DE1813038A1

DE1813038A1 - Hydraulischer Teleskop-Stossdaempfer

Info

Publication number: DE1813038A1
Application number: DE19681813038
Authority: DE
Inventors: Allinquant Fernand Stanislas
Original assignee: ALLINQUANT FERNAND ST
Current assignee: ALLINQUANT FERNAND ST
Priority date: 1967-12-08
Filing date: 1968-12-06
Publication date: 1969-07-03
Also published as: LU57412A1; DE1813038B2; GB1250217A; US3592302A; DE1813038C3; ES361073A1; FR1553977A; NL6817556A; BE724751A

Description

Hydraulischer Teleskop-Stoßdämpfer

Bei hydraulischen Teleskop-Stoßdämpfern verursacht die hin- und hergehende Bewegung der den Kolben tragenden Stange Änderungen des Volumens des für die hydraulische Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Raumes. Dies hat dazu geführt, eine sogenannte Ausgleichskammer vorzusehen, in der die hydraulische Flüssigkeit in Berührung mit Luft oder einem anderen Gas steht, und deren Volumen ausreichend groß ist, um die hydraulische Flüssigkeit aufzunehmen, die aus dem Arbeitsraum, in dem sich der Kolben bewegt, verdrängt wird, wenn die Stange bis zur höchsten Stellung in den Arbeitsraum hineingedrückt wird.

Diese Ausgleichskammer ist vom Arbeitsraum durch eine Trennwand abgeteilt, die mit Durchgangslöehern für die Flüssigkeit versehen ist. Diese werden von Ventilen gesteuert, von denen die einen die Strömung der Flüssigkeit in einer Richtung und die anderen ihre Strömung in der anderen Biohtung ermöglichen. Die Ventile sind oft als Plättchen aus Stahl ausgebildet, die

9 827/1130

auf der Trennwand aufliegen und infolge ihrer Biegeelastizität eine einfache Konstruktion unter Vermeidung von besonderen Federn ermöglichen.

Das oder die Ventilplättehen, die den Flüssigkeitsdurchtritt von der Ausgleichskammer zum Arbeitsraum steuern, müssen so "biegsam sein, daß sie sich schon "bei kleinen Druckunterschieden öffnen, denn es ist zweckmäßig, daß die Flüssigkeit in den Arbeitsraum eindringt, sobald sie durch die Bewegung des Kolbens angesaugt wird, damit jede Kavitation vermieden wird. Aus demselben Grunde ist diesen Ventilen gewöhnlich eine große Anzahl von Öffnungen zugeordnet. Damit wird ein großer Durchflußquerschnitt erreicht.

Im Gegensatz dazu müssen das oder die Ventil-Plättchen, die den Durchtritt der Flüssigkeit vom Arbeitsraum zur Ausgleichskammer steuern, verhältnismäßig starr sein, damit unter Berücksichtigung des Widerstandes, der der Flüssigkeit beim Durchtritt durch die im Kolben vorgesehenen Dämpfungskanäle entgegengesetzt wird, die Flüssigkeit tatsächlich diese Kanäle durchfließt und nicht einen Weg geringeren Widerstandes zur Ausgleichskammer findet. Aub demselben Grunde übrigens weisen die Öffnungen für den Eintritt der Flüssigkeit in die Ausgleichskammer einen kleinen Durchflußquerschnitt auf.

909827/1130

Es ist eine Folge dieser Anordnung, daß der Stoßdämpfer in der Bewegungsrichtung des Kolbens zur Ausgleichskammer hin eine gewisse Härte aufweist. Diese Härte zeigt sich "besonders, wenn der Stoßdämpfer mit hoher Frequenz belastet wird. Dies ist bei den der Federung eines Autos zugeordneten Stoßdämpfern der Fall, wenn dieses Fahrzeug über eine Straße mit kleinen, kurz aufeinanderfolgenden Unebenheiten fährt, beispielsweise über eine gepflasterte Straße.

Durch diese hochfrequenten Belastungen wird die Ventilklappe am Eintritt zur Ausgleichskammer infolge ihrer Starrheit nicht geöffnet und der Stoßdämpfer blockiert gewiesermaßen die Federung, was von den Insassen als unangenehm empfunden wird.

Um diesen besonderen Nachteil zu vermeiden, wäre es nötig, die Yentilklappe am Eintritt in die Ausgleichskammer biegsam auszuführen. Aber in diesem Falle würde der Stoßdämpfer bei Belastungen mit größerer Amplitude und niedrigerer Frequenz nicht einwandfrei arbeiten.

Durch die Erfindung sollen diese beiden Betriebsbedingungen, die sich a priori widersprechen, in Übereinstimmung gebracht werden.

Gemäß der Erfindung ist das Ventilplättehen, das durch elastische Verformung die Öffnung oder die öffnungen für den Durchtritt der

909827/1130 - 4 -

Flüssigkeit in die Ausgleichskammer steuert, einem Anschlag zugeordnet, der von dem wirksamen Heil des Plättchens durch einen gewissen Zwischenraum getrennt ist, wenn das Plättchen in Schließstellung auf seinem Sitz aufliegt, und der der Biegsamkeit des Plättchens, dem Durchmesser des Plättchens und der Lage der vom Plättchen gesteuerten öffnungen angepaßt ist, so daß zwei Betriebsbedingungen Genüge getan wird:

a) - der Anschlag "begrenzt durch Anliegen an einem Zwischenbereich des Plättchens eine erste Erhebung oder einen ersten Öffnungshub des Plättchens, was einem relativ kleinen Durchflußquerschnitt für die hydraulische Flüssigkeit entspricht;

b) - der Anschlag ist in der Weise profiliert, daß er elastische Verformungen des Plättchens in dem Teil zuläßt, der sich außerhalb des Zwischenbereiches für das erste Anliegen befindet, so daß für die hydraulische Flüssigkeit größere Durchflußquerschnitte freigegeben sind.

In Wechselbeziehung zur ersten Betriebsbedingung ist das Plättchen relativ biegsam, so daß es sich unter Anliegen am Anschlag für die hochfrequenten Belastungen des Kolbens teilweise öffnet. Zu demselben Zweck kann man das Plättchen auch mit einer gewissen Bewegungsfreiheit zwischen seinem Sitz und dem Anschlag

- 5 _ 909827/1130

anordnen, so daß es erst nach seinem Anliegen am Anschlag verformt wird.

Die unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung folgende Beschreibung, die aufgrund eines keine Einschränkung darstellenden Beispiels nachstehend erfolgt, läßt gut erkennen, wie die Erfindung ausgebildet werden kann, wobei die Einzelheiten aus Text und Zeichnung als Teile der Erfindung anzusehen sind.

Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch einen Teleskop-Stoßdämpfer und soll nur eine einfache Darstellung eines Stoßdämpfers geben, damit die Erfindung besser zu verstehen ist,

Fig. 2 ist ein Schnitt in vergrößertem Maßstab durch die Ausgleichskammer und die Trennwand mit den Durchgangsöffnungen für die Flüssigkeit, wobei die Trennwand mit einer erfindungsgemäßen Ventilklappe versehen ist. In der Figur ist die Klappe im geschlossenen Zustand dargestellt,

Fig. 3 zeigt in noch größerem Maßstab einen Ausschnitt (Hälfte) aus Fig. 2 und stellt das Plättchen in geringfügig geöffnetem Zustand dar, wobei es am Anschlag anliegt,

9098 27/1130

I¹Ig. 4 ist ein Schnitt durch die Hälfte einer Variante der Erfindung.

Pig. 1 zeigt einen häufig verwendeten Stoßdämpfer mit einem Zylinder 1, der beispielsweise an der Karosserie oder an einem gefederten Teil eines Kraftfahrzeuges befestigt ist, mit einem im Zylinder bewegbaren Kolben 2 und einer den Kolben tragenden Stange 3, die beispielsweise an der Radachse des Fahrzeugs befestigt ist.

Der Kolben ist mit Durchgangskanälen 4 für die hydraulische Flüssigkeit versehen, die durch Ventile gesteuert werden. Die Ventile 5a öffnen sich bei der Kolbenbewegung in einer Richtung und die Ventile 5b bei der umgekehrten Bewegungsrichtung.

Es gibt auch Stoßdämpfer mit offenen Kanälen von kleinem Querschnitt und andere, bei denen der Durchtritt der Flüssigkeit durch einen Ringspalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder erfolgt.

In allen Fällen ruft die Bewegung der Stange eine Änderung des für die hydraulische Flüssigkeit verfügbaren Raumes hervor. Der Raum verringert sich, wenn die Stange in den Zylinder eindringt, bzw. vergrößert sich bei der Verschiebung der Stange im entgegengesetzten Sinn. Da die Flüssigkeit nicht zusammen-

_ 7 — 909827/1130

drückbar ist, ist auf der der Stange 3 entgegengesetzten Seite ein Raum 6 mit ausreichend großem Volumen vorgesehen, der "bei 7 Luft oder ein anderes Gas enthält und der vom Arbeitsraum des Kolbens durch eine für den Durchtritt der Flüssigkeit mit öffnungen 9-10 versehene Trennwand 8 abgeteilt ist.

Diese öffnungen sind Ventilen zugeordnet, von denen die einen 11 den Durchtritt von hydraulischer Flüssigkeit aus der Kammer 6 zum Arbeitsraum des Kolbens durch die öffnungen 9 durchtreten lassen, wenn sich der Kolben von der Trennwand 8 entfernt, wobei sich das für die Flüssigkeit zur Verfügung stehende Volumen im Arbeitsraum vergrößert. Die anderen Ventile 12 dagegen geben beim Annähern des Kolbens an die !Trennwand den Durchtritt der Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum in die Kammer 6 durch die öffnungen 10 frei.

Die Ventile 11 und 12, die ebenso wie die Ventile 5 in Fig.1 schematisch eingezeichnet sind, sind bisher verschiedenartig ausgebildet worden, vorzugsweise als biegungselastische Stahlplättchen. Bei jeder AusfUhrungsart ist es jedoch nötig, daß sich das Ventil zur Vermeidung jeglicher Kavitation leicht öffnet. Ferner müssen die ihm zugeordneten öffnungen große Querschnitte aufweisen, während der Durchfluß der Flüssigkeit durch das Ventil 12 einem Widerstand begegnen muß, der dem Durchtritts-Widerstand der Flüssigkeit im Kanal oder in den

- 8 909827/1130

Kanälen des Kolbens angepaßt 1st. Dieses Ventil weist also

eh

eine gewisse Steifigkeit auf, was die nachstand "beschriebenen Nachteile mit sich bringt.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Die Öffnungen 9 dienen zum Durchgang der Flüssigkeit aus der Kammer 6 in den Arbeitsraum, in dem sich der nicht gezeigte Kolben bewegt. Ihre Anzahl ist ausreichend groß und sie sind auf einem einen großen Durchmesser aufweisenden Kreis um die Achse A-A angeordnet. Das sie steuernde Ventil 11 ist als Plättchen aus gehärtetem Stahl mit großem Durchmesser ausgebildet, das in seiner Mitte mittels eines Nietes oder einer Schraube mit Mutter 13 auf der Trennwand festgespannt ist. Das Plättchen 11 ist verhältnismäßig biegsam, so daß die Flüssigkeit leicht zum Arbeitsraum hindurchtreten kann, wenn sie von dort angesaugt wird. Dagegen weisen die Öffnungen 10, die für den Durchtritt der Flüssigkeit in die Kammer 6 vorgesehen sind (wobei die Öffnungen auf dieser Seite durch im Plättchen 11 vorgesehene löcher 11a freiliegen), kleine Querschnitte auf und sind in geringer Anzahl nahe der Achse angeordnet. Sie werden vom Plättchen 12 gesteuert, das einen kleinen Durchmesser hat und in seinem Zentrum unter Zwischenschaltung eines profilierten Anschlages 14 mit demselben Niet oder derselben Schraube 13 befestigt ist. Der Anschlag

- 9 -. 90982 7/1130

weist einen zentrischen Vorsprung 15 auf, der auf den Mittelteil des Plättchens gedrückt wird. Außerhalb dieses Mittelteiles befindet sich ein kleiner Zwischenraum 16 zwischen dem Anschlag 14 und dem Plättchen.

Pig. 2 zeigt das Plättchen 12 in Ruhestellung. Infolge seiner Elastizität liegt das Plättchen an der Trennwand 8 an und die öffnungen 10 sind daher geschlossen.

Das Plättchen 12 hebt sich von seinem Sitz auf der Trennwand 8 nur dann ab, wenn ein Druck der hydraulischen Flüssigkeit beim Verschieben des Kolbens zur Trennwand 8 durch die öffnungen 10 auf das Plättchen ausgeübt wird, wobei es im Bereich außerhalb seiner zentralen Einspannstelle federnd abgebogen wird (Fig.3).

In ihrer ersten Arbeitsphase erfolgt unter Anwendung des größten Hebelarmes für den Angriff der hydraulischen Flüssigkeit die Durchbiegung des Plättchens, bis ein mittlerer Bereich 17 des Plättohens bei t mit dem Profil des Anschlages in Berührung kommt (Fig. 3). Dies entspricht einer kleinen Erhebung des Plättchens, die in Fig. 3 mit h kenntlich gemacht ist und die nur einen kleinen Durchflußquerschnitt für die hydraulische Flüssigkeit zwischen dem Plättchen

und der Trennwand 8 freigibt.

- 10 -

909827/1130

Das Plättchen ist ausreichend biegsam, um diese erste Phase des Öffnens zu ermöglichen, wenn der Kolben mit hoher Frequenz belastet wird, beispielsweise, wenn das mit dem Stoßdämpfer versehene Fahrzeug über eine Straße mit kleinen Unebenheiten fährt.

In der zweiten Phase vergrößert sich der Hub h des Plättchens, wobei sich dieses bei t am Anschlag abstützt und im Bereich außerhalb von t elastisch verformt wird, wie es in Fig. 3 die gestrichelten Linien anzeigen. Diese Verformung erfolgt bei einem kleineren Hebelarm für die Einwirkung des Druckes, muß also durch einen erhöhten Druck hervorgerufen werden.

Das außerhalb von Punkt t gelegene zwischen t und a befindliche Profil kann auch fortgelassen werden, ist jedoch zweckmäßig beizubehalten, damit für die Verformungen des Plättchens nach Maßgabe seines Abwälzens auf diesem Profil fortlaufend erhöhte Drücke der Flüssigkeit erforderlich sind.

Selbstverständlich sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die Öffnungen 10 der Trennwand-8, durch die die Flüssigkeit ihren Druck auf das Plättchen ausübt, in Bezug auf die Achse A-A außerhalb des Berührungspunktes t angeordnet.

Selbstverständlich sind auch die Ventile 5a des Kolbens, die den Durchtritt der Flüssigkeit bei der Bewegung des Kolbens

- 11 -

909827/1130

- 11 -

in Richtung zur Trennwand 8 steuern, der für das Plättchen 12 beschriebenen Anordnung angepaßt, so daß sie sich zu derselben Zeit wie dieses Plättchen öffnen. Man könnte für diese Ventile eine ähnliche Anordnung vornehmen. Man könnte sich auch damit begnügen, in diesen Ventilen oder im Kolben kleine Kanäle oder Löcher für den freien Durchgang der flüssigkeit mit ausreichend kleinem Querschnitt vorzusehen, um kleine Plüssigkeitsmengen durchtreten zu lassen, die denen angepaßt sind, die unter dem Plättchen 12 in seiner ersten Öffnungsphase hindurchfließen.

Die Ventilplättchen können eine Vorspannung erhalten, die beispielsweise durch eine Aushöhlung der Flächen der Trennwand 8, auf denen sie aufliegen, gegeben ist, wie es Fig. 2 zeigt.

In der in Fig. 4 gezeigten Variante ist das Plättchen nicht zwischen dem Anschlag 14 und der Trennwand 8 eingespannt, sondern weist ein zentrales Loch auf, das größer als der Außendurchmesser des zentralen Vorsprungs 15 ist. Um diesen Vorsprung ist das Plättchen zwischen der Trennwand θ und dem Anschlag frei beweglich. Dieser weist zwischen b und t eine ebene Fläche auf, während zwischen t und a sein Profil gewölbt oder konisch ist. Bei diesen Bedingungen bleibt das Ventil unter dem Oberdruck in der Ausgleichskammer 6 zunächst geschlossen. Wenn sich die Druckverhältnisse umkehren, wird das Plättchen in der ersten Phase seines öffnens bis zum Anliegen im Bereich zwischen b

- 12 909827/1130

und t dee Anschlages verschoben. Dies entspricht einem kleinen Hub des Plättchens, wobei der freigegebene Zwischenraum relativ klein ist. Von diesem Anliegen ab erfolgt durch elastisches Verformen des Plättchens die weitere Öffnung des Ventils, wie bei dem vorhergehenden Beispiel.

Selbstverständlich sind die beschriebenen Ausführungsarten nur Beispiele, die man modifizieren kann, besonders durch Anwendung technisch äquivalenter Mittel, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

- 13 -

909827/1130

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Teleskop-Stoßdämpfer, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (12), das durch elastische Verformung die öffnung oder die Öffnungen (10) für den Durchtritt der Flüssigkeit in die Ausgleichskammer (6) steuert, einem Anschlag (14) zugeordnet ist, der vom wirksamen Teil des Plättchens durch einen gewissen Zwischenraum getrennt ist, wenn das Plättchen in Schließstellung auf seinem Sitz aufliegt, und der der Biegsamkeit des Plättchens, seinem Durchmesser und der Lage der vom Plättchen gesteuerten öffnungen angepaßt ist, so daß zwei Bedingungen erfüllt werden:

a) - der Anschlag begrenzt durch Anliegen an einem Zwischenbereich (17) des Plättchens eine erste Erhebung oder einen ersten Öffnungshub des Plättchens (4, Pig. 3), was einem relativ kleinen Durchflußquerschnitt für die hydraulische Flüssigkeit entspricht;

b) - der Anschlag ist in der Weise profiliert, daß er elastische Verformungen des Plättchens in dem Teil zuläßt, der sich außerhalb des Zwischenbereiches für das erste Anliegen befindet, so daß für die hydraulische Flüssigkeit größere Durohflußquerschnitte freigegeben sind.

- 14 -

909827/1130

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen verhältnismäßig biegsam ist, so daß es sich unter Anliegen am Anschlag bei hochfrequenten Belastungen des Kolbens teilweise öffnet.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Plättchen gesteuerten öffnungen (10) in Bezug auf die Achsen des Plättchens und des Anschlages außerhalb des Bereiches (t) der ersten Anlage des Plättchens am Anschlag angeordnet.sind.

4. Stoßdämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (14) einen zentralen Vorsprung (15) aufweist, der auf das Plättchen (12) gedrückt wird, und daß außerhalb des Vorsprungs (15) ein kleiner Zwischenraum (16) zwischen dem Plättchen (12) und dem Anschlag (14) vorgesehen ist.

5. Stoßdämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (12) vorgespannt ist, beispielsweise infolge einer Konkavität der fläche, an die es in Ruhestellung angedrückt wird.

6. Stoßdämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (12)

- 15 909827/1130

mit einer gewissen Bewegungsfreiheit zwischen seinem Sitz und dem Anschlag (14) angeordnet ist, so daß es erst nach seinem Anliegen am Anschlag verformt wird (Fig* 4)·

909827/1 130