DE1299177B

DE1299177B - Hydraulic two-chamber damper

Info

Publication number: DE1299177B
Application number: DE1967S0113469
Authority: DE
Inventors: Bauer Fritz
Original assignee: Suspa Federungstechnik GmbH
Current assignee: Suspa Federungstechnik GmbH
Priority date: 1967-12-22
Filing date: 1967-12-22
Publication date: 1969-07-10

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zweikammerdämpfer.The invention relates to a hydraulic two-chamber damper.

Der hydraulische Dämpfer muß eine Charakteristik haben. Die Dämpfungswirkung muß jeweils der auftretenden Schwingung äquivalent sein. Die überströmung zwischen Ausgleichsraum und Dämpferzylinder muß also gesteuert werden. Hierzu dienen bei den bekannten hydraulischen Zweikammerdämpfern federbelastete Bodenventile, sei es im Kolben, sei es am Boden des Dämpferzylinders. Im allgemeinen ist die Dämpfungswirkung asymmetrisch. In der einen Schwingungsrichtung ist sie klein, in der anderen groß. Beim Kraftwagen läßt man den Dämpfer beim Einwärtsgang des Dämpferkolbens weich arbeiten, beim. Auswärtsgang härter. Bei anderen Dämpfern; etwa bei Waschmaschinendämpfern,wird die umgekehrte Charakteristik verlangt, weich beim Auswärtsgang, härter beim Einwärtsgang. Hiernach richtet sich die Federbelastung der Ventile. Es gibt jedoch auch asymmetrische Dämpfer, deren Charakteristik beim Einwärts- und Auswärtsgang des Kolbens gleich ist. Die Ausführungen mußten vorangestellt werden, da der Dämpfer gemäß der Erfindung, wie zu erläutern sein wird, für alle diese Betriebsfälle einsetzbar ist.The hydraulic damper must have a characteristic. The damping effect must be equivalent to the oscillation occurring in each case. The overflow between The compensation chamber and the damper cylinder must therefore be controlled. Serve this with the well-known hydraulic two-chamber dampers are spring-loaded bottom valves it in the piston, be it at the bottom of the damper cylinder. In general, the damping effect asymmetrical. It is small in one direction of vibration and large in the other. In motor vehicles, the damper is left soft when the damper piston is inward work at. Going away harder. With other dampers; for example with washing machine steamers the opposite characteristic demands, soft when walking outwards, harder when walking inwards. The spring loading of the valves is based on this. However, there are also asymmetrical ones Damper, the characteristics of which are the same when the piston moves in and out is. The statements had to be put in advance, since the damper according to the invention, as will be explained, can be used for all of these operating cases.

Bodenventile sind konstruktiv nicht ganz einfache und auch störanfällige Bauelemente, die zu vermeiden, Aufgabe der Erfindung ist.Bottom valves are structurally not very simple and also prone to failure Components that are to be avoided is the object of the invention.

Zunächst muß jedoch noch ein weiterer bekannter Zweikammerdämpfer behandelt werden, der ohne Bodenventile arbeitet (deutsche Patentschrift 400 867). Bei diesem Dämpfer ist der Dämpferzylinder nicht fest eingebaut, sondern gegenüber dem Dämpferkolben axial verschiebbar und beiderseits mit einer Öffnung versehen, über die Verbindungen mit dem Ausgleichsraum hergestellt werden. Geht der Kolben einwärts, so wird der Dämpferzylinder nach unten bewegt und legt sich mit seiner unteren Öffnung gegen eine Bodenfläche des Ausgleichszylinders an, so daß hier der Durchfluß abgesperrt ist, während seine obere Öffnung frei ist und den Durchtritt des Ausgleichsvolumen in den Ausgleichsraum gestattet. Beim Auswärtsgang des Kolbens wird der Dämpferzylinder axial nach oben verschoben, bis seine Obere Öffnung an einer Fläche anliegt und die untere Öffnung freigegeben ist, über die Öl aus dem Ausgleichsraum zurückgesaugt werden kann. Außerdem ist in den Kolben ein nichtbelastetes Kugelventil eingesetzt, das beim Einwärtsgang des Kolbens öffnet und beim Auswärtsgang schließt. Bei dieser Ausführungsform sind also die Bodenventile in Fortfall gekommen. Aber man kann bei diesem Dämpfer nicht von einer Steuerung im eigentlichen Sinne des Wortes sprechen. Der Dämpfer arbeitet nach Art eines Schaltorgans, da der axial verschiebbare Dämpferzylinder jeweils nur eine obere oder untere Stellung einnehmen kann, die Steueröffnungen also entweder voll geschlossen oder voll geöffnet sind. Der Dämpfer hat keine Charakteristik und ist infolgedessen nur brauchbar, wo es lediglich auf eine Dämpfung als solche, aber nicht auf deren Anpassung an_ den jeweiligen Schwingungszustand ankommt. Die Anwendungsmöglichkeit dieses Dämpfers ist daher sehr beschränkt. Die Forderung des neuzeitlichen Dämpfers geht in Richtung der gesteuerten Dämpfung, die auch durch die Erfindung verwirklicht wird.First, however, there must be another known two-chamber damper which works without bottom valves (German patent specification 400 867). In this damper, the damper cylinder is not permanently installed, but opposite the damper piston can be moved axially and is provided with an opening on both sides, via the connections with the compensation room. Goes the piston inwards, the damper cylinder is moved downwards and lies down with its lower opening against a bottom surface of the compensating cylinder, so that here the Flow is blocked while its upper opening is free and the passage of the compensation volume in the compensation room. On the outward path of the piston the damper cylinder is moved axially upwards until its upper opening closes rests against a surface and the lower opening is released, through which oil from the Compensation space can be sucked back. In addition, there is an unloaded one in the piston Ball valve is used, which opens when the piston is inward and when the piston is outward closes. In this embodiment, the bottom valves are no longer required. But you cannot use a control in the actual sense of the word with this damper speak of the word. The damper works like a switching element, since the axially Slidable damper cylinders only occupy an upper or lower position can, so the control openings are either fully closed or fully open. The damper has no characteristics and is therefore only useful where it is only on damping as such, but not on its adaptation to the respective Vibration state arrives. The application of this damper is therefore very limited. The demand of the modern damper goes in the direction of the controlled Attenuation, which is also realized by the invention.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein hydraulischer Zweikammerdämpfer mit Dämpferkolben, axial verschiebbarem Dämpferzylinder und ringförmigem Ausgleichsraum, dessen Überströmung von und zu demDämpferzylinderraum durch den axial verschiebbaren Dämpferzylinder steuerbar ist, der in der Ruhelage mit seiner Unterkante am Boden des Dämpfers dichtend anliegt. Die Aufgabe, das Bodenventil entbehrlich zu machen, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Dämpferzylinder auf der Kolbenstange dichtend geführt ist, durch eine Feder in die Dichtstellung gedrückt wird und zwei gleichgerichtete Druckflächen in der Hoch- und in der Niederdruckkammer aufweist, auf die die Dämpferflüssigkeit entgegen der Federkraft wirkt, wobei die Unterkante des Dämpferzylinders die Steuerkante für beide Strömungsrichtungen ist.The starting point of the invention is a hydraulic two-chamber damper with damper piston, axially displaceable damper cylinder and ring-shaped compensation chamber, its overflow from and to the damper cylinder chamber through the axially displaceable The damper cylinder is controllable, which in the rest position with its lower edge on the ground of the damper is sealing. The task of making the bottom valve dispensable, is achieved according to the invention in that the damper cylinder on the piston rod is guided in a sealing manner, is pressed into the sealing position by a spring and two has rectified pressure surfaces in the high and low pressure chambers, on which the damper fluid acts against the spring force, the lower edge of the damper cylinder is the control edge for both flow directions.

Zu dem bereits erwähnten Vorteil, daß die empfindlichen Bodenventile wegfallen, kommt noch ein weiterer bedeutungsvoller Vorteil hinzu. Es wird nämlich eine wesentliche Verbesserung der Strömungsverhältnisse dadurch erzielt, daß wegen des großen Querschnitts des überströmspalts schon bei kleinem Hub des Dämpferzylinders ein Überströmquerschnitt freigegeben wird, der bei einem Bodenventil nicht erzielbar ist. Das Öl muß sich nicht durch einen kleinen Querschnitt hindurchzwängen, wobei es erwärmt und zerschäumt wird. Das macht sich besonders bei Dämpfern für Kraftfahrzeuge bemerkbar, bei denen ein weiches Arbeiten des Dämpfers bei einwärtsgehendem Kolben erwünscht ist.To the advantage already mentioned, that the sensitive bottom valves omitted, there is another significant advantage. Because it will a significant improvement in the flow conditions achieved in that because of the large cross-section of the overflow gap even with a small stroke of the damper cylinder an overflow cross-section is released that cannot be achieved with a bottom valve is. The oil does not have to squeeze through a small cross section, whereby it is heated and foamed. This is particularly the case with dampers for motor vehicles noticeable, in which a soft working of the damper with an inward piston is desirable.

Der Grundaufbau des hydraulischen Zweikammerdämpfers gemäß der Erfindung und wesentliche bauliche Einzelheiten seien an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Dämpfer, F i g. 1 a eine Einzelheit.The basic structure of the hydraulic two-chamber damper according to the invention and essential structural details are explained on the basis of the drawing. It shows Fig. 1 shows a longitudinal section through the damper, FIG. 1 a a detail.

Die funktionswesentlichen Teile sind der Dämpferkolben 1, der Dämpferzylinder 2 und das Außenrohr 3. Die Schürze 4 hat keine Dämpfungsfunktion, sondern ist lediglich Schutzrohr. Im Beispiel ist die Verwendung des Dämpfers als Fahrzeugdämpfer vorausgesetzt, bei dem, wie bereits erläutert, die Dämpfungswirkung beim Einwärtsgang des Kolbens 1 gering, beim Auswärtsgang dagegen groß sein soll. Infolgedessen ist der Raum unterhalb des Kolbens der Niederdruckraum N, der Raum oberhalb des Kolbens der Hochdruckraum H. Der zwischen dem Dämpferzylinder 2 und dem Außenrohr 3 eingeschlossene Raum ist der Ausgleichsraum A. Ein solcher Zweikammerdämpfer arbeitet grundsätzlich in der Weise, daß beim Einwärtsgang des Kolbens ein Teil des von ihm verdrängten Öls in den Raum oberhalb des Kolbens übertritt, während die hier nicht aufnehmbare Ölmenge in den Ausgleichsraum übergeführt wird. Beim Auswärtsgang tritt das Öl oberhalb des Kolbens in den Raum unterhalb des Kolbens zurück und- wird durch die aus dem Ausgleichsraum zurückströmende Ölmenge ergänzt.The parts essential to function are the damper piston 1, the damper cylinder 2 and the outer tube 3. The skirt 4 has no damping function, but is only Protection tube. In the example, the use of the damper as a vehicle damper is assumed, where, as already explained, the damping effect when the piston is inward 1 low, but should be high when going away. As a result, the space is below of the piston is the low-pressure space N, the space above the piston is the high-pressure space H. The space enclosed between the damper cylinder 2 and the outer tube 3 is the compensation space A. Such a two-chamber damper works in principle in the Way that when the piston is inward, some of the oil it displaces in the space above the piston passes over, while the amount of oil that cannot be absorbed here is transferred to the compensation room. When going out, the oil kicks in above of the piston back into the space below the piston and - is through the out of the Amount of oil flowing back in the compensation chamber supplemented.

Der Dämpferzylinder 2 ist nicht fest, sondern axial gleitbar eingebaut. Am oberen Ende wird er durch einen Hals 5 auf der Kolbenstange 6 geführt, am unteren Ende durch den Kolben 1. Zusätzlich zur unteren Führung können Führungsrippen 7 am Außenrohr 3 aasgeformt sein. Der Zylinder 2 ist durch eine Feder 8 belastet, die sich gegen den Kopfboden 9 des Dämpferzylinders 2 abstützt. Die Ventilbohrungen 10 und die Ventilplatte 11, die durch die Feder 8 angedrückt wird, seien zunächst weggedacht. Im Kolben 1 befinden sich in üblicher Weise Drosselbohrungen 12 mit einem federnden Ventilteller 13. Außerdem sind Drosselbohrungen 14 vorhanden. Das Kugelventil 15 mit seiner Belastungsfeder16 sei ebenfalls zunächst weggedacht.The damper cylinder 2 is not fixed, but installed so that it can slide axially. At the upper end it is guided through a neck 5 on the piston rod 6 and at the lower end through the piston 1. In addition to the lower guide, guide ribs 7 can be molded on the outer tube 3. The cylinder 2 is loaded by a spring 8 which is supported against the head base 9 of the damper cylinder 2. The valve bores 10 and the valve plate 11, which is pressed on by the spring 8, are initially thought away. In the piston 1 there are throttle bores 12 with a resilient valve disk 13 in the usual way. Throttle bores 14 are also present. The ball valve 15 with its loading spring 16 should also be omitted for the time being.

Der Hals 5 bildet mit der Kolbenstangenführung 17 einen Spalt von der Höhe h. 18 ist die Kolbenstangendichtung, die in ein vom Außenrohr 3 gehaltenes Kopfstück 19 mit einer Dichtung 20 mit axialer Verspannung durch das Teil 17 eingesetzt ist.The neck 5 and the piston rod guide 17 form a gap of height h. 18 is the piston rod seal which is inserted into a head piece 19, held by the outer tube 3, with a seal 20 with axial bracing by the part 17.

Die Unterkante 21 des Dämpferzylinders legt sich gegen eine Fläche 22 am Bodenstück 23 des Außenrohrs 3 und bildet hier das überströmventil zwischen Dämpferraum und Ausgleichsraum. Das ist das Grundprinzip des neuen Zweikammerdämpfers gemäß der Erfindung.The lower edge 21 of the damper cylinder rests against a surface 22 on the base piece 23 of the outer tube 3 and here forms the overflow valve between the damper chamber and the compensation chamber. This is the basic principle of the new two-chamber damper according to the invention.

Der Dämpfer arbeitet folgendermaßen.The damper works as follows.

Es sei angenommen, der Kolben 1 stehe in seiner oberen Stellung und das Fahrzeug treffe auf eine Bodenerhebung auf. Voraussetzungsgemäß soll sich der Dämpferkolben in diesem Fall mit möglichst geringer Dämpfung einwärts bewegen. Hierdurch entsteht im Raum N unter dem Kolben ein Druckanstieg, der die Ventilplatte 14 anhebt und die Durchtrittsbohrungen 12 freigibt, so daß Öl aus dem Raum N in den Raum H übertreten kann. Der Druck wirkt aber andererseits auch auf die Fläche 24 am Dämpferzylinder 2 und hebt diesen gegen die Kraft der Feder 8 nach oben an, also relativ zum Kolben 1. Die Kante 21 des Dämpferzylinders 2 hebt sich von der Fläche 22, die einen Ventilsitz bildet, ab und gibt sofort einen großen Strömungsquerschnitt frei, über den das nicht in den Raum H übertretende Öl praktisch ohne Strömungswiderstand in den Ausgleichsraum A übertritt. Sofern während des Einwärtsgangs des Kolbens 1 auch im Raum Heine gewisse Druckerhöhung eintritt, wirkt diese in gleicher Richtung auf die Fläche 9. Die Drosselbohrungen 14 haben bei dem Einwärtsgang des Kolbens nur einen zu vernachlässigenden Einfluß. Der Dämpfer wirkt in diesem Falle weich.It is assumed that the piston 1 is in its upper position and the vehicle hits a bump in the floor. In accordance with the prerequisite, in this case the damper piston should move inwards with as little damping as possible. This results in a pressure increase in space N under the piston, which raises the valve plate 14 and exposes the through bores 12 so that oil can pass from space N into space H. On the other hand, the pressure also acts on the surface 24 on the damper cylinder 2 and lifts it upwards against the force of the spring 8 , i.e. relative to the piston 1. The edge 21 of the damper cylinder 2 rises from the surface 22, which forms a valve seat, and immediately releases a large flow cross-section through which the oil that does not pass into space H passes into equalization space A with practically no flow resistance. If during the inward movement of the piston 1 a certain pressure increase also occurs in the Heine area, this acts in the same direction on the surface 9. The throttle bores 14 have only a negligible influence when the piston is inwardly moving. In this case, the damper has a soft effect.

Jetzt sei der zweite Bewegungsvorgang betrachtet, der Auswärtsgang des Dämpferkolbens, der voraussetzungsgemäß stark gedämpft werden soll. Die Durchtrittsbohrungen 12 sind jetzt durch die Ventilplatte 13 geschlossen. Verbindung zwischen den Räumen N und H besteht lediglich über die Drosselbohrungen 14, über die das Öl aus dem Raum Hin den Raum N übertreten muß. Es baut sich also im Raum H ein starker auf den Kolben 1 wirkender Dämpfungsdruck auf. Der Druck wirkt aber auch auf die Fläche 9 und hebt dadurch den Dämpferzylinder entgegen der Kraft der Feder 8 an. Das durch die Kante 21 am Dämpferzylinder 2 und die Fläche 22 am Bodenstück 23 gebildete überströmventil öffnet und läßt Öl aus dem Ausgleichsraum A in den Raum N unterhalb des Kolbens zurückströmen. Der Dämpfer wirkt in diesem Betriebsfalle stark dämpfend.Now consider the second movement process, the outward path of the damper piston, which, according to the prerequisite, should be strongly damped. The through bores 12 are now closed by the valve plate 13. The only connection between the spaces N and H is via the throttle bores 14, through which the oil from the space Hin must pass through the space N. A strong damping pressure acting on piston 1 thus builds up in space H. However, the pressure also acts on the surface 9 and thereby lifts the damper cylinder against the force of the spring 8. The overflow valve formed by the edge 21 on the damper cylinder 2 and the surface 22 on the base piece 23 opens and allows oil to flow back from the compensation chamber A into the chamber N below the piston. In this operating case, the damper has a strong damping effect.

Bei der bisherigen Betrachtung wurde davon ausgegangen, daß die Drosselbohrungen 10 und die Ventilplatte 11 sowie das durch eine Feder 16 belastete Kugelventil nicht vorhanden seien. Es sei zunächst das Ventil 15 erläutert, das ein Kugelventil oder ein Kegelventil sein kann. Dieses dichtet gegen einen Ventilsitz 25 am Ende einer Bohrung 26 im Kolben 1 ab und ist durch eine Blattfeder 16 (F i g. 1 a) belastet, die in eine Nut 27 im Kolben 1 eingesetzt ist. Beim Einwärtsgang des Kolbens ist das Kugelventil 15 geschlossen. Beim Auswärtsgang wird es jedoch durch den entstehenden Druck entgegen der Kraft der Belastungsfeder 16 geöffnet und schaltet dadurch vor die Drosselbohrungen 14 einen weiteren Drosselquerschnitt vor. Es läßt sich also durch Größe und Federbelastung dieses Ventils die Drosselwirkung und damit die Dämpfungswirkung steuern.In the previous consideration it was assumed that the throttle bores 10 and the valve plate 11 as well as the ball valve loaded by a spring 16 are not present. First, the valve 15 will be explained, which can be a ball valve or a cone valve. This seals against a valve seat 25 at the end of a bore 26 in the piston 1 and is loaded by a leaf spring 16 (FIG. 1 a) which is inserted into a groove 27 in the piston 1. When the piston moves inwards, the ball valve 15 is closed. When going out, however, it is opened by the resulting pressure against the force of the loading spring 16 and thereby connects a further throttle cross-section in front of the throttle bores 14. The throttling effect and thus the damping effect can therefore be controlled by the size and spring loading of this valve.

In analoger Weise wirken die Drosselbohrungen 10 mit der federbelasteten Ventilplatte 11, die bei einem bestimmten Druck im Raum H öffnet und Öl in den Ausgleichsraum A übertreten läßt. The throttle bores 10 act in an analogous manner with the spring-loaded valve plate 11, which opens at a certain pressure in space H and allows oil to pass into compensation space A.

Durch Abstimmung der Feder 8, der Drosselbohrungen 10, der Federplatte 14 und der Blattfeder 16 ist es möglich, dem Dämpfer jede gewünschte Charakteristik, gegebenenfalls auch eine mehrstufige, zu erteilen.By coordinating the spring 8, the throttle bores 10, the spring plate 14 and the leaf spring 16 , it is possible to give the damper any desired characteristic, possibly also a multi-stage one.

Es seien noch einige wertvolle konstruktive Einzelheiten hervorgehoben.A few valuable constructive details should also be emphasized.

Infolge des Wegfalls des Bodenventils, das von unten her eingebaut werden müßte, kann das Außenrohr 3 mit dem Bodenstück 23 und dem Anschlußauge 28 einstückig hergestellt werden, beispielsweise im Fließpreßverfahren. Es ergibt sich hierdurch eine sehr bedeutsame Fertigungsersparnis, insbesondere auch deshalb, weil hier keine Dichtung mehr benötigt wird. Das Teil 15 mit der Dichtung 20 kann durch einfaches Umbördeln des oberen Teils des Rohrs 3 fixiert werden. Der Dämpferzylinder 2 kann im Fließpreßverfahren mit höchster Präzision gefertigt werden. Sofern überhaupt erforderlich, ist lediglich die Kolbenstangenführung im Hals 5 zusätzlich zu bearbeiten. Für die Kolbenstangenführung 17 genügt ein Ring aus selbstschmierendem Sinterwerkstoff, beispielsweise Bronze, mit einem sogenannten Fettdepot. Die Dichtung 18 ist eine radial und axial vorgespannte Rippendichtung aus einem hoch abriebfesten Werkstoff.As a result of the elimination of the bottom valve, which would have to be installed from below, the outer tube 3 can be manufactured in one piece with the bottom piece 23 and the connecting eye 28 , for example by the extrusion process. This results in a very significant production saving, in particular because a seal is no longer required here. The part 15 with the seal 20 can be fixed by simply flanging the upper part of the tube 3. The damper cylinder 2 can be manufactured with the highest precision using the extrusion process. If at all necessary, only the piston rod guide in the neck 5 needs to be additionally processed. A ring made of a self-lubricating sintered material, for example bronze, with a so-called grease reservoir is sufficient for the piston rod guide 17. The seal 18 is a radially and axially prestressed rib seal made of a highly abrasion-resistant material.

Claims

Claims: 1. Hydraulic two-chamber damper with damper piston, axially displaceable damper cylinder and annular compensation chamber, the overflow of which from and to the damper cylinder chamber can be controlled by the axially displaceable damper cylinder, which in the rest position rests with its lower edge sealingly on the bottom of the damper, characterized in that the damper cylinder (2) is sealingly guided on the piston rod (6) (neck 5) , is pressed into the sealing position by a spring (8) and two pressure surfaces (9, 24) in the same direction in the high (H) and in the low pressure chamber (N), on which the damper fluid acts against the spring force, the lower edge (22) of the damper cylinder being the control edge for both directions of flow.

2. damper after Claim 1, characterized in that the damper cylinder (2) at the upper end by a neck (5) on the piston rod (6) and at the lower end through the damper piston (1) is sealingly guided.

3. Damper according to claim 1 or 2, characterized in that that the damper cylinder (2) is guided at the lower end in ribs (7) on the outer tube (3) is.

4. Damper according to one or more of the preceding claims, characterized in that controllable throttle bores (10) are provided in the head surface (9) of the damper cylinder (2) by a spring-loaded (8) valve plate (11).