DE3114808C2 - Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeug-Federbeine - Google Patents

Abstract

Hydropneumatische Zweirohr-Schwingungsdämpfer weisen einen mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten sowie den Arbeitskolben und die Kolbenstange (6) aufnehmenden Arbeitsraum und einen teils Dämpfungsflüssigkeit, teils Druckgas enthaltenden Ausgleichsraum auf. Beide Räume sind unten über ein Ventil und oben über eine Verschlußeinheit miteinander verbunden, die die Kolbenstangendichtung (8) und einen darunter liegenden, als Entlüftungseinrichtung wirkenden Porenkörper (12, 12a, 12b, 12c) sowie einen zum oberen Ende des Ausgleichsraumes führenden Entlüftungskanal (15) enthält. Der Porenkörper (12, 12a, 12b, 12c) ist gas- und flüssigkeitsdurchlässig, weist jedoch einen ausreichenden Durchflußwiderstand auf. Um der evtl. Gasbläschen enthaltenden Leckageflüssigkeit einen Strömungsweg vorzugeben und das Eindringen von Gas in den die Kolbenstangendichtung (8) umgebenden Raum (10) zu vermeiden, besitzt der Porenkörper (12, 12a, 12b, 12c) einen winkelförmigen, die Kolbenstangendichtung (8) abschirmenden Querschnitt und ist an den der Kolbenstangenführung (4) zugewandten Flächen mit Randzonen (13, 14) mit verringertem Durchflußwiderstand versehen.

Description

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artige Ausbildung der Entlüftungseinrichtung bzw. des die Kapillarkräfte ein Leerlaufen derselben. Insbeson-

Porenkörpers derselbe eine verhältnismäßig große ra- dere ist es dadurch möglich, die eigentliche Dichtungs-

diale Ausdehnung und damit ebenfalls zwangsläufig ei- kammer mit einem speziellen Dichtungsbetriebsstoff

nen verhältnismäßig hohen Strömungswiderstand be- ζ. B. Fett oder Magnetfluid zu füllen, so daß die eigentli-

sitzt 5 ehe Dämpfungsflüssigkeit überhaupt nicht mehr mit der

Darüber hinaus sind Schwingungsdämpfer bekannt Dichtung in Berührung kommt Gasverlust und Beschä-(GB-PS 8 50 701), die eine Verschlußsinheit aufweisen, digung der Dichtkante werden vermieden, so daß die welche aus einer in einer Kammer angeordneten KoI- Dichtung ihren anderen spezifischen Aufgaben besser benstangendichtung und einer darunter angeordneten, gerecht werdend gewählt oder angepaßt werden kann, als ringförmiger Porenkörper ausgebildete EntlüftUijgs- io Die eigentlichen Entlüftungswege werden durch diese einrichtung bestehen. Von der Kammer führt ein Entlüf- Maßnahme nicht berührt oder gestört Da die der KoI-tungskanal in den Ausgleichsraum, wobei die obere öff- benstangenführung zugewandten, widerstandsverrinnung des Entlüftungskanales knapp oberhalb der Dicht- gernd ausgebildeten Randzonen des Porenkörpers, die kante der inneren Dichtlippe endet, währenddessen un- die strömungsaktiven Teil darstellen, den überwiegentere öffnung deutlich unterhalb des Dämpfungsflüssig- 15 den Teil der gesamten Randzone ausmachen, bleibt nur keitsspiegels mündet Die hier durch den Kolbenstan- ein schmaler nicht präparierter Steg übrig, der gerade genführungsspait im Porenkörper und durch den Poren- ausreicht das Kommunikationsgefälle zu sperren,
körper selbst vom oberen Teil des Arbeitsraumes in die Des weiteren ist von Vorteil, daß die Randzonen ei-Kammer gelangende Leckageflüssigkeit und das Gas nen bevorzugten Strömungsweg für die Leckageflüssigsammeln sich oberhalb der Dichtkante und werden über 20 keit bilden, so daß die der Kolbenstangendichtung zugeden Entlüftungskanal in den Ausgleichsraum zurückge- wandten Zonen der Entlüftungseinrichtung bzw. des leitet wo sich die Gasblasen aufsteigend im oberen Teil Porenkörpers und vor allem der freie Raum vor der des Ausgleichsraumes abscheiden. Dadurch wird ein Kolbenstangendichtung von dieser Strömung nahezu Leerlaufen der Kammer infolge Kommunikation ver- unberührt bleiben. Diese Randzonen stellen somit eine hindert und die Schaumentwicklung im Ausgleichsraum 25 Druckentlastung der Kolbenstangendichtung sicher, verringert Bei dieser Ausbildung des Schwingungs- Auch der Abrieb folgt diesem Hauptstrompfad, die abdämpfers besteht grundsätzlich die Gefahr, daß das zu- sorbierende Porenkörperfläche ist größer und in der rücklaufende Dämpfungsflüssigkeitsgasgemisch vor der Dichtungskammer kann keine Stauung auftreten, was Abscheidung der Gasblasen bereits wieder direkt über die Beschädigung der Dichtlippe verringert
das Bodenventil angesaugt wird, was die Funktion des 30 In vorteilhafter Weise erstrecken sich die Randzonen Schwingungsdämpfers beeinträchtigt Außerdem ist aur über 75 bis 95% der der Kolbenstangenführung zugebei vollkommen senkrechter Einbaulage und nur bei wandten Flächen des Porenkörpers. Die Randzonen mit mäßiger Beanspruchung des Schwingungsdämpfers ei- verringertem Durchflußwiderstand können durch Nune ständig von Dämpfungsflüssigkeit umgebende Dicht- ten, Aufrauhung oder durch unterschiedliche Körnung kante gewährleistet In der Mehrzahl der praktischen 35 des Porenkörpers gebildet sein.
Einbaufälle und Beanspruchungsarten hat die Dichtkan- Wenn der Porenkörper aus Sinterwerkstoff, insbete zeitweisen und teilweisen Gaskontakt, was besonders sondere Sintermetall besteht, ist es möglich, ihn einstükbei einer Gasvorspannung zu einem unerwünschten kig mit der ebenfalls aus Sinterwerkstoff gebildeten Gasverlust führt Zusätzlich ist die Dichtkante noch der Kolbenstangenführung herzustellen. Dadurch verrin-Beschädigung durch in der Entlüftungsleckage mitge- 40 gert sich der Montageaufwand,
schwemmte Abriebpartikel ausgesetzt Der Porenkörper kann auch aus permanent magne-

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ei- tischem Werkstoff bestehen und mit Magnetfluid genen hydropneumatischen Zweirohr-Schwingungsdämp- tränkt sein. Eine Magnetdichtung stellt eine besonders fer so auszubilden, daß die Leckageströmung von der wirksame Abdichtung dar. Dabei ist auch die Dichtungsunter Fluid stehenden Dichtkante ferngehalten wird, 45 kammer mit Magnetfluid getränkt,
wodurch sowohl Gas- als auch Schmutzkontakt und da- Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung mit Gasverlust und Beschädigung der Dichtkante kann der aus metallischem Sinterwerkstoff bestehende zwangsläufig aufgeschlossen sind und wobei ferner die Porenkörper an seinem axialen, umlaufenden Schenkel durch speziell kommunikationsverhindernde Maßnah- einen zwischen der Kolbenstangenführung und einer men verursachte zusätzlichen Durchflußwiderstände 50 Endplatte eingespannten Flansch aufweisen. Dadurch der Entlüftungseinrichtung, die die Dichtung druckmä- wird die Kommunikationssperrwirkung verbessert
ßig belasten, möglichst kleingehalten werden sollen. Bei der Verwendung eines Porenkörpers aus gummi-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, elastischem oder elastoplastischem Schaumstoff wird

daß der ringförmige Porenkörper einen winkelförmi- durch dessen Elastizität ein zusätzlicher Ventileffekt,

gen, die Kolbenstangendichtung abschirmenden Quer- 55 beispielsweise durch Weitung der Durchflußzone bei

schnitt aufweist, der innenseitig die Kammer in einen Druckaufbau infolge Verstopfung oder bei hoher Visko-

abgeschirmten Dichtungsraum und außenseitig in einen sität bei Kälte, erzielt Dies stellt eine Druckbegrenzung

gegenüberliegend von der Kolbenstangenführung be- im Hinblick auf die Dichtung dar.

grenzten Entlüftungskanal trennt wobei die den Entlüf- Wenn zwischen dem Porenkörper und der Kolben-

tungskanal begrenzenden Flächen des Porenkörpers 60 stange aus Gründen der Klemmfreiheit ein vergrößer-

Ranrizonen mit verringertem Dnrchfliißwiderxtand he- tes Fiihrungssniel erforderlich ist weist der radial um-

sitzen. laufende Schenkel des Porenkörpers eine Ausnehmung

Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß der Poren- zur Aufnahme eines Dichtringes auf.

körper die Kammer in einen quasistatischen und einen D^!e Erfindung wird nachfolgend anhand in einer

strömungsaktiven Teil trennt. Die Porosität erlaubt da- 65 Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele näher er-

bei einerseits bei der Inbetriebnahme des Schwingungs- läutert. Dabei zeigt

dämpfers, die Füllung der eigentlichen Dichtungskam- F i g. 1 einen Ausschnitt eines Schwingungsdämpfers

mer mit einem Fluid und verhindert andererseits durch im Schnitt im Bereich der Verschlußeinheit mit einem

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winkelförmigen Querschnitt aufweisenden Porenkör- Für vollkommen übereinstimmende, gleiche Teile wur-

per, den deshalb die gleichen Bezugszahlen verwendet. Im

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung mit Gegensatz zur Fig. 1 ist hier der Porenkörper i2a

einem gleichzeitig als Kolbenstangenführung ausgebil- gleichzeitig als Führungsbuchse für die Kolbenstange 6

deten Porenkörper, 5 ausgebildet. Dazu schließt sich an den scheibenartigen

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung mit Bereich des Porenkörpers 12a eine einstückig mit dem-

einem Porenkörper, der einen radialen Einspannflansch selben gefertige Buchse 5a an, die die Kolbenstange 6

aufweist und führend umschließt. In diese Buchse 5a ist beispielsweise

F i g. 4 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung mit eine innere Nut 16 eingearbeitet, von der zumindest

einem dem Porenkörper zugeordneten Dichtring. io eine Bohrung 17 radial nach außen verläuft. Über die

Von einem an sich bekannten, hydropneumatischen Nut 16 und die Bohrung 17 kann die Leckageflüssigkeit Zweirohr-Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeug-Fe- zu den Randzonen 13,14 mit verringertem Durchflußderbeine ist in den F i g. 1 —4 der Zeichnung nur ein widerstand abströmen und gelangt von hier über den Außenrohr 1 gezeigt, das an seinem oberen, freien Ende Kanal 15 in den Ausgleichsraum,
eine Umbördelung 2 zur Sicherung einer als Scheibe 15 Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 3 ausgebildeten Endplatte 3 aufweist Über die Endplatte stimmt die Ausbildung des Porenkörpers 126 weitge-3 ist in das Außenrohr 1 eine Kolbenstangenführung 4 hend mit dem Porenkörper 12a überein, d. h., der Poreneingespannt, die, wie in den F i g. 1 und 4 gezeigt, eine körper 126 ist einstückig mit einer Buchse 56 gefertigt. besondere Buchse 5 zur Aufnahme und Führung einer Diese einstückige Ausbildung setzt voraus, daß die Kolbenstange 6 besitzt. Zur Abdichtung der Kolben- 20 Buchse 5a, 56 aus dem gleichen Werkstoff wie der Postangenführung 4 im Außenrohr 1 ist im Bereich zwi- renkörper 12a, 126, beispielsweise Sintermetall, hergeschen der Endplatte 3, der Kolbenstangenführung 4 und stellt ist Das der Endplatte 3 zugewandte Ende des dem Außenrohr 1 ein Dichtring 7 eingesetzt Porenkörpers 126 trägt hier einen radial nach außen

Die ringförmige Endplatte 3 nimmt im Bereich ihrer gerichteten Flansch 18, über den der Porenkörper 126

der Kolbenstange 6 zugewandten Fläche eine Kolben- 25 zwischen der Endplatte 3 und der Kolbenstangenfüh-

stangendichtung 8 auf, die einerseits nach außen ragt rung 4 eingespannt ist

und dort eine Staublippe 9 bildet Andererseits ragt die Bei einem aus Sintermetall bestehenden Porenkörper

Kolbenstangendichtung 8 nach innen in eine ringförmi- 126 wird durch diesen eingespannten Flansch die Kom-

ge Ausnehmung 10 der Kolbenstangenführung 4 und munikationssperrwirkung verbessert,

liegt hier unter Vorspannung durch eine Wurmfeder 11 30 In dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist

dichtend an der Kolbenstange 6 an. der Porenkörper 12c eine winkelförmige Gestalt wie in

Gemäß der F i g. 1 der Zeichnung nimmt die Ausneh- F i g. 1 auf. Um radiale oder kardanische Bewegungen mung 10 einen Porenkörper 12 mit winkelförmigem der Kolbenstange 6 zu ermöglichen, ist zwischen dem Querschnitt auf, der in axialer Richtung zwischen der Porenkörper 12c und der Kolbenstange 6 ein Ringspalt Ausnehmung 10 und der Endplatte 3 eingespannt ist An 35 19 vorgesehen, der durch einen Dichtring 20 abgedichseinen der Kolbenstangenführung 4 zugewandten Flä- tet ist Dieser Dichtring 20 ist in eine ringförmige Auschen weist der Porenkörper Randzonen 13,14 mit ver- nehmung 21 des Porenkörpers 12c eingesetzt
ringertem Durchflußwiderstand auf, die in den gezeig- In Abänderung der erläuterten Ausführungsbeispiele ten Ausführungsbeispielen der F i g. 1 —4 zur besseren ist es möglich, die gesamte Kolbenstangenführung als Darstellung als radial axial verlaufende Nuten ausgebil- 40 Porenkörper auszubilden. Dazu ist es jedoch erforderdet sind. Anstelle der Nuten können die Randzonen 13, Hch, die Kolbenstangenführung gegenüber dem Ar-14 auch durch entsprechende Aufrauhung oder durch beitsraum abzudichten.

unterschiedliche Körnung — die Randzonen 13,14 be-

sitzen eine größere Körnung als der sonstige Porenkör- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

per — gebildet sein. Während sich die Randzone 13 über 45

die gesamte Ringfläche des Porenkörpers 12 erstreckt,
endet die Randzone 14 mit Abstand vor der Endplatte 3,
so daß die Randzonen 13,14 nur etwa 75—95% der der
Kolbenstangenführung 4 zugewandten Flächen des Porenkörpers 12 einnehmen. 50

Von der inneren Fläche der Endplatte 3 erstreckt sich
durch die Kolbenstangenführung 4 ein axialer Kanal 15
bis zu dem nicht dargesellten Ausgleichsraum. Bedarfsweise kann der freie Raum der Ausnehmung 10 zwischen der Kolbenstangendichtung 8 und dem Porenkör- 55
per 12 mit Dichtungsfett ausgefüllt seia

Beim Betrieb des Schwingungsdämpfers strömt die
evtl. mit Gasbläschen durchsetzte Leckageflüssigkeit
von dem Führungsspalt der Kolbenstangenführung 4

über die Randzonen 13,14 mit verringertem Durchfluß- 60
widerstand in Richtung auf die Endplatte 3 und von hier
über den Kanal 15 in den Ausgleichsraum.

Die der Kolbenstangendichtung 8 zugewandten Zonen des Porenkörpers 12 bleiben von dieser Strömung

weitgehend unberührt, so daß keine Gasbläschen in die 65
Ausnehmung 10 gelangen können.

Das Ausführungsbeispiel der F i g. 2 stimmt weitgehend mit dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 überein.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeug-Federbeine, mit einem zylindrischen, mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum, einem damit über ein Bodenventil verbundenen, ringförmigen, Dämpfungsflüssigkeit und Druckgas enthaltenden Ausgleichsrauin, einem im Arbeitsraum geführten Arbeitskolben mit daran angeschlossener Kolbenstange, einer deckelseitigen Verschlußeinheit mit einer Kolbenstangenführung und einer Kammer mit einer Kolbenstangendichtung und einer darunter angeordneten, als ringförmiger Porenkörper ausgebildeten Entlüftungseinrichtung mit einem zum oberen Ende des Ausgleichsraumes führenden Entlüftungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Porenkörper (12, 12a, 12ö, 12c) einen winkelförmigen, die Kolbenstangendichtung (8) abschirmenden Querschnitt aufweist, der innenseitig die Kammer in einen abgeschirmten Dichtungsraum (10) und außenseitig in einen gegenüberliegend von der Kolbenstangenführung (4) begrenzten Entlüftungskanal trennt, wobei die den Entlüftungskanal begrenzenden Flächen des Porenkörpers (12, 12a, i2b, \2c) Randzonen (13, 14) mit verringertem Durchflußwiderstand besitzen.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Randzonen (13, 14) über 75 bis 95% der Flächen erstrecken.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzonen (13, 14) durch Nuten gebildet sind.

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzonen (13, 14) durch Aufrauhung gebildet sind.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dis Randzonen (13, 14) durch unterschiedliche Körnung des Porenkörpers gebildet sind.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenkörper (12a, \2b) aus Sinterwerkstoff, insbesondere Sintermetall besteht und einstückig mit der aus Sinterwerkstoff gebildeten Kolbenstangenführung (5a, 5b) gefertigt ist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenkörper (12,12a, 12Z), \2c) aus permanent magnetischem Werkstoff besteht und mit Magnetfluid getränkt ist.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenkörper (12,12a, 12b, \2c) aus gummielastischem oder elastoplastischem Schaumstoff besteht.

9. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenkörper (\2b) an seinem axialen, umlaufenden Schenkel einen zwischen der Kolbenstangenführung (4) und seiner Endplatte (3) eingespannten Flansch (18) aufweist.

10. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial umlaufende Schenkel des Porenkörpers (12c,) eine Ausnehmung (21) zur Aufnahme eines Dichtringes (20) aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeug-Federbeine, mit einem zylindrischen, mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum, einem damit über ein Bodenventil verbundenen, ringförmigen. Dämpfungsflüssigkeit und Druckgas enthaltenen Ausgleichsraum, einem im Arbeitsraum geführten Arbeitskolben mit daran angeschlossener Kolbenstange, einer deckelseitigen Verschlußeinheit mit einer Kolbenstangenführung und einer Kammer mit einer Kolbenstangendichtung und einer darunter angeordneten, als ringförmiger Porenkörper ausgebildeten Entlüftungseinrichtung mit einem zum oberen Ende des Ausgleichsraumes führenden Entlüftungskanal.

Es sind hydropneumatische Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. EP-OS 16 954), insbesondere als Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge, die aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten, stirnseitig verschlossenen Rohren bestehen, die einen zylindrischen Arbeitsraum und einen ringförmigen Ausgleichsraum bilden. Der zylindrische Arbeitsraum ist mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, während der Ausgleichsraum teils Dämpfungsflüssigkeit, teils Druckgas enthält Ferner nimmt der Arbeitssrauni einen Arbeitskolben mit Kolbenstange führend auf. Die Kolbenstange ist über eine deckelseitige Verschlußeinheit herausgeführt, die mit einer Kolbenstangenführung und einer Kolbenstangendichtung versehen ist Unterhalb der Kolbenstangendichtung, also zwischen der Kolbenstangendichtung und der Kolben-Stangenführung ist ein Ringraum zur Aufnahme eines ringförmigen Porenkörpers vorgesehen, von dem ein Entlüftungskanal zum oberen Ende des Ausgleichsraumes führt Der Porenkörper weist die Form einer Ringscheibe auf und ist gas- und flüssigkeitsdurchlässig, jedoch mit hinreichendem Durchflußwiderstand. Der Porenkörper bildet eine sogenannte Entlüftungseinrichtung und soll dafür sorgen, daß etwaiges sich insbesondere während der Nichtbenutzung des Schwingungsdämpfers unterhalb der Kolbenstangendichtung ansam- melndes Gas bei Inbetriebnahme des Schwingungsdämpfers durch die Hubbewegungen des Schwingungsdämpfers alsbald zum Ausgleichsraum gelangt, so daß ein Entweichen des Druckgases über die Kolbenstangendichtung nach außen vermieden wird und der Arbeitsraum gas- bzw. luftblasenfrei bleibt. Zusätzlich hat dieser Porenkörper die Aufgabe, die beim Betrieb des Schwingungsdämpfers über die Kolbenstangenführung durch Leckage austretende Dämpfungsflüssigkeit, in der auch Druckgas enthalten sein kann, sicher zum Ausgleichsraum zurückzuführen.

Durch die spezielle Anordnung und Ausbildung von Dichtungsring und Entlüftungseinrichtung sammelt sich das nach oben gelangende Druckgas immer vor dem Dichtungsring, wodurch über denselben ein beschleunigter Gasverlust stattfindet. Weiterhin ist es nachteilig, daß der von der Entlüftungseinrichtung zurückgehaltene Abrieb sich ebenfalls am Dichtungsring sammelt und durch Riefenbildung von Dichtlippe und Kolbenstange zu einem erhöhten Verschleiß mit vorzeitigem Ausfall des Schwingungsdämpfers führen kann. Außerdem belastet der durch den hinreichenden Durchflußwiderstand der Entlüftungseinrichtung entstehende Druck die Dichtung, was sich ungünstig auf deren Lebensdauer und die Dichtungsreibung auswirkt. Dies ist besonders bei tiefen Temperaturen von Bedeutung, wenn durch die damit zwangsläufig verbundene Viskositätszunahme der Dämpfungsflüssigkeit der Duchflußwiderstand in fast gleichem Maße zunimmt, zumal durch die scheiben-