DE3131262A1

DE3131262A1 - Hydropneumatischer zweirohr-schwingungsdaempfer mit temperaturkompensation der daempfkraefte

Info

Publication number: DE3131262A1
Application number: DE19813131262
Authority: DE
Inventors: Manfred 8721 Niederwerrn Grundei
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1983-02-24
Also published as: US4485899A; GB2103334B; GB2103334A; CA1201733A; JPH0423140B2; FR2511104A1; JPS5837336A; FR2511104B1; DE3131262C2

Description

PICHTEL & SACHS ,AG, Schwe.infurt/Main Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit Temperaturkompensation der Dämpfkräfte

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Zweirohrschwingungsdämpfer _s bestehend aus einem in einem Behälter angers ordneten Zylinder, in welchem ein mit Dämpfventilen versehener und mit einer Kolbenstange verbundener Kolben gleitet und den flüssigkeitsgefüllten Zylinder-Innenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Kolbenstange mittels einer am kolbenstangenaustrittsseitigen' Ende von Behälter und Zylinder angeordneten Kolbenstangenführung geführt und durch eine Kolbenstangendichtung nach außen abgedichtet ist, während ein Ausgleichsraum zwischen der Behälter-Innenwand und der Zylinder-Außenwand gebildet ist, der mit den Arbeitsräumen über Kanäle und/oder Dämpfventile in Verbindung steht:, wobei mindestens einer dieser Kanäle im Bereich, der Kolbenstangenführung angeordnet ist.und den oberen Arbeitsraum mit.dem Ausgleichsraum verbindet.

O Zur Entlüftung hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer ist es bekannt j Verbindungskanäle zwischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum in der Kolbenstangenführung anzuordnen. Die DE-AS 1 146 705 zeigt eine zwischen Zylinderrohr und Führung angebrachte Voröffnung, die in ein topfförmiges Überlaufgefäß mündet. Dabei hat dieses topfförmige Überlaufgefäß lediglich die Aufgabe, daß bei stillstehendem Schwingungsdämpfer nicht sofort Gas aus dem Ausgleichsraum in den oberen Arbeitsraum zurückfließt.

Zur Temperaturkompensation.der Dämpfkräfte ist es durch die DE-OS 29 17-318 bekannt, den Kolben mit einem geschlitzten Kolbenring zu versehen, wobei der durch den Schlitz gebildete Querschnitt temperaturabhängig verändert wird. Eine derartige Temperatur-

kompensation mittels eines Kolbenringes eignet sich nur bei Einrohr-Schwingungsdämpfern zur Beeinflussung der Dämpfkräfte in Zug- und Druckrichtung. Der zur Temperaturkompensation erforderliche Querschnitt, welcher vom Kolbenring gebildet wird, erfordert, daß ein relativ großes Spiel zwischen dem Kolben und der Zylinder-Innenfläche vorhanden ist. Bei einwirkenden Querkräften, wie dies bei Stoßdämpfern, die als Federbeineinsätze verwendet werden und Radführungskräfte übernehmen, der Fall ist, ist dies nachteilig, da hierdurch ein einseitiges Andrücken des Kolbens an der Zylinder-Innenwand erfolgt und somit der offene Querschnitt nicht genau definierbar ist.

'->.-/ " Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer zu schaffen, der die infolge Temperaturänderung hervorgerufene Viskositätsänderung des Dämpfungsöles und die damit verbundene Dämpfkraftänderung in Zug- und Druckrichtung wirksam ausgleicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in Abhängigkeit der Temperatur veränderbares, einen .großen Wärmedehnungskoeffizienten aufweisendes Bauteil im Bereich des den oberen Arbeitsraum mit dem Ausgleichsraum verbindenden Kanals angeordnet ist, welches temperaturabhängig den wirksamen Durchflußquerschnitt ändert. Hierdurch wird auf einfache Weise ein Zweirohr-Schwingungsdämpfer geschaffen, der über einen großen Temperaturbereich gleichbleibende Dämpfkräfte besitzt. Für die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort ist es bei einem Fahrzeug von Bedeutung, daß zumindest in einem Temperaturbereich zwischen -20 ⁰C und +50 ⁰C die Dämpfkräfte konstant, gehalten werden und sich nicht temperaturabhängig-verändern. Dies wird durch die temperaturabhängige Veränderung des Durchflußquerschnittes für den Kanal zwischen.dem oheren Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum erzielt.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ist das in Abhängigkeit der Temperatur, veränderbare. Bauteil durch.eine Scheibe.gebildet,

welche mit der Kolbenstangenführung verbunden ist und einen Ringspalt mit der Innenwand des Zylinders ergibt, während ein Kanal von der Kolbenstangenführung und der Innenwand des Zylinders begrenzt wird. Der temperaturveränderliche Ringspalt stellt somit den ständig geöffneten Querschnitt zwischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum dar, so daß sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung Dämpfflüssigkeit durch diesen Ringspalt fließt und die öffnung des Ringspaltes_s d. h., der Voröffnungsquerschnitt, temperaturabhängig in.beiden Bewegungsrichtungen wirksam ist.

Bei einer weiteren Ausfuhrungsform bildet erfindungsgemäß eine in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare, mit der Kolbenstangenführung verbundene Scheibe einen Ringspalt mit der Kolbenstange, während ein Kanal vom Innendurchmesser der Kolbenstangenführung und der Außenfläche der Kolbenstange gebildet ist. Es ist dahei ohne weiteres möglich, daß die Scheibe auch gleichzeitig den vorbeschriebenen Ringspalt mit der Innenwand des Zylinders bildet, so daß diese zwei Durchflußkanäle, nämlich den zwischen der Innenwand des Zylinders und der Kolbenstangenführung und den zwischen Kolbenstange und Innendurchmesser der Kolbenstangenführung im Querschnitt verändert.

Gemäß einem weiteren Merkmal ist das in Abhängigkeit der Temperatür veränderbare Bauteil ein geschlitzter Ring, der zwischen der Kolbenstangenführung und der Innenwand des Zylinders angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist dieser, geschlitzte Ring zur Anlage an der Innenwand des Zylinders radial nach außen gerichtete nockenförmige Vorsprünge auf. Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß der den Kanälen vorgeschaltete Durchflußquerschnitt in jeder Einbaulage des geschlitzten Ringes wirksam ist, so daß eine einfache Montage ermöglicht wird.

Um eine ungewollte Verformung des geschlitzten Ringes bei sehr hoher Temperatur zu vermeiden,, ist er findungs gemäß der Schlitz schräg zur Ringkante verlaufend angeordnet. Hierdurch wird erreicht, daß bei geschlossenem Durchflußquerschnitt., also bei sehr hoher Temperatur, der Ring nicht ungewollt verformt wird und da-

durch, bei Ahkühlung einen zu großen Querschnitt freigibt. Die schräg verlaufenden Ringenden schieben sich nämlich aneinander hoch.

Vorzugsweise besteht das in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare Bauteil aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid. Als Werkstoffe eignen sich aber auch andere, die einen entsprechend großen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten AusführungsbeispieIe wird nachfolgend die Erfindung ausführlicher erläutert..Es zeigt:

Fig. 1 einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer im Längsschnitt;

Fig. 2 den Bereich der Kolbenstängenführung nach Fig. 1 in vergrößerter .Darstellung;

Fig. 3 den Bereich der Kolbenstangenführung eines Ausführungsbeispiels, wobei das in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare Bauteil einen veränderlichen Durchflußquerschnitt mit der Kolbenstange bildet;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel, bei dem sowohl zwischen Zylinder als auch an der Kolbenstange ein temperaturabhängig sich verändernder Querschnitt besteht;

Fig. 5 die Anordnung eines geschlitzten Ringes im Bereich der Kolbenstangenführung zur Temperaturkompensation;

Fig. 6 einen Querschnitt durch den geschlitzten Ring gemäß Fig. 5; Fig. 7 eine Ausführungsform des Ringschlitzes und Fig. 8 eine spezielle Ausführung des Ringschlitzes.

Der in Fig. 1 dargestellte Schwingungsdämpfer ist als Federbeineinsatz ausgebildet.Derartige Federbeineinsätze sind in sogenannte McPherson-Federbeine eingebaut. Der Zweirohr-Schwingungsdämpfer besteht aus dem Zylinder 1, welcher vom Behälter 2 umgeben ist, während sich zwischen dem Zylinder 1-und dem Behälter 2 der Ausgleichsraum 9 befindet. Die Kolbenstange 3 wird in der im Behälter 2 befestigten Kolbenstangenführung 4 geführt und mittels der Kolbenstangendichtung 5 nach außen abgedichtet. Zur Zentrierung des Zylinders 1 im Behälter 2 dient einerseits die Kolbenstangenführung 4 und andererseits' das Bodenventil 10. Fest mit

der Kolbenstange 3 ist der Kolben 6 verbunden und trennt den Innenraum des Zylinders 1 in den Arbeitsraum 7 oberhalb des KoI-bens und den Arbeitsraum 8 unterhalb des Kolbens, über das Bodenventil 10 steht der Ausgleichsraum 9 mit dem Arbeitsraum 8 in Verbindung.,

Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, wird das in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare Bauteil.durch eine Scheibe 11 gebildet, die mit der Kolbenstangenführung 4 verbunden ist und mit der Innenfläche des Zylinders 1 den Ringspalt 13 bildet, dessen Durchflußquerschnitt temperaturabhängig veränderlich ist. Diese Scheibe 11 besteht aus einem Material mit hohem Wärmedehnungs- ^«•J koeffizient. Kunststoffe, wie Polyäthylen oder Polyamid, eignen sich hierfür gut. Durch den von der Scheibe 11 gebildeten Ringspalt 13 wird eine Bypassöffnung für die Dämpfventile geschaffen, welche sowohl in der Zug- als auch in der Druckrichtung der Kolbenstange 3 wirksam ist und den oberen Arbeitsraum 7 über den bzw. die Kanäle 12 mit dem Ausgleichsraum 9 verbindet.

Da die Dämpfkraft-Kennlinie wegen der Viskositätsänderung der Öle temperaturabhängig ist,"wird durch die Querschnittsveränderung des Ringspaltes 13 eine Temperaturkompensation der Dämpfkräfte in Zug- und Druckrichtung bewirkt, so daß diese über einen weiten Bereich konstant oder zumindest nahezu konstant bleiben. f\ Hierzu wird infolge Temperaturerhöhung und Wärmeausdehnung der » Scheibe 11 der Ringspalt 13 verkleinert. Selbstverständlich kann hier anstelle des Ringspaltes 13 auch ein definierter Schlitz, der sich bei Temperaturerhöhung verkleinert, angewendet werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach den Figuren 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß zwischen Kolbenstange 3 und der Kolbenstangenführung 4 Kanäle 15 angeordnet sind. Die aus einem Material mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizient bestehende Scheibe 14 bildet mit der Außenfläche der Kolbenstange 3 den Ringspalt 18, der sich in Abhängigkeit der Temperatur ändert. Die Dämpfungsflüssigkeit.fließt beim Zug- und Druckhub vom Arbeitsraum. 7 über den Ringspalt 18 und die Kanäle 15 in die

-β

Dichtungskanuner 17 und von dort durch die Bohrung 16 in den Ausgleiehsraum 9·

Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 4 werden durch die mit der Kolbenstangenführung Λ verbundene temperaturabhängig wirkende Scheibe 19 die veränderlichen Durchflußquerschnitte durch den Ringspalt 13 und den Ringspalt 18 geschaffen. Diese als Bypassöffnungen beim Zug- und Druckhub wirkenden Ringquerschnitte 13 und 18 bewirken, daß über beide dieser Querschnitte die Dämpfflüssigkeit aus dem oberen Arbeitsraum 7 in den Ausgleiehsraum 9 fließt. So gelangt einerseits die Dämpfflüssigkeit über den /—., __ Ringquer schnitt 13, den Kanal 12 in den Ausgleiehsraum 9 und andererseits über den Ringquerschnitt 18_s den Kanal 15, die Dichtungskammer 17 und die Bohrung 16 ebenfalls in den Ausgleiehsraum 9.

Gemäß Fig. 5 wird das in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare Bauteil durch einen geschlitzten Ring 20 gebildet. Dieser Ring ist zwischen der Kolbenstangenführung h und einem im Durchmesser vergrößerten Ansatz des Zylinders 1 angeordnet und wird in axialer Richtung durch die vom Ansatz des Zylinders 1 gebildete Anlagefläche fixiert. Dieser.geschlitzte Ring 20 bildet mit den oben und unten angeordneten Nocken 22 die Anlage an der Innenwand des Zylinders 1, wie dies Fig. 6 deutlich zeigt. Der durch den O Schlitz 21 definierte Querschnitt verändert sich hier temperaturabhängig, d. h., mit zunehmender Temperatur verkleinert sich der durch den Schlitz 21 gebildete Durchflußquersehnitt. Diese durch den Schlitz 21 gebildete, temperaturabhängig sich ändernde Bypassöffnung wirkt beim Zug- und Druekhub, indem eine bestimmte Dämpfflüssigkeitsmenge aus dem Arbeitsraum 7 über den Schlitz 21 des - Ringes 20 und den Kanal 12 in den Ausgleiehsraum 9 strömt.

In Fig. 7 ist ein mit den Nocken 22 versehener geschlitzter Ring 20 gezeigt, dessen Schlitz 21 schräg zur Ringkante verläuft. Ein solcher schräg verlaufender Schlitz 21 ist insbesondere beim Auftreten von sehr hohen. Temperaturen von Vorteil, wenn in diesem Temperaturbereich der. durch den Schlitz 21 gebildete Querschnitt

vollständig verschlossen wird und bei weiterem Temperaturanstieg ein Verformen des geschlitzten Ringes 20 eintreten würde. In einem solchen Fall können sich die. schräg verlaufenden Ringenden aneinander hochschieben, wodurch eine bleibende Verformung des Ringes mit Sicherheit vermieden ist» Bei dem Ausführungsbeispiel entsprechend den Figuren 5 und 6 ist bei Einbau des Ringes 20 entsprechend Fig. 7 dafür Sorge zu tragen, daß dieser sich in axialer Richtung etwas bewegen kann. In einem solchen Fall ist es erforderlich., daß die untere Anlagefläche des Ringes 20 an der Innenwand des aufgeweiteten Abschnittes von Zylinder 1 eine Dichtfläche bildet, die durch den ringförmigen Vorsprung 23 gehildet wird. Zum Ausgleich des axialen Spiels des Ringes 20 kann

O ^es zweckmäßig sein, ein ringförmiges elastisches Bauteil anzuordnen, welches sich einerseits an der durch die Zylinderaufweitung gebildeten Anlagefläche und andererseits an der unteren Stirnfläche des Ringes 20 abstützt. Eine weitere Ausführung eines geschlitzten Ringes 24 zeigt Fig. 8» Dieser Ring 24 ist in einer entsprechenden Aussparung der Kolbenstangenführung 4 angeordnet und wird durch einige federnde Zungen 2 8 in axialer Richtung vorgespannt, wobei diese Zungen einstückig mit dem zwischen dem Zylinder 1 und der Kolbenstangenführung 4 eingespannten hülsenförmigen Bauteil 27 verbunden sind. Der Schlitz des Ringes 24 verläuft in radialer Richtung und ist in ümfangsrichtung mit schrägen Begrenzungskanten versehen. Beim Zug- oder Druckhub strömt Dämpfungs-

p. flüssigkeit aus dem oberen Arbeitsraum über den Schlitz des Ringes 24 in den Ringkanal 25, über die Bohrungen 27 in die Dichtungskammer 17 und von dort durch die Bohrungen 16 in den Ausgleichsraum. Bei Überschreiten der Temperatur, bei der der durch den Schlitz gebildete Querschnitt zu Null wird, können sich die Ringenden aneinander hochschieben, wodurch der Ring 24 entgegen der Kraft der Federzungen 28 geringfügig axial nach unten bewegt wird. Auf diese Weise wird auch bei diesem geschlitzten Ring 24 eine Verformung vermiedenο

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Leerseite

Claims

PICHTEL & SACHS AG, Schweinfurt/Main Patentansprüche

Hydropneumatischer Zweirohrschwingungsdämpfer, bestehend aus einem in einem Behälter angeordneten Zylinder, in welchem ein mit Dämpfventilen versehener und mit einer Kolbenstange verbundener Kolben gleitet und den flüssigkeitsgefüllten Zylinder-Innenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Kolbenstange mittels einer am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende von Behälter und Zylinder angeordneten Kolbenstangenführung geführt und durch eine Kolbenstangendichtung nach außen abgedichtet ist,. während ein Ausgleichsraum zwischen der Behälter-Innenwand und der.Zylinder=Außenwand gebildet ist, der mit den Arbeitsräumen 'über Kanäle und/oder Dämpfventile in Verbindung steht_s wobei mindestens einer dieser Kanäle im Bereich der Kolbenstangenführung angeordnet ist und den oberen Arbeitsraum mit dem Ausgleichsraum verbindet, dad. gek. _s daß ein in Abhängigkeit der Temperatur veränderbares«, einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisendes Bauteil im Bereich des den oberen Arbeitsraum (7) mit dem Ausgleichsraum (9) verbindenden Kanals angeordnet ist_s welches temperaturabhängig den wirksamen Durchflußquerschnitt„ ändert»

Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß das in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare Bauteil durch eine Scheibe (ll_s 19) gebildet wird, welche mit der Kolbenstangenführung (.4) verbunden ist und einen Ringspalt (13) mit der Innenwand des Zylinders (1) bildet, während ein Kanal (12) von der Kolbenstangenführung (U) und der Innenwand des Zylinders (1) begrenzt wird.

Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dad. gek., daß die in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare, mit der Kolbenstangenführung verbundene Scheibe (14_S 1§) einen Ringspalt (18) mit der Kolbenstange (3)

bildet, während ein Kanal (15) von Kolbenstangenführung (4) und der Außenfläche der Kolbenstange (3) gebildet ist.

4. Hydropneumatisch^ Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch dad. gek., daß das in.Abhängigkeit der Temperatur veränderbare Bauteil ein geschlitzter Ring (20, 24) ist.

5. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 4, dad. gek., daß der geschlitzte Ring (20) zwischen der Kolbenstangenführung (.4) und der Innenwand des Zylinders (1) angeordnet ist.

"^ 6. Hydropneumatischer.Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 4, dad. gek._s daß der geschlitzte Ring (24) in einer Aussparung der Kolbenstangenführung (4) angeordnet ist und den Durchflußquerschnitt zu einem in der Kolbenstangenführung angeordneten Ringkanal (25) bildet, in welchen Bohrungen (26) münden.

7. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, nach den Ansprüchen 1, 4 und 5i dad. gek., daß der geschlitzte Ring (20) zur Anlage an der Innenwand des Zylinders (1) radial nach außen gerichtete Nocken (22) aufweist. ;

8. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 7, dad. gek., daß der Ring (20, 24) einen Schlitz (21) aufweist, der schräg zur. Ringkante.verlaufend angeordnet ist.

PRP-I Be/Bb-27.O7.8I