-
Hydraulischer Stoßdgmpfer Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische
Stoßdämpufer, Nach der Erfindung weist ein hydraulischer Stoßdämpfer einen in einem
Zylinder verschiebbaren Kolben auf, der eine axiale Relativbewegung an einer Kolbenstangeaus
führen kann, sowie ein federnd wirkendes Bauteil, das den Kolben in eine Grenzlage
in einer Richtung relativ zu der Kolbenstange zum Kontakt mit einem Ventilverschließelement
bringt, das an der Kolbenstange angebracht ist und das eine Ende eines Kanals abschließt,
der die einander abgewandten Seiten des Kolbens miteinander verbindet und der einen
Flächenteil des Kolbens druckentlastet, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß
eine auf den nicht entlasteten Flächenteil des Kolbens
in der richtigen
Richtung wirkende Druckdifferenz den Kolben von dem Ventilverschließelement weg
gegen die Druckkraft des federnd wirkenden Bauteils zu treiben sucht, um den Kanal
zu öffnen.
-
Bei einer derartigen Anordnung kann das Öffnen des Kanals durch ein
relativ schwaches federndes Organ gesteuert werden, weil ein Teil der Fläche des
Kolbens, an dem ein Druckunterschied auftritt, druckentlastet ist. Die Anordnung
wird daher vorzugsweise dort mit Nutzen verwendet, wo die Bewegung des Kolbens von
dem Ventilverschließelement hinweg nur dazu benutzt wird, übermässig hohe Drücke
herabzusetzen, die nur gelegentlich auftreten, und wo andere Mittel zur Steuerung
der Strömung von der einen Kolbenseite zur anderen während des grösseren Teils der
Wirkungsdauer vorgesehen sind.
-
Eine solche Entlastung kann erforderlich sein, um passende Eigenschaften,
etwa geeignete Fahreigenschaften, herzustellen, wenn der Stoßdämpfer in einer Fahrzeugaufhängung
benutzt wird, um Schäden zu vermeiden, die durch Stoßbelastungen hervorgerufen werden
können. Wird die Anordnung nur für gelegentliches Arbeiten benutzt, läßt sich der
Kanal für den normalen Durchgang von Fluid von einer Kolbenseite auf die andere
in einer oder in beiden Richtungen verwenden, und für die Steuerung können dann
zusätzliche Mittel vorgesehen sein. Zum Beispiel kann das Verschließelement in der
entgegengesetzten Richtung gegen eine Federbelastung zu öffnen sein.
-
Das Verschließelement ist vorzugsweise als Scheibe ausgebildet, die
sich gegen eine Federkraft von dem Kolben weg bewegen kann, um den Kanal zu öffnen,
nach Maßgabe des Drucks in einer Richtung, die derjeng entgegengesetzt
ist,
in der sich der Kolben von dem Verschließelement weg zu bewegen sucht.
-
Die Scheibe sollte so groß wie möglich gewählt werden, um die unmittelbare
Belastung des Kolbens herabzusetzen, so daß das federnde Organ, das der Bewegung
des Kolbens als Ganzem entgegenwirkt, so schwach wie möglich ausgeführt sein kann.
Vorzugsweise berührt daher der Kolben die Scheibe an der Randlinie der Scheibe,
indem er einen in axialer Richtung ausgedehnten Flansch die Scheibe berühren läßt.
-
Die Scheibe kann ihrerseits federnd ausgeführt sein und zumindest
einen Teil der Federwirkung ausüben; die Scheibe kann beispielsweise die Abschlußscheibe
eines Satzes Scheibenfedern sein. Die Scheibe kann aber auch starr ausgeführt und
mit einer durchgehenden Öffnung versehen sein, die mit dem Kanal in Verbindung steht
und die von einem Ventil zu verschliessen ist, das eine Strömung durch den Kanal
in einer Richtung zuläßt, die derjenigen entgegengesetzt ist, die auftritt, wenn
der Kanal durch die Kolbenbewegung geöffnet wird. Das Ventil kann aus mindestens
einer Scheibenfeder bestehen oder mindestens eine solche Feder aufweisen.
-
Vorzugsweise sind ständig zwischen den beiden Kolbenseiten offengehaltene
Nebenstromöffnungen vorgesehen; die Nebenstromöffnungen können aus einer Kerbe in
der Scheibe bestehen, oder bei starrer Scheibe und Verwendung eines Scheibenfederventils
in der Scheibenfeder oder einer der Scheibenfedern angebracht sein.
-
Das federnde Organ, das den Kolben belastet, kann aus einem Satz Scheibenfedern
bestehen.
-
Die Erfindung läßt sich auf unterschiedliche Weise verwirklichen,
und nachstehend-sollen zwei Ausführungsformen beschrieben werden, die an Hand von
Zeichnungen erläutert werden: Fig. 1A und 1B geben zusammen einen Längsschnitt durch
einen Stoßdämpfer wieder, dessen Entlastungseinrichtung bei Zughub wirksam wird;
die Figuren geben die Verhältnisse während des Druckhubes wieder; Fig. 2 ist ein
Längsschnitt durch das Druckventil des Stoßdämpfers nach Fig. 1 und zeigt-dessen
Verschiebung bei hohen Kompressionsgeschwindigkeiten; Fig. 3A und 3B entsprechen
der Fig. 1 und geben den Zughub wieder, bevor die Entlastungseinrichtung wirksam
wird; Fig. 4 gibt die Stellung des Kolbens wieder, wenn dieser sich bewegt hat,
um die Druckentlastung herbeizuführen; Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform der
Kolbenanordnung, bei der die Entlastungseinrichtung wieder beim Zughub wirksam wird,
und zeigt die Verhältnisse beim Zughub, bevor die Entlastungseinrichtung wirksamwird;
und Fig. 6 zeigt die Kolbenanordnung nach Fig. 5, wenn der kolben als Ganzes sich
bewegt hat, um eine Druckentlast-ung herbeizuführen.
-
ii'1 in deil Fig 1 bis 4 dargestellte Stoßdämpfer weist
zwei
Koaxialrohre 1 und 2 auf; das innenliegende Rohr 1 bildet einen Zylinder, in dem
sich eine Kolbenanordnung 3 hin und her bewegen läßt. Die Kolbenanordnung 3 besteht
aus einem Kolben 4, der von Kanälen 5 und 6 durchzogen wird. Der Kolben 4 unterteilt
den Zylinder in eine erste, eine Kolbenstange 7 umgebende Zylinderkammer X und eine
zweite, auf der anderen Seite des Kolbens befindliche Zylinderkammer Y. Die Kanäle
5 und 6 werden durch eine Ventilverschließscheibe 8 (Ventilring) geschlossen, die
an der Kolbenstange 7 angebracht ist und von einem Satz Federscheiben 9 in Schließstellung
gedrückt wird.
-
Der Ventilring 8 ist seinerseits schwach federnd und liefert einen
Teil der Federkraft. Auf der der Seite mit den Federscheiben 9 abgewandten Seite
desMKolbens 4 befindet sich ein weiterer Satz Federscheiben 11, die die Kanäle 5
und 6 nicht abdecken, die aber dazu dienen, den Kolben gegen den Ventilring 8 zu
drücken. Die verschiedenen Bauelemente werden auf der Kolbenstange 7 mit Hilfe von
drei Beilagscheiben 12, 13 und 14, einer Büchse 15 und einer Mutter 16 gehalten.
Der Kolben 4 läßt sich ein kleines Stück weit auf der Büchse 15 verschieben.
-
In die Seitenkante des Ventilrings 8 sind Nebenstromkerben 18 geschnitten,
wie sich am deutlichsten in Fig, 3 erkennen läßt. Diese Kerben stellen eine ständige
Verbindung zwischen den Zylinderkammern X und Y durch den Kolben hindurch dar.
-
Das andere Ende der Kolbenstange 7 verläuft durch eine, einen Verschluß
bildende Endscheibe 21 und eine Öl- und Staubdichtung 22, die eine Abdeckung 23
trägt, an der das Aussenrohr 2 befestigt ist. Am rechten Ende des Aussenrohres 2
befindet sich ein Abschlußdeckel 24, der mit einem Endring 25 versehen ist und in
dem sich ein Druckventil
26 befindet, das ausserdem mit dem Ende
des Innenrohres 1 verbunden ist. Das Druckventil 26 besteht aus einem Ventilgehäuse
27, in dem sich ein Ventilorgan 28 und ein Ventilelement 29 befindet. Das Ventilorgan
28 steht unter einer von dem Endring 25 weg und auf einen Ventilsitz 31 in dem Gehäuse
27 hin gerichteten Druckkraft, die von einer Feder 32 geliefert wird, deren eines
Ende an dem Ventilorgan 28 und deren anderes Ende an einem Ring 33 im Ventilgehäuse
anliegt. An der Umrandung des Ventilorgans 28 befinden sich iXebenstromkerben 34,
die eine Strömung aus der Kammer Y durch einen Kanal 35 in dem Ventilgehäuse in
einen Fluidbehälter 36 (Ausgleichsraum) erlauben, der sich zwischen den beiden Rohren
1 und 2 befindet. Das Ventilelement 29 steht unter der Druckwirkung einer zwischen
einer Fläche an dem Ventilorgan 28 und einer Beilagscheibe 38 an dem Ventilelement
29 ausgespannten Feder 37, die es gegen einen ringförmigen Vorsprung an dem Ventilorgan
28 drückt. Am Rande des Ventilelements befinden sich Kerben 41, so daß Fluid aus
der Kammer zu den Nebenstromkerben 34 in dem Ventilorgan gelangen kann, wenn das
Ventilelement nicht auf dem Ventilgehäuse aufsitzt. In dem Ventilelement 29 ist
ausserdem ein Durchlaß 42 vorgesehen, der eine stänuige Verbindung zwischen dem
Ausgleichsraum 36 und der Kammer Y herstellt.
-
Am anderen Ende der Kolbenstange 7 ist ein Endring 43 sowie eine Staubkappe
44 angebracht, die über den äusseren Zylinder greift.
-
Der Stoßdämpfer arbeitet folgendermaßen: Während des in Fig, 1 dargestellten
Druckhubs bewegt sich der Kolben nach rechts (in dieser Figur) und Fluid gelangt
aus der
Kammer Y durch die Kanäle 5 und 6 in die Kammer X, da die
von dem Fluid ausgeübte Kraft den Ventilring 8 öffnet. Gleichzeitig wird Fluid aus
der Kammer Y in den Ausgleichsraum 36 durch den Durchlaß 42 in dem Ventilelement
29 übertragen. Der Durchlaß 42 kann unter diesen Umständen das von der Kolbenstange
verdrängte Fluid bewältigen.
-
enn die Kolbengeschwindigkeit über einen bestimmten Grenzwert angestiegen
ist, kann der Durchlaß 42 das gesamte verdrängte Fluid nicht schnell genug hindurchtreten
lassen und der Druck des Fluids auf das Ventilelement 29 führt zu dessen Verlagerung,
wie in Fig. 2 erkennbar.
-
Diese Verlagerung gibt den Durchlaß aus der Kammer Y in den Ausgleichsraum
36 über die Kerben 41, die Kerben 34 und den Kanal 35- frei.
-
Der Zughub ist in Fig. 3 wiedergegeben; während dieser durch das Ausfedern
bedingten Bewegung verschiebt sich der Kolben nach links. Aus der Kammer X strömt
Fluid durch die Kanäle 5 und 6 in dem Kolben und die Nebenstromkerben 18 in die
Kammer Y. Fluid aus dem Ausgleichsbehalter 3o geht durch den Kanal 35 und die Kerben
41 in uie Kammer Y über, aa der Fluiddruck die Kraft aer Feder 37 Ubertrofen uno
das Ventilelement auf den Kolben u verscnoben hat.
-
Kenn die Geschwindigkeit des den Kolben durchsetzen@@@ Fluid zunimmt,
nimmt auch der auf den nicht durch den @enti@ring entlasteten Flächenteil des Kolbens
einwirkende Druchunterschied zu, bis die Kraft der Federscheiben@@ @@@rwunden wird
und der Nolben als sich in der Kolbenstange entlan@ dePft Ventilring @@@@@@@@ diese
Stell@@ n @@@@@@ iediv @@@@@@@@@@@ @@ diese @eise wird @@ @rä@un@ durch @@ @@@ @rch
er@@h@.
-
r ll ez t s
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine andere mögliche
Ausbildung der Kolbenanordnung nach den Fig. 1 bis 4; übereinstimmende Bauteile
sind mit den gleichen Bezugszahlen versehen. In diesem Fall besteht der Ventilring
aus einer starren Scheibe 51 mit einem Durchlaß 52, und die Scheibe wird von einem
Satz Federscheiben 53 in die Schließlage gedrückt. Zu Beginn des Zughubs (Fig. 5)
strömt Fluid durch eine Nebenstromkerbe 54 in der ersten Federscheibe, durch den
Kanal 52 zum Kanal 5 in dem Kolben. Wenn der Druckunterschied an dem Kolben eine
vorgegebene Höhe erreicht, bewegt sich der Kolben als Ganzes an der Kolbenstange
entlang gegen die Kraft der Federscheiben 11, bis, wie die Fig. 6 erkennen läßt,
die Kanäle 5 und 6 offen liegen und Fluid um den Ventilring 51 fliessen kann.
-
Es hat sich gezeigt, daß bei den oben beschriebenen Anordnungen der
Widerstand gegen eine- Bewegung tatsächlich abnimmt mit einer Zunahme der Geschwindigkeit,
die die Verlagerung des Kolbens veranlaßt.
-
Bei den beiden beschriebenen Anordnungen kommt die Entlastungseinrichtung
beim Zughub zur Wirkung. Eine solche Anordnung ist besonders nützlich, wenn sie
in die Zugstange einer Anhängevorrichtung eingebaut ist, um Stoßbelastungen herabzusetzen,
die durch "Auflaufen" ("snatchir.g") entstehen. Mit geringfügigen Änderungen kann
die Anordnung so umgestaltet werden, daß die Entlastung bei dem Druckhub erfolgt.
Derartige Anordnungen können bei Fahrzeugaufhängungen verwendet werden. Die Federscheiben
lassen sich durch Schraubenfedern ersetzen.
-
Patentansprüche: