DE2338035C3 - Ölpneumatischer Stoßdampfer - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen ölpneumatisehen Stoßdämpfer gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Stoßdämpfer werden insbesondere zwischen der tragenden Karosserie eines Autos und den Stoßstangen angeordnet.

Bei einem bekannten ölpneumatisehen Stoßdämpfer der vorausgesetzten Art (US-PS 29 59 410) enden die Entlastungsöffnungen in dem Kolben unmittelbar an der an den Kolben angrenzenden ölkammer. Die auf einen derartigen Stoßdämpfer ausgeübten Impulse werden von den dynamischen Viskositäts-Widerstandskräften des Betriebsöls aufgenommen. Diese Kräfte werden 5» dadurch erzeugt, daß beim Stoß das Betricbsöl durch die flächenveränderliche Austrittsöffnung und die Entlastungsöffnungen im Kolben gedrückt wird. Bei dem bekannten Stoßdämpfer sind die dynamischen Widerstandskräfte des Betriebsöls quadratisch proportional zu der Strömungsgeschwindigkeit des Betrieb'söis durch die genannten öffnungen. Aufgrund dessen steigt bei Zusammenstößen mit hoher Geschwindigkeit der Druck im Innern des bekannten Stoßdämpfers auf sehr hohe Werte an. Dies hat verschiedentlich zum Bruch des Stoßdämpfers selbst bzw. zum Bruch der Teile, an welche der Stoßdämpfer montiert ist, geführt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Stoßdämpfer der vorausgesetzten Art zu schaffen, bei welchem der Druck im Stoßdämpfer gemäß einer gegenüber dem Quadrat der Geschwindigkeit geringeren Geschwindigkeits-Abhängigkeit steigt, so daß zu hohe Drücke im StoßdäirtDfer und damit ein Bruch des Stoßdämpfer* bzw. der Teile, an denen dieser befestigt kt vermieden werden können.

Diese Aufgab« wird durch die im Anspruch!

. —!-i-—-Erfindung gelöst.

chin Siriusöffnung einmünden wird aufgrund des bei Pinom Auf oral! und durch das Hindurchdrücken des Sbi "dich Jie flüchenveränderliche Austr i.tsöffnung entstehenden Druckabfalls mi unmittelbaren Strömbereicn derselben das Bctncbsöl aus der ffim "er des üußeren Zylinders in die Ölkammer des inneren Zylinders hincingesaugt, während bei dem bekannten Stoßdämpfer das Betr.ebsöl cd.ghch durch dU EnUastungsöffnungen in Abhängigkeit des Öldrucks .? der ö kammer des äußeren Zylinders heniiisgcdrucki wird. Aurgrund des Hineinsuugcns des Betriebes m d.e Ölkammer des inneren Zylinders steigt der Druck im erlrndungsgemäßen Sioßdümpfer in einem gegenüber dem Quadrat der Geschwindigkeit geringen Gcschwindigkeits-Verhältnis an und erreicht damit geringere Werte als bei dem bekannten Stoßdämpfer. Aufgrund dessen ist beim erfindungsgemäßen Stoßdämpler ein Bruch desselben und der Teile, an denen dieser montiert ist. weitgehend vermieden.

Zweckmnßige Ausgestaltungen des crfindungsgemaßcn Stoßdämpfers ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen. -, ■ <

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausfiihrungsbeispiels beschrieben. Es

Fig 1 einen Längsschnitt durch einen Stoßdämpfer gemäß einem ersten Ausfiihrungsbeispicl nach der Erfindung. .

Fig 2 eine vergrößerte Ansicht eines Längsschnitts durch den Kolbcnabschnitt der ersten Ausführungs-

form, , _n

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 2 nach Schnittlinie MI-III.

Fig.4 eine vergrößerte Ansicht eines Längsschnitts durch den Kolbenabschnilt eines zweiten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung.

Fig.5 eine Ansicht durch die Anordnung gemäß F i g. 4 nach der Schnittlinie V-V,

Fig.6 eine vergrößerte Ansicht eines Längsschnitts durch den Kolbcnabschnitt einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.7 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß F i g. 6 nach der Schnittlinie VII-VII,

Fig.8 eine vergrößerte Ansicht eines Längsschnitts durch den Kolbenabschnitt einer vierten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig.9 einen Schnitt durch die Anordnung gemäü F i g. 8 nach der Schnittlinie IX-IX,

Fig. 10 in schematischer Darstellungsweise di( Anordnung der erfindungsgemäßen Stoßdämpfer ar den Stoßstangen eines Autos, und

Fig. 11 eine Grafik zum Vergleich der Leistunget zwischen einem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer unc einem bekannten Stoßdämpfer.

Wie in Fi g. 1 gezeigt, umfaßt der Stoßdämpfer einei äußeren Zylinder 10, einen inneren Zylinder 30, einei Kolben 60, der mit einem Ende des inneren Zylinders 31 verbunden ist, und eine flächenveränderliche Austritts öffnung 70, die durch eine in dem Kolben 6i vorgesehene Bohrung 66 und eine in dem äußere! Zylinder 10 eingesetzte, in die Bohrung 66 eingreifend

Drosselslange 50 gebildet wird I liervu ist die Stange 50 an ihrem vorderen Ende konisch geformt.

Das eine Ende des äußerer, Zylinders 10 (in Fig. I das rechte linde) ist mittels einer Verschlußkappe Il druckdicht verschlossen, während das andere Ende des liuUeren Zylinders 10 offen ist. so dab es mit Passung den inneren Zylinder 30 aufnehmen kann. Der Innenraum des iiulieren Zylinders 10 bildet eine ölkummer A.

Die Verschlußkappe 11 liegt luftdicht an einer Endfläche des äußeren Zylinders 10 aufgrund einer ·° Dichtung 12 an und ist mit Passung an dem äußeren Zylinder 10 mittels eines Schraubgewindes 13 befestigt. Im Mittelteil der Verschlußkappe U ist eine Aufnahmebohrung 14 vorgesehen, welche mit Passung die Stange 50 trägt.

Die Stange 50 weist einen konischen Teil 51, einen Teil 52 mit größcrem Durchmesser und einen Schraubten 53 auf. Der konische Teil 51 ist innerhalb des äußeren Zylinders 10 angeordnet. Der Teil 52 ist mit Passung in die Aufnahmebohrung 14 der Verschluükap- *o pe Il mittels einer Dichtung 54, die /wischen dem Teil 52 und dem Boden der Aufnahmcbohrung 14 gehalten ist, eingeschoben. Aul dem Schraubteil 53 ist eine Unterlegscheibe 55 und eine Mutier 56 aufgebracht.

Die Verschlußkappe H ist mit einem öleinlaß 15 versehen, durch welchen das Iklricbsöl 17 "on außen her in die Olkammer A eingefüllt wird. Als Bctriebsöl 17 kann ein nichtverdichtbares oder verdichtbares öl zur Anwendung gelangen. Wahrend der Benutzung des Stoßdämpfers ist der Öleinlaß 15 durch ein Abschlullorgan 16 verschlossen.

Mit dem anderen Endteil des äußeren Zylinders 10 stehen Buchsen 18 mit Passung in Eingriff, um eine gleichmäßige Führung des inneren Zylinders 30 zu erzielen. Die Buchsen 18 werden durch eine Schulter 19. die im Inneren des äußeren Zylinders 10 angefomi ist, einen Abstandshalter 20 und einen kappenartigen Anschlag 21. der an dem Ende des äußeren Zylinders 10 gesichert ist, gehalten.

Hin Endieil des inneren Zylinders 30 (der rechte Endteil gemäß Fig. I) ist in den äußeren Zylinder 10 eingeschoben. Hierzu ist der eingeschobene Endteil mit dem Kolben 60 verbunden. Ein frei beweglicher Ableilkolben 31 ist im Innern des inneren Zylinders 30 geführt.

An dem anderen Endteil des inneren Zylinders 30 sind ein Flansch 34 und ein Verschlußdeckel 37 mit Passung befestigt. Der Innenraum des inneren Zylinders 30. nämlich der Raum zwischen dem Verschlußdeckel 37 und dem frei beweglichen Abteilkolbcn 31, bildet eine Luflkammer C, während der Raum zwischen dem frei beweglichen Abtcilkolben 31 und dem Koben fiO eine olkammer Bbildet.

Der frei bewegliche Abteilkolben 31 >st im Inneren des Zylinders 30 luftdicht mittels Kolbenringen 32, 32 und einem O-Ring 33 geführt. Er unterteilt den Innenraum des inneren Zylinders 30 in die Olkammer B und die Luftkammer C und bewegt sich aufgrund des Druckunterschieds zwischen den beiden Kammern B und C, so daß er einen Druckunterschied ausgleichen kann.

Der Flansch 34 ist mit Passung an dem linken Ende des inneren Zylinders 30 mittels des Schraubgewindes 33 befestigt. Er ist mit von Bolzen zu durchsetzenden Bohrungen 36 versehen, um den Stoßdämpfer mit einem Teil, welches direkt einem Stoß ausgesetzt ist, /.. B. der Stoßstange eines Autos, zu verbinden. Der aufgrund eines Zusammenstoßes hervorgerufene Stoß wird z. B.

von der Stoßstange des Autos zu dem Flansch 34 und von diesem auf den inneren Zylinder 30 geleitel.

Der Verschlußdecke! 37 schließt das Innere des inneren Zylinders 30 mittels eines O-Rings 38 luftdicht ab. Kr liegt ferner an der inneren Endflache des Flansches 34 durch einen weiteren O-Ring 39 luftdicht an und ist mit dem Flansch 34 mittels Arretierbolzen 40, 40 verbunden. Auf diese Weise ist dieser Endteil des inneren Zylinders 30 luftdicht abgeschlossen.

Der Vcrschlußdeckel 37 ist mit einem Lufteinlaß 41 versehen, durch welchen Druckluft in die Luftkammer C des inneren Zylinders 30 von außen her eingeführt werden kann. Die Luftkammer C wird auf denselben Druck abgeglichen wie die olkammer A. Während des Gebrauchs des Stoßdämpfers ist der Lufleinlaß41 durch ein Abschlußorgan 42 verschlossen. Der Kolben 60 ist mittels eines Schraubgewindes 61 mit dem Endteil des inneren Zylinders 30 verbunden, welches mit Passung in den äußeren Zylinder 10 eingeschoben ist. Zudem ist er mil Passung luftdicht innerhalb des äußeren Zylinders 10 durch einen O-Ring 63 geführt, der in eine Ringnut 62 eingesetzt ist, die an der äußeren Uiiifangsflä<-he des Kolbens 60 ausgebildet ist und durch eine Gegenstück 64 getragen wird.

In dem Kolben 60 ist eine konische Öldurchfluß-Bohrung 65 ausgebildet, die sich zu der Olkammer B hin erweitert. Die Ölduichfluß-ßohrung 65 setzt sich fort in der Bohrung 66, die zu der Olkammer A hin offen ist. Die Bohrung 66. die in dem Kolben 60 ausgebildet ist. ist so angeordnet, daß das vordere Hiidieii des konischen Teils 51 der Stange 50 konzentrisch in die Bohrung 66 eingeschoben ist. Der konische Teil 51 und die Bohrung 66 bilden die flächenveränderliche Austriusöffnung 70. deren freie Qucrschnillsfläche sich ändert, wenn der innere Zylinder 30 sich in bezug auf den äußeren Zylinder 10 bewegt.

Der Kolben 60 weist separat zu der flächenveränderlichen Austrittsöffnung 70 Öffnungen 80 auf. Wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt, gehen die öffnungen 80 aus von der Endfläche des Kolbens 60, die an die olkammer A angrenzt, erstrecken sich schrägvcrlaufend innerhalb des Kolbens 60 und öffnen sich in den unmittelbaren Abslrömbereich der flächenveränderlichen Austrittsöffnung 70. Beispielsweise sind vier derartige öffnungen auf einem Kreisumfang im gleichen Abstand vorgesehen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. Danach ist zwischen der Durchfluß-Bohrung 65 und der Bohrung 66, welche in dem Kolben 60 vorgesehen sind, eine Kreisringnut 67 vorgesehen. Die Bohrung 66, die Ringnut 67 und die Öldurchfluß-Bohrung 65 stehen miteinander in Verbindung.

Öffnungen 81 beginnen an der Endfläche des Kolben; 60, welche an die Olkammer A angrenzt, erstrecken siel· parallel zu der Bohrung 66 innerhalb des Kolbens 60 unc stehen mit der Ringnut 67 in Verbindung. Auch ir diesem Fall sind vier derartige öffnungen 81 längs eine; Kreisumfangs im gleichen Abstand zueinander angeord net. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet eine zweite Bohrung 66', die die Bohrung 66 mit der dazwischenlic genden Ringnut 67 fortsetzt, einen Abströmbereicl· unmittelbar stromabwärts der Austrittsöffnung 70.

Wenn sich der Kolben 60 in Pfeiirichtung A' in F i g. bewegt, wird aufgrund des dadurch hervorgerufener Absaugens von Betriebsöl, was auf den den ölstrom voi uci flächcnvcrändcrlichcn Ausiriusöffnung begleiten den Unterdruck zurückzuführen ist, ein Druckabfal

erzeugt. Aufgrund dieses Druckabfalls saugen die Öffnungen 80 und 81 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbcispiel nach der Erfindung Bctriebsöl von dcrölkarrimer AindicÖlkammer ßab. • 'In den Fi g.6 und 7 ist ein drittes Ausführungsbcispicl nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Es unterscheidet sich durch eine Abänderung der Drossclstangc gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbcispicl. Der Aufbau des Kolbens 60, des äußeren Zylinders 10, des inneren Zylinders 30 und der anderen Bauteile ist derselbe wie im ersten Ausführungsbeispicl.

Eine Stange 100 hai gemäß diesem Ausführungsbeispicl einen zylindrischen Teil 101 und einen Schraubteil (nicht gezeigt). Der zylindrische Teil 101 besitzt einen derartigen Außendurchmesser, daß er mit Passung in der Bohrung 66 des Kolbens 60 gleitet. Ferner weist die Umfangsflächc des in der Bohrung 66 gleitenden zylindrischen Teils 101 konische Anschnittsteile auf. Die konischen Anschnittsteile sind durch konische Anschnittsflächen 103 mit einer Form gestaltet, daß diese gleichmäßig geneigte Flächen bilden, die eine zum vorderen Ende des zylindrischen Teils hin allmählich größer werdende Tiefe aufweisen. Die IJmfangsflächc des zylindrischen Teils 101 ist mit zwei gegenüberliegenden konischen Anschniitsf lachen 103 verschen.

Die Fig.8 und 9 zeigen ein viertes Auslührungsbei spiel nach der Erfindung, welches sich ebenfalls durch eine Abänderung der Dmsseislange unterscheidet. Die Ausbildung des Kolbens 60, des äußeren Zylinders 10. des inneren Zylinders 30 und der anderen Bauteile ist ebenfalls dieselbe wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbcispiel. Ähnlich dem dritten Ausführungsbeispicl besitzt eine Stange 150 einen zylindrischen Teil 151 und einen Schraubten (nicht gezeigt), und die konischen Anschniiistcilc sind an der Umfangsfläche des vorderen !indes des zylindrischen Teils 151 vorgesehen.

Die konischen Anschniltstcile sind hier als konisch geschnittene Nuten in der Umfangsfläche des zylindrischen Teils 151 derart ausgebildet, daß diese geneigte Einschnitte darstellen, welche zum vorderen Ende des zylindrischen Teils 151 eine größer werdende Tiefe aufweisen. Die Umfangsfläche des konischen Teils 151 des Stubs 150 ist mit einer Mehrzahl, in gleichem Abstand angeordneten, konischen Ansehniltsteilen versehen.

Das dritte und vierte Ausfilhningsbcispicl stimmen mil dem ersten und zweiten Aiisführimgsbeispiel insoweit überein, als das vordere Ende des zylindrischen ■■ Teils 101 oder 151 der Stange 100 b/w. 150 mit Passung in der Bohrung 66 des Kolbens 60 aufgenommen isi und die riächenveränderliehc Austrittsöffnung, deren freie Qucrschniusflachc sich bei der Bewegung des Kolbens 60 ändert, gebildet wird von der Bohrung 66 und den konischen Ansehniltslcilcn, nämlich den konischen Anschnittsflächen 103 oder den konischen Nuten 153, die in dem zylindrischen Teil 101 b/w. ISl ausgebildet sind.

Beim drillen und vierten Ausführungsbeispiel hut der zylindrische Teil 101 bzw. 151 der Siungc 100 b/w. 150 einen derartigen Außendurchmcs.scr, daß dieser mit Pussung in der Bohrung 66 gleitet, so daß die Ausrichtung der beiden Glieder allein durch die Pussung des zylindrischen Teils in der Bohrung 66 er/ieli ist. Die l.iigc der nuchcnvertlndcrlichcn Ausiriiisöffnung . die durch die Bohrung 66 und die konischen Ansehnitisfll) chcn 103 bzw. konischen Nuten 153 gebildet wird, wird hierdurch ebenfalls bestimmt. Darüber hinaus dienen die Bohrung 66 des Kolben.·; 60 und der zylindrische Teil 101 bzw. 151 als Führung für den inneren Zylinder 30 line den Kolben 60, da sich der Kolben 60 entlang de: zylindrischen Teils 101 bzw. 151 bewegt. Aufgrünt dessen ist jede Veränderung der Austrittsöffnung, die durch eine Exzentrizität zwischen der Bohrung und dei Stange hervorgerufen werden könnte, und damit jcd( Schwankung der Energieaufnahme-Charakteristik de: Stoßdämpfers vermieden.

ίο Der Betrieb des Stoßdämpfers gemäß der vorliegen den Erfindung wird im folgenden anhand des erster Ausführungsbcispicls beschrieben.

Wenn der Flansch 34 aufgrund eines Zusammenstoßes einen Aufprall in Pfcilrichiung Y gemäß f ig. 1 aufnimmt, wird der innere Zylinder 30 mit dem Kolbcr 60 in den äußeren Zylinder 10 hincingcdrückt. Aufgrüne des Zusammenwirkens zwischen der Bohrung 66 de« Kolbens 60 und der Stange 50 verkleinert sich die Fläche der Austriltsöffnung 70. Aufgrund der Verklcinc-

rung des Innenraums der Ölkammcr A fließt da« Bctriebsöl 70 aus der ölkiimmcr A, wie durch Pfeil Z in Fig. 1 iingcdcu'el, durch die Niiehenveränderlichc Austrillsöffnung 70 und durch die Öklurchfluß-Bohrung 65 in die ölkiimmcr Ii. Aufgrund der daraus resultierenden Druckerhöhung in der Ölkaiiimer h bewegt sich der frei bewegliche Abteilkolben 31 in Pfeilrichtiing IVwiein Fig. I infolge des aiii seine midie Ölkiimmcr Hangrenzenden I lache ausgeübten Drucks Der durch den Aufprall erzeugte Impuls .\ird durch clic Widerstandkräl'le des Belriebsols, die durch clic geschilderten Vorgänge hervorgerufen werden, iiulgcnominell.

Bei einem Zusammenpiall bei hoher (jcschwiiulij-'keii ist die Durchflußgeschwindigkeit des Betriebsöls clinch clic flächcnveränderliehe Ausiriilsörfnung 70 großer. Aufgrund dessen wird der Druckal ^rall im Absirönibc reich unmittelbar stromabwärts der lliichenvcränderlichcn Auslritlsöffnung 70 größer. Aufgrund der Absang kräfle infolge des Druckabfalls wird das Bciriebsöl in

der ölkiimmcr A kräftig durch die Öffnungen NO abgesaugt.

Daraus resultiert, daß der Innendruck der ölknmmer A sich in einer gegenüber dem quadratischen (icschw in digkcilsvcrhiiltnis erniedrigten (jeschwindigkeils Ab

hängigketl bewegt. Wenn die aufgrund des Zusammen pralls hervorgerufene Last wieder entfernt wird, wird der frei bewegliche Ableilkolben 31 aufgrund der Entspannung der Luft in der Lufikummer ('des inneren Zylinders zurückgeclrückt, wodurch das Beiriehsöl aus

y> der ölkiimmcr Ii in die ölkammcr A /uriickgcfiihri wird. Die Biiuleile des Stoßdämpfers nehmen anschließend wieder die in I i g. I gezeichnete Lage ein.

Der Betrieb eines Stoßdämpfers gemäß der zweiten, dritten und vierten Ausführungsmöglichkeil isl ähnlich

der im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbcispiel nach Fig. I beschriebenen Betriebsweise.

Fig. 10 zeigt die Anwendung eines crfindungsgcniüßcn Stoßdämpfers an einem Auto, jeweils zwei derartige Stoßdämpfer sind zwischen einer Autokuros-

te scric 1 und einer vorderen Stoßstange 2 und zwischen der Autokarosscric 1 und einer rückwärtigen Stoßstange 3 angeordnet, so daß diese Stöße bei Kollisionen aufnehmen. Fig. 11 ist eine Grafik bezüglich des l.cisiungsvcr

•5 glcichs /wischen einem erfindungsgcinäßcn Stoßdämpfer und einem herkömmlichen .Stoßdämpfer. Wie in Fig. 11 dargestellt, weist ein Stoßdämpfer herkömmlicher An Widerstandskräfte proportional dem Quadrat

der Geschwindigkeiten auf (II), während ein Stoßdämpfer nach der lirfindung Widerstandkräfte einer niedrigeren Geschwindigkeits-Abhängigkeit aufgrund der Wirkung der zusätzlichen öffnungen 80 b/.vv. 81 im Kolben 60 aufzeigt (I).

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. ölpneumutischcr Stoßdämpfer mit einem an einem Ende geschlossenen und an dem anderen Ende offenen, eine ölkummcr bildenden iiußcren Zylinder, einem gleitend in dem üußeren Zylinder geführten inneren Zylinder, dessen eines in den iußeren Zylinder eingreifendes Ende mit einem Kolben verbunden und dessen anderes Ende geschlossen ist, einer im Inneren des üuöeren Zylinders eingesetzten Drosiclstange, die zur,^ Bildung einer flüchenveründcrlichen Austrittsöffnung in eine Bohrung des Kolbens eingreift, der mit mindestens einer ölkammerscitig beginnenden Entlasiungsöffnung verschen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsöffnung (80, 81) in der Bohrung (66) des Kolbens (,60) im unmittelbaren Abströmbcrcieh der fläehcnvcränderlichen Austriitsöflnung(70)endet.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Entlaslungsöfl'nungcn (80) vorgesehen sind, die im Kolbon (60) auf einem Kreisumfang im gleichen Abstand angeordnet sind und zur Kolbenachse geneigt verlaufen.

3. Stoßdämpfer ach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Entlasiungsöffnungen (81) den Kolben (60) parallel /u seiner Bohrung (66) durchsetzt und mit einer zu der Bohrung (66) führenden Ringnut (67) in Verbindung steht, die sich in den unmittelbaren Abströmbereich der flächenveränderlichen Austrittsöffnung (70) öffnet.