Titel

Dämpfer Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Dämpfer nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. In der Offenlegungsschrift DE 10 2007 025 966 A1 wird ein Dämpfer für ein Fahrzeug beschrieben. Der beschriebene Dämpfer umfasst einen mit einem Dämpferfluid befüllten Dämpferzylinder, in welchem ein Kolbenstempel über eine Kolbenstange geführt ist. Bei einer axialen Bewegung der Kolbenstange und damit des Kolbenstempels gegenüber dem Dämpferzylinder muss das Dämpferfluid durch eine innerhalb des Dämp- ferzylinders angeordnete Durchflusseinrichtung fließen, die Steuerspalte zur Vorgabe einer Dämpfungskennliniencharakteristik aufweist. Zur Regelung des Dämpferflu- idstroms weist der Dämpfer eine innerhalb des Dämpferzylinders angeordnete Verstelleinrichtung auf, die zwei Federelemente und mindestens eine zwischen den Federelementen angeordnete Zwischenplatte aufweist. Ein Steuerspalt wird jeweils zwi- sehen einem beweglichen Federelement und einer feststehenden Steuerkante im

Dämpferzylinder gebildet. Durch den Widerstand, welcher dem Dämpferfluid innerhalb der Durchflusseinrichtung entgegengebracht wird, werden Druckdifferenzen erzeugt, die über Wirkflächen Dämpfungskräfte erzeugen. Damit der Dämpfer in zwei Richtungen Dämpfungsarbeit ausüben kann und somit sowohl beim so genannten Ausfedern als auch beim so genannten Einfedern dämpft, weist die Durchflusseinrichtung eine in eine erste Durchflussrichtung wirkende Druckstufe und eine in eine zweite Durchflussrichtung wirkende Zugstufe auf. Zur Regelung des Dämpferfluidstroms in der Durchflusseinrichtung beziehungsweise zur Regelung des Steuerspalts sind Schiebereinheiten vorgesehen, welche die Federelemente zur Einstellung einer Federcharakteristik beaufschlagen. Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Dämpfer mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Verstelleinrichtung mindes- tens einen Ventilkolben aufweist, der mit dem Führungskörper den mindestens einen Steuerspalt bildet. In vorteilhafter weise ist es hierdurch möglich, eine kostengünstige, großserientaugliche Lösung zur Erzeugung des Steuerspaltes darzustellen, indem der erfindungsgemäße Ventilkolben der Verstelleinrichtung die Steuerspaltfunktion übernimmt. Im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik können aufgrund der erfindungsgemäßen Erzeugung des Steuerspaltes einfache und kostengünstige Bauteile eingesetzt werden. Insbesondere können die für die Erzeugung des Steuerspaltes notwendigen Geometrien der entsprechenden

Bauteile durch einfache Änderungen der Bearbeitung der Bauteile fahrzeugbezogen eingestellt werden. In besonders vorteilhafter Weise ergibt sich eine Ent- lastung der Federeinheit, da diese keine Steuerspaltfunktionen mehr übernimmt, sondern nur noch eine variabel einstellbare, den Ventilkoben beaufschlagende Kraft erzeugt. Somit können bei der Federeinheit die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen deutlich reduziert werden. Insgesamt kann die Robustheit gegenüber Störungen im Betrieb deutlich gesteigert werden. In vorteilhafter weise sind hierdurch eine störungsfreie Funktion und eine wesentlich bessere Reproduzierbarkeit der Dämpferkennlinien gewährleistet. Insbesondere können durch die erfindungsgemäßen Ausführungsformen bereits bei niedrigen Kolbengeschwindigkeiten hohe Dämpfungskräfte erzeugt werden. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Dämpfers möglich.

Bevorzugt weist der mindestens eine Ventilkolben einen Abdichtungsbereich und einen Führungsbereich auf. Vorzugsweise ist der Ventilkolben ausgehend von einem beispielsweise als Kaltschlagteil ausgeführten Rohteil herstellbar, indem die Passung für die Ventilsitze durch spanende Bearbeitung hergestellt wird und eine variable Steuerkantenhöhe abhängig von der Bearbeitung möglich ist. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfers ist der Abdichtungsbereich des Ventilkolbens plattenförmig ausgebildet. In vorteilhafter weise ist hier- durch auf konstruktiv einfache Weise ohne zusätzlichen Bauteilaufwand eine sichere Abdichtung zwischen Ventilkolben und Führungskörper ermöglicht, welche ein Durchströmen des Dämpferfluids weitestgehend verhindert. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfers ist der Führungsbereich des Ventilkolbens stegförmig ausgebildet. In vorteilhafter weise ist hierdurch auf konstruktiv einfache Weise ohne zusätzlichen Bauteilaufwand eine Führung des Dämpferfluids möglich. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfers ist der mindestens eine Ventilkolben in einer Aussparung des Führungskörpers aufnehmbar. Diese Ausgestaltung erlaubt es, kostentreibende Anforderungen an die Lage- und Montagetoleranzen in der Dämpferfertigung deutlich zu reduzieren und dadurch sowohl die Herstellungskosten der Bauteile als auch die Montagekosten des Dämp- fers zu senken. Insbesondere ergibt sich hierdurch eine Prozesssicherheit beziehungsweise eine Robustheit gegenüber Störungen im Betrieb des Dämpfers. Vorzugsweise ist der Führungskörper ausgehend von einem beispielsweise als Stanzteil ausgeführten Rohteil herstellbar, indem die Passung für die Ventilsitze durch spanende Bearbeitung hergestellt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfers weisen zumindest der Abdichtungsbereich des mindestens einen Ventilkolbens und die korrespondierende Aussparung des Führungskörpers runde Querschnitte auf. In vorteilhafter weise ermöglichen die runden Querschnitte durch eine einfache Be- arbeitung der Bauteile eine Präzision der Abdichtungsflächen beziehungsweise der Ventilsitze. Insbesondere ermöglicht diese Ausgestaltung einen hohen Anstiegsgradienten der Dämpferkennlinien.

Im erfindungsgemäßen Dämpfer weist die Aussparung des Führungskörpers ei- nen umlaufenden Absatz auf, an welchen ein umlaufender Kragen des Ventilkolbens anlegbar ist. In vorteilhafter Weise ergibt sich durch einfache Geometrien eine effektive Abdichtung zwischen Ventilkolben und Führungskörper. Ein weiterer Vorteil besteht in der einfachen Herstellung der beiden Bauteile und im geringen Platzbedarf des Ventilkolbens, wodurch sich eine deutliche Kostenersparnis ergibt. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfers ist der in der Aussparung aufgenommene Ventilkolben mit seinem Abdichtungsbereich bündig zu einer Oberfläche des Führungskörpers. In vorteilhafter Weise ist somit die Beaufschlagung des Ventilkolbens durch das Federelement sichergestellt, indem das Federelement in ständigem Kontakt zum Ventilkolben steht.

Im erfindungsgemäßen Dämpfer ist mindestens ein Federelement an der Oberfläche des Führungskörpers und dem Abdichtungsbereich des bündig aufgenommenen Ventilkolbens flächig anlegbar. In vorteilhafter weise ermöglicht die- se Ausgestaltung eine gezielt einstellbare und sichere Beaufschlagung des Ventilkolbens.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfers ist das mindestens eine Federelement zur Einstellung einer Federcharakteristik von mindestens einer Schiebereinheit beaufschlagbar. Vorzugsweise sind das Federelement und die

Schiebereinheit derart ausgestaltet, dass zur Einstellung der Federcharakteristik bzw. zur Verschiebung der Schiebereinheit geringe Stellkräfte ausreichen, so dass beispielsweise Drehmagnete, Schrittmotoren usw. als rotatorische Antriebseinheiten verwendbar sind.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfers weist der Dämpfer mindestens einen ersten Ventilkolben auf, der in einer in eine erste Durchflussrichtung wirkenden Druckstufe der Durchflusseinrichtung angeordnet ist, und mindestens einen zweiten Ventilkolben, der in einer in eine zweite Durch- flussrichtung wirkenden Zugstufe der Durchflusseinrichtung angeordnet ist. In vorteilhafter weise ist hierdurch eine gezielte Einstellung des Dämpferverhaltens möglich. Insbesondere ermöglicht der erfindungsgemäße Dämpfer eine direkte Steuerung des Dämpferfluidstroms, welche praktisch ohne Verzögerungen und/oder Einschwingzustände erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dämpfers mit einem Dämpferzylinder und einer eine Kolbenstange und einen Kolbenstempel umfassenden Kolbeneinheit. Figur 2 zeigt einen perspektivischen Querschnitt durch einen Kolbenstempel mit einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung, die Federelemente, einen zwischen den Federelementen angeordneten Führungskörper mit einem Ventilkolben und zwei Schiebereinheiten umfasst. Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung mit zwei im Führungskörper angeordneten Ventilkolben und einem Federelement mit Schiebereinheit.

Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Verstell- einrichtung mit zwei im Führungskörper angeordneten Ventilkolben.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung des Führungskörpers mit zwei Aussparungen für die Ventilkolben. Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung des Ventilkolbens.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßer Dämpfer 10, der vorzugsweise als Stoßdämpfer eines Fahrzeugs ausgeführt ist, einen mit einem

Dämpferfluid befüllten Dämpferzylinder 12, in dem eine Kolbeneinheit 14 beweglich angeordnet ist, die eine Kolbenstange 16 und einen Kolbenstempel 18 umfasst, wobei der Kolbenstempel 18 über die Kolbenstange 16 in dem Dämpferzylinder 12 geführt wird. Der Kolbenstempel 18 teilt den Dämpferzylinder 12 in eine obere Dämpferkammer 38 und in eine untere Dämpferkammer 40. Bei einer axialen, vorzugsweise in Richtung einer Hochachse 42 des Dämpfers 10 verlaufenden Bewegung der Kolbenstange 16 und damit des Kolbenstempels 18 gegenüber dem Dämpferzylinder 12 muss das Dämpferfluid durch eine innerhalb des Dämpferzylinders 12 angeordnete, in Fig. 2 dargestellte Durchflusseinrichtung 20 fließen, die mindestens einen Steuerspalt 32.1 , 32.2 zur Vorgabe einer Dämpfungskennliniencharakteristik aufweist. Bevorzugt weist die Durchflusseinrichtung 20 mindestens zwei Durchflusskanäle auf, wobei in Fig. 2 nur ein Durchflusskanal 20b sichtbar ist. Der weitere, nicht sichtbare Durchflusskanal ist um einen Winkel von vorzugsweise etwa 90° zum Durchflusskanal 20b versetzt angeordnet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Kolbenstempel 18 als kompakte Einheit ausgeführt. Der Kolbenstempel 18 umfasst ein Stempelrohr 18a, das beispielsweise als dünnwandiges Stahlrohr ausgeführt ist, und eine innerhalb des Stempelrohres 18a angeordnete Antriebsgehäuseeinheit 18b, die eine vorzugsweise zwei An- triebe aufweisende Antriebseinheit 60.1 , 60.2 aufnimmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Antriebsgehäuseeinheit 18b zwei Antriebsgehäuse 18b.1 und 18b.2, die jeweils einen Antrieb 60.1 , 60.2 aufnehmen, wobei die Antriebe 60.1 , 60.2 beispielsweise als Drehmagnetantrieb ausgeführt sein können. Die Geometrien des Stempelrohres 18a und der Antriebsgehäuseeinheit 18b, 18b.1 und 18b.2 bilden gemeinsam die beiden Durchflusskanäle der Durchflusseinrichtung 20, von denen nur der Durchflusskanal 20b sichtbar ist und die vorzugsweise im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Das bedeutet, dass die Durchflusskanäle im Wesentlichen zwischen der Antriebsgehäuseeinheit 18b, 18b.1 und 18b.2 und der Innenwand des Stempelrohres 18a angeordnet sind.

Die Durchflusseinrichtung 20 umfasst mindestens eine in eine erste Durchflussrichtung 26 wirkende Druckstufe und/oder mindestens eine in eine zweite Durchflussrichtung 24 wirkende Zugstufe. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wirkt die Zugstufe in dem um einen Winkel von vorzugsweise in etwa 90° zum Durch- flusskanal 20b versetzten nicht sichtbaren Durchflusskanal und die Druckstufe wirkt in dem dargestellten Durchflusskanal 20b. Die Durchflussrichtung 24, 26 der beiden Durchflusskanäle ist entgegengesetzt, wobei sich die jeweilige Richtung innerhalb eines Durchflusskanals 20b nicht ändert. Vorzugsweise bildet die Durchflusseinrichtung 20 einen geschlossenen Kreislauf.

Wie aus den Fig. 2 bis 6 ersichtlich, ist innerhalb des Dämpferzylinders 12 eine Verstelleinrichtung 22 zur Regelung des Steuerspalts 32.1 , 32.2 in der Durchflusseinrichtung 20 angeordnet. Die Verstelleinrichtung 22 weist eine bevorzugt aus zwei Federelementen 56.1 , 56.2 bestehende Federeinheit 56 und einen zwi- sehen den Federelementen 56.1 , 56.2 angeordneten Führungskörper 34 auf, der hier als Zwischenplatte ausgeführt ist. Vorzugsweise sind die Federelemente 56.1 , 56.2 als Federpakete ausgebildet. Zur Einstellung der Federcharakteristika sind die Federelemente 56.1 , 56.2 von jeweils einer Schiebereinheit 28.1 , 28.2 beaufschlagbar. Hierzu sind über den Federelementen 56.1 , 56.2 die jeweils auf den Federelementen 56.1 , 56.2 verschiebbaren Schiebereinheiten 28.1 , 28.2 vorgesehen, welche Mittel 30.1 , 30.2 zur Umwandlung von Bewegungen umfassen. Die Schiebereinheiten 28.1 , 28.2 schließen jeweils an die Antriebsgehäuse 18b.1 , 18b.2 der Antriebsgehäuseeinheit 18b an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel grenzen die Schiebereinheiten 28.1 , 28.2 unmittelbar an die Antriebsgehäuse 18b.1 , 18b.2 an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schieberein- heit 28.1 , 28.2 als Verschiebeelement ausgebildet, das entlang einer Längsachse

46 auf der Federeinheit 56, 56.1 , 56.2 verschiebbar ist. Vorzugsweise ist die Schiebereinheit 28.1 , 28.2 als variabler Abstützlagerpunkt ausgebildet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Mittel 30.1 , 30.2 zur Umwandlung von Bewegungen als Zahnstangensegment 30.1a, 30.2a ausgebildet, in das ein

Zahnradsegment 30.1 b, 30.2b eingreift, welches zur Positionsveränderung der Schiebereinheit 28.1 , 28.2 vom korrespondierenden Antrieb 60.1 , 60.2 bewegt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wandeln daher die Mittel 30.1 , 30.2, 30.1a, 30.2a, 30.1 b, 30.2b eine Rotationsbewegung der Antriebseinheit 60.1 , 60.2 in eine Translationsbewegung der Schiebereinheit 28.1 , 28.2 in Richtung der Längsachse 46 um, indem die Antriebseinheit 60.1 , 60.2 das Zahnradsegment 30.1 b, 30.2b mit einer Rotationsbewegung beaufschlagt, welches in das Zahnstangensegment 30.1 a, 30.2a eingreift und dieses in eine Translationsbewegung versetzt. D.h. zum Verschieben weist die Schiebereinheit 28.1 , 28.2 das Zahnstangensegment 30.1a, 30.2a auf, in welches das Zahnradsegment 30.1 b,

30.2b eingreift, das zur Positionsveränderung der Schiebereinheit 28.1 , 28.2 von der korrespondierenden Antriebseinheit 60.1 , 60.2 gedreht wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Zahnstangensegment 30.1 a, 30.2a vorzugsweise einstückig mit der Schiebereinheit 28.1 , 28.2 ausgeführt. Zur Einstellung des Dämpferfluidstroms in der Durchflusseinrichtung 20 bzw. zur Regelung des

Steuerspalts 32.1 , 32.2 wird die Verstelleinrichtung 22 aktiviert, indem jeweils eine Schiebereinheit 28.1 , 28.2 der Verstelleinrichtung 22 verschoben wird.

Um eine kostengünstige und großserientaugliche Herstellung eines Dämpfers zu ermöglichen, weist die Verstelleinrichtung 22 erfindungsgemäß mindestens einen

Ventilkolben 36.1 , 36.2 auf, der mit dem Führungskörper 34 den mindestens ei- nen Steuerspalt 32.1 , 32.2 bildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Verstelleinrichtung 22 einen ersten Ventilkolben 36.1 , der in der in der ersten Durchflussrichtung 26 wirkenden Druckstufe der Durchflusseinrichtung 20 angeordnet ist, und einen zweiten Ventilkolben 36.2, der in der in der zweiten Durch- flussrichtung 24 wirkenden Zugstufe der Durchflusseinrichtung 20 angeordnet ist.

Zur Bildung des Steuerspaltes 32.1 , 32.2 ist der jeweilige Ventilkolben 36.1 , 36.2 im Wesentlichen in Richtung der Hochachse 42 in einer Aussparung 44.1 , 44.2 des Führungskörpers 34 aufnehmbar. Der Ventilkolben 36.1 , 36.2 weist einen Abdichtungsbereich 36.1 a, 36.2a und einen Führungsbereich 36.1 b, 36.2b auf, wobei der Abdichtungsbereich 36.1 a, 36.2a vorzugsweise plattenförmig und der Führungsbereich 36.1 b, 36.2b bevorzugt stegförmig ausgebildet ist. Alternativ hierzu sind jedoch alle einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungsformen des Ventilkobens 36.1 , 36.2 denkbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen der Abdichtungsbereich 36.1a, 36.2a des Ventilkolbens 36.1 , 36.2 und die korrespondierende Aussparung 44.1 , 44.2 des Führungskörpers 34 vorzugsweise runde Querschnitte auf, wobei auch alle anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Querschnittsformen denkbar sind.

Die Aussparung 44.1 , 44.2 des Führungskörpers 34 weist einen umlaufenden Absatz 48.1 , 48.2 auf, an welchen ein umlaufender Kragen 50.1 , 50.2 des Ventilkolbens 36.1 , 36.2 anlegbar ist. Der in der Aussparung 44.1 , 44.2 aufgenommene Ventilkolben 36.1 , 36.2 ist mit seinem Abdichtungsbereich 36.1a, 36.2a bün- dig zu einer Oberfläche 52.1 , 52.2 des Führungskörpers 34. Im montierten Zustand des Dämpfers 10 liegen die Federelemente 56.1 , 56.2 der Federeinheit 56 an der Oberfläche 52.1 , 52.2 des Führungskörpers 34 und dem Abdichtungsbereich 36.1a, 36.2a des bündig aufgenommenen Ventilkolbens 36.1 , 36.2 flächig an.

Im Betrieb beziehungsweise während einer Beanspruchung des Dämpfers 10 strömt durch die in Richtung der Hochachse 42 des Dämpfers 10 beziehungsweise des Dämpferzylinders 12 gerichtete Bewegung der Kolbeneinheit 14 ein Dämpferfluidstrom in der Durchflusseinrichtung 20, wobei der Dämpferfluidstrom jeweils auch durch einen der beiden Steuerspalte 32.1 , 32.2 geführt wird. Abhängig von der über die Schiebereinheit 28.1 oder 28.2 eingestellten Federrate des Federelementes 56.1 oder 56.2 hebt sich der Kragen 50.1 oder 50.2 des Ventilkolbens 36.1 oder 36.2 von dem Absatz 48.1 oder 48.2 ab und es ergibt sich ein definierter Steuerspalt 32.1 oder 32.2. Dies bedeutet, dass der Ventilkolben 36.1 oder 36.2 von dem in einer Durchflussrichtung 24 oder 26 wirkenden Dämpferfluidstrom und dem in der entgegengesetzten Richtung wirkenden Federelement 56.1 , 56.2 beaufschlagt wird, so dass sich der zwischen Ventilkolben 36.1 oder 36.2 und Führungskörper 34 erzeugte Steuerspalt 32.1 , 32.2 abhängig von diesen beiden Größen bildet.