DE2337665B2

DE2337665B2 - Hydraulischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2337665B2
Application number: DE2337665A
Authority: DE
Inventors: Erwin Ing.(Grad.) 6094 Bischofsheim Jentsch
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1973-07-25
Filing date: 1973-07-25
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2337665A1; DE2337665C3; US3901359A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, mit ringförmig den Dämpferzylinder umgeben- ⁴^ dem, Dämpfungsflüssigkeit enthaltendem Ausgleichsraum und einem in diesem angeordneten federnden Druckpolster in Gestalt eines luft- oder gasgefüllten Schlauches.

Die im Ausgleichsraum enthaltene Flüssigkeit gelangt ^r'° während des Betriebes des Dämpfers über das Ausgleichsventil in den Dämpferzylinder bzw. wird aus diesem wieder in den Ausgleichsraum verdrängt und dient zum Ausgleich der durch das Ein- und Austreten der Kolbenstange bewirkten Volumenänderungen im ^j5 Dämpferzylinder. Auf diese Weise sind die Räume beidseitig des Kolbens im Dämpferzylinder stets mit Dämpfungsflüssigkeit gefül'.t.

Zum Ausgleich der unterschiedlichen Füllmengen der Dämpfungsflüssigkeit im Ausgleichsraum ist in diesem ein Luftpolster vorgesehen. Je nach dem Grad des Eintauchens der Kolbenstange des Dämpferkolbens in den Dämpferzylinder steigt der Flüssigkeitsspiegel im Ausgleichsraum mehr oder weniger an und verändert dementsprechend das Volumen und den Druck des ⁶^ eingeschlossenen Luftpolsters.

Das während des Dämpferbetriebes erfolgende Hin- und Hersiröüieri der Flüssigkeit Zwischen Ausgleichs raum und Dämpferraum ist mit einer starken Turbulenz verbunden, die im Ausgleichsraum aufgrund des Vorhandenseins des Luftpolsters zur Verschäumung der Flüssigkeit führt. Gelangt beim Rückstoß des Schwingungadämpferkolbens verschäumte, d.h. einen relativ hohen Luftanteil enthaltende Flüssigkeit in den Arbeitsraum, ist ein einwandfreies Arbeiten des Schwingungsdämpfers nicht mehr gewährleistet.

Zur Reduzierung der insbesondere beim Aufstoß des Schwingungsdämpfers im Ausgleichsraum auftretenden Turbulenz, ist es z. B. durch die deutsche Auslegeschrift 15 80 375 und die belgische Patentschrift 5 31 124 bekannt, in dem Ausgleichsraum des Schwingungsdämpfers eine metallische Spirale anzuordnen. Mittels dieser Vorrichtung wird der beim Eintauchen der Kolbenstange in den Arbeitszylinder aus diesem in den Ausgleichsraum einströmenden Flüssigkeit ein Drall erteilt, wodurch die Flüssigkeit aufgrund der damit verbundenen Zentrifugalkraft bevorzugt gegen den Außenmantel des Ausgleichsraumes geleitet wird. Mit dieser Flüssigkeitsführung wird nicht nur die Turbulenz herabgemindert, sondern auch eine verstärkte Kühlwirkung für die Arbeitsflüssigkeit erzielt.

Um die Verschäumungsneigung der Flüssigkeit im Ausgleichsraum von Zweirohr-Schwingungsdämpfern herabzusetzen bzw. weitgehend zu beseitigen, ist es beispielsweise durch die USA-Patentschrift 31 23 347 auch be'cannt, im Ausgleichsraum gas- oder luftgefüllte dehnbare Behälter anzuordnen. Auf diese Weise wird das Gas oder die Luft von der Arbeitsflüssigkeit isoliert, so daß die Gefahr einer Anreicherung der Flüssigkeit mit Gas oder Luft nicht gegeben ist.

Es ist ferner allgemein bekannt, daß sich die Verschäumungsneigung, gleichgültig ob eine freie Oberfläche zwischen der Flüssigkeit und dem Gaspolster vorhanden ist oder ob das Gas in elastischen Behältern von der Flüssigkeit getrennt gehalten wird, mit steigendem Druck vermindert.

Die in der USA-Patentschrift 31 23 347 dargestellten Gas oder Luft enthaltenden Plastikbehälter im Ausgleichsraum von Zweirohrstoßdämpfern sind als flache Taschen ausgebildet, die in radialer Erstreckung den größten Teil des Abstandes zwischen dem Dämpferzylinder und dem Außenmantel beanspruchen und sich in Umfangsrichtung praktisch über den gesamten Ringquerschnitt des Ausgleichsraumes erstrecken.

Aufgrund dieser Formgebung der Plastikbehälter wird nicht nur der freie Querschnitt für die Zirkulation der Dämpfungsflüssigkeit im Ausgleichsbehälter begrenzt, sondern aufgrund der Tatsache, daß der beim Aufstoß eintretende Flüssigkeitsstrom auf eine relativ kleine durch die Plastikbehälter nach oben weitgehend abgeschirmte Flüssigkeitsmenge im Ausgleichsbehälter auftrifft, auch eine hohe Turbulenz erzeugt, durch die in diesem Falle die Wärmeabfuhr erheblich beeinträchtigt wird.

Die bekannten flachen Plastikbehälter haben darüber hinaus den Nachteil, daß die Nähte an ihren Stirnseiten wegen der großen Länge ihrer flanschartigen Verbindung besonders ungünstig beansprucht werden und dadurch die Gefahr des Leckwerdens der Behälter entsprechend groß ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer der eingangs bezeichneten Art, also einem Dämpfer ohne freie Flüssigkeitsoberfläche, zu schaffen, bei dem bei möglichst geringem Bauaufwand eine gute Wärmeabfuhr der Dämpferflüssigkeit und eine lange Lebensdauer der luft- oder gasgefüllten

Behälter gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erilndungsgemäß dadurch gelöst, daß der als Druckpolster dienende Schlauch schraubenförmig um den Dämpferzylinder herum angeordnet ist und sein Durchmesser etwa dem radialen Abstand zwischen Innen- und Außenwand des Ausgleichsraumes entspricht

Durch die Erfindung werden die Vorteile bekannter Dämpferbauarten vereinigt und deren Nachteile vermieden. Durch die Einlage eines keinen direkten Kontakt mit der Dämpfungsflüssigkeit aufweisenden Druckpolsters wird in bekannter Weise die Verschäumungsneigung der Flüssigkeit im Ausgleichsraum herabgesetzt, ohne daß dadurch die Wärmeabfuhr, sei es durch Verringerung der von Arbeitsflüssigkeit benutzten Oberfläche auf der Innenseite des Außenmantels oder sei es durch erhöhte Turbulenzerzeugung in der Flüssigkeit des Ausgleichsraumes beim Aufstoß des Dämpfers, beeinträchtigt wird.

Durch die schraubenförmige Anordnung des als Schlauch ausgebildeten Druckpolsters wird die in den Ausgleichsraum beim Aufstoß einströmende Flüssigkeit in eine Drehbewegung versetzt, so daß sie infolge des Dralls nach außen gegen den Außenmantel des Ausgleichsraumes geführt und wirkungsvoll gekühlt wird. In der Flüssigkeit evtl. noch mitgeführte Gasblasen werden ebenfalls nach außen geführt und können unter gleichzeitiger Abkühlung ungehindert nach oben steigen. Durch die Verwendung eines Schlauches, dessen Durchmesser etwa dem radialen Abstand zwischen Innen- und Außenwand des Ausgleichsraumes entspricht, läßt sich eine wesentliche Verkürzung der Endnähte und damit eine Verringerung von deren Beanspruchung erreichen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung des Gas- oder Luftpolsters ist somit eine einwandfreie Funktion des Schwingungsdämpfers bei langer Lebensdarer gesichert.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Enden des Schlauches nach dessen Füllung mit Gas oder Luft zugeschweißt und jeweils mit einem Ende des Dämpferzylinders verbunden sind. Zweckmäßig sind die verschweißten Enden des Schlauches abgeknickt und jeweils durch einen mit dem jeweiligen Ende des Dämpferzylinders verbundenen Klemmring gehalten. Dadurch läßt sich vorteilhaft eine einwandfreie Fixierung des Schlauches im Ausgleichsraum und durch die Klemmung eine Druckentlastung der vergleichsweise empfindlichen Endnähte erreichen.

Als sehr zweckmäßig hat sich eine Variante der Erfindung erwiesen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schlauch durch in bestimmten Abständen in Querrichtung vorgenommene Schweißungen in mehrere hintereinanderliegende Druckpolster unterteilt ist. Dieses Aufteilen des Schlauches durch verschiedene Zwischenschweißungen in beliebig viele kleinere Gasräume hat den Vorteil, daß bei defektem Schlauch nur eine einzige Gaszelle undicht wird und somit noch kein Ausfall des gesamten Druckpolsters zu verzeichnen ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen hydraulischen Schwingungsdämpfer nach der Erfindung im Längsschnitt (teilweise),

F i g. 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen schlauchförmigen Druckpolsters,

F i g. 3 einen Ring zum Einklemmen des zugeschweißten Endes des erfinHiingsgemäßen schlauchförmigen Druckpolsters in Ansicht

F i g. 4 den Klemmring nach F i g. 3 in Draufsicht
Fig.5 eine andere Ausführungsform eines Klemmringes für das zugeschweißte Schlauchende,
F i 3.6 den Klemmring nach F i g. 5 in Draufsicht und

F i g. 7 ein für den Einklemmvorgang bestimmtes Schlauchende.

Nach F i g. 1 bezeichnet 10 .den Dünpferzylinder eines hydraulischen Zwierohr-Schwingungsdämpfers, in

iu dem ein Dämpferkolben U axial hin- und herbewegbar ist Der Dämpferkolben 11 ist durch eine Schraubenmutter 12 an einer Kolbenstange 13 befestigt, die mit ihren nicht dargestellten oberen Ende an einem abzufedernden Bauteil, z. B. dem Aufbau eines Kraftfahrzeuges,

i> angreift Die Kolbenstange 13 ist in bekannter und daher nicht näher gezeigter Weise gegenüber ihrer Durchtrittsöffnung am oberen Ende (nicht gezeigt) des Dämpferzylinders 10 abgedichtet und mittels eines Führungsstückes 14 in Gleitpassung geführt Im

2« Dämpferkolben 11 sind mehrere durch Ventile verschließbare Drosselbohrungen angeordnet durch die die beidseitig des Dämpferkolbens 11 im Dämpferzylinder 10 befindliche Dämpfungsflüssigkeit während der Kolbenbewegung hindurchströmt und so die Dämpfung

2". des an der Kolbenstange 13 angreifenden schwingenden Bauteils bewirkt Die Wirkungsweise der Drosselbohrungen im Dämpferkolben ist bekannt, so daß sich hier eine nähere Darstellung und Erläuterung derselben erübrigen kann.

jo Zwischen einem den Dämpferzylinder 10 konzentrisch umgebenden Ausgleichszylinder 15 und dem Dämpferzylinder 10 erstreckt sich ein Ausgleichsraum 16, der ebenfalls mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist. Eine Kappe 17, die bei 18 zugleich als axialer Anschlag

J¹; für den Dämpferzylinder 10 dient, schließt den Ausgleichszylinder 15 bzw. -raum 16 nach unten ab. An der Kappe 17 ist ein Lagerauge 19 befestigt, mit dem der Schwingungsdämpfer an den ungefederten Massen, z. B. einer Kraftfahrzeugachse, angreift.

Der Dämpferzylinder 10 ist unten durch eine Ausgleichsvorrichtung 20 verschlossen. Sie weist eine zentrale öffnung 21 auf, in der ein Ventilteil 22 angeordnet und durch eine Federscheibe 23 mit einem ringförmigen Ventilsitz 24 in Anlage gehalten ist. Die

■15 Federscheibe 23 ist verhältnismäßig schwach und setzt einem Abheben des Ventilteils 22 vom Sitz 24 nur einen sehr geringen Widerstand entgegen. Dadurch wird über einen Verbindungskanal 25 ein relativ drosselfreies Einströmen von Flüssigkeit aus dem Ausgleichsraum 16

to in den mit 26 bezeichneten Teil des Arbeitsraumes im Dämpferzylinder 10 ermöglicht. Die Federscheibe 23 weist zu diesem Zweck Durchtrittsöffnungen auf, die in F i g. 1 der Einfachheit halber weggelassen worden sind.

Das Ventilteil 22 trägt ein Rückschlagventil 27, das eine axiale Bohrung 28 aufweist, die mit einer radialen Ausnehmung 29 verbunden ist. Das Rückschlagventil 27 wird durch eine Druckfeder 30 auf einem Ventilsitz 31 gehalten. Der Druck, mit dem das Rückschlagventil 27 mit seinem Sitz 31 in Anlage gehalten wird, ist etwas

bP größer als der im Raum 26 für die Öffnung der Drosselventile im Dämpferkolben 11 erforderliche Flüssigkeitsdruck während der Abwärtsbewegung des Däirnferkolbens 11. Bei normalem Betrieb des Schwingungsdämpfers hat somit eine Abwärtsbewegung des Dämpferkolbens 11 ein Strömen der Dämpfungsflüssigkeit aus dem Raum 26 durch die Drosselbohrungen in den mit 32 bezeichneten Raum hinter dem Dämpferkolben 11 zur Folge. Das Rückschlagventil 27 öffnet sich

nur dann, wenn der Druck im Arbeitsraum 26 über den zur öffnung der Drosselventile im Dämpferkolben 11 erforderlichen Druck hinaus ansteigt. In diesem Fall tritt Dämpfungsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 26 in den Ausgleichsraum 16 über und schafft einen Volumenausgleich für die Flüssigkeitsveränderung durch die Kolbenstange 13 in den mit 32 bezeichneten Teil des Arbeitsraumes.

Beim Rückzugshub des Dämpferkolbens 11 (Bewegungsrichtung in F i g. 1 nach oben) tritt durch Drosselbohrungen im Dämpferkolben 11 Flüssigkeit aus dem Teil 32 des Arbeisraumes in den Teil 26 des Arbeitsraumes über. Zusätzlich wird aber Volumen frei durch die sich aus dem Raum 32 herausbewegenden Kolbenstangenpartien. Ein Ausgleich wird hier durch Offnen des Ventils 22 geschaffen, das einen nahezu drosselfreien Rückstrom von Flüssigkeit aus dem Ausgleichsraum 16 in den Teil 26 des Arbeitsraumes ermöglicht.

Aus dem Vorangehenden geht hervor, daß während des Dämpferbetriebes ein ständiges Hin- und Herströmen von Dämpfungsflüssigkeit zwischen dem Teil 26 des Arbeitsraumes und dem Ausgleichsraum 16 stattfindet. Um ein Verschäumen (Kavitation) dieser Flüssigkeit zu vermeiden, ist im Ausgleichsraum 16 ein mit Gas oder Luft gefüllter Schlauch 33 schraubenförmig um den Dämpferzylinder 10 herum angeordnet. Dadurch wird die im Ausgleichsraum 16 befindliche Flüssigkeit ständig unter einem den Außendruck überwiegenden Druck gehalten. Durch die axialen Abstände zwischen den einzelnen Schlauchwindungen des Schlauches 33 ist aber gleichzeitig eine ausreichende Abgabe von überschüssiger Wärme des Dämpfers an die Umgebung gewährleistet. Ferner wird die Flüssigkeit durch die Schraubenwindungen des Schlauches 33 in Drehung versetzt, so daß einzelne Gasblasen durch die Zentrifugalkraft nach außen getrieben werden und nicht in den Teil 26 des Arbeitsraumes gelangen können. Die beiden Enden 34, 35 des Schlauches 33 sind, wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich, zusammengeschweißt und an den beiden Enden des Dämpferzylin^ri ders 10 durch Klemmringe fixiert. Ein solcher mit 36 bezifferter Klemmring ist in Fig. 1 zwischen dem unteren Ende des Dämpferzylinders 10 und der Ausgleichsvorrichtung 20 befestigt.

In Fig. 3 und 4 bzw. Fig. 5 und 6 sind nun zwei

κι Ausführungsformen 36a bzw. 36f> von Klemmringen sowie die Befestigungsmöglichkeiten der Schlauchenden 34,35 veranschaulicht.

Nach F i g. 3 und 4 besitzt der Klemmring 36a zwei Lappen 37, zwischen denen sich ein Schlitz 38 erstreckt

I¹S Das verschweißte Schlauchende 34 wird zu einer Schlaufe gebogen und in den Schlitz eingeklemmt. Nacli F i g. 5 und 6 sind am Klemmring 36b drei Lappen 39 mil zwei Schlitzen 40 vorgesehen, in die das Schlauchende 35 eingeklemmt wird. In Fig. 7 ist die für eine

jo Befestigung im Klemmring 36a bzw. 366 erforderliche Länge des Schlauchendes mit C bezeichnet. Durch das beschriebene Einklemmen der Schlauchenden wird vorteilhaft eine Druckentlastung der Schweißnähte an den äußersten Enden erreicht.

?■> Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist der Schlauch 33 durchgehend als ein in sich geschlossenes Druckgasvolumen ausgebildet. Fig.2 zeigt nun eine andere Variante. Hier ist der Schlauch 33a durch mehrere Schweißnähte 41 in eine entsprechende Anzahl

ι« einzelner Druckpolster 42 unterteilt, die zwar durch die Schweißnähte 41 festigkeitsmäßig verbunden sind, deren Gasvolumina jedoch nicht miteinander in Verbindung stehen. Wird nun während des Dämpferbetriebes ein einzelnes Druckpolster 42 undicht, so bleiben

r> die restlichen Druckpolster des Schlauches 33a und damit der gesamte Dämpfer dennoch funktionsfähig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere für Fahrzeuge, mit ringförmig den Dämpferzylinder umgebendem und mit diesem durch ein Ausgleichsventil verbundenem. Dämpfungsflüssigkeit enthaltendem Ausgleichsraum und einem in diesem angeordneten federnden Druckpolster in Gestalt eines luft- oder gasgefüllten Schlauches, dadurch gekennzeichnet, daß der als Druckpolster dienende Schlauch (33, 33a) schraubenförmig um den Dämpferzylinder (10) herum angeordnet ist und sein Durchmesser (33, 33a) in an sich bekannter Weise etwa dem radialen Abstand zwischen Innen- und Außenwand des Ausgleichsraumes (16) entspricht

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schlauches (33,33a) etwa dem radialen Abstand zwischen Innen- und Außenwand des Ausgleichsraumes (16) entspricht.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (34,35) des Schlauches (33, 33a) nach dessen Füllung mit Gas oder Luft zugeschweißt und jeweils mit einem Ende des Dämpferzylinders (10) verbunden sind.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschweißten Enden (34, 35) des Schlauches (33, 33a) abgeknickt und jeweils durch einen mit dem jeweiligen Ende des Dämpferzylinders (10) verbundenen Klemmring (36,36a, 36b) gehalten sind.

5. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (33a) durch in bestimmten Abständen in Querrichtung vorgenommene Schweißung (41) in mehrere hintereinanderliegende Druckpolster (42) unterteilt ist.