DE2051594A1

DE2051594A1 - Stoßdampferkolben eines hydrau lischen Stoßdampfers

Info

Publication number: DE2051594A1
Application number: DE19702051594
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: BOURCIER DE CARBON CH
Current assignee: BOURCIER DE CARBON CH
Priority date: 1969-10-27
Filing date: 1970-10-21
Publication date: 1971-05-06
Also published as: FR2063666A5; US3747714A

Description

20. Okt. 1970

MORlANSTiLlO TEL 440271

Christian Bourcier de Car"bon, Genf (Schweiz) "Stabdampferkolben eines hydraulischen Stoßdämpfers"

Die Erfindung "bezieht sich auf einen StoßdMmpferkolben eines hydraulischen Stoßdämpfers, mit axial angeordneten, permanenten Flüssigkeitsdurchlässen am Außenumfang des Kolbenkörpers ·

Es ist bekannt (französische Patentschrift 995 019), d den Kolbenkörper am Außemunfang mit permanenten Flüssigkeitsdurchlässen zu versehen, um eine !aminierung des Öles mittels eines extrem geringen Spaltes zwischen dem Kolbenkörper und dem diesen umgebenden Zylinder zu erzielen. Die besagten i'lüssigkeitsdurchlässe nehmen den größten Teil des Außenumfangs des IColbens ein und sind lediglich durch Führungsrippen unterbrochen. Da die Olschicht in den i'lüssigkeitsdurchlässen extrem dünn sein muß, um das gewünschte Resultat zu erhalten, sind die Herstellungstoleranzen notwendigerweise sehr klein, der Selbstkostenpreis wird angehoben und außerdem wird der Temperatureinfluß auf die Punktion des Stoßdämpfers sehr groß.

Es ist bekannt (französische Patentschrift 1 563 215), in hydraulischen Stoßdämpfern einen Kolbenkörper zu verwenden, der mit einer einzigen Ventilfederscheibe zusammenwirkt, welche die Durchtrittsöffnungen durch den Kolbenkörper bei dessen Einfahr- und Ausfahrbewegungen kontrolliert, und permanente FlüssigkeitsdurchläBse vorzusehen, um einen guten Fahrkomfort

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mittels axialer Kanäle in einem Stützteil für die Ventil- , federscheibe zu erzielen, wobei dieses Stützteil mit dem _; ■ Kolben auf derselben Kolbenstange angeordnet ist. Die Ventilfederscheibe in Form einer Ringscheibe ist .zwischen dem Kolbenkörper und dem Stützteil angeordnet und besitzt ein -gewisses. Spiel zwischen seinem Innendurchmesser und dem Au ß end ure limes 8 er einer zwischen den Stützteil und dem Kolben eingespannten Ringscheibe, Obwohl diese Ausführung hinsichtlich des Fahrkomforts perfekt arbeitet, da die permanenten FlussIgkeitsdurchlässe direkt hintereinander liegen und der Flüssigkeit erlauben ohne plötzliche Umlenkung zu strömen, ist sie doch relativ aufwendig im Hinblick auf das Stützteil, welches mit besonderer Anpassung an den Kolbenkörper entworfen werden muß. ■

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese

M'ingel unter Beibehaltung derselben Vorteile zu beseitigen.

die Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß/Flüssigkeitsdurchläase , mehrere, in ihrer lichten vveite 15 bis 20^ des Umfanges des Kolbenkörpers nicht übersteigende Nuten sind, deren Tiefe verhältnismäßig groß ist, die auf einem Teil ihrer Länge jedoo¹.. einen ein Hindernis für die Flüssigkeit bildenden, geringeren Querschnitt besitzen, der sich höchstens über 15) der Gesaffithöhe des Kolbenkörpere in axialer Richtung erstreckt. ^v

Durch die permanenten Flussigkeitsdurchlässe . gemäß der Erfindung erhält man die folgenden Vorteile:

Der die Stoßdampfercharakteristik bestimmende Quer-

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schnitt der Flüssigkeitsdurchlässe kann mit großer Gena-aigkeit und auf sehr einfache V-eise erreicht werden. Die Wirkung wird noch verbessert, da die Plüssigkeitsdurchlässe noch direkter zu durchströmen sind und da das Strömen der Flüssigkeit an der Ysand des Stoßdämpferrohres erfolgt, was den schnellen Abbau der kinetischen Energie der Ölströmung erleichtert. Außerdem ist es möglich, einen gewissen automatischen Ausgleich hinsichtlich der Viskositätsänderung der Flüssigkeit des Stoßdämpfers ^ in Abhängigkeit von der Temperatur zu erzielen, indem ein Kolbenkörper verwendet wird, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer als der des. Stoßdämpferrohres ist.

Die einzelnen Ausfuhrungen der permanenten ETüssigkeitsdurchlässe können durch Gießen hergestellt werden. Man läßt die Ruten vor der Außenfläche (Einfahrseite) des Kolbens βλχΙhören und stellt den Pliissigkeitsdurchlaß dadurch her, daß man vom Kolbenkörper eine bchr' ge abdreht oder einen Durchlaß mit dem erforderlichen Querschnitt absticht, iian kann aber auch ein doppelt abgeschrägtes luitenlängsprofil verwenden, dessen ' Kuppenabstand vom Außenumfang des Eolbenkörpers den Durchlaßquerschnitt bestimmt,, welcher durch Gesenkschmieden unter Verwendung eines angepaßten Stempels hergestellt wird.

Es ist hervorzuheben, daß die permanenten iTlüssigkeitsdurclilässe gemäß der Erfindung bei Kolben mit allen Arten von Ventilfederscheiben verwendet werden können, wie doppel+-wirkende Einzelscheiben, Kreisringscheiben oder andere einfach wirkende Ventilfederscheiben, von denen die eine die Dämpfung während der Einfahrbewegung und die andere die Dämpfung während

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der Ausfahrbewegung des Stoßdämpferkolbens kontrolliert. ,

Falls jedoch der mit permanenten. Plüssigkeitsdurch'lässen gemäß der Erfindung versehene &olbenkörper mit einer einzigen von einer Ringscheibe gebildeten, doppeltwirkenden Ventilfederscheibe zusammenarbeitet, ist es,eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, daß sich die Ringscheibe auf einem ungefähr- 1 mm breiten Stützring des Kolbenkörpers abstützt, gebildet durch [ _ Ausnehmungen des letzteren. Die. innere Ausnehmung ist dergestalt, daß die ihr zugeordnete Kolbenringfläche als Anschlag für die Ringscheibe dient, wenn deren Verformung unter dem Einfluß der Flüssigkeit im Verlauf der Ausfahrbewegung des Kolbens zu einer Neigung des Konuswinkels von ungefähr/1(X/' führt. ■

Für das Einfahren kann ebenfalls ein Anschlag erhalten werden,indem eine Lagerscheibe auf der Kolbenstange angeordnet wird, ferner eine Stützscheibe und eine Zwischen8:eheibe für die Ventilfederscheibe, welche zwischen der,, Folbenkö'rper und der Lagerscheibe eingespannt werden. Der Durchmesser dieser Lagerscheibe kann kleiner sein als der der Ventilfederscheibe. Bei dieser Ausbildung wird deren maximale Deformation durch die Lagerscheibe bestimmt, welche als Anschlag arbeitet. Diese Anordnung hat außerdem den Vorteil, 'daß sie eine gewisse Dämpfung der Eigenschwingungen der Ventilfederscheibe erlaubt.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielön in der Zeichnung erläutert. Es zeigen;

ZlüL·™! ^ei^ncn axialen Schnitt durch einen Kolben mit einer doppelt-wirkenden Ventilscheibe, ; '

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Fig. 2 eine ungeschnittene Seitenansicht des Kolbens

nach Fig. 1, '

Fig. 5 einen axialen Schnitt durch einen Kolbenkörper mit "beidseitig an diesem angeordneten, einfach" wirkenden Ventilfederscheiben.

Beim Betrachten der Figur 1 sieht man, daß der Kolbenkörper 1 durch Gießen hergestellte Durchtrittsöffnungen 2 besitzt, welche durch die Ventilfederacheibe 3 mehr oder weniger abgedeckt sind. Der Kolbenkörper 1 besitzt an seinem Außenumfang permanente Plvssigkeitsdurchl'-isse 4# Diese Flüssigkeitsdurchlässe 4 sind beim Gießen hergestellte Nuten, die in einigeiu Abstand von der der Kolbenstange abgewandten Kolbenkörperaußenfläche enden. Um den erwünschten Durchtrittsquerschnit"¹ 4a zu erhalten, besitzt der Kolbenkörper 1 eine umlaufende Abschrä gung 1b. Deren Breite und Winkel bestimmen den Durchtrittsquerschnitt des Flüssigkt-itsdurchlasses 4a, wobei die Kuppe von einem spitzen Y/inkel 4c gebildet ist.

In Fig. 2 ist ein Abschnitt 4b des i'lr-ssigkcitsdurch- ( lasses zu erkennen, welcher erweitert ist, um den Eintritt der Flüssigkeit in don Flussigkoitsdurchlaß zu erleichtern, da die ochoibo 3 diesen teil/.uise abdeckt.

Auf dem im Durchmesser reduzierten Abschnitt dor Kolbenstange sind eine Lagerseheibo 7, eine ΰtützschoinc 8, eine Zrtischenscheibe 9 und dor KoIbunkorper 1 angeordnet und alle sind durch die Mutter 6 verspannt. In dor dargestellten Ausfuhr ureaform ist die Dickt; dor ftwisehonGchttibe 9 kLoiner als dio

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der Ventilfederscheibe 3, so daß.'die letztere mit einer gewiss on Verspannung auf dem kreisringförmigen Stützring 1c·ruht. Es ■ versteht sich, daß dieselbe Vorspannung dadurch erzielt werden kann, daß der Stützring 1c im Verhältnis zur·, Stützscheibe 8 eine entsprechende Höhe erhält« \

Die Ventilfederscheibe 3 mit dem Außendurchmesser D ruht also auf dem Stützring 1c mit dem Durchmesser d und das Verhältnis D_-^d ist größer oder gleich 15$. Im'Verlauf der ijinfahrbewegung , d.h. wenn sich der Kolbenkörper 1 in Richtung der Seite mit der Mutter.6, also_;nach oben, bewegt, drückt der Flüssigkeitsdruck' den Innenrand der Ventilfederscheibe 3 gegen die Stützscheibe, während der Außenrand nach unten gedruckt wird, sn daß die Ventilfederscheibe 3 Konusform annimmt. Die Flüssigkeit strömt dann durch die Durchtrittsöffnungen 2 und den Ringspalt zwischen dem Stützring 1c und der Ventilfederacheibe 3· In der linken Lälfte der Jj'ig. 1 ist die Lare der Ventilfederscheibe 3 strichpunktiert dargestellt, wenn sie auf der Lagerscheibe 7 aufsitzt. Bei dieser Scheibe 7 ist es wesentlich, daß sie eine Dämpfung.der Bewegung der. Ventilfoderscheibe 3 erzielt, indem bei Offnen der Vontilfedorschoibo 3 Flüssigkeit aus. den: Spalt zwischen der Lagr.-r-Bcheibe 7 und der Vontilfndsrscheibe 3 nach '.auf. en hinausgedrückt wird. Diese Dämpfung ist besonders vorteilhaft, um die Eigenschwingungen dor Ventilfodorschoibc 3 zu vermeiden.

Im Vorlauf der Ausfohrbowogurig des !iolbenkörpers, . also bei Bewegung in Richtung auf die Seite dor Kolbens tang·' ^:.\,

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nach -unten, wird die Ventilf eders cheibe 3 gegen den Ötütztring 1c gedrückt, wie im rechten Teil der Pig- 1 strichpunktiert angedeutet ist und die Flüssigkeit tritt zwischen dem inneren Rand der Ventilfoderscheibe und der Stützscheibe 8 durch. Die konusförmige Deformation wird hier durch die Ausnehmung 1e im Kolbenkörper begrenzt. Im rechten Teil der Fig. 1 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Yentilfederscheibe auf der kolbenringfläche dor Ausnehmung 1e ruht, während im linken Abschnitt der Fig. 1 eine Doppel- f

ausnehmung 1e, 1f dargestellt ist, durch die die Ventilfederschöibe 3 nicht nit ihreir inner?n Hand zur Anlage kommt, sondern mit einem etwas von der lutte entfernt liegenden Abschnitt, was die vorzeitige Ermüdung der Ventilfederschei— ben verringert. Um die Verformungen auf einen annehmbaren V,ort zu beschränken, ist die Tiefe der Ausnehmung "Ie so gewählt, daß die Keigung des Deformationswinkels der Ventilfederscheibe etwa 105'- nicht tiberschreitet.

Die Ausnehmung 1d ist dazu vorgesehen, die l^nge der g Flüssigkeitsfäden unter der Kontrolle der Ventilfederscheibe zu bestimmen.

us ist vorteilhaft, daß die Lagarscheibe 7 als Auflager für einen elastlochen Anschlag ar,: rinde d^r Ausfahrbenegung des Kolbens dionen kann.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsb'^ispiel dargestellt, bei dem der Kolben zwei eirifach-wirkende Vsntilfodirscheibonpakote 3' und 3'a besitzt. Die Ventilfedrtrscheibcn sind auf den Kolbenkörpcr 1' mittels der Mutter 6 verspannt. Die Durchtrittsöffnungsn '2*, 2^fa beginnen mit vorrröß-rten Üintritt'>n bzv,.

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abwechselnd kleineren und größeren Kolbenflachen 1g. Im. Verlauf der Kompression tritt die Flüssigkeit durch die Durchtrittsöffnung 2'a und öffnet die Ventilfeders.cheiben 3^!, während im Verlauf der entgegengesetzten Bewegung die Flüssigkeit durch die Durchtrittsöffnung 2· tritt und die Ventilfederscheiben 3' öffnet.'

Die permanenten Flüssigkeitsdurchlässe 4 werden hier

durch ein doppelschräges Profil in Längsrichtung des Suten-

A grundes gebildet, wobei der Querschnitt der Durchlaßöffnung 4'a durch den Abstand der Kuppe von der Innenwand des Stoßdämpf -:;rrol-res bestimmt wird. Um diesen Durchtrittsquerschnitt mit größer Genauigkeit herzustellen, staucht man die Kuppe mit Hilfe eines geeigneten Stempels auf den gewünschten Abstand.

Um die bereits erwähnte automatische Kompensation des Temperatureinflusses zu erhalten, kann der Werkstoff des Kolbenkörpers des Stoßdämpfers aus einer Aluminiumlegierung, einer Zinklegierung, einem kunststoff wie Bakelit oder ähn-Iicnöl. bestehen, während das Stoßdämpferrohr aus otahl ist.

In den beschriebenen Beispielen ist der Durchtrittsquerechnitt durch die unter einem spitzen Winkel 4c, angeordnete Kuppe des Verlaufs der Nuten 4 bestimmt. Diese -lösung gibt das beste Resultat, jedoch kann dieser spitze Winkel durch eine Abflachung oder ähnliches ersetzt werden, wobei die axiale Länge dieser Abflachung 15% der Kolbenkörperhöhe nicht überschrei

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ten darf, wie auch die Breite der Nuten nicht 15 "bis 20$ des -Kreisumfanges des Kolbenkörpers überschreiten darf.

Es ist hervorzuheben, daß im Fall der Fig. 3 ein Anschlag entsprechend dem mit 7 in dor Fig. 1 bezeichneten vorgesehen werden kann, inden eine Lagerscheibe unterhalb einer Stützscheibe angeordnet wird, um den Anschlag der Ventilfederscheiben 3^f zu bilden und indem eine gleiche Ringscheibe unter die Kutter 6 gespannt wird. Die Stützscheibe muß eine geeignete Dicke haben, um mit Genauigkeit die Deformation der Ventilfederscheiben 3'» 3'a bestimmen zu könneni

In beiden Fällen erhält die Lagerscheibe vorteilhafterweise Eadialschlitzü oder ahnliches, um das kleben der, Vantilfederscheiben an den Lagerscheiben infolge baugwirkung zu vermeiden.

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Claims

Patentansprüche;

Stoßdämpferkolben eines hydraulischen Stoßdämpfers, mit axial angeordneten, permanonten Flüssigkeitsdurchlässen am Außenumfang des Kolbenkörpers,dadurch gekennzeichnet, daß die Flüasigkaitsdurchlässe mehrere, in ihrer lichten !Veite 15 bis 20% des Umfanges des Kolbenkörpers (1) nicht übersteigende Nuten (4) sind, deren Tiefe verhältnismäßig groß ist, die auf einem Teil ihrer Länge jedoch einen ein Hindernis für die Flüssigkeit bildenden, geringeren Querschnitt (4a, 4'a) besitzen, der sich höchstens über 15f.> der Gesamthöhe des Kolbenkörpers (1) in axialer Richtung erstreckt.
2. Stoßdampferkolben nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die permanenten Plüssigkeitsdurchlasse durch Gießen hergestellte, vor einer der Kolbenseitoi endende lauten (4) sind und an dieser Kolbenseite eine durch Drehen erzielte Abschrägung (1b) und/oder eine abgestochene Ausnehmung des Kolbenkörpors (1) besitzen, die sich mehr oder weniger in den Endungsbereich der Nuten (4), den gewünschten Durchtrittsquerschnitt (4a, 4'a) bildend, erstreckt.
3. Stoßdämpferkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der '-ut engrund der Flüssigkeitsdurchläsce in der«jn Längsrichtung als Doppolschrage ausgebildet ist, deren durch Gesenkschmieden mit einem angepaßten Stempel hergestellte Kuppe einen den Durchtrittsquerschnitt (4'a) bestimmenden Abstand, von dor Wand des Stoßdänpferrohres hat.

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4. Stoßdämpforkolben nach den Ansprüchen 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die ;\>uten (4) in axialer Richtung an mindestens einem ihrer Enden erweitert sind.
5. StOi dämpferkolben nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, mit ventilgesteuerten Durchtrittsöffnungen zwischen beiden Kolbenseiten, dadurch gekennz e i c h η e t, daß der Kolbenkörper (1) ein doppeltwirkendes Ventil in Form einer Kreisringscheibe (3) mit dem Außendurchmesser D besitzt, welche auf einem auf der einen Kolbenkörperseite angeordneten schmalen Kreisring (1c), mit dem Innendurchmesser d, abzustützen ist, wobei das Verhältnis ΰ-d größer

cT oder gleich 15?i ist.·
6. Stoßdämpferkolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Krc-isringschcibe (3) auf einer ihrer Seiten und mit den! Innenrand auf einer Stützscheibe (8) entsprachenden Durchmessers und mit ihrer anderen beite auf dem Stützring (1c) abgestützt ist, der von einer inneren (1e) und einer äußeren (1d) Ausnehmung der Kolbonkörperseite gebildet ist, von denen die innere eine Anschlegtlache zum Begrenzen der Auslenkung der Ventilfederscheibe (3) bildet.
7. Stoßdämpforkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ausnehmung zweistufig (Ie, 1f) ausgebildet und der Außendurchmesser der inneren Stufe (1f) größer als der Innendurchmesser der Ventilfederscheibe (3) ist.

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8. Ötoßdämpfe-rkolbeii nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Kolbenstange (5) eine Lagerscheibo (7) trägt und die Ventilfe-derscheibe (3) derart zwischen der Stützscheibe (8) und dem KolbenkÖrpor (1) angeordnet ist, daß der äußere Lagurscheibena?and bei !Compressionsbevvegungen des KoI-bens Anschlag und Vibrationsdämpfer ist.
9. Stoßdämpferkolben nach den Ansprüchen 6,7 oder 6, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (Ie) des Kolbenkörpers (1) und die Lagerscheibe (7) Anschläge für die Ventil-' federscheibe (3) sind, wenn die Neigung des Deformationswinkels etwa 10$ betragt.
10. Stoßdämpforkolben nach Anspruch 8, d a d u r c h ge k e η η zeichnet, daß die Lagerscheibe (7)^:.'als_ Abstützung cinus elastischen Widerlagers am Ende d-er Kolbenbewegung ausgebildet ist.
11. Stoßdy.mpfürkolben nach den Ansprüchen 1 und 2,3 oder 4 , dadurch g e k ο η η ζ c 1 c h η e t, dali der Kolbcnkörper (1) des Stoßdämpfurs zwei einfaehwirkonde Ventilfederscheiben (3'» 3'a) je auf einer Kolbenseito besitzt, von denen eine die öffnungen (2'a) für den Durchtritt der -Flüssigkeit in Einfahrrichtung, die andere weitere Öffnungen (2·) für den Durchtritt d;r Flüssigkeit in Ausfahrrichtung des Kolbens kontrolliert, wobei die Eintrittsseiten in radialer Richtung erweitort sind, um nicht von der die Ausgänge abdeckenden Federscheibe verdeckt zu werden.

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12. Stoßd.Hmpf erkolben nach Anspruch 11, d a d υ r c h g ε· k e η i: ■ ζ e i c h η et, daß jede einfachwirkendο Ventilfedorsch^ibe (3¹, 3'a) mit einem als Ringscheibe entsprechenden Durchmessers ausgebildeten Widerlager zusammenwirkt und die maximale Auslenkung der crsteren von einer eingeschobenen Abstandsscheibe kalibrierter Dicke bestimmt ist.

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