DE2018845A1

DE2018845A1 - Trennkolben für hydropneumatische Einrohr- Teleskopschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2018845A1
Application number: DE19702018845
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-20
Filing date: 1970-04-20
Publication date: 1971-11-11

Description

Trennkolben für hydropneumatische Einrohr-Teleskopschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Die Erfindung betrifft die Verbesserung und Weiterentwicklung von Trennkolben für hydropneumatische Einrohr- Teleskopschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, beispielsweise Gummi, bestehen.
Solche Trennkolben aus Gummi haben den Vorteil, dass sie den Casraum sicherer gegenüber dem Flüssigkeitsraum abdichten als Trennkolben aus metall. Die bis jetzt bekanntgewordenen Ausführungsformen von Trennkolben aus Gummi haben aber auch Nachteile, die so gross sind, dass sich solche Trennkolben bis jetzt nicht durchsetzen konnten.
Ihr. Hauptnachteile sind einmal der grosse Reibungswiderstand, der beim Verschieben zu überwinden ist und der den Fahrkomfort beeinträchtigt, und zum anderen ist es der aus dieser Reibung resultierende Verschleiss, der die Lebensdauer verkürzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Trennkolben der eingange beschriebenen Art zu verbessern und zu einer neuen Ausführungsform weiterzuentwickeln, die bei Erhaltung ihres Abdichtungsvorteiles frei von den vorgenannten Nachteilen ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Boden des Trennkolbene flexibel gestaltet und so nachgiebig ist, dass bei einem Hub der Kolbenstange bis tu mehr als 20 millimeter relativ zum Arbeitszylinder keine Relativbewec'unp gung zwischen dem Trennkolben und dem Arbeitszylinder zustandekommt, Der Boden kann aus einem Ende eines ringfdrmigen Trennkolbens herauswachsen und membranartig ausgsbildet sein, wie es bei stationären Trennvorrichtungen an sich schon bekant ist. Hierbei ist die Wanddicke des Bodens vorzugsweise verschieden und zwar so, dass sie in der mitte am grössten ist und mit zunehmendem Durchmesser abnimmt. Innerhalb des ringförmigen Trennkolbens befindet sich ein steifer, beispielsweise metallener Ring, der lose eingebettet ist, und der in einer Richtung durch den membranartig ausgebildeten Boden und in der anderen Richtung durch einen Bund festgehalten ist. Der Boden kann aber auch aus der mitte eines ringförmigen Trennkolbens herauswachsen und membranartig ausgebildet sein. Das Ausschwingen dieses membranartigen Bodens wird durch einen festen Anschlag begrenzt, der die Form eines Hohlkugelabschnittes hat und mehrere Ausnehmungen aufweist. Vorzugsweise sind zwei solcher fester Anschläge vorgesehen, die einen ringförmigen Bund aufweisen, welcher die Dichtfläche des Trennkolbens gegen die Bohrung des Arbeitszylinders drückt.
Die zwei festen Anschläge sind lose in den Trennkolben eingebettet und sie sind über ihren ringförmigen Bund in einer Richtung durch den membranartig ausgebildeten Boden und in der anderen Richtung durch einen Bund festgehalten.
Der mit der Erfindung erzielte Hauptvorteil besteht darin, dass der Boden des Trennkolbens flexibel gestaltet und so nachgiebig ist, dass bei einem Hub der Kolbenstange bis zu mehr als 20 millimeter relativ zum Arbeitszylinder keine Relativbewegung zwischen dem Trennkolben und dem Arbeitszylinder zustandekommt. Hierdurch wird erreicht, dass die kleinen Schwingungen, welche die Räder eines Kraftfahrzeuges auch beim Befahren von Autobahnen und guten Landstrassen infolge der kleinen Unebenheiten der Fahrbahn dauernd gegenüber dem Aufbau vollführen, nur den flexiblen Boden des Trennkolbens bewegen, nicht aber den Trennkolben selbst relativ zum Arbeitszylinder. Da diese dauernden kleinen Schwingungen bei vielen Kraftfahrzeugen bis zu 80% der gesamten Arbeit eines Trennkolbens ausmachen, wird wird die Lebensdauer des Trennkolbens auf einen Ulert vergrössert, der weit über der Gesamtlebensdauer des Kraftfahrzeuges liegt. Das ist insoferne von grosser Bedeutung, als die Lebensdauer des Trennkolbens zusammen mit der Lebensdauer der Kolbenstangenabdichtung die Gesamtlebensdauereines hydropneumatischen Einrohr- Teleskopschwingungsdämpfers bestimmt. Da der Boden des Trennkolbens membranartig ausgebildet ist, und da die Kräfte für das Bewegen einer membran minimal sind, kommt es gegenüber den heute üblichen Ausführungsformen von Trennkolben zu einer grossen Verbesserung des Fahrkomforts. Die Vorteile, die sich aus der besonderen Durchbildung der möglichen Ausführungsformen von Trennkolben gemäss der Erfindung ergeben, sind aus der Zeichnungsbeschreibung zu ersehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und sie werden im folgenden näher beschrieben.
Fig.l zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Trennkolbens gemäss der Erfindung, dessen membranartig-ausgebildeter Boden am oberen Ende des ringförmigen Trennkolbens herauswächst. Der membranartig ausgebildete Boden ist in Mittellage dargestellt.
Fig.2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Trennkolben gemäss Fig.1, dessen membranartig ausgebildeter Boden ganz nach oben durchgewölbt ist.
Fig.3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Trennkolben gemäss Fig.1, dessen membranartig ausgebildeter Boden ganz nach unten durchgeuiölbt ist.
Fig.4 zeigt einen hydropneumatischen Einrohr- Teleskopschwingungsdäipfer für Kraftfahrzeuge in verkleinerter Darstellung mit einem erfindungsgemässen Trennkolben.
Fig.5 zeigt einen Längaschnitt durch eine Ausführungsform eines Trennkolbens gemäss der Erfindung, dessen membranartig ausgebildeter Boden aus der mitte des ringfbrmigen Trennkolbens herauswächst undder mit zwei festen Anschläge gen versehen ist. Der membranart-igausgebildete boden ist in Mittellage dargestellt.
Fig.6 Fig.6 zeigt einen Längsæchnitt durch eine Ausführungsform eines Trennkolbens semäss Fig.5, dessen membrenartig ausgebildeter Boden ganz nach oben durchgewölbt ist.
Fig.7 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Trennkolbens gemäss Fix,5, dessen membranartig ausgebildeter Boden ganz nach unten durchgewölbt ist.
Der ringförmige Trennkolben 1 besteht aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, beispielsweise Gummi, d ein steifer, beispielsweise metallener Ring 2 drückt seine Dichtfläche gegen die Bohrung des Arbeitszylinders 5, sodass eine guR Abdichtung zwischen dem Flüssigkeitsraum 9 und dem Gasraum 14 zustandekommt.
Der steife Ring 2 ist lose in den Trennkolben eingebettet und wird in einer Richtung durch den membranartig ausgeb:ldeten Boden 3 und in der anderen Richtung durch den Bund 12 ttstgehalten. Die Wanddicke des Bodens 3 ist verschieden und zwar so, dass sie in der mitte am grössten ist und mit zunehmenden Durchmesser abnimmt. Wenn sich die Kolbenstange 4, die an ihre oberen Ende mit dem Aufbau des Kraftfahrzeuges verbunden istv relativ zum Arbeitezylinder 5, der mit seinem unteren Ende mit der Radaufhängung verbunden ist, auf- und abbewegt, dann wird das Volumen des Casraumes 14 entsprechend der Volumensänderung der in die Flüssigkeit eintauchenden Kolbenstange 4 verändert.
Bei den heute üblichen Trennkolben verursachen schon die kleinsten Bewegungen der Kolbenstange relativ zum Arbeitezylinder eine Bewegung des Trennkolbens relativ zum Arbeitszylinder. Bei Trennkolben gemäss der Erfindung kommt bei einem Hub 11 der Kolbenstenge 4 bis zu mehr als 20 millimeter relativ zum Arbeitszylinder 5 keine Relativbewegung zwischen dem Trennkolben 1 und dem Arbeitszylinder 5 zustande, weil sich der mimbranartig ausgebildete Boden 3 so verformen kann, wie es die Figuren 1 bis 3 zeigen. Erst bei grossen Hüben der Kolbenstange 4, wie sie beispielsweise beim Überfahren einer Bodenwelle oder beim Befahren von schlechten Strassen mit Schlaglöchern zustandekommen, wird der Trennkolben 1 relativ zum Arbeitszylinder 5 bewegt. Je nach dem Durchmesser der Bohrung d 8 des Arbeitszylinders 5 und dem Durchmesser der Kolbenstange 4 ergibt sich die Grösss des Hubes 11. Normalerweise wird dieser Hub etwa so sein, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. - 8 versinnbildlicht die Lage des Dämpfungskolbens in der Normalstellung des Kraftfahrzeuges. Bewegt sich bei kleinen und mittelgrossen Schwingungen der Räder gegenüber dem Aufbau des Kraftfahrzeuges der Dämpfungskolben von 8 nach 7 und von 7 nach 10, so wird innerhalb dieses Hubes 11 der Trennkolben keine Bewegung relativ zum Arbeitszylinder vollführen. Erst wenn sich der Dämpfungskolben über den Hub 11 hinaus in Richtung auf die Endstellungen 6 und 13 bewegt, bewegt sich auch der Trennkolben 1 relativ zum Arbeitszylinder 5. Da dies nur selten der Fall ist, und da die dauernden kleinen Schwingungen innerhalb des Hubes 11 bei vielen Kraftfahrzeugen bis zu 80% der gesamten Arbeit eines Trennkolbens ausmachen, wird die Lebensdauer eines Trennkolbens gemäss der Erfindung auf einen Wert vergrösssrt, der weit über der gesamten Lebensdauer des Kraftfahrzeuges liegt. Da zum Verschieben des Trennkolbens 1 relativ zum Arbeitszylinder 5 eine bestimmte Kraft notwendig ist, die eine Zugbeanspruchung im membranartig ausgebildeten Boden 3 verursacht, hat dieser eine ungleiche Wanddicke, die in der mitte am grössten ist und mit zunehmendem Durchmesser abnimmt. Die materialanhäufung in der mitte dient gewissermassen als Speicher, in dem elastisch vertormbaror Werkstoff angehäuft ist, damit bei ruckartigen Zugbeanspruchungn eine dämpfende Wirkung und damit eine Verringerung der Beanspruchung des Werkstoffes erreicht wird. Bei der Ausführungsforn nach den Figuren 5 bis 7 ist zum Schutz gegen Überb@anspruchungen des membranartig ausgebildeten Bodens 19 ein rester Anschlag 20 vorgesehen, der aus einem dünnen Stahlbloch oder Leichtmetall- Druckguss hergestellt sein kann.
Dieser feste Anschlag ist lose eingebettet in den ringförmigan Trennkolb.n1S. Der ringförmige Bund 17, 18 des festen Anschlages 20 drückt die Dichtfläche 22 des Trennkolbens 15 gegen die Bohrung 23 des Arbeitszylinders 24. Der lose eing@-bettste die Anschlug 20 ist in einer Richtung durch den mmbransritlS membranartig ausgebildeten Boden 19 und in der anderen Richtung durch den Bund 16 festgehalten. Die Löcher 21 sind notwendig, damit die Dämpfungsflüssigkeit durch den festen Anschlag strömen kann. Der Gesamtquerschnitt aller Löcher sollte so gross wie möglich sein, um einen geringen Strömungswiderstand zu erreichen, damit kein unnötiges Verschieben des Trennkolbens 15 relativ zum Arbeltszylinder 24 verursacht wird.
Trennkolben gemäss der Erfindung können billig hergestellt werden, weil die Vulkanisierformen einfach sind und die Wietallteile nach dem Vulkanisieren lose eingebettet werden können. Sie haben eine lange Lebensdauer, die erheblich über der Gasamtlebensdauer des Kraftfahrzeuges liegt, und sie ergeben einen Fahrkomfort, der von keiner bis jetzt bekenntgewordenen Ausführungsform von Trennkolben erreicht wird, und durch den auch die Fahrsicherheit erhöht wird.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche : 9 Trennkolben für hydropneumatische Einrohr- Teleskopschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, beispielsweise Gummi, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3, 19) des Trennkolbens (1, 15) flexibel gestaltet und so nachgiebig ist, dass bei einem Hub (11) der Kolbenstange (4) bis zu mehr als 20 millimeter relativ zum Arbeitszylinder (5, 24) keine Relativbewegung zwischen dem Trennkolben (1, 15) und dem Arbeitszylinder (5, 24) zustandekommt.
2. Trennkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) aus einem Ende eines ringförmigen Trennkolbens (1) herauswächst und membranartig ausgebildet ist, wie es bei stationären Trennvorrichtungen an sich schon bekannt ist.
3, Trennkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke des Bodens (3) verschieden ist und zwar so, dass sie in der mitte am grossten ist und mit zunehmendem Durchmesser abnimmt.
4. Trennkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des ringförmigen Trennkolbens (1) ein steifer, beispielsweise metallener Ring (2) befindet, der lose eingebettet ist und der in einer Richtung durch den membranartig ausgebildeten Boden (3) und in der anderen Richtung durch einen Bund (12) festgehalten ist.
5. Trennkolben 5. Trennkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (19) aus der mitte eines ringförmigen Trénnkolbens (15) herauswächst und membranartig ausgebildet ist, wie es bei stationären Trennvorrichtungen an sich schon bekannt ist.
6. Trennkolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschwingen des membranartigen Bodens (19) durch einen festen Anschlag (20) begrenzt wird.
7. Trennkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Anschlag (20) die Form eines Hohlkugelabschnittes hat und mehrere Ausnehmungen (21) aufweist.
8. Trennkolben nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei feste Anschläge (20) vorgesehen sind, die einen ringförmigen Bund (17) aufweisen, welcher die Dichtfläche (22) des Trennkolbens (15) gegen die Bohrung (23) des Arbeitszylinders (24) drückt.
9. Trennkolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei festen Anschläge (20) lose in den Trennkolben (15) eingebettet sind, und dass sie über ihren ringförmigen Bund (17, 18) in einer Richtung durch den membranartig ausgebildeten Boden (19) und in der anderen Richtung durch einen Bund (16) fastgehalten sind.

L e e r s e i t e