DE2435630A1 - Hydropneumatischer schwingungsdaempfer - Google Patents

Description

Dr. Carl Ullrich Peddinghaus

56 Wuppertal - Barmen, Obere Lichtenp1 atzer Straße 276

Hydropneumat ischer Schwingungsdämpfer

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatisehen Schwingungsdämpfer, insbesondere für die Verwendung bei Kraftfahrzeugen, dessen Zylinder auf seiner einen Seite eine dichtende Kolbenstangendurchführung für eine endseltig mit einem Vent M öffnungen aufweisenden Dämpfungskolben versehene Kolbenstange aufweist, während seine andere Seite mittels einer Druckgas enthaltenden Patrone druckdicht versch.l ossen Ist, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Zylinders mindestens gleich Ist, und deren dem Dämpfungskolben zugekehrte Seite durch ein nach der Fertigung und vor der endgültigen Inbetriebnahme vor— zunehmendes Einschieben der Kolbenstange durchstoßbar Ist, und wobei Druckgas und Dämpfungsflüssigkeit mittels eines Trennkolbens voneinander getrennt sind.

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Ein hydropneumatischer Schwingungsdämpfer dieser Art ist nach der DT-OS 22 23 968.5 bekannt. Hierbei bietet der Trennkolben insbesondere den Vorteil, den Schwingungsdämpfer in jeder beiiebigen Lage, also auch mit nach oben herausgeführter Stange oder in horizontaler Stellung, wie es bei Lenkungsdämpfern erforderlich ist, im Kraftfahrzeug verwenden zu können. Die dem Dämpfungskolben gegenüberliegende Stirnfläche der Patrone wird im zentralen Bereich mit Hilfe eines Dornfortsatzes der Kolbenstange durchstoßen, während sich in einem zylindrisch gestalteten Teil der Patrone ein Trennkolben befindet, der die teilweise mit Druckgas und teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Patrone in zwei Kammern unterteilt. Der genannte, zylindrisch gestaltete Teil der Patrone ragt in den Zylinder hinein.

Bei aus im wesentlichen zwei teleskopartig ineinander verschieblichen gegeneinander abgedichteten Zylindern bestehenden Schwingungsdämpfern nach der US - PS 2 367 977 ist es auch bekannt, einen Trennkolben mit Dorn im Inneren der beiden Zylinder verschieblich anzuordnen, dessen Dorn bei ganz ineinander eingeschobenen Zylindern einen ein chemisches Reagenz enthaltenden Behälter zerstört, so daß das Reagenz austreten und mit einem anderen, Im Zylinder befindlichen Reagenz reagieren kann, wobei als Reaktionsprodukte unter Druck stehende Gase entstehen. Im gegenüberilegenden, geschlossenen Boden des äußeren Zylinders Ist dabei ein Bolzen gehalten, der In den inneren Zylinder, ohne gegen diesen abgedichtet zu sein, hineinragt und endseltlg einen Kolben mit kleinerem Durchmesser trägt, als Ihn das Innenmaß des inneren Zylinders hat. Zwischen diesem Kolben und dem Trennkolben befindet sich In Jeder Einfahrstellung, also auch beim für die Inbetriebnahme erforderlichen, vollständigen Zusammenschieben der beiden Zylinder, In einer

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erheblichen Höhe Dämpfungsflüssigkeit, so daß sich der Dämpfungskolben und der Trennkolben nicht berühren können.

Bei den Schwingungsdämpfern der einleitend beschriebenen Art muß man für die Inbetriebnahme einen sehr starken Druck auf die Kolbenstange ausüben, da der Zylinder zwischen der Patrone und der Kolbenstangendichtung mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, die praktisch inkompressibei ist. Je weiter man also die Kolbenstange einfahren muß, um so größer wird der Druck, so daß es schließlich zu einer Überbelastung der Kolbenstangendichtung kommen kann, als deren Folge Dämpfungsflüssigkeit austreten kann. Da diese Überbelastung in der gleichen Richtung wie auch die spätere Betriebsbelastung durch das Druckgas wirksam ist, können derartige Beschädigungen der Kolbenstangendichtung auf die spätere Funktionssicherheit und Betriebsdauer des Schwingungsdämpfers nachteilige Folgen haben. Auch dann, wenn man die Kolbenstange bereits bei der Fertigung weitgehend einschiebt, so daß der Dorn bereits unmittelbar in Nähe der Durchstoßstelle liegt, muß zunächst noch durch weiteres Einschieben der Kolbenstange eine größere Drucksteigerung in Kauf genommen werden, wobei in diesem Falle zusätzlich noch eine unbeabsichtigte Inbetriebnahme möglich ist, wenn einmal beim Transport des für die Lagerung vorgesehenen Schwingungsdämpfers achsial gerichtete Kräfte auf die Kolbenstange einwirken, so daß dann die Patrone durchstoßen wird. Um dieser Gefahr zu begegnen, muß also aus Sicherheitsgründen die Kolbenstange um eine gewisse Mindestlänge ausgefahren sein. Die genannten Schwierigkeiten lassen sich auch nicht durch die Anwendung eines Trennkolbens In der Weise, wie sie nach der obengenannten US PS 2 367 bekannt Ist, beheben, denn einerseits müßte der Abstand zwischen Trennkolben und der zu durchstoßenden Seite der

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Patrone zum Zwecke des Durchstoßes bis auf einen sehr kleinen Spalt verringert werden, so daß kurz vor und während des Durchstoßens praktisch der gleiche, überhöhte Druck auf der Kolbenstangendichtung lasten würde, wohingegen andererseits wegen des durch eine Flüssigkeitsschicht gegebenen Abstandes zwischen Dämpfungskolben und Trennkolben der Vorgang des Durchstoßens nicht mehr mit der den Zylinder bzw. die Kolbenstange haltenden Hand unmittelbar wahr— genommen werden kann. Es besteht also die Gefahr, daß man in diesem Falle durch das Einfahren der Kolbenstange den Dorn zuwenig oder unnötig weit in die Patrone einfahren würde. Wie in dem erstgenannten Falle das Druckgasvolumen das während des Betriebes wechselnde, von der Kolbenstange verdrängte Volumen der Dämpfungsflüssigkeit nicht genügend trägheitsfrei ausgleichen könnte,würde im anderen Falle die Kolbenstangendichtung durch den unzulässig ansteigenden Druck der nicht kompressiblen Dämpfungsflüssigkeit übet— lastet.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer der einleitend beschriebenen Art so auszuführen, daß. bei dem zum Zwecke der Inbetriebnahme erforderlichen Einschieben der Kolbenstange einerseits eine Überlastung der Kolbenstangendichtung durch einen unzulässigen Druckanstieg mit Sicherheit ausgeschaltet wird, wohingegen andererseits die Patrone genügend feinfühlig durchstoßen werden kann, um eine einwandfreie Kompensation der während des Betriebes von der Kolbenstange verdrängten Dämpfungsflüssigkeit zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Trennkolben In an sich bekannter Weise auf seiner dem Kolben abgewandten Seite einen Dorn aufweist und im Zylinder

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verschieb1ich ist, wobei zwischen ihm und der Durchstoßseite der Patrone ein Gasraum besteht, und daß der Dämpfungskolben, bevor der Dorn des Trennkolbens die Patrone durchstößt, am Trennkolben zur Anlage zu bringen ist.

Bei einem auf diese Weise ausgeführten Schwingungsdämpfer steigt beim erstmaligen, vollständigen Einfahren der Kolbenstange zunächst der auf der Dämpfungsflüssigkeit und somit auch auf der Kolbenstangendichtung lastende Druck an, weil das Gas zwischen Trennkolben und der Patrone allmählich komprimiert wird. Dieser Druckanstieg setzt sich nun aber nur bis zu dem Zeitpunkt fort, bis zu welchem der Dämpfungskolben am Trennkolben zur Anlage gelangt, was vorschlagsgemäß schon dann der Fall ist, wenn der Trennkolben mit seinem Dorn bereits in die Nähe der Durchstoßstelle der Patrone geschoben wurde. Danämlich der Trennkolben einen geringeren achsialen Hub als die Kolbenstange ausführt, holt der Dämpfungskolben bei seinem erfindungsgemäß bemessenen Abstand vom Trennkolben diesen schließlich ein und kommt damit an ihm zur Anlage. Von diesem Zeitpunkt an führt ein weiteres Einschieben der Kolbenstange lediglich noch zu einem Druckanstieg im Gasraum zwischen Trennkolben und Patrone, wohingegen sich der auf der Kolbenstangendichtung lastende Druck der inkompressiblen Dämpfungsflüssigkeit zunächst vollständig abbaut und schließlich sogar negativ werden kann, weil die Dämpfungsflüssigkeit wegen des Formschlusses zwischen Dämpfungskolben und Trennkolben unter Unterdruck gesetzt wird. Die hierdurch auf die Kolbenstangendichtung einwirkende Belastung erfolgt in jedem Falle aus der zur normalen Betriebsweise entgegengesetzten Richtung, so daß evtl. auftretende Schaden nicht zwangsweise auch während des Betriebes auftreten

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müssen. Da jedoch der absolute Wert der Druckbelastung der Kolbenstangendichtung wesentlich unter den sonst auftretenden Werten liegt, ist die Gefahr einer Beschädigung der Kolbenstangendichtung zugleich erheblich herabgesetzt. Da das Einschieben der Kolbenstange bei der Montage am Kraftfahrzeug in der Regel von Hand ausgeübt wird, kann der Dorn auch hinreichend feinfühlig in die Patrone eingestoßen werden, so daß eine einwandfreie Funktion des in Betrieb gesetzten Schwingungsdämpfers gewährleistet ist.

Um die für den letzten Teil des Einschiebens der Kolbenstange erforderliche Kraft noch hinreichend niedrig halten zu können, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Dämpfungskolben auf seiner der Patrone zugekehrten Stirnseite eine Aussparung aufweist, die beim Durchstoßen mit der dafür vorgesehenen Seite der Patrone eine Druckkammer bildet. Somit ist stets ein gleichbleibendes Mindestvolumen zwischen Dämpfungskolben und Patrone gewährleistet.

Die Ausnutzung des verfügbaren Hubes kann in wirkungsvoller Weise noch dadurch gesteigert werden, daß der Trennkolben in an sich bekannter Weise auf seiner dem Dämpfungskolben zugekehrten Seite eine Aussparung aufweist, die eine der Befestigung des Dämpfungskolbens am abgesetzten Ende der Kolbenstange dienende Mutter aufnimmt, -bevor und während der Dämpfungskolben am Trennkolben anliegt. Man kommt insgesamt somit zu einem Trennkolben von hinreichend hoher Mantelfläche, um eine wirkungsvolle Dichtung vorzusehen, während andererseits durch eine geschickte Anpassung an die konstruktiven Notwendigkelten des SchwIngungsdämpfera der durch den Trennkolben bedingte Verlust an Hubhöhe so klein wie möglich gehalten wird.

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Der neue Schwingungsdämpfer läßt sich, da das Druckgasvolumen nach seiner Inbetriebnahme in völlig zuverlässiger Weise abgedichtet ist, mithin völlig unabhängig von seiner Lage einsetzten, wie eingangs beschrieben wurde.

In der Zeichnung erkennt man den Schwingungsdämpfer im Längsschnitt. Im Zylinder 1 ist der Dämpfungskolben 2 vei— schieblich. Er befindet sich am abgesetzten Ende einer Kolbenstange 3. Mittels der Mutter 5 sind federnd anliegende Venti1 seheiben 6 und 7 sowie der Dämpfungskolben 2 gehalten= Die erwähnten Venti1 seheiben decken Ventilöffnungen und 9 ab, so daß der Dämpfungskolben beim Einfahren der Kolbenstange 3 und bei dessen Ausfahren vorbestimmte Dämpfungskräfte erzeugt. Das Innere des Zylinders 1 ist im oberen Teil 4· mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, die bis unterhalb des Dämpfungskolbens 2 reicht und mittels des Trennkolbens 13, der mittels einer ringförmigen Dichtung 18 dichtend im Zylinder geführt ist, von einem Gasraum 19 getrennt ist.

In den ZyIinder 1 ragt von seiner unteren öffnung her der zylindrische Teil 10 der Patrone hinein. Die Stirnfläche 11 der Patrone ist im zentralen Bereich 12, der zum Durchstoßen vorgesehen ist, vorgewölbt.

Das das Druckgas enthaltende Teil 14 der Patrone ist etwa halbkugelförmig ausgebildet und in den im Durchmesser ei— weiterten, offenen Abschnitt 15 des zylindrischen Teils 10 eingesetzt sowie durch eine umlaufende Schweißnaht 16 mit dessen Kante verschweißt. Andererseits ist die offene, untere Kante des Zylinders 1 mit der umlaufenden Schweißnaht 17 mit der Außenwandung des zylindrischen Teils 10 verschwe i Bt.

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Der erwähnte Trennkolben 13 ist in der Mitte seiner der Patrone zugekehrten Stirnfläche mit einem Dorn 20 vet— sehen, der zum Durchstoßen des zentralen Bereiches 12 der Stirnfläche 11 der Patrone vorgesehen ist. Man erkennt weiterhin auf der gleichen Seite des Trennkolbens eine Aussparung 21, die so bemessen ist, daß sie mit der Stirnfläche 11 selbst beim Durchstoßen noch eine Druckkammer bilden kann. Auf der entgegengesetzten Seite ist der Trennkolben 13 mit der Aussparung 22 ausgebildet, die der Aufnahme der Mutter 5 in eingefahrenem Zustand der Kolbenstange d i ent.

In der dargestellten Lage ist die Kolbenstange 3 noch nicht vollständig eingefahren. Wenn sie noch ein kurzes Stück weiter eingefahren wird, holt der Dämpfungskolben 2 den Trennkolben 13 ein, so daß es zur Anlage der beiden Teile aneinander kommt. Wenn dann die Kolbenstange noch weiter eingefahren wird, steht die Dämpfungsflüssigkeit nicht mehr unter Überdruck, sondern unter dem bereits beschriebenen Unterdruck, so daß es zur Entlastung der Kolbenstangendichtung 23 kommt. Diese Kolbenstangendichtung 23 ist in der Zeichnung nur schematisch dargestellt. In der Praxis besteht sie aus einer Führung mit darin eingesetzten Dichtungselementen, die dem Innendruck innerhalb des Zylinders ausgesetzt sind. Da man in der erfindungsgemäßen Weise trotz weiterem Einschiebens der Kolbenstange 3 nicht zu einem erhöhten,sondern zu einem verminderten Druck In der Dämpfungsflüssigkeit kommt, wird die Kolbenstangendich*- tung 23 In der beschriebenen Welse entlastet. Wenn die Kolbenstange 3 noch weiter eingefahren wird, wird schließlich der zentrale Bereich 12 der Stirnseite 11 der Patrone 'durchstoßen, so daß das In ihrem Innern 2h befindliche Druckgas

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in den Gasraum 19 eindringen kann. Der Trennkolben 13 wird unter der Einwirkung der Kraft, die ihm durch das Druckgasvolumen vermittelt wird, dann wieder nach oben geschoben,
so daß schließlich die normale Betriebsstellung erreicht
ist. Von diesem Zeitpunkt ab arbeitet der neue Schwingungsdämpfer wie ein normaler Schwingungsdämpfer mit dichtendem Trennkolben und ggfls. auch nach oben herausgeführten Kolbenstange .

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Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1.iHydropneumatischer Schwingungsdämpfer , insbesondere für die Verwendung bei Kraftfahrzeugen, dessen Zylinder auf seiner einen Seite eine dichtende Kolbenstangendurchführung für eine endseitig mit einem Ventilöffnungen aufweisenden Dämpfungskolben versehene Kolbenstange aufweist, während seine andere Seite mittels einer Druckgas enthaltenden Patrone druckdicht verschlossen ist, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Zylinders mindestens gleich ist, und deren dem Dämpfungskolben zugekehrte Seite durch ein nach der Fertigung und vor der endgültigen Inbetriebnahme vorzunehmendes Einschieben der Kolbenstange durchstoßbar ist, und wobei Druckgas und Dämpfungsflüssigkeit mittels eines Trennkolbens voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (13) in an sich bekannter Weise auf seiner dem Dämpfungskolben (2) abgewandten Seite einen Dorn (20) aufweist und im Zylinder (1) verschieblich ist, wobei zwischen ihm und der Durchstoßseite der Patrone ein Gasraum (19) besteht, und daß der Dämpfungskolben (2), bevor der Dorn (20) des Trennkolbens (13) die Patrone durchstößt, am Trennkolben (13) zur Anlage zu bringen ist.

2. Hydropneumatischer Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (13) auf seiner der Patrone zugekehrten Stirnseite eine Aussparung (21) aufweist, die beim Durchstoßen mit der dafür vorgesehenen Stirnfläche (11) der Patrone eine Druckkammer bl Idet.

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3. Hydropneunnat i sehe r Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (13) in an sich bekannter Weise auch auf seiner dem Dämpfungskolben (2) zugekehrten Seite eine Aussparung aufweist,, die eine der Befestigung des Dämpfungskolbens (2) am abgesetzten Ende der Kolbenstange (3) dienende Mutter (5) aufnimmt, bevor und während der Dämpfungskolben (2) am Trennkolben (13) anliegt.

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