DE2356186C2 - Hydropneumatischer Stoßdämpfer - Google Patents

Description

Jeder Stoßdämpfer 22 besteht aus einem äußeren Zylinder 28 und einem inneren Zylinder 30, die teleskopartig zueinander beweglich sind. Das vordere Ende des inneren Zylinders 30 ist über ein Anschlußstück 32 mit der Stoßstange 20 verbunden. Eine an der Stoßstange 20 wirksam werdende Znsammenstoßkraft wird über die Stoßdämpfer 22 auf den Fahrzeugrahmen übertragen, wobei sich diese verkürzen und hierbei kinetische Energie gedämpft oder verzehrt wird.

Der äußere Zylinder 28 hat einen Mantel 34, an dem nahe seinem vorderen Ende ein Flansch 36 angeschweißt ist, über den die Verbindung mit dem Winkel 24 am Rahmen 10 erfolgt In diesem Bereich hat der Mantel 34 ein Teil 37 vergrößerten Durchmessers, das mit dem Teil kleineren Durchmessers durch ein kegelstumpfmantelförmiges Teil 38 verbunden ist Auf der anderen Seite ist ein ähnliches kegelstumpfmantelförmiges Teil 40 vorgesehen, das als Anschlag dient Die rechte Stirnseite des Mantels 34 ist durch einen angeschweißten Deckel 42 verschlossen, der an seiner Innenseite zentral einen Zumeßstift 44 trägt, während auf der Außenseite ein Gewindezapfen 46 vorgesehen ist, der durch ein Loch im Winkel 26 tretend der Befestigung dient. Auf den Gewindezapfen kann eine Mutter aufgeschraubt werden.

Wie die F i g. 2 bis 4 zeigen, hat der innere Zylinder 30 einen Mantel 48, dessen rechte Stirnseite durch eine Stirnwand 50 verschlossen ist. Die Stirnwand 50 hat eine zentrale öffnung 52, in der radial verschieblich ein ringförmiger Ventileinsatz 54 angeordnet ist, der mit dem Zumeßstift 44 zusammenarbeitend eine ringförmige erste Drosselstelle 56 veränderlichen Querschnitts bestimmt. In dem Mantel 48 gleitet ein Kolben 58, der gegen den Mantel durch einen O-Ring 60 o. dgl. abgedichtet ist Die Stirnwand 50 begrenzt mit dem Mantel 34 und dem Deckel 42 des äußeren Zylinders eine erste Flüssigkeitskammer 62, während der Kolben 58 zusammen mit der Stirnwand 50 und dem Mantel 48 des inneren Zylinders eine zweite Flüssigkeitskammer 62 begrenzt. Ferner ist durch den Kolben 58, den Mantel 48 des inneren Zylinders sowie einen dessen linke Stirnseite verschließenden Bügel 64 eine Gaskammer 68 begrenzt, die mit einem Druckgas gefüllt ist. Mit dem Mantel 48 des inneren Zylinders ist ein Anschlagring 70 beispielsweise durch Schweißen starr verbunden, der einen erhöhten Bund hat, der einen Lagerring 72 aus Nylon hält. Der Anschlagring hat ferner eine kegelstumpfmantelförmige Anschlagfläche 74. Der Mantel 48 des inneren Zylinders ist von einem O-Ring 76 umgeben, der gegen den Lagerring 72 anliegt. Ferner ist ein Lagerring 78 an der Stirnwand 50 gehalten, der gegen den Mantel 34 des äußeren Zylinders abdichtet, so daß der innere Zylinder 30 als Kolben im äußeren Zylinder 28 arbeitet.

Die beiden Flüssigkeitskammern 62 und 66 sind völlig mit einer unzusammendrückbaren Flüssigkeit, beispielsweise üblicher hydraulischer Flüssigkeit, gefüllt, während in die Gaskammer 68 durch eine öffnung 80 in dem Bügel 64 ein Druckgas eingefüllt wird, die danach durch eine eingeschweißte Kugel 82 verschlossen wird (Fig. 2).

Die Gaskräfte drücken den Kolben 58 nach rechts, so daß Flüssigkeit aus der zweiten Kammer 66 in die erste Kammer 62 verlagert wird, wobei die Vorrichtung ihre maximale Länge annimmt (Fig. 2). Diese Bewegung wird durch Anfahren der Anschlagfläche 74 gegen das Teil 40 des äußeren Zylinders begrenzt. Bei Übertragung von Zusammenstoßkräften von der Stoßstange 20 bewirken diese über den Bügel 64 eine Rechtsbewegung des inneren Zylinders 30, wodurch ein Verkürzen des Stoßdämpfers eintritt, bei der Flüssigkeit aus der ersten Kammer 62 durch die erste Drosselstelle 56 zur zweiten Kammer 66 verlagert wird. Hierbei tritt der Zumeßstift 44 weiter durch die erste Drosselstelle 56 und verringert infolge seiner verjüngten Ausbildung den Querschnitt dieser Drosselstelle, so daß eine erste Energieverzehr eintritt Durch die Verlagerung der Flüssigkeit erhöht

ίο sich das Volumen der zweiten Kammer 66, so daß der Kolben 58 nach links bewegt eine Druckerhöhung in der Gaskammer 68 bewirkt. Nach Beenden der Zusammenstoßkraft wirkt dieses verdichtete Glas als Feder, die den Rückhub des Stoßdämpfers in die gestreckte Lage

π bewirkt.

Wie die F i g. 2 bis 5 zeigen, enthält der Stoßdämpfer 22 eine Ventilanordnung, um den Rückstrom der Flüssigkeit aus der zweiten Kammer 66 zur ersten Kammer 62 zu beeinflussen, und zwar in dem Sinne, daß die Geschwindigkeit des Rückhubes verringert wird. Die Ventilanordnung besteht aus einer kreisförmigen Ventilscheibe 8·* und einer ringförmigen Gegenpiatte 86. Die Ventilscheibe 84 besteht aus einem verhältnismäßig steifen, aber doch biegungsfähigen Werkstoff, beispielsweise Polyurethan, und enthält zwei diametral zueinander liegende öffnungen 88, die eine zweite Drosselstelle bilden, und eine zentrale öffnung 90, die von einer im wesentlichen kegelstumpfmantelförmigen Lippe 92 auf der der zweiten Kammer 66 zugewandten Seite der Ventilscheibe umgeben ist. Diese Lippe hat eine kegelstumpfmantelförmige innere Fläche 94. Der Außendurchmesser der Ventilscheibe 84 ist etwas kleiner als der Durchmesser des Mantels 48, während der Außendurchmesser der Gegenplatte 86 im wesentlichen dem Durchmesser des Mantels 48 gleich ist, so daß die Gegenplatte zwischen der Stirnwand 50 und dem Rand des Mantels 48 fest eingeklemmt werden kann. Die Gegenpiatte 86 hält die Ventilscheibe 84 in der zweiten Kärntner 66, wobei ihre zentrale Öffnung 90 im

wesentlichen axial ausgerichtet zur Öffnung 52 im Ventileinsatz 54 liegt.

Wie die Fig. 2, 3 und 5 zeigen, spannt die Gegenplatte 86 nur den äußeren Rand der Ventilscheibe 84 fest, so daß der zentrale Bereich rings um die die Lippe 92 frei liegt. Befindet sich der Stoßdämpfer in der gestreckten Lage, so hat die erste Drosselstelle 56 ihren maximalen Durchströmquerschnitt und die rechts liegende Fläche 96 der Ventilscheibe 84 ist dem Druck der Flüssigkeit der ersten Kammer 62 ausgesetzt. Die linke Fläche 98 der Ventilscheibe 84 ist dem Druck in der zweiten Kammer 66 ausgesetzt. Die Öffnungen 88, die beiderseits der Lippe 92 in der Ventilscheibe 84 vorgesehen sind, befinden sich im Bereich einer kreisförmigen Aussparung 100 in der Stirnwand 50, durch die eine Verbindung der eine zweite Drosselstelle darstellenden öffnungen 88 mit der ersten Drosselstelle 56 rund um die Kante des Ventileinsatzes 54 besteht. Um diese Verbindung zu gewährleisten, kann die Kante des Ventileinsatzes 54 gekerbt oder in anderer Weise ausgespart werden.

Bei gestreckter Lage des Stoßdämpfers (Fig.2) herrscht gleicher Druck in beiden Kammern 62 und 66, so daß die Ventilscheibe 84 ihre ebene Gestalt annimmt, da sie die Neigung hat, ihre bei der Herstellung erteilte Form beizubehalten. Bei der Aufnahme einer Zusammenstoßkraft von der Stoßstange 20 steigt der Druck in der ersten Kammer 62 schnell an, so daß ein Abstrom der Flüssigkeit durch die erste Drosselstelle 56 zur

zweiten Kammer 66 beginnt. Gleichzeitig dringt der Zumeßstift 44 fortschreitend tiefer in die erste Drosselstelle ein. Da die nachgiebige Ventilscheibe 84 dem Druck in der ersten Kammer ausgesetzt ist, wird der nicht eingespannte zentrale Teil nach links abgebogen (Fig. 3), wodurch die zentrale öffnung 90 in der Ventilscheibe vergrößert wird und somit ein ungedrosselter Durchfluß zur zweiten Kammer 66 eintritt. Das Verkürzen des Stoßdämpfers 22 erfolgt somit in der normalen energieverzehrenden Weise.

Endet die Zusammenstoßkraft, so drückt der Druck des Gases in der Gaskammer 68 den Kolben 58 nach rechts, wodurch ein Druckanstieg in der zweiten Kammer 66 bewirkt wird. Die Flüssigkeit sucht aus der zweiten Kammer zwischen der Lippe 92 der Ventilscheibe 84 und dem Zumeßstift 44 zur ersten Drosselstelle 56 und damit zur ersten Kammer 62 zu gelangen. Der Druck in der zweiten Kammer 66 wirkt auch auf die linke Fläche 98 der Ventilscheibe und die Außenfläche der Lippe 92, so daß die Ventilscheibe in ihre normale Lage zurückgedrückt wird, in der die Fläche 94 der Lippe abdichtend gegen den Zumeßstift 44 anliegt. Die Flüssigkeit kann damit nicht unmittelbar zur ersten Drosselsteile 56 gelangen, wird vielmehr über die durch die öffnungen 88 in der Ventilscheibe 84 gebildete zweite Drosselstelle geleitet. Diese öffnungen 88 sind so bemessen, daß zwischen den beiden Kammern ein Druckgefälle entsteht, durch das die Geschwindigkeit des Rückhubes des Stoßdämpfers verringert wird. Die durch die öffnungen 88 strömende Flüssigkeit fließt über die Aussparungen 100, um die Kanten des Ventileinsatzes 54 zur ersten Drosselstelle 56 und gelangt auf diesem Wege in die erste Kammer 62. Hierbei tritt in der ersten Drosselstelle 56 im wesentlichen kein Druckabfall ein, so daß diese praktisch unwirksam ist. Gleichzeitig wird aber auch der Zumeßstift 44 aus der öffnung 90 der Ventilscheibe 84 zurückgezogen, bis der Stoßdämpfer seine gestreckte Lage erreicht. Während des Zurückziehens des Zumeßstiftes 44 bleibt die unter dem Druck der Flüssigkeil stehende biegsame Ventilscheibe 84 in dauernder dichter Anlage gegen den Zumeßstift 44, wodurch der alleinige Abstrom der Flüssigkeit über die zweite Drosselstelle gewährleistet ist.

Fig.6 zeigt eine abgewandelte Form einer Ventilscheibe 102, die als ebene Ringscheibe ausgebildet ist und eine zentrale Öffnung 104 und zwei diametral

ίο einander gegenüberliegende Öffnungen 106 enthält, welch letztere die zweite Drosselstelle bilden. Die Ventilscheibe 102 besteht aus einem steifen, jedoch biegungsfähigen Werkstoff, beispielsweise Polyurethan, und ist mit der Stirnwand 50 des inneren Zylinders in der gleichen Weise wie die Ventilscheibe 84 befestigt. Unterschiedlich ist, daß die Ventilscheibe 102 keine Lippe aufweist. Die zentrale Öffnung 104 ist jedoch von kleinerem Durchmesser als die zentrale öffnung 90 der Ventilscheibe 84, so daß, sobald der Zumeßstift 44 im Bereich der zentralen öffnung 104 ist, ein dichter Abschluß erfolgt.

Arbeitsmäßig wirkt die Ventilscheibe 102 nahezu ebenso wie die Ventilscheibe 84. Beim Verkürzen des Stoßdämpfers lenkt der Druck der Flüssigkeit die Ventilscheibe 102 ab, so daß die dichtende Anlage gegen den Zumeßstift 44 endet und ein im wesentlichen ungedrosselter Strom der Flüssigkeit zur zweiten Kammer 66 erfolgt. Endet die Zusammenstoßkraft, so bewirkt der Druck in der zweiten Kammer 66 ein Zurückbewegen der Ventilscheibe 102 in ihre normale ebene Gestalt, in der eine dichte Anlage gegen den Zumeßstift 44 erfolgt, so daß die gesamte Flüssigkeit über die zweite Drosselstelle, die durch die öffnungen 106 gebildet wird, gezwungen wird. Wie bei der Ventilscheibe 84, wird die dichtende Anlage gegen den Zumeßstift 44 im wesentlichen während des gesamten Rückhubes des Stoßdämpfers aufrechterhalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydropneumatischer Stoßdämpfer mit folgenden Merkmalen:

a) Zwei koaxial zueinander liegende Zylinder (28, 30) sind zueinander verschieblich angeordnet und begrenzen zwei Flüssigkeitskammern (62, 66);

b) ein verschieblicher Kolben (58) ist in dem inneren Zylinder (30) vorgesehen, der dessen Flüssigkeitskammer (66) von einer Druckgaskammer (68) trennt;

c) in einer Stirnwand (50) des inneren Zylinders (30) ist eine die beiden Flüssigkeitskammern (62, 66) miteinander verbindende Drosselstelle (56) vorgesehen;

d) mit der Drosselstelle arbeitet ein am äußeren Zylinder (28) sitzender Zumeßstift (44) zusammen, der beim Einfederungshub den Querschnitt der Drosselstelle verringert;

e) für den Rückhub ist eine Drosselstelle geringerer Durchflußmenge vorgesehen, die durch ein Ventil gesteuert ist;

gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale:

f) Das die zweite Drosselstelle bildende Ventil besteht aus einer Ventilscheibe (84; 102) aus einem biegungsfähigen Werkstoff und liegt mit einer dem Durchmesser des Zumeßstifts (44) entsprechenden zentralen öffnung (90, 104) abdichtend gegen diesen an;

g) die Ventilscheibe enthält mit radialem Abstand von der zentralen öffnung (90) axiale, die zweite Drosselstelle bildende öffnungen (88; 106);

h) die Ventilscheibe ist unter Freilassen eines ringförmigen Bereichs rieben der zentralen öffnung (90; 104) durch eine ringförmige Gegenplatte (86) gegen die innere Fläche der Stirnwand (50) des inneren Zylinders (30) gehalten, die dessen Flüssigkeitskammer (66) begrenzt;

i) die die zweite Drosselstelle bildenden Öffnungen (88; 106) sind über in der Stirnwand (50) des inneren Zylinders gebildete Kanäle mit der ersten Drosselstelle (56) verbunden.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenplatte (86) mit ihrem Umfang zwischen dem Mantel (48) und der Stirnwand (50) des inneren Zylinders eingespannt ist, und daß die zentrale öffnung (90; 104) der Ventilscheibe axial ausgerichtet zur ersten Drosselstelle (56) liegt.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die zweite Drosselstelle bildenden öffnungen (88) im Bereich kreisförmiger Aussparungen (100) in der Stirnwand (50) des inneren Zylinders (30) liegen, die Verbindung mit der ersten Drosselstelle (56) haben.

4. Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (84) eine ihr zentrale öffnung (90) umgebende, sich zum freien Ende verjüngende kegelstumpfförmige Lippe (92) aufweist.

Ein hydropneumatischer Stoßdämpfer gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise durch die DE-PS 9 22 952 bekannt

Es wird dort nach einem Einfederungshub der Rückhub in die Anfangsstellung verzögert

Bei der bekannten Bauart ist der Zumeßstift hohl ausgebildet und enthält in der Mantelfläche Löcher zur vom äußeren Zylinder begrenzten Flüssigkeitskammer, deren Verbindung mit der anderen Flüssigkeitskammer ίο durch ein in der Bohrung des Zumeßstifts verschiebliches Ventil gesteuert ist Nachteilig ist der hierdurch bedingte Herstellungsaufwand, sowie auch die Möglichkeit des Versagens durch ein Haftenbleiben des nur durch Flüssigkeitsdruck betätigten Ventils recht groß ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das zum Bilden der zweiten Drosselstelle dienende Ventil in seiner Funktion zuverlässiger zu machen und zugleich eine billigere Herstellung zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird für den Rückhub der durch die erste Drosselstelle erfolgende Austausch der Flüssigkeit zwischen den beiden Flüssigkeitskamtr.ern durch die hierbei wirksam werdende zweite Drosselstelle bestimmt. Das öffnen und Schließen dieses Ventils erfolgt durch die Drücke in den Flüssigkeitskammern, wobei die Ventilscheibe beim Einfederungshub in der Offenlage ist, so daß der Flüssigkeitsstrom zwischen den beiden Flüssigkeitskammern durch die erste Drosselstelle bestimmt wird. Beim Rückhub gelangt die Ventilscheibe in ihre Schließlage und die in ihr vorgesehene zweite Drosselstelle wird der ersten Drosselstelle vorgeschaltet und bestimmt damit den Flüssigkeitsstrom im Sinne einer Verringerung der Geschwindigkeit des Rückhubes. Das störungsfreie Öffnen und Schließen der Ventilscheibe ist gewährleistet Eine Anpassung der Eigenschaften des Einfederungshubes und des Rückhubes ist in einfacher Weise zu bewerkstelligen, da beide Drosselstellen insofern voneinander unabhängig sind. Eine besondere Ausbildung des Zumeßstifts ist nicht erforderlich.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils eines Kraftfahrzeugrahmens mit Stoßdämpfern nach der Erfindung,

so Fig.2 einen Längsschnitt durch einen Stoßdämpfer nach der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 2 mit dem Stoßdämpfer in der verkürzten Stellung,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 mit dem Stoßdämpfer in der gestreckten Stellung,

Fig.5 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Ventilscheibe und

Fig.6 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer abgewandelten Bauform der Ventilscheibe.

In F i g. 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeugrahmen 10 dargestellt, der zwei Längsträger 12 und 14 und einen seine vorderen Enden miteinander verbindenden Querträger 16 enthält. Eine Stoßstangeneinheit 18 mit einer Stoßstange 20 ist mit dem Rahmen über zwei einander gleiche Stoßdämpfer 22 verbunden. Jeder Stoßdämpfer 22 ist zwischen einem vorderen Winkel 24 und einem hinteren Winkel 26 angeordnet mit diesen verbunden.