DE2909278A1

DE2909278A1 - Hydraulischer stossdaempfer

Info

Publication number: DE2909278A1
Application number: DE19792909278
Authority: DE
Inventors: Vittorio Fogliacco
Original assignee: IAO Industrie Riunite SpA
Current assignee: ITT Industrie Riunite SpA
Priority date: 1978-03-14
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1979-09-27
Also published as: FR2420060B1; IT7867549A0; FR2420060A1; PL121769B1; IT1107118B; DE2909278C2; ES241996U; PL211302A1

Description

IAO Industrie Riunite S.p.A. 7. März 1979 Beinasco ZL/K/Es

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V. Fogliacco - 4

Hydraulischer Stoßdämpfer

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Stoßdämpfer mit einem äußeren und einem inneren Zylinder, die zueinander koaxial angeordnet und an einem Ende von einem gemeinsamen Kopf verschlossen sind, wobei der äußere Zylinder an seinem anderen Ende von einer Kappe verschlossen ist, während der innere Zylinder an seinem anderen Ende von einem Ventilkörper verschlossen ist, welcher der Kappe gegenüberliegt und zusammen mit ihr einen Bodenraum abgrenzt, der mit dem Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern in Verbindung steht, mit einem innerhalb des inneren Zylinders gleitenden Kolben, der eine Stange hat, welche - unter Abdichtung - durch den Kopf hindurchgeht, wobei- der Kolben den inneren Zylinder in eine erste veränderbare Volumenkammer auf der Seite des Kopfes und eine zweite veränderbare Volumenkammer auf der Ventilkörperseite unterteilt, mit jeweils zwei sowohl im Kolben als auch im Ventilkörper ausgebildeten Ringen axialer Durchlässe für den Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit, welehe von Verschlüssen.mit elastischen, verformbaren, lamellenformigen Scheiben gesteuert werden, die mit entsprechenden Sitzen zusammenwirken, welche die Mündungen der Durchlässe umgeben, wobei die axialen Durchlässe im Kolben für den Durchtritt der Flüssigkeit von der zweiten in die erste Kammer gedrosselt sind und und die axialen Durchlässe im Ventilkörper für den

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Durchtritt der Flüssigkeit von der ersten Kammer in den Bodenraum in ähnlicher Weise gedrosselt sind.

Die zuvor beschriebene Anordnung ist die eines konventionellen hydraulischen Stoßdämpfers der "Zwei-Rohr"-Art, in der der Zwischenraum dazu dient, die Volumenverminderung des inneren Zylinders infolge des Vorhandenseins der Stange in der ersten Kammer auszugleichen.

In konventionellen "Zwei-Rohr"-Stoßdämpfern sind die verformbaren Scheiben, welche die Verschlüsse bilden, die mit den gedrosselten Durchlässen des Kolbens und des Ventilkörpers verbunden sind, ringförmige Scheiben oder Dichtringe, die durch Verklemmen des den Rand ihrer Öffnung umgebenden Bereichs befestigt sind. Aufgrunddessen können sich die Scheiben elastisch verformen, um - im Falle des Kolbens - den Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit von der ersten in die zweite Kammer während der Auseinanderbewegung des Stoßdämpfers zu ermöglichen, und - beim Ventilkörper den Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit von der zweiten Kammer in den Bodenraum und von dort zum Zwischenraum, wenn sich der Kolben beim Zusammendrücken des Stoßdämpfers verschiebt.

Die Fig. 1 der anhängenden Zeichnung zeigt ein Diagramm, in welchem entlang der Abszisse die Geschwindigkeiten V des Kolbens (d.hi in m/sec.) und entlang der Ordinate die Bremskräfte K_f (d.h. in Newton) angegeben sind. Der erste Quadrant des Diagramms bezieht sich auf das Auseinanderfahren des Stoßdämpfers und der dritte Quadrant bezieht sich auf sein Zusammendrücken. Die Geschwindigkeit-Kraft-Charakteristik eines konventionellen "Zwei-Rohr"-Stoßdämpfers entspricht bei geringen Geschwindigkeiten häufig der gestrichelten Linie. Wie er-

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sichtlich, verläuft diese Charakteristik nicht linear, obgleich es wünschenswert wäre, Linearität oder annähernde Linearität zu schaffen, wie mit der durchgehenden Linie angegeben.

Insbesondere beim Auseinanderfahren bei geringen Kolbengeschwindigkeiten hat die Bremskraft geringere Werte als wünschenswert, wie das mit A, angegeben ist. Bei hohen Kolbengeschwindigkeiten steigen die Bremskräfte über die erwünschten Werte hinaus an, wie unter B, gezeigt, und setzen sich bei hohen Kolbengeschwindigkeiten - einen linearen Weg annehmend - fort. Der

Abschnitt A, der charakteristischen Kurve ist bei d

geringen Kolbengeschwindigkeiten Folge des sehr geringen Abbremsens der Flüssigkeit durch "Minimum-Durchfluß"-Durchlässe, welche aus peripheren Ausschnitten in einer der Verschlußscheiben bestehen. Der Abschnitt B, der charakteristischen Kurve ist hingegen Folge der Tatsache, daß bei Anstieg der Kolbengeschwindigkeit die Abbremsung, die durch den Fluß der Flüssigkeit durch die "Minimum-Durchfluß"-Durchlässe ausgeübt wird, sehr stark ansteigt und über die Grenze der Linearität hinausgeht, bis der Verschluß anfängt, sich zu öffnen und die Abbremsung auf die lineare Charakteristik zurückbringt.

Beim Zusammenfahren des Stoßdämpfers führt der mit dem Ventilkörper verbundene Verschluß zu völlig ähnlichen Erscheinungen. Auf diese Weise korrespondieren die Abschnitte A und B des Diagramms beim Zusammenfahren cc

mit den entsprechenden Abschnitten A- und B, beim Auseinanderfahren.

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- Ar -

Das entscheidende Problem der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen hydraulischen Stoßdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine im wesentlichen lineare oder gleichmäßige Kolbengeschwindigkeit-Bremskraft-Charakteristik aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verschluß, der den gedrosselten Durchlässen des Kolbens und/oder des Ventilkörpers zugeordnet ist, aus mindestens einer ringförmigen Scheibe besteht, welche frei gleitend um einen mittigen Kern angebracht ist, der am Kolben und/oder am Ventilkörper befestigt ist, daß der mittige Kern mit einer schraubenförmigen Druckfeder versehen ist, welche zwischen einer Kappe, die an dem Kern befestigt ist, und einer Kappe, welche an diesem Kern entlanggleitet,angeordnet und gegen den Verschluß vorgespannt ist, um diesen durch die Wirkung der Feder auf den Sitz zurückzudrücken, und daß die Fläche der gleitenden Kappe, welche zum Verschluß hingewandt ist, einen radial inneren erhabenen Bereich, der dem Verschluß Widerstand entgegensetzt, und mindestens einen tieferen peripheren Bereich aufweist, damit der Verschluß peripher verformbar ist, wobei die Steifigkeit der Feder so ist, daß die Kräfte zum Zusammendrücken der Feder größer sind als die Kräfte zum Verformen des Verschlusses.

Dank dieser Lösung ist es möglich, die "Minimum-Durchfluß "-Durchlässe des KolbenverSchlusses und/oder des Ventilkörpers so zu dimensionieren, daß die Buckel A, und/oder A des Diagramms in Fig. 1 beseitigt werden und auf diese Weise auch die Dicke der in Frage stehenden Scheiben des Verschlusses so dimensioniert werden können, daß die Buckel B, und/oder B beseitigt

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werden, wodurch die Charakteristik des Stoßdämpfers linearisiert oder reguliert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die anhängende Zeichnung anhand eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 das oben erwähnte Diagramm, welches die Bremskraft K- in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit V des Kolbens eines Stoßdämpfers zeigt,

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt eines Stoßdämpfers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Explosionszeichnung der Bestandteile des Kolbens des Stoßdämpfers,

Fig. 4 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab

des Kolbens und des mit ihm verbundenen Ventilelements ,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Variante der gleitenden Kappe und

Fig. 6 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab des Endabschnitts des Stoßdämpfers, welcher den Ventilkörper umfaßt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 umfaßt ein hydraulischer Stoßdämpfer zwei koaxiale Zylinder, einen äußeren, mit 1o bezeichneten, und einen inneren, der mit 12 bezeichnet ist. An einem Ende sind die beiden Zylinder 1o,12 von einem gemeinsamen Kopf (nicht dargestellt) verschlossen.

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Der äußere Zylinder 1o ist an seinem anderen Ende von einer Kappe 14 und der innere Zylinder 12 ist an seinem anderen Ende von einem Ventilkörper 16 verschlossen, welcher der Endkappe gegenüberliegt und mit ihr einen Bodenraum 18 begrenzt, der mit dem Zwischenraum 2o zwischen den beiden Zylindern 1o und 12 in Verbindung steht.

Innerhalb des inneren Zylinders 12 gleitet ein Kolben 22, der einen Dichtring 24 aufweist.

Innerhalb des Kolbens 22 erstreckt sich in der Mitte der Schaft einer Stange 28, welche abgedichtet durch den Kopf hindurchgeht.

Der Kolben 22 unterteilt den inneren Zylinder 12 in eine erste veränderbare Volumenkammer 3o auf der Seite des Kopfes und eine zweite veränderbare Volumenkammer 32 auf der Seite des Ventilkörpers 16.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 sowie auch auf die Fig. 2 weist der Kolben 22 einen ersten, radial äußeren Ring von axialen Durchlässen 33 auf, die von einem Verschluß gesteuert werden, welcher aus einer festen, ringförmigen Scheibe 34 besteht, die an einer Muffe 36 entlanggleitet, welche den Schaft 26 umgibt und von einer Sternfeder, 38 gehalten ist, welche an ihrer anderen Seite an einer festeiScheibe 4o abgestützt ist, die an der Stange 28 befestigt ist. Der Verschluß 34 ermöglicht in konventioneller Weise den Durchtritt von hydraulischer Flüssigkeit durch die Durchlässe 33 der zweiten Kammer 32 zur ersten Kammer 3o, wenn der Stoßdämpfer zusammengepreßt wird, d.h., wenn sich der Kolben 22 dem Ventilkörper 16 nähert.

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. - A0 -

Im Kolben 22 ist ein zweiter, radial innerer Ring von gedrosselten Durchlässen 42 für den Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit in die umgekehrte Richtung während der Auseinanderbewegung des Stoßdämpfers vorhanden. Die Durchlässe 42 münden in

eine ringförmige Einlaßöffnung 44, die von zwei konzentrischen/ringförmigen Rippen 46 begrenzt ist, welche als Ventilsitz dienen. Ein aus zwei Scheiben 48_a und 48b bestehendes Paket 48 aus ringförmigen to Scheiben wirkt in der gezeigten Ausführungsform als ein Verschluß mit dem Ventilsitz 46 zusammen. Das Paket der beiden Scheiben 48a. und 48b, welche elastisch verformbar sind, ist erfindungsgemäß zwischen der radial inneren ringförmigen Rippe 46 und dem flachen Bund 5o angeordnet, welcher einen Teil einer Kappe 52 bildet. Die Kappe 52 ist gleitend bewegbar an einem Kern angeordnet, der aus einer Muffe 53 besteht, die außerdem den Schaft 26 der Stange 28 umgibt. Die K appe 52 hat einen tieferen Bereich, der aus einer ringförmigen radialen Fläche 54 besteht, welche sich zwischen dem flachen Bund 5o und der äußeren Kante der Kappe erstreckt. Wie ersichtlich, können sich die beiden Scheiben 48a und 48b aufgrund der tieferen Fläche 54 verformen, so daß die hydraulische Flüssigkeit in die zweite Kammer 32 gelangen kann. Die Kappe 52 wird von einer schraubenförmigen Druckfeder 56 beaufschlagt, welche auf ihrer anderen Seite an einer Kappe.58 anliegt, die auf einen mit Gewinde versehenen Endabschnitt 6o des Schafts 26 geschraubt ist und gleichzeitig die Muffe 53 zwischen sich selbst und dem Kolben 22 einklemmt.

Die Scheibe 48ji, welche dem Ventilsitz 46 am nächsten liegt, hat mindestens einen peripheren Ausschnitt 62

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und die direkt angrenzende Scheibe 48b einen Durchmesser, der gleich dem oder größer als der der Scheibe 48a. ist, so daß in konventioneller Weise ein laminarer Fluß von hydraulischer Flüssigkeit erfolgt, selbst wenn der Verschluß 48 am Sitz 46 anliegt.

Die Biegsamkeit des Pakets Scheiben 48 ist so ausgewählt, daß für geringe Geschwindigkeiten des Kolbens 22 in Richtung der Ausfahrbewegung des Stoßdämpfers ein vorbestimmtes Maß an Biegung erfolgt, das der Höhe des Bundes oder Rückens 5o im Verhältnis zur tieferen Fläche 54 entspricht, bevor genügend Druck in den Durchlässen 42 aufgebaut ist, um die Kraft der schraubenförmigen Feder zu überwinden.

Bei geeigneter Wahl der Form der Ausschnitte 62 der Scheibe 48a {oder der Zahl der Ausschnitte), der Biegsamkeit des Pakets von Scheiben 48 (Dicke und Anzahl der Scheiben, die mehr als zwei oder auch nur eine sein kann), die Höhe des Rückens oder Bundes 5ö und der Kraft der Feder 56 ist es möglich, eine Linearität des Diagramms in Fig. 1 zu erzielen unter Beseitigung der "Buckel" A^ und B-,.

Darüber hinaus ist es möglich, ein normales Diagramm zu schaffen, welches.von einer geraden Linie abweicht. Wie in Fig. 1 mit der strichpunktierten Linie C-, gezeigt, ist es durch weitere Drosselung der Durchlässe 42 möglich, eine Anstiegrate der Bremskraft K_£ entsprechend einem Exponenten zu schaffen, der größer als Eins ist. Auf der anderen Seite kann bei ansteigender Kraft der Feder 56 eine Exponent!al-Kennlinie der

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Bremskraft K- geschaffen werden, die abhängig.von der Geschwindigkeit V ist, mit einem Exponenten, der kleiner als Eins ist, wie das die strichpunktierte Linie D, zeigt.

Die ringförmige Form der erhabenen Fläche 5o der Kappe 52 ist nicht die einzig mögliche Form. Tatsächlich ist für den Zweck der Erfindung die Verformbarkeit nur einiger bestimmter peripherer Flächen des Verschlusses 48 ausreichend. Wie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt, kann als Variante eine gleitende Kappe 152 mit einem erhabenen Abschnitt 15o verwendet werden, der die Gestalt eines Streifens hat, der sich diametral über die gesamte Breite der Kappe,als erhabener Bereich erstreckt, und ein Paar radialer Flächen 154 in Form von Kreissegmenten, welche sich an den erhabenen Abschnitt 15o seitlich anschließen und zwei sich gegenüber angeordnete tiefere Bereiche bilden. In diesem Fall unterliegt die Scheibe oder das Paket von Scheiben, die den Verschluß bildet bzw. bilden, einer Biegung in diametral gegenüberliegenden Richtungen.

Bezugnehmend auf die Fig. 6 und 2 ist der Ventilkörper 16 versehen mit einem äußeren Ring von Durchlässen 64 für den Durchtritt von hydraulischer Flüssigkeit vom Zwischenraum 2o über den Bodenraum 18 zur zweiten Kammer 32 während der Ausfahrbewegung des Stoßdämpfers. Die Durchlässe 64 werden von einem befestigten Scheibenverschluß 66 gesteuert, der dem Verschluß 34 völlig ähnlich ist und zur gleitenden Bewegung entlang einer mittigen Nabe 68 des Ventilkörpers 16 montiert ist. Der Verschluß 66 ist von einer Sternfeder 77 gehalten, die der Feder 38 völlig ähnlich ist und mit ihrer anderen Seite an einer ring-

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förmigen Scheibe 72 abgestützt ist. Die Sternfeder und die Scheibe 72 sind mittels einer Mutter 74 auf einem Kern 76 gehalten, der sich durch die Mitte des Ventilkörpers 16 erstreckt.

Der Ventilkörper 16 hat weiter einen radial inneren Ring gedrosselter Durchlässe 78 für den Durchtritt von hydraulischer Flüssigkeit von der zweiten Kammer 32 in den Bodenraum 18 und von dort in den Zwischenraum 2o, während der Stoßdämpfer zusammengepreßt wird.

Die Durchlässe 78 werden von einem Verschluß 9o geregelt, der eine oder mehrere bewegliche Scheiben umfaßt, die den Scheiben 48a und 48b völlig ähnlich sind und mit dem Ventilsitz zusammenwirken, der aus zwei konzentrischen, ringförmigen Rippen 92 des Körpers 16 besteht, die den Rippen 46 völlig ähnlich sind.

Mit dem Verschluß 9o wirkt eine den Kappen 52 (oder 152) völlig ähnliche Kappe 94 zusammen, welche zur gleitenden Bewegung entlang dem Kern 76 angeordnet ist und von einer schraubenförmigen Druckfeder 96 gehalten ist. Letztere ist mit ihrer Rückseite am Kopf 98 des Kerns 76 abgestützt.

Der Verschluß 9o mit einer Scheibe oder ringförmigen, flexiblen Scheiben, die entsprechende Kappe 94 und die schraubenförmige Feder 9 6 haben die gleiche Funktion wie die ähnlichen Elemente 48, 52 und 56, die an dem Kolben 22 angeordnet sind, jedoch, währenddessen der Stoßdämpfer zusammengedrückt wird, d.h. bei Auswahl geeigneter Biegsamkeit des Verschlusses 9o, der Höhe des erhabenen Abschnitts der gleitenden Kappe 94 und der Kraft der Feder 96 ist es möglich, die "Buckel " A und B im Diagramm der Fig. 1 zu

C C

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beseitigen. Durch Drosseln der Durchlässe 78 kann auch eine Exponential-Kurve geschaffen werden, wie sie durch die strichpunktierte Linie C angezeigt ist, und durch Anstieg der Kraft der Feder 96 kann eine Exponential-Kurve geschaffen werden, wie sie durch die strichpunktierte Linie D angegeben ist.

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Claims

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P atentansprüche

/Hydraulischer Stoßdämpfer mit einem äußeren und einem inneren Zylinder, die zueinander koaxial angeordnet und an einem Ende von einem gemeinsamen Kopf verschlossen sind, wobei der äußere Zylinder an seinem anderen Ende von einer Kappe verschlossen ist, während der innere Zylinder an seinem anderen Ende von einem Ventilkörper verschlossen ist, welcher der Kappe gegenüberliegt und zusammen mit ihr einen Bodenraum abgrenzt, der mit dem Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern in Verbindung steht, mit einem innerhalb des inneren Zylinders gleitenden Kolben, der eine Stange hat, welche - unter Abdichtung - durch den Kopf hindurchgeht, wobei der Kolben den inneren Zylinder in eine erste veränderbare Volumenkammer auf der Seite des Kopfes und eine zweite veränderbare Volumenkammer auf der Ventilkörperseite unterteilt, mit jeweils zwei sowohl im Kolben als auch im Ventilkörper ausgebildeten Ringen axialer Durchlässe für den Durchtritt der hydraulischen Flüssigkeit, welche von Ver-schlüssen mit elastischen, verformbaren, lamellenförmigen Scheiben gesteuert werden, die mit entsprechenden Sitzen zusammenwirken, welche die Mündungen der Durchlässe umgeben, wobei die axialen Durchlässe im Kolben für den Durchtritt der Flüssigkeit von der

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zweiten in die erste Kammer gedrosselt sind und die axialen Durchlässe im Ventilkörper für den Durchtritt der Flüssigkeit von der ersten Kammer in den Bodenraum in ähnlicher Weise gedrosselt sind, dadurch gekenn ζ ei chne t, daß der Verschluß (48; 9o), der den gedrosselten Durchlässen (42; 78) des Kolbens (22) und/oder des Ventilkörpers (16) zugeordnet ist, aus mindestens einer ringförmigen Scheibe besteht, welche frei gleitend um einen mittigen Kern (53; 76) angebracht ist, der am Kolben (22) und/oder am Ventilkörper (16) befestigt ist, daß der mittige Kern (53; 76) mit einer schraubenförmigen Druckfeder (56; 96) versehen ist, welche zwischen einer Kappe (58; 98), die an dem Kern befestigt ist, und einarKappe (52; 152; 94), welche an diesem Kern entlangglextet, angeordnet und gegen den Verschluß (48, 9o) vorgespannt ist, um diesen durch die Wirkung der Feder (56; 96) auf den Sitz (46, 92) zurückzudrücken, und daß die Fläche der gleitenden Kappe, welche zum Verschluß hingewandt ist, einen radial inneren erhabenen Bereich (5o; 15o), der dem Verschluß Widerstand entgegensetzt, und mindestens einen tieferen perjpheren Bereich (54, 154) aufweist, damit der Verschluß peripher verformbar ist, wobei die Steifigkeit der Feder (56; 96) so ist, daß die Kräfte zum Zusammendrücken der Feder größer sind als die Kräfte zum Verformen des Verschlusses (48j 9o).

2, Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η — zeichnet, daß die gleitende Kappe (52) einen flachen Bund (5o) aufweist, der an den Kern angrenzt und den obenerwähnten erhabenen Bereich bildet, und eine ringförmige radiale Fläche (54),

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welche sich zwischen dem flachen Bund (5o) und dem peripheren Rand der Kappe (52) erstreckt und den obenerwähnten tieferen Bereich bildet.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die gleitende Kappe (152) einen erhabenen Bereich (15o) in Form eines Streifens hat, welcher sich diametral über die gesamte Weite der Kappe erstreckt und den obenerwähnten erhabenen Bereich bildet, und mit einem Paar radialer Flächen (154) in Form von Kreissegmenten, welche sich an den erhabenen Bereich (15o) anschließen und zwei sich gegenüberliegende tiefere Bereiche bilden.

4. Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenverschluß, der an den gedrosselten Durchlässen des Kolbens (22) und/oder des Ventilkörpers (16) angebracht ist, aus einem Paket von mindestens zwei Scheiben (48a., 48b) besteht, in welchem die Scheibe (48a.) , welche dem Sitz (46) am nächsten ist, mindestens einen peripheren Ausschnitt (62) aufweist, und die Scheibe (4 8bJ , die direkt angrenzt, einen Durchmesser hat, der gleich dem oder größer als der der Scheibe (48a.) ist, welche den Ausschnitt oder die Ausschnitte (62) hat, damit ein laminarer Fluß der hydraulischen Flüssigkeit selbst dann besteht, wenn der Verschluß (48) am Sitz (46) anliegt.

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