DE2436005A1

DE2436005A1 - Hydraulischer teleskopartiger stossdaempfer

Info

Publication number: DE2436005A1
Application number: DE2436005A
Authority: DE
Inventors: Adrianus Marinus Joha Gorissen
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1973-08-20
Filing date: 1974-07-26
Publication date: 1975-02-27
Also published as: JPS5338386B2; AT347272B; GB1484195A; CH579727A5; SE7410143L; BR7406836D0; SE408085B; NO742817L; DK141947B; FI241274A; BE818995A; ES429373A1; FI57006C; FI57006B; ATA678674A; CA1030165A; IT1017792B; NO137290B; NO137290C; DK141947C

Description

Deutsche ITT Industries GmbH 24. Juli 19?4

„..._,. ZL Schn/St

rreiburg im ßroisgau

A.J.M. Gorissen -

Hydraulischer teleskopartiger Stoßdämpfer

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen teleskopartigen Stoßdämpfer mit einem Zylinder, in dem ein den Zylinder in zwei Zylinderkammern unterteilender Kolben mit einer durch einen Zylinderdeckel geführten Kolbenstange beweglich angeordnet ist, und mit einem System von Auslassen für das Dämpfmedium, durch welches die beiden Zylinderkammern miteinander und mit einem außerhalb des Zylinders liegenden Behälter* verbunden sind, wobei in mehreren Auslassen Widerstandselemente zur Ausübung einer Dämpfkraft während des Kolbenhubs vorgesehen sind, und wobei sowohl während eines vollständigen Eingangshubs als auch während eines vollständigen Ausgangshubs des Kolbens mindestens eine Verbindung zvdschen den Auslässen und dem Zylinder vom Kolben abgeschlossen wird.

Solche Stoßdämpfer können zur Dämpfung der vertikalen Bewegungen verwandt νerden, die nine Fahrzeugkarosserie hinsichtlich den Rädern als Folge der federnden Verbindung zwischen diesen beiden Teilen ausführt. Bei schwererer Belastung des Fahrzeuges v/erden die Federn zusammengedrückt, sodaß sich normalei*weise der Stoßdämpfer entsprechend zusarunenschiebt. ,Zur Erreichung einer möglichst guten Dämpfung der Karosseriobewegungen bei allen Belastungszuständen des Fahrzeugs ist es notwendig, daß die Dämpfkraft des Stoßdämpfers bei höherer Belastung des Fahrzeuges höher ist als bei niedrigerer Belastung, d.h. daß die Dämpfkraft in beiden Bewegungsrichtungen in zusammengescho-

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benerem Zustand größer sein muß als in auseinandergezogenerem Zustand. Stoßdämpfer, bei denen die Dämpfkraft von der Stellung des Kolbens im Zylinder abhängt, sind bekannt, aber es ist noch nicht gelungen, einen Stoßdämpfer zu erhalten, bei dem die Dämpfkräf"te in beiden Beweßungs-¹ richtungen in zusamrnenge schob ener ein Zustand größer sind als in auseinandergezogenerem Zustand, und bei dem die während der verschiedenen Abschnitte des Hubs und ±11 beiden Richtungen auftretenden Dänipfkräfte auf einfache Weise von außen her eingestellt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer zu schaffen, bei dem die Dämpfkräfte in beiden Bewegungsrichtungen in zusammengeschobenerem Zustand größer sind als in auseinandergezogenerem Zustand, und bei dem die während der verschiedenen Abschnitte des Hubs und in beiden Richtungen auftretenden Dämpfkräfte auf einfache Weise von außen her eingestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl während des vollständigen Eingangs- als auch während des vollständigen Ausgangshubs mindestens zwei Widerstandselemente nacheinander wirksam werden, wobei während des letzten Abschnitts des Eingangshubs das Element mit dem geringsten Widerstand, das während dieses Hubs wirksam ist, vom Kolben außer Aktion gesetzt wird, und während des ersten Abschnitts des Ausgangshubs das Element mit dem geringsten Widerstand, das während dieses Hubs wirksam ist, vom Kolben außer Aktion gehalten wird.

Zur Beschränkung'der Anzahl der Widerstandselemente in nur in einer Richtung v/irkenden Stoßdämpfern, bei denen die Dämpfung während des Eingangshubs durch das eindringende Volumen der Kolbenstange erfolgt und während des Ausgangshubs durch das von der ringförmigen Oberfläche des Kolbens

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verdrängte Dämpfinediuniyolunien erfolgt, können erfindungsßei.iäß die zu Ende des Eingangshubs und zu Beginn des Ausgangshubs wirksam werdenden ¥iderstandselemente zu einem einzigen Widerstandselement zusammengefaßt werden. Weiterhin können in dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer das im letzten Abschnitt des Eingangshubs wirksam werdende Element un.d das im ersten Abschnitt des Ausgangshubs wirksam werdende Element zu einem einzigen Widerstandselement zusammengefaßt werden.

Un gleichstarke Dämpfkräfte bei jeder Stellung des Kolbens sowohl vährend des Eingangshubs als auch während des Ausgangshubs zu erhalten und um sie außerdem bei verschiedenen Kolbengeschwlndigkeiten linear verlaufen zu lassen, können die Widerstandselemente in dem Stoßdämpfer erfindungsgemäß nocli aus gleichgeforniten Ventilanordnungen bestehen, die jeweils ein Ventil, welches durch eine Nachstellfeder auf seinem Sitz gehalten wird, und einen parallel zum Ventil angeordneten, freien Ausleiß mit reduziertem Durchmesser enthalten.

Da ein Ventil durch einen degressiven und eine freie Öffnung durch einen progressiven Widerstand gekennzeichnet ist, kann durch die Kombination von beiden ein nahezu linearer Uiderstandsverlauf erreicht werden. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer kann demnach weiterhin so ausgebildet sein, daß die Widerstandselemente aus Ventilanordnungen bestehen, die jeweils ein Ventil, welches durch eine Feder auf seinem Sitz gehalten wird, und einen parallel zum Ventil angeordneten freien Durchlaß mit reduziertem Durchmesser enthalten.

Der Übergang zwischen den verschiedenen auftretenden Dämpfkräften sowohl während des Eingangshubs als auch während des Ausgangshubs kann erfindungsgemäß allmählich stattfinden,

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indem ein der Kolbenstange abgewandtes Teil der Lauffläche des Kolbens abgestumpft kegelförmig ausgebildet ist.

Also ist der erfindungsgemäße Stoßdämpfer weiterhin dadurch, gekennzeichnet, daß ein der Kolbenstange abgewandtes Teil der Lauffläche des Kolböns abgestumpft ausgebildet ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dax-gesteilt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers;

Fig. 2 ebenfalls eine schematische Darstellung des Stoßdämpfers nach Fig. 1 mit einer weiteren erfindungsgeraäßen Maßnahme j

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Stoßdämpfer mit den Auslässen und den Ventilkonstruktionen;

Fig. 4 graphisch den Verlauf der Dämpfkräfte, sowie sie durch den erfindungsgemäßen Stoßdämpfer erhalten werden können.

In Fig. 1 ist ein Zylinder 1 mit einem hydraulischen teleskopartigen Stoßdämpfer dargestellt, in dem ein Kolben 2 mit einer Kolbenstange 3 beweglich angeordnet ist. Auf der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite hat der Kolben 2 einen sich im Durchmesser verjüngenden, kegeligen Abschnitt 4.

Der Kolben 2 unterteilt den Zylinder 1 in eine stangensei- I tige Zylinderkammer 5 und in eine bodenseitige Zylinderkammer 6. Die Zylinderkammer 5 steht über eine Auslaß 7,

~ 5 —

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einem Dämpfventil 8 und einer Leitung 9 in Verbindung mit einem außerhalb des Zylinders angeordneten Behälter 10 für ein Dämpfniedium. Der Behälter ist gleichzeitig mit der Zylinderkanimer 5 über eine Leitung 11, in der ein Rückschlagventil 12 angeordnet, verbunden. Die Zylinderkammer 6 ist mit dem Behälter 1ü verbunden, einerseits über den Auslaß 13f einem Dämpfventil 14 und einer Leitung 15» und andererseits über einen Auslaß 16 und einem Därapfventil 17· Der Auslaß 13 wird während des letzten Abschnitts des Eingangshubs des Kolbens durch diesen abgedeckt und damit verschlossen.

Gleichzeitig ist der Behälter mit der Zylinderkammer 6 über eine Leitung 18, in der ein Rückschlagventil 19 angeordnet ist, verbunden.

Die Zylinderkammer 5 hat weiterhin einen Auslaß 20, der über ein Dämpfventil 21 mit einem Auslaß 22 verbunden ist. Der Auslaß 22 endet in der Zylinderkammer 6 und wird hier während des letzten Abschnitts des Eingangshubs des Kolbens durch diesen geschlossen.

Der Stoßdämpfer arbeitet in folgender Weise:

Während der Eingangsbewegung dos Kolbens 2 aus der auseinandergezogenen Stellung des Stoßdämpfers heraus in die. gezeigte Stellung wird Dämpfflüssigkeit aus der Zylinderkamnier 6 verdrängt und gelangt über den Auslaß 13» «las Dämpfventil ~\k und die Leitung 15 in den Behälter 10.

Gleichzeitig wirkt der Druck des Dämpfmediums, durch den sich das Ventil 14 öffnet, auf das Dämpfventil 17 über den Auslaß 16. Das Dämpfventil 17 ist jedoch härter eingestellt als das Dämpfventil 14 und öffnet sich erst, nachdem der

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Auslaß 13 durch den Kolben 2 geschlossen wurde, wenn der Kolben 2 weiter in den Zylinder eingedrungen ist, als in der Zeichnung dargestellt.

Während des gesamten Eingangshubs des Kolbens wird Dämpftnedium aus dem Behälter 1U über die Leitung 1 1 und das Rückschlagventil 12 in die Zylinderkämmer 5 geführt.

Während des Ausgangshubs des Zylinders aus der zusammengeschobenen Stellung des Stoßdämpfers heraus in die gezeigte Stellung fließt Dämpfflüssigkeit aus der Zylinderkammer 5 über den Auslaß 7 und das Dämpfventil 8 in den Behälter 1Ü.

Gleichzeitig wirkt über den Auslaß 20 derselbe Dampfdruck auf das Dämpfventil 21. Obwohl dieses Ventil weniger hart eingestellt ist als das Dämpfventil 8, wird das Dämpfventil 21 kein Dämpfmediuni durchlassen, solange der Auslaß durch den Kolben 2 verschlossen ist. Erst wenn der Kolben weiter aus dem Zylinder 1 zurückgezogen is.t als in der Zeichnung gezeigt und den Auslaß 22 freigegeben hat, kann Druckmittel aus der Zylinderkanmier 5 über das Dämpfventil in die Zylinderkammer 6 strömen. Der in der Zylinderkammer entstehende Bedarf an Därnpfmedium durch das Heraustreten des Kolbenstangenvplumens wird aus dem Behälter 10 über die Leitung i8 und das Rückschlagventil 19 wieder ausgeglichen.

Aufgrund dieser Konstruktion hat der Stoßdämpfer die gewünschte Eigenschaft, daß die Dämpfkräfte in beiden Beuegungsrichtungen £h zusammengeschobener em Zustand größer sind als in auseinandergezogenerera Zustand. Dies wird in Pig. 4 im einzelnen gezeigt. In Pig. k ist in horizontaler Richtung der Hub und in vertikaler Richtung die dabei auftretende Dämpfkraft des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers

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graphisch dargestellt. Dabei sind die Dämpfkräfte während des Eingangshubs unterhalb und während des Ausgangshubs oberhalb der Null-Linie, die in Richtung des Hubs dargegcstollt ist, gezeichnet. Die Kolbengeschwindigkeit während beider IIublän/;en wird als konstant angenommen.

Linie a zeigt die Dämpfkraft, die während des ersten Abschnitts des Eingangshubs auftritt und durch den Widerstand des Däinpfventils 14 hervorgerufen wird.

Sobald der kegelige Abschnitt 4 des Kolbens 2 den Auslaß bedeckt, steigt die Dämpfkraft, was in Fig. 4 durch Linie b dargestellt ist.

"Wenn der Auslaß 13 vollständig geschlossen ist, wird die Dämpfkraft durch das härter eingestellte Dämpfveiitil 17» das in Fig. 1 gezeigt ist, bestimmt, was in Fig. 4 durch die Linie c dargestellt ist.

Beim Ausgangshub wircl die Dämpfkraft zu Anfang durch den Widerstand des Dämpfventils 8 bestimmt (Fig. 4 Linie d). Nachdem aufgrund des kegeligen Abschnitts 4 des Kolbens der Auslaß 22 allmählich freigegeben wurde (Fig. 4 Linie e), wird die Dämpfkraft ausschließlich durch das weniger hart eingestellteDämpfventil 21 bestimmt, was in Fig. 4 durch die Linie f dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt, daß es auf einfache Weise möglich ist, eines der vier Dämpfventile einzusparen, indem Dämpfventil 17 ausgelassen wird und die Leitung 11 durch die Leitung 23 ersetzt wird. Dadurch ist das Rückschlagventil 12 nun mit der Zylinderkamraer 6 verbunden. Die einzige Beschränkung, , j die diese Ausführungsform mit sich bringt, besteht darin, ι daß die Dämpfkräfte während des ersten Abschnitte des Ein- j gangshubs und während des letzten Abschnitts des Ausgangs- ,

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hubs, also gemäß der Linien a und f in Fig. 4, nicht mehr unabhängig voneinander eingestellt werden können, da sie durch ein und dasselbe Dänrpfventil 21 verrrsacht werden, was noch deutlicher im folgenden \örd. Ein festbestiramtes Verhältnis zwischen diesen Dämpfkraften in diesem Dereich kann jedoch auf konstruktive Weise gewählt werden, indem dem Verhältnis zwischen den verdrängenden Oberflächen (bestimmt durch die Durchmesser des Kolbens und der Kolbenstange) während des Eingangs- bzw. des Ausgangshubs der gewünschte Wert gegeben wird.

In FIg-. 2 wird während des vollständigen Eingangshubs des Kolbens Dämpfmedium von der Zylinderkammer 6 über die Leitung 23 und das Rückschlagventil 12 in die Zylinderkammer verdrängt.

Der Überschuß an Dämpfmedium, der durch das eindringende Kolbenstangenvolumen entstanden ist, entweicht über den Auslaß 13 und das Dämpfventil 14 und, nachdem der Auslaß 13 durch den Kolben 2 geschlossen wurde, über den Auslaß 7 und das Dämpfventil 8 in den Behälter 10.

Beim Ausgangshub des Kolbens findet derselbe Ablauf statt, wie hinsichtlich Fig. 1 beschrieben wurde.

Fig. 3 zeigt einen Stoßdämpfer gemäß Fig. 2 in detaillierterer Weise.

Die Leitung 23 und das Rückschlagventil 12 in Fig. 2 sind in Fig. 3 im Kolb'en 2 angeordnet. Das Rückschlagventil 19 mit der Leitung 1S sind im Boden des Zylinders 1 angeordnet, Der Behälter 10 ist konzentrisch um den Zylinder 1 angeordnet.

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Die Arbeitsweise des in Fig. 3 dargestellten Stoßdämpfers entspricht derjenigen des in Fig. 2 dargestellten Stoßdämpfer.

Um ein möglichst gutes.lineares Verhältnis zwischen der Dämpfkraft und der Bewegungsgeschwindigkeit zu erhalten, ist jedes Viderstandselement als Parallelschaltung eines federbelasteten Ventils und eines Auslasses mit einem beschränkten Durchmesser ausgeführt.

Infolgedessen sind in dem Ventil 8 Bohrungen 2k und 25 vorgesehen, durch die der Auslaß 7 über die Leitung 9 direkt mit dem Behälter 10 verbunden ist. Dabei wird das Ventil 8 von einer Feder 26 auf seinen Sitz gedrückt. Die Feder 26 kann durch einen Zapfen 27 von außerhalb des Stoßdämpfers her vorgespannt werden. In dem Ventil lh sind Bohrungen und 29 mit beschränktem Durchmesser vorgesehen, durch die der Auslaß 13 über die Leitung 15 direkt mit dem Behälter verbunden ist. Dabei wird das Ventil 14 von einer Feder 3'^J auf seinen Sitz gedrückt. Die Feder 3° kann durch einen Zapfen 31 von außerhalb des Stoßdämpfers her· vorgespannt werden.

In dem Ventil 21 sind Bohrungen J2 und 33 niit beschränktem Durchlaß vorgesehen, durch die der Auslaß 20 direkt mit dem Auslaß 22 verbunden ist. Dabei wird das Ventil 21 von einer Fedex- jk auf seinen Sitz gedrückt. Die Feder "$h kann durch einen Zapfen 35 von außerhalb des Stoßdämpfers her vorgespannt werden.

Aus Fig. 3 is* deutlich ersichtlich, daß die drei Widerstandselemeiite vollkommen gleich und austauschbar aufgebaut sind, wodurch Kosten eingespart werden können..

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Es versteht sich von selbst, daß durch die Wahl von anderen Werten für das Verhältnis zwischen den verdrängenden Oberflächen, für die Einstellung der Ventile 8, i4, 17 und 21, für die Anordnung der Auslässe 13 und 22, für die Länge des zylindrischen Teils des Kolbens 2, für die Konizität und die Länge des Abschnitts k des Kolbens 2 jede beliebige gewünschte Kennlinie erhalten v/erden kann, vorausgesetzt jedoch, daß die Dämpfung bei zusammengeschobenem Stoiidäinpfer stärker ist als bei auseinandergezogeiiera Stoßdämpfer.

Soll eine symmetrische Kennlinie erhalten werden, die spiegelbildlich den eingehenden Dämpfkraftverlauf und den ausgehenden Dämpfkraftverlauf hinsichtlich der Null-Linie zeigt, so kann man dies in Stoßdämpfern gemäß den Figuren 2 und 3 erhalten, indem man als Verhältnis zwischen den verdrängenden Oberflächen während beider. Hübe 1:1 wählt und in den Ventilen 14 und 21 einen gleichen Widerstand einstellt.

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Claims

Deutsche ITT Industries GmbH 25. JuIi 1974

.,.,.„. ZL Schn/St

Frexburg xm Brexsgau

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( 1.\ Hydraulischer teleskopartiger Stoßdämpfer mit einem Zylinder, in dem ein den Zylinder in zwei Zylinderkam-' mern unterteilender Kolben mit einer durch einen Zylinderdeckel geführten Kolbenstange beweglich angeordnet ist, und mit einem System von Auslässen für das Dämpfmediura, durch welches die beiden Zylinderkaminern miteinander und mit einem außerhalb des Zylinders liegenden Behälter verbunden sind, wobei in mehreren Auslässen Widerstandselemente zur Ausübung einer Dämpfkraft während des Kolbenhubs vorgesehen sind, und wobei sowohl während eines vollständigen Eingangshubs als auch während eines vollständigen Ausgangshubs des Kolbens mindestens eine Verbindung zwischen den Auslässen und dem Zylinder vom Kolben abgeschlossen wird, dadurch gekennzeichne t , daß sowohl während des vollständigen Eingangs- als auch während des vollständigen Ausgangshubs mindestens zwei Widerstandselernente ( i't, 19 ;8, 21 ) nacheinander wirksam werden, wobei während des letzten Abschnitts des Eingangshubs das Element mit dem gerinsten Widerstand (i'+)_f das während dieses Hubs v/irksam ist, vom Kolben (2) außer Aktion gesetzt wird, und während des ersten Abschnitts des Ausgangshubs das Element mi't dem geringsten Widerstand (2i),. das während dieses Hubs wirksam sein kann, vom Kolben (2) zunächst außer Aktion gehalten wird.

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2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die während des letzten Abschnitts . des Eingangshubs und während des erstem Abschnitts des Ausgangshubs wirksam werdenden Widerstandselemente (17»8) zu einem einzigen Widerstandselement (3) zusammengefaßt sind.
3· Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß die Widerstandselemente aus Ventilanordnungen bestehen, die jeweils ein Ventil (8, 14-,2I), welches durch eine Feder (26,30,34) auf seinem Sitz gehalten wird, und parallel zum Ventil (8,14,21) angeordnete Bohrungen (24,25; 28,29; 32,33) mit beschränktem Durchmesser enthalten.
4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß alle Widerstandselemente (8,14,21) gleich konstruiert und dimensioniert sind.
5. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß ein der Kolbenstange (3) abgewandtes Teil der Lauffläche des Kolbens (2) abgestumpft kegelförmig ausgebildet ist.

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