegenden und die Öffnung des Durch­ trittskanals überdeckenden Ventilschließglied enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittskanäle (41, 41′ und 41′′) nicht parallel, sondern schräg zur Kolbenmittelachse (39) und etwa tan­ gential zu einem - fiktiven - Kreis (5), der konzentrisch zur Kolben­ mittelachse (39) und im möglichst großen Abstand dazu verläuft, angeordnet sind,
und daß die axial aus dem Zylinder (31) herausgeführte Kolbenstange (35) zumindest beschränkt drehbar am Fahrzeugaufbau (6) anlenkbar ist.

2. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittskanäle (41, 41′) - in Kreisumfangs­ richtung gesehen - jeweils gleichsinnig schräggestellt sind.

3. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - in Kreisumfangsrichtung gesehen - die Durch­ trittskanäle (41) der Druckstufe in die eine und die Durchtrittskanäle (41′′) der Zugstufe in die andere Richtung schräggestellt sind.

4. Teleskopstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kolbenstange (35) ein ihr auf ihre Längsachse (39) bezogenes Massenträgheitsmoment vergrößerndes massenbe­ haftetes Bauelement (Schwungscheibe 9) befestigt ist.

5. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein am aufbauseitigen Kolbenstangenende in an sich bekannter Weise befestigter, das aufbauseitige Lager radial über­ kragender Fangteller (9) als Schwungmasse ausgebildet ist.