DE3028905A1

DE3028905A1 - Stossdaempfer

Info

Publication number: DE3028905A1
Application number: DE19803028905
Authority: DE
Inventors: Naoto Fukushima
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-08-01
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1981-02-05
Also published as: FR2463329B1; GB2057089A; JPS5624238A; FR2463329A1

Description

O-eoOO München 80 Sckellstrasse 1

Telefon (089) 4 48 24 96

Telex S 215 93S

Telegramme patemus manchen

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang KÄ

zugelassen beim Europäischen Patentamt — admitted to the European Patent Office — Mandataire agr££ aupres Γ Office European des Brevets

Stoßdämpfer

Die Erfindung betrifft einen hydropneumatisehen Teleskop-Stoßdämpfer, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, z. B. in Federsystemen.

Ein Stoßdämpfer nach der De-Carbon-Bauart ist bekannt und in Figur 1 dargestellt. Ein solcher StoBdämpfer umfaßt einen an beiden Enden geschlossenen Zylinder 1. Der Zylinder enthält Dämpfungsflüssigkeit 7, z. B. öl, und ein unter Druck stehendes inertes Gas 8, z. B. Stickstoff. Eine Kolbenstange 3 ragt axial aus einem Ende des Zylinders heraus und trägt einen Kolben Der Kolben 2 paßt axial beweglich in den Zylinder und ist mit mehreren axialen Offnungen 6 versehen, denen Strömungs-Abweisplatten zugeordnet sind, wobei die öffnungen einen Durchfluß ermöglichen, wenn der Kolben im Zylinder bewegt wird. Im Zylinder ist ein Hilfskolben 5 vorgesehen, um Flüssigkeit und Gas voneinander zu trennen. Der Hilfskolben 5 hat einen flexiblen Gummi-Dichtring, der in einer Nut in der Zylinderwand des Hilfskolbens sitzt.

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Das Gas 8 wird unter einem Druck von angenähert 20bar(20 kg/cm²) gehalten, um die Dämpfungsflüssigkeit unter Druck zu setzen.

Eine Hauptschwierigkeit bei einem derartigen Stoßdämpfer besteht darin, daß die Größe der Dämfungskraft, die von dem Stoßdämpfer aufgebracht wird, von der Hubgeschwindigkeit des Kolbens abhängt und somit weitgehend unabhängig von der Frequenz und Amplitude der auf den Stoßdämpfer wirkenden Schwingung ist.

Wenn ein solcher Stoßdämpfer als Dämpfer in einer Federung zum Dämpfen gefederter und ungefederter Resonanzschwingungen verwendet wird, erzeugt er eine unnötig große Dämpfungskraft im Bereich hoher Frequenzen, z. B. wenn der Stoßdämpfer eine hochfrequente Schwingung bei Fahrt des Fahrzeuges auf einer solch hochfrequente Schwingung erzeugenden Straßenoberfläche mitgeteilt bekommt, z. B. auf einer Straße mit welliger Oberfläche, welche die Hubgeschindigkeit des Kolbens auf den hochfrequenten Bereich anwachsen läßt. Da die Größe der Dämpfungskraft, welche von dem De-Carbon-Stoßdämpfer aufgebracht wird, im hochfrequenten Bereich beträchtlich zunimmt, nimmt auch die vom Stoßdämpfer auf die Karosserie übertragene Kraft zu, wodurch unkomfortables Fahren erzeugt und von der Straße übertragenes Fahrgeräusch verstärkt ward, welches>in das Passagierabteil übertragen wi rd.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Schwierigkeiten vermieden sind. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Stoßdämpfer mit einem an beiden Enden geschlossenen Zylinder; einer in dem Zylinder befindlichen Flüssigkeitsfüllung; einem in dem Zylinder axial beweglichen Kolben, der den Zylinderraum in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt und in Flüssigkeit eingetaucht ist; eine koaxial mit dem Zylinder angeordnete und mit dem Kolben verbundene Kolbenstange, welche aus einem Ende des

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Zylinders axial flüssigkeitsdicht herausgeführt ist, wobei der Kolben mindestens eine Öffnung zum Durchströmen von Flüssigkeit bei der axialen Hubbewegung des Kolbens im Zylinder aufweist, erfindungsgemäß ein Elastomer-Glied vorgesehen, wobei dieses Elästomer-Glied eine dritte Kammer bildet, welche mit der zweiten Kammer kommuniziert und von der Flüssigkeit gefüllt ist.

Mit der Erfindung ist ein Stoßdämpfer geschaffen, der eine ausdehnbare Flüssigkeitskammer aufweist, um ein Volumen von aus dem Zylinder verdrängter Dämpfungsflüssigkeit bereitzustellen und dadurch die Dämpfungskraft im hochfrequenten Bereich zu mindern.

Ferner ist mit der Erfindung ein Stoßdämpfer größerer Einfachheit im Aufbau geschaffen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert, wobei in allen Figuren für gleiche bzw. gleichartige Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise axial geschnittene Ansicht eines Stoßdämpfers der De-Carbon-Bauart;

Figur 2 eine Ansicht wie Fig. 1 einer ersten Ausführung eines Stoßdämpfers gemäß der Erfindung; _

Figur 3 ein Diagramm, welches die Dämpfungskonstante über der Frequenz der dem De-Carbon-Stoßdämpfer nach Figur 1 und dem Stoßdämpf er nach Figur 2 eingeprägten Schwingungen darstellt;

Figur 4 eine Ansicht wie Figur 1 einerzweitenAusführung eines Stoßdämpfers nach der Erfindung;

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Figur 5 ein Diagramm, welches die Federkonstante über der Kolbenstellung der Stoßdämpfer nach den Figuren 2 und 4 darstellt;

Figur 6 ein Diagramm, welches die Dämpfungskonstante über der Kolbenstellung der Stoßdämpfer nach den Figuren 2 und 4 darstellt;

Figur 7 eine Ansicht wie Figur 1 einer dritten Ausführung eines Stoßdämpfers gemäß der Erfindung und

Figur 8 eine Ansicht wie Figur 1 einer vierten Ausführung eines Stoßdämpfers gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt eine erste Ausführung eines Stoßdämpfers nach der Erfindung mit einem Zylinder 1, der am oberen Ende durch eine kreisförmige Endwand 4 geschlossen ist. Der Zylinder 1 hat eine mit ihm einstückige untere Endwand (kein Bezugszeichen). Eine Kolbenstange 3 ragt in Längsrichtung gleitend durch die kreisförmige Endwand 4 hindurch. Es ist eine zweckmäßige Dichtung oder dergleichen vorgesehen, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Kolbenstange 3 und der Endwand 4 zu gewährleisten. Die Kolbenstange 3 ist koaxial mit dem Zylinder. An einem Ende trägt die Kolbenstange 3 einen runden Kolben 2, der abgedichtet längs der Innenwand des Zylinders 1 gleitet. Der Kolben 2 ist mit mehreren kreisförmigen,im Abstand angeordneten öffnungen versehen, von denen eine bei 6 gezeigt ist und die sich axial durch den Kolben 2 hindurch erstrecken. Im Zylinder 1 ist eine vorbestimmte Menge einer geeigneten Flüssigkeit wie öl aufgenommen. Die öffnungen 6 lassen das öl während des Kolbenhubes des Kolbens 2 diesen durchströmen. Der Kolben 2 trennt den Innenraum des Zylinders 1 in eine erste Kammer 20 und in eine zweite Kammer 22, die beide mit öl gefüllt sind.

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Ein erstes Elastomer-Glied 9, das z. B. aus Gummi besteht, bildet eine dritte Kammer 11, welche mit der zweiten Kammer 22 über mindestens eiae öffnung 12 in der Zylinderseitenwand kommuniziert. Das erste Elastomer-Glied 9 hat die Gestalt eines den unteren Abschnitt-des Außenumfangs des Zylinders umgebenden Rohres, das dicht auf dem Außenumfang mittels zweier Stahlbänder 10 befestigt ist. Ein zweites, mit dem ersten identisches Elastomer-Glied 9¹ bildet eine vierte Kammer 11', die mit der ersten Kammer 20 über mindestens eine in der Zylinderseitenwand ausgebildete öffnung 12' kommuniziert. Das zweite Elastomer-Glied 9' umgibt den oberen Endabschnitt des Außenumfangs des Zylinders 1 und ist an seinen offenen Enden mittels zweier Stahlbänder 10' auf dem Außenumfang des Zylinders gehalten. Die öffnungen 12 und 12' in der Zylinderseitenwand des Zylinders 1 sind größer bemessen als jede der öffnungen 6 im Kolben 2. Die gesamte Querschnittsfläche der öffnungen 12 ist größer als die gesamte Querschnittsfläche der öffnungen 6. Dies gilt auch für die gesamte Querschnittsfläche der öffnungen 12'.

Wenn der Kolben 2 im Betrieb aus der in Figur 2 dargestellten Position abwärts bewegt wird, steigt der Druck im öl in der zweiten Kammer 22 unterhalb des Kolbens 2 an, wodurch das unter Druck gesetzte öl durch die öffnung 12 gedruckt wird, um das Volumen der Kammer 11 zu vergrößern,indem der Zwischenbereich des Elastomer-Gliedes 9 aufgeweitet wird.

Die Elastizität der Elastomer-Glieder verleiht dem Stoßdämpfer gemäß der Erfindung eine Federwirkung.

In Figur 3 zeigt die Kurve A die Charakteristik der Dämpfungskonstante über der Frequenz für einen Stoßdämpfer der De-Carbon-Bauart gemäß Figur 1, während die Kurve B die Charakteristik des Stoßdämpfers gemäß Figur 2 zeigt. Bei dem De-Carbon-Stoß-

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dämpfer wächst die Dämpfungskonstante im wesentlichen proportional mit der Schwingungsfrequenz an. Bei dem Stoßdämpfer nach der Erfindung wird mit ansteigender Frequenz ifotz Zunahme des Strömungswiderstandes in den KoIbenöffnungen 6 zur Vergrößerung des Druckes in der Dämpfungsflüssigkeit im Zylinder 1 die höherfrequente Schwingung teilweise durch die Elastizität der Elastomer-Glieder 9 und 9¹ absorbiert, so daß die Dämpfungskonstante nach Durchlaufen eines Maximums wieder gemäß Kurve B abnimmt. Das Anwachsen der Dämpfungskonstante nur bis zu dem Frequenzmaximum ergibt sich wegen einer Verzögerung der Druckzunahme vor dem sich bewegenden Kolben 2, welche durch die gedrosselte Strömung durch die öffnungen 6 erzeugt wird. Diese Verzögerung wird dadurch bewirkt, daß das Öl in die dritten und vierten Kammern 11 und 11' aufgrund der Schwingungsimpulse eintritt, wobei diese Schwingungsimpulse durch die Elastomer-Glieder 9 und 9¹ und die elastische Ausdehnung der dritten und vierten Kammern absorbiert werden. Wenn die Schwingungsfrequenz des Kolbens sich diesen Verzögerungszeitraum annähert, verringert sich die Empfindlichkeit des Kolbens gegenüber Schwingungen, wodurch als Folge weiteren Frequenzanstieges die umgekehrte Wirkung,nämlich die Verringerung der Dämpfungskonstante bei höheren Frequenzen, bewirkt wird. Es folgt daraus, daß die Frequenz bei"dem Maximum durch Verändern der verschiedenen sie beeinflussenden Faktoren, - ölviskosität, Abmessungen der Drossel öffnung 6, Abmessungen des Zylinders und der zweiten Kammer, Elastizität der Glieder 9 und 9¹, und dergleichen - variiert werden kann.

Wenn der Stoßdämpfer nach der Erfindung in einer Fahrzeugfederung bzw. - aufhängung verwendet werden soll, ist die Frequenz bei welcher die Konstante ein Maximum hat, die ungefederte Resonanzfrequenz, welche durch die Federkonstante in Vertikal richtung des Reifens und das Gesamtgewicht des Reifens sowie des zugeordneten Straßenrades bestimmt ist. Weil die Dämpfungskraft nicht mit der Frequenz im hochfrequenten Bereich zunimmt, kann die Ober-

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tragung von Schwingungen vom Straßenrad auf die Fahrzeugkarosserie wirksam gedämpft werden.

Darüberjhinaus v/eist der Stoßdämpfer nach der Erfindung eine Federwirkung auf, so daß er in einer Motor-Aufhängung verwendet werden kann. In diesem Fall sollte die Maximumfrequenz bei welcher die Dämpfungskontante maximal ist, die kritische Frequenz (etwa 10 Hz .) sein, oberhalb welcher der Motor zu schwingen beginnt.

In Figur 4 ist eine zweite Ausführung gezeigt, die weitgehend ähnlich der ersten Ausführung gemäß Figur 2 ist, jedoch einen äußeren Stahl kragen 13 aufweist. Der Kragen 13 ist mit seinem Ende am unteren Ende des Außenumfangs des Zylinders 1 befestigt und umgibt die Außenumfängeder Elastomer-Glieder 9 und 9¹ mit einem Spiel S. Der Kragen 13 begrenzt die Ausdehnung der Elastomer-Glieder, um dadurch ihr· Elastizitätsverhalten und die Ausdehnungs-Charakteristik der dritten und vierten Kammer 11 und II¹ zu verändern. Somit können eine erwünschte Dämpfungskonstante und eine gewünschte Federkonstante erhalten werden.

Das Diagramm nach Figur 5 zeigt die Federkonstante über der Kolbenstellung (in Zusammenziehungs-Richtung), und Figur 6 zeigt ein Diagramm mit der Dämpfungskonstante über der Kolbenstellung (in Zusammenziehungs-Richtung), wobei Frequenz und Amplitude festliegen.

In beiden Diagrammen bedeutet die gestrichelte Kurve C . die jeweilige Charakteristik des Stoßdämpfers gemäß Figur 2, während die Kurvenzweige D und E die Charakteristik des Stoßdämpfers nach Figur 4 darstellen, nachdem das Elastomer-Glied den Kragen 13 berührt hat. Der durchgezogene Kurvenzweig D stellt denjenigen Fall dar, bei welchem das Spiel*S verhältnismäßig klein ist, während die durchgezogene Kurve E denjenigen Fall darstellt, bei welcher

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das Spiel S größer ist. Aus den Figuren 5 und 6 wird deutlich, daß mit abnehmenden Spiel S die Dämpfungskonstante und die Federkonstante in Abhängigkeit von der Kolbenstellung anwachsen, wodurch die Abhängigkeit von der Kolbenstellung zunimmt. 5

Bei einer dritten Ausführung gemäß Figur 7 ist eine Volumenveränderung entsprechend dem Hub der Kolbenstange 3 durch die Expansion des unteren Elastomer-Gliedes 9 ausgeglichen, so daß die Dämpfungscharakteristik beim Abwärtshub des Kolbens im wesentlichen die gleiche wie diejenige des Stoßdämpfers nach Figur 2 ist, während die Dämpfungscharakteristik beim Aufwärtshub des Stoßdämpfers wie bei einem konventionellen Stoßdämpfer ist.

Figur 8 zeigt eine vierte Ausführung mit einem Kragen 13, der an einem Stoßdämpfer der Bauart nach Figur 7 angebracht ist, um die erläuterte Abhängigkeit der Federkonstante vom Spiel S zu schaffen.

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Leerseite

Claims

D-SCOC München 80 Sckellstrasse

Telefon (089) 4 48 24 Telex 5 215 935

Telegramme patemus münchen r-lj. χ Ij. r"k ■ ~.f~~tl'. ~~^~~.*^*- Postscheck München 39418-802

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang Reus*eibankMon*en2«Boo7

zugelassen beim Europäischen Patentamt — admitted to the European Patent Office — Mandataire agree aupres I' Office Europeen des Brevets

NISSAN MOTOR Co. Ltd.
Yokohama City
P 098 35

Stoßdämpfer

Patentansprüche

ί 1-/Stoßdämpfer mit

a) einem an beiden Enden geschlossenen Zylinder (1);

b) einer in dem Zylinder befindlichen Flüssigkeitsfüllung;

c) einem in dem Zylinder axial beweglichen Kolben (2), der den Zylinderraum in eine erste (20) und eine zweite (22) Kammer unterteilt und in Flüssigkeit eingetaucht ist;

d) eine koaxial mit dem Zylinder angeordnete und mit dem Kolben verbundene Kolbenstange (3), welche aus einem Ende des Zylinders axial flüssigkeitsdicht herausgeführt ist, wobei der Kolben mindestens eine öffnung zum Durchströmen von Flüssigkeit bei der axialen Hubbewegung des Kolbens im Zylinder aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß

e) ein Elastomer-Glied (9) eine dritte Kammer (11) bildet,

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welche mit der zweiten Kammer (22) kommuniziert und von der Flüssigkeit gefüllt ist.
2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Elastomer-Glied (9¹) eine vierte Kammer (11') bildet, die mit der ersten Kammer (20) kommuniziert und ebenfalls von der Flüssigkeit gefüllt ist.
3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Kragen (13) zur Begrenzung der Ausdehnbewegung des ersten Elastomer-Gliedes (9) vorgesehen ist.
4. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzei c h net, daß ein äußerer Kragen (13,) zur Begrenzung der Ausdehnbewegungen beider Elastomer-Glieder (9, 9¹) vorgesehen ist.
5. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e kennzeichnet, daß das oder jedes Elastomer-Glied von einem mit seinen offenen Enden abgedichtet auf dem Außenumfang des Zylinders befestigten Rohr gebildet ist.
6. Stoßdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Enden des oder jedes Elastomer-Gliedes (9, 9¹) mit umwickelten Stahlbändern (10,10') auf dem Außenumfang des Zylinders (1) gehalten sind.
7. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 3, dadurch ge ken ti zeichnet, daß eine Öffnung (12) eine Strömungsverbindung zwischen der zweiten C22) und dritten (11) Kammer herstellt.

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8. Stoßdämpfer nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Strömungsöffnungen (12,12') jeweils Verbindungen zwischen der zweiten (22) und der dritten (11) Kammer und der ersten (20) und vierten (11') Kammer herstellen.
9. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Zylinders und das Elastomer-Glied (9) zur Bildung der dritten Kammer (11) zusammenwirken.
10. Stoßdämpfer nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Zylinders (1) und die Elastomer-Glieder (9,9') zusammenwirken, um die dritte bzw. vierte Kammer zu bilden.

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