DE3131262C2

DE3131262C2 -

Info

Publication number: DE3131262C2
Application number: DE3131262A
Authority: DE
Inventors: Manfred 8721 Niederwerrn De Grundei
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1989-06-29
Also published as: CA1201733A; FR2511104A1; GB2103334A; JPH0423140B2; DE3131262A1; JPS5837336A; US4485899A; GB2103334B; FR2511104B1

Description

Die Erfindung betrifft einen hydropneumatischen Zweirohr-Schwin gungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Durch die DE-AS 22 32 282 ist ein derartiger Zweirohr-Schwin gungsdämpfer bekannt. Das den großen Wärmeausdehnungskoeffizien ten aufweisende Bauteil ist bei dieser Konstruktion zur Steuerung eines Durchlaßquerschnittes in der Kolbenstange angeordnet. In Reihe zum temperaturabhängig veränderbaren Durchflußquerschnitt zwischen den vom Kolben getrennten Arbeitsräumen ist ein federbe lastetes Rückschlagventil angeordnet, welches nur in der Zugrich tung der Kolbenstange den Durchflußquerschnitt freigibt. In Druck richtung verschließt das Rückschlagventil den Durchflußquerschnitt und es ist nur ein separates Kolbenventil wirksam.

Bei Einrohrdämpfern ist es zur Temperaturkompensation der Dämpf kräfte durch die DE-PS 8 74 092 bekannt, im Kolben einen tempera turabhängig sich dehnenden Zwischenkörper anzuordnen, um damit den Durchflußquerschnitt zwischen Zylinder und Kolben zu verän dern.

Bei einem weiteren bekannten Einrohr-Schwingungsdämpfer nach der DE-OS 29 17 318 ist der Kolben mit einem geschlitzten Kolbenring versehen, wobei der durch den Schlitz gebildete Querschnitt tem peraturabhängig verändert wird.

Derartige Temperaturkompensationen eignen sich nur bei Einrohr Schwingungsdämpfern zur Beeinflussung der Dämpfkräfte in Zug- und Druckrichtung. Insbesondere bei der Temperaturkompensation mit tels Kolbenring ist ein relativ großes Spiel zwischen dem Kolben und der Zylinderinnenfläche vorzusehen. Bei einwirkenden Quer kräften, wie dies bei Schwingungsdämpfern, die als Federbeinein sätze verwendet werden und Radführungskräfte übernehmen, der Fall ist, ist dies nachteilig, da hierdurch ein einseitiges Andrücken des Kolbens an der Zylinderinnenwand erfolgt und somit der offene Querschnitt nicht genau definierbar ist.

Eine Zylinderanordnung mit vorgespannter Anschlagfeder ist durch das DE-GM 19 60 545 bekannt, wobei sich die Anschlagfeder einer seits auf dem Zylinder und andererseits an der Kolbenstangenfüh rung abstützt, damit bei thermischer Längendehnung des Zylinders dessen feste spielfreie Einspannung am Bodenventil gewährleistet ist. Mit dieser Konstruktion wird somit lediglich die Längendeh nung des Zylinders federnd aufgefangen.

Zur Entlüftung hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer ist es bekannt, Verbindungskanäle zwischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum in der Kolbenstangenführung anzuordnen. Die DE-AS 11 46 705 zeigt eine zwischen Zylinderrohr und Führung an gebrachte Voröffnung, die in ein topfförmiges Überlaufgefäß mün det. Dabei hat dieses topfförmige Überlaufgefäß lediglich die Aufgabe, daß bei stillstehendem Schwingungsdämpfer nicht sofort Gas aus dem Ausgleichsraum in den oberen Arbeitsraum zurückfließt.

Die infolge Temperaturänderung hervorgerufene Viskositätsänderung des Dämpfungsöles wirkt sich sehr stark im Voröffnungsbereich - also bei relativ niederen Dämpfgeschwindigkeiten und noch nicht geöffnetem federbelastetem Ventil - aus. Besonders groß ist die temperaturabhängige Dämpfkraftänderung bei relativ großem Voröff nungsquerschnitt und stark vorgespannten Dämpfventilen. Dagegen ist im Bereich, in welchem die federbelasteten Dämpfventile wirk sam sind, vorwiegend der darauf einwirkende Differenzdruck für die Dämpfwirkung maßgebend.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zweirohr- Schwingungsdämpfer zu schaffen, der die infolge Temperaturände rung hervorgerufene Viskositätsänderung des Dämpfungsöles und die damit verbundene Dämpfkraftänderung in Zug- und Druckrichtung wirksam ausgleicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das den großen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisende Bauteil mit min destens einem im Bereich der Kolbenstangenführung angeordneten Kanal einen in beiden Bewegungsrichtungen der Kolbenstange wirk samen, temperaturabhängig veränderbaren Durchflußquerschnitt bil det. Hierdurch wird auf einfache Weise ein Zweirohr-Schwingungs dämpfer geschaffen, der über einen großen Temperaturbereich nahe zu gleichbleibende Dämpfkräfte besitzt. Für ein Fahrzeug ist es für die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort von Bedeutung, daß zu mindest in einem Temperaturbereich zwischen -20°C und +50°C die Dämpfkräfte in Zug- und Druckrichtung nahezu temperaturunabhängig sind.

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 Zylin ders begrenzt wird. Der temperaturveränderliche Ringspalt stellt somit den ständig geöffneten Querschnitt zwischen dem oberen Ar beitsraum und dem Ausgleichsraum dar, so daß sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung Dämpfflüssigkeit durch diesen Ringspalt fließt und die Öffnung des Ringspaltes, d. h., der Voröffnungs querschnitt, temperaturabhängig in beiden Bewegungsrichtungen wirksam ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform bildet erfindungsgemäß eine in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare, mit der Kolbenstan genführung verbundene Scheibe einen Ringspalt mit der Kolbenstan ge, während ein Kanal vom Innendurchmesser der Kolbenstangenfüh rung und der Außenfläche der Kolbenstange gebildet ist. Es ist dabei 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 Kolbenstangenfüh rung im Querschnitt verändert.

Gemäß einem weiteren Merkmal ist das in Abhängigkeit der Tempera tur 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 nocken förmige 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 ein fache Montage ermöglicht wird.

Um eine ungewollte Verformung des geschlitzten Ringes bei sehr hoher Temperatur zu vermeiden, ist erfindungsgemäß der Schlitz schräg zur Ringkante verlaufend angeordnet. Hierdurch wird er reicht, daß bei geschlossenem Durchflußquerschnitt, also bei sehr hoher Temperatur, der Ring nicht ungewollt verformt wird und da durch bei Abkühlung einen zu großen Querschnitt freigibt. Die schräg verlaufenden Ringenden schieben sich nämlich aneinander hoch.

Vorzugsweise besteht das in Abhängigkeit der Temperatur veränder bare 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 Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung ausführlicher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer im Längsschnitt;

Fig. 2 den Bereich der Kolbenstangenführung nach Fig. 1 in ver größerter Darstellung;

Fig. 3 den Bereich der Kolbenstangenführung eines Ausführungs beispiels, wobei das in Abhängigkeit der Temperatur verän derbare 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 Federbein einsatz ausgebildet. Derartige Federbeineinsätze sind in soge nannte McPherson-Federbeine eingebaut. Der Zweirohr-Schwingungs dämpfer besteht aus dem Zylinder 1, welcher vom Behälter 2 umge ben 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 Zentrie rung des Zylinders 1 im Behälter 2 dient einerseits die Kolben stangenführung 4 und andererseits das Bodenventil 10. Fest mit der Kolbenstange 3 ist der Kolben 8 verbunden und trennt den Innenraum des Zylinders 1 in den Arbeitsraum 7 oberhalb des Kol bens und den Arbeitsraum 8 unterhalb des Kolbens. Über das Bo denventil 10 steht der Ausgleichsraum 9 mit dem Arbeitsraum 8 in Verbindung.

Wie in den Fig. 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 koeffizient. Kunststoffe, wie Polyäthylen oder Polyamid, eignen sich hierfür gut. Durch den von der Scheibe 11 gebildeten Ring spalt 13 wird eine Bypassöffnung für die Dämpfventile geschaffen, welche sowohl in der Zug- als auch in der Druckrichtung der Kol benstange 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 wei ten Bereich konstant oder zumindest nahezu konstant bleiben. 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 Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß zwischen Kolben stange 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 än dert. Die Dämpfungsflüssigkeit fließt beim Zug- und Druckhub vom Arbeitsraum 7 über den Ringspalt 18 und die Kanäle 15 in die Dichtungskammer 17 und von dort durch die Bohrung 16 in den Ausgleichsraum 9.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 werden durch die mit der Kolbenstangenführung 4 verbundene temperaturabhängig wirkende Scheibe 19 die veränderlichen Durchflußquerschnitte durch den Ringspalt 13 und den Ringspalt 18 geschaffen. Diese als Bypass öffnungen beim Zug- und Druckhub wirkenden Ringquerschnitte 13 und 18 bewirken, daß über beide dieser Querschnitte die Dämpf flüssigkeit aus dem oberen Arbeitsraum 7 in den Ausgleichsraum 9 fließt. So gelangt einerseits die Dämpfflüssigkeit über den Ringquerschnitt 13, den Kanal 12 in den Ausgleichsraum 9 und an dererseits über den Ringquerschnitt 18, den Kanal 15, die Dich tungskammer 17 und die Bohrung 18 ebenfalls in den Ausgleichsraum 9.

Gemäß Fig. 5 wird das in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare Bauteil durch einen geschlitzten Ring 20 gebildet. Dieser Ring 20 ist zwischen der Kolbenstangenführung 4 und einem im Durchmesser vergrößerten Ansatz des Zylinders 1 angeordnet und wird in axialer Richtung durch die vom Ansatz des Zylinders 1 gebildete Anlage fläche 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. 8 deutlich zeigt. Der durch den Schlitz 21 definierte Querschnitt verändert sich hier temperatur abhängig, d. h., mit zunehmender Temperatur verkleinert sich der durch den Schlitz 21 gebildete Durchflußquerschnitt. Diese durch den Schlitz 21 gebildete, temperaturabhängig sich ändernde Bypass öffnung wirkt beim Zug- und Druckhub, indem eine bestimmte Dämpf flüssigkeitsmenge aus dem Arbeitsraum 7 über den Schlitz 21 des Ringes 20 und den Kanal 12 in den Ausgleichsraum 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 Auf treten 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 Fig. 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 ge bildet wird. Zum Ausgleich des axialen Spiels des Ringes 20 kann es zweckmäßig sein, ein ringförmiges elastisches Bauteil anzuord nen, welches sich einerseits an der durch die Zylinderaufweitung gebildeten Anlagefläche und andererseits an der unteren Stirnflä che des Ringes 20 abstützt. Eine weitere Ausführung eines ge schlitzten Ringes 24 zeigt Fig. 8. Dieser Ring 24 ist in einer entsprechenden Aussparung der Kolbenstangenführung 4 angeordnet und wird durch einige federnde Zungen 28 in axialer Richtung vor gespannt, wobei diese Zungen einstückig mit dem zwischen dem Zylin der 1 und der Kolbenstangenführung 4 eingespannten hülsenförmigen Bauteil 27 verbunden sind. Der Schlitz des Ringes 24 verläuft in radialer Richtung und ist in Umfangsrichtung mit schrägen Begren zungskanten versehen. Beim Zug- oder Druckhub strömt Dämpfungs flüssigkeit aus dem oberen Arbeitsraum über den Schlitz des Ringes 24 in den Ringkanal 25, über die Bohrungen 27 in die Dichtungskam mer 17 und von dort durch die Bohrungen 18 in den Ausgleichsraum. Bei Überschreiten der Temperatur, bei der der durch den Schlitz gebildete Querschnitt zu Null wird, können sich die Ringenden an einander hochschieben, wodurch der Ring 24 entgegen der Kraft der Federzungen 28 geringfügig axial nach unten bewegt wird. Auf diese Weiae wird auch bei diesem geschlitzten Ring 24 eine Verformung vermieden.

Claims

1. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, bestehend aus einem in einem Behälter angeordneten Zylinder, in welchem ein mit Dämpfventilen versehener und mit einer Kolbenstange ver bundener Kolben gleitet und den flüssigkeitsgefüllten Zylin derinnenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei die Kol benstange mittels einer am kolbenstangenaustrittsseitigen En de von Behälter und Zylinder angeordneten Kolbenstangenführung geführt und durch eine Kolbenstangendichtung nach außen abge dichtet ist, während ein über ein Bodenventil mit dem unteren Arbeitsraum in Verbindung stehender Ausgleichsraum zwischen Behälterinnenwand und Zylinderaußenwand gebildet ist und ein in Abhängigkeit der Temperatur veränderbares, einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisendes Bauteil einen wirk samen Durchflußquerschnitt ändert, dadurch ge kennzeichnet, daß das den großen Wärmeausdeh nungskoeffizienten aufweisende Bauteil mit mindestens einem im Bereich der Kolbenstangenführung (4) angeordneten Kanal einen in beiden Bewegungsrichtungen der Kolbenstange (3) wirksamen, temperaturabhängig veränderbaren Durchflußquerschnitt zwischen oberem Arbeitsraum (7) und Ausgleichsraum (9) bildet.

2. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß das in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare Bauteil durch eine Scheibe (11, 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 (4) und der Innenwand des Zylinders (1) begrenzt wird.

3. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den An sprüchen 1 und 2, dad. gek., daß die in Abhängigkeit der Tem peratur veränderbare, mit der Kolbenstangenführung verbundene Scheibe (14, 19) einen Ringspalt (18) mit der Kolbenstange (3) bildet, während ein Kanal (15) von Kolbenstangenführung (4) und der Außenfläche der Kolbenstange (3) gebildet ist.

4. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß das in Abhängigkeit der Temperatur veränderbare Bauteil ein geschlitzter Ring (20, 24) ist.

5. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den An sprüchen 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 An sprüchen 1 und 4, dad. gek., daß der geschlitzte Ring (24) in einer Aussparung der Kolbenstangenführung (4) angeordnet ist und den Durchflußquerschnitt zu einem in der Kolbenstangenfüh rung angeordneten Ringkanal (25) bildet, in welchen Bohrungen (28) münden.

7. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach den An sprüchen 1, 4 und 5, 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 An sprüchen 1 und 4 bis 7, dad. gek., daß der Ring (20, 24) einen Schlitz (21) aufweist, der schräg zur Ringkante verlaufend ange ordnet ist.