DE3611288A1 - Kolben fuer einen zweirohrschwingungsdaempfer - Google Patents
Kolben fuer einen zweirohrschwingungsdaempferInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Zweirohrschwin
gungsdämpfer entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei einem Schwingungsdämpfer, welcher zur Aufnahme von Radfüh
rungskräften geeignet ist, also Radialkräfte übernehmen soll, ist
es bekannt, einen Kolbenring in einer ringförmigen Aussparung des
Kolbens anzuordnen, wobei die axiale Erstreckung des Kolbenringes
ein Mehrfaches der Ringwanddicke beträgt. Um bei allen Betriebs
zuständen des Dämpfers eine gute Dichtwirkung und eine exakte
Führung des Kolbenringes und damit des Kolbens gegenüber der Zy
linderinnenwand zu erzielen, wird der Kolbenring ohne radiales
Spiel mit einer relativ großen Anpreßkraft gegen die Zylinderin
nenwand gepreßt. Der Kolbenring ist dementsprechend hohen Radial
kräften ausgesetzt und muß aus einem gleitgünstigen Werkstoff be
stehen, um den Reibungswiderstand niedrig zu halten.
Weiter ist es bei Schwingungsdämpfern bekannt, zur hubabhängigen
Dämpfkraftänderung mindestens eine im wesentlichen axial verlau
fende Nut in der Zylinderinnenwand vorzusehen, welche mit dem
Kolbenring einen Bypaßquerschnitt für die vom Kolben getrennten
Arbeitsräume bildet. Infolge der bei Zweirohrdämpfern insbesonde
re in der Zugphase auftretenden hohen Druckdifferenzen zwischen
den Arbeitsräumen ist der Kolbenring relativ steif auszubilden,
damit dieser nicht durch die sich in der Kolbenringnut aufbauen
den hohen Drücke in die Zylindernut ausweicht. Bei nicht ausrei
chender Steifheit des Kolbenringes wird der Bypaßquerschnitt und
damit auch die geforderte Dämpfwirkung in unerwünschter Weise
verändert, und es wird keine eindeutige Steuerkante für den By
paßquerschnitt gebildet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kolben für
einen Zweirohrschwingungsdämpfer zu schaffen, welcher zur Aufnah
me von Radführungskräften geeignet ist, eine eindeutige Steuer
kante für den durch Axialnuten im Zylinder gebildeten Bypaßkanal
bildet und eine einwandfreie Dichtwirkung zwischen den Arbeits
räumen sowie eine gute Führung des Kolbens auch bei Aufnahme von
Radführungskräften mit möglichst niedriger Reibung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben
eine zweite Kolbenringnut zur Aufnahme eines aus einem Kolbenband
bestehenden Führungsringes aufweist, wobei mindestens ein Entla
stungskanal, welcher die zweite Kolbenringnut bzw. den zwischen
den Kolbenringnuten befindlichen Raum mit dem kolbenstangenfernen
Arbeitsraum verbindet, vorgesehen ist. Durch Anordnung dieser
beiden Kolbenringe wird eine eindeutige Aufgabentrennung ermög
licht, wobei der erste steife Kolbenring radial beweglich in der
ersten Kolbenringnut angeordnet ist und lediglich die Dichtfunk
tion übernimmt, während der in der zweiten Kolbenringnut befind
liche Führungsring zur Führung des Kolbens im Zylinder dient und
somit ohne wesentliche Vorspannung eingebaut werden kann, damit
ein günstiges, reibungsarmes Gleiten des Kolbens im Zylinder ge
währleistet ist. Durch den Entlastungskanal wird erreicht, daß
sich in der zweiten Kolbenringnut keine nennenswerten Drücke auf
bauen können, so daß der Führungsring aus einem relativ weichen
Material hergestellt werden kann, ohne daß dieser in die den By
paßkanal bildende Zylindernut eingedrückt wird. Außerdem wird
durch den Entlastungskanal eine eindeutige Steuerkante für den
durch die Zylindernut gebildeten Bypaßkanal vom Kolbendichtring
geschaffen.
Eine sehr einfache Ausführung des Entlastungskanales wird ent
sprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch geschaffen, daß
dieser durch mindestens einen im Kolben angeordneten und den Füh
rungsring überbrückenden Längsschlitz gebildet ist.
Weitere vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeiten des Entlastungska
nales werden erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß dieser durch
mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte und im Führungsring
angeordnete Axialkanäle gebildet ist. Gemäß einem Ausführungsbei
spiel sind die Axialkanäle vom Führungsring und von der zweiten
Kolbenringnut begrenzt, während bei einer anderen Ausführungsform
die Axialkanäle vom Führungsring und von der Innenwand des Zylin
ders begrenzt sind.
Eine sehr vorteilhafte Kolbenkonstruktion wird dadurch erhalten,
daß gemäß einem Merkmal der Erfindung der Entlastungskanal aus
einem von den Enden des den Führungsring darstellenden Kolbenban
des gebildeten Spalt besteht. Diese Kolbenausführung gestaltet
sich besonders preisgünstig, denn im Kolbenkörper sind keine Vor
kehrungen zur Bildung des Entlastungskanales erforderlich.
Um einen Druckaufbau in der zweiten Kolbenringnut zu vermeiden,
wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Entlastungskanal
durch mehrere gleichmäßig über den Umfang der zweiten Kolbenring
nut verteilte Entlastungsbohrungen gebildet. In weiterer Ausge
staltung der Erfindung weist der Entlastungskanal mindestens eine
Sammelnut, in die zum kolbenstangenfernen Arbeitsraum führende
Durchlaßöffnungen münden, auf. Erfindungsgemäß sind diese Durch
laßöffnungen durch mindestens einen axial verlaufenden und die
Sammelnuten mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum verbindenden
Kanal gebildet. Selbstverständlich können diese Durchlaßöffnungen
auch durch andere Maßnahmen, beispielsweise durch Bohrungen, ge
bildet sein.
Infolge der im Bereich des Führungsringes auftretenden, geringen
Druckdifferenzen durch den Entlastungskanal ist es ohne weiteres
möglich, daß das den Führungsring bildende Kolbenband erfindungs
gemäß aus einem dünnen und elastischen Kunststoffstreifen besteht.
Ein solcher, aus gleitgünstigem Kunststoff bestehender Führungs
ring ist sehr preiswert und gestattet eine einfache Montage.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird
die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zweirohrschwingungsdämpfer;
Fig. 2 den Kolben des Schwingungsdämpfers gem. Fig. 1 in vergrö
ßerter Darstellung;
Fig. 3 eine Ausführungsform des Kolbens im Längsschnitt;
Fig. 4 einen Kolben, wobei Entlastungskanäle von Führungsring und
Innenwand des Zylinders gebildet sind;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Kolbens, bei welchem
der Entlastungskanal aus einem von den Enden eines Kolben
bandes gebildeten Spalt besteht;
Fig. 6 einen Kolben, dessen Entlastungskanal durch Sammelnuten
und Durchlaßöffnungen gebildet ist;
Fig. 7 einen Kolben, dessen Sammelnuten über Radialbohrungen mit
dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum in Verbindung stehen.
Der in Fig. 1 gezeigte Zweirohrschwingungsdämpfer besitzt eine
Kolbenstange 1, welche mit einem auf der Innenwand eines Zylin
ders 3 axial geführten Kolben 2 verbunden ist. Der Zylinder 3 ist
mittels einer Kolbenstangenführung 5 und eines Bodenventiles 7
konzentrisch in einem Behälter 4 eingespannt. In der Kolbenstan
genführung 5 ist die Kolbenstange 1 geführt und mittels einer
Kolbenstangendichtung 6 nach außen abgedichtet. Der mit Dämpf
flüssigkeit gefüllte Innenraum des Zylinders 3 wird vom Kolben 2
in einen oberen Arbeitsraum 8 und einen kolbenstangenfernen Ar
beitsraum 9 unterteilt. Über das Bodenventil 7 steht der kolben
stangenferne Arbeitsraum 9 mit einem Ausgleichsraum 10 in Verbin
dung, der eine Dämpfflüssigkeits- und Gasfüllung aufweist. Eine
vom Kolbenhub abhängige Dämpfkraftänderung wird durch eine im we
sentlichen axial verlaufende Nut 11 im Zylinder 3 erzielt, welche
mit einem im Kolben 2 angeordneten Dichtring 17 einen Bypaßka
nal 12 bildet. Dieser Bypaßkanal 12 ist parallel zum Zugdämpfven
til 13 und zu dem bei Druckhub ansprechenden Ventil 14 des Kol
bens 2 angeordnet. Es können ohne weiteres mehrere derartige axial
verlaufende Nuten im Zylinder 3 angeordnet sein, wobei diese ggf.
unterschiedliche axiale Länge aufweisen. In der Zugphase der Kol
benstange 1 wird die Dämpfung im wesentlichen vom Zugdämpfven
til 13 des Kolbens 2 und vom Bypaßkanal 12 bestimmt. Ein im Bo
denventil 7 befindliches Rückschlagventil 16 öffnet bei dieser
Bewegungsrichtung und ermöglicht ein Nachströmen von Dämpfflüs
sigkeit aus dem Ausgleichsraum 10 in den Arbeitsraum 9 infolge
des aus dem Zylinder 3 austretenden Volumens der Kolbenstange 1.
Beim Druckhub, d. h., bei einfahrender Kolbenstange 1 in den Zy
linder 3, öffnet das Ventil 14 im Kolben 2, wobei die Druckdämp
fung im wesentlichen durch das im Bodenventil 7 befindliche Druck
dämpfventil 15 bewirkt wird.
Entsprechend den Fig. 1 und 2 weist der mit der Kolbenstange 1
verbundene Kolben 2 einen relativ steifen Dichtring 17, der in
einer ersten Kolbenringnut 20 radial beweglich angeordnet ist,
auf. Zur Führung des Kolbens 2 im Zylinder 3 ist eine zweite Kol
benringnut 21, in welcher sich ein aus einem Kolbenband gebildeter
Führungsring 18 befindet, vorgesehen. Insbesondere bei der Zug
dämpfung entsteht zwischen den Arbeitsräumen 8 und 9 ein relativ
großer Druckunterschied, der sich auch in der Nut 11 und im By
paßkanal 12 auswirkt. Um zu verhindern, daß in dem zwischen
Dichtring 17 und Führungsring 18 befindlichen Raum 22 und damit
auch in der zweiten Kolbenringnut 21 ein Druck aufbaut, welcher
den Führungsring 18 in die axial verlaufende Nut 11 drückt, ist
mindestens ein Längsschlitz 19 im Kolben 2 vorgesehen, welcher
einerseits in den Raum 22 und andererseits in den kolbenstangen
fernen Arbeitsraum 9 mündet und den Führungsring 18 überbrückt.
Durch diesen Längsschlitz 19 wird eine wesentliche Druckentlastung
für den Führungsring 18 erzielt, so daß dieser nicht in die axial
verlaufende Nut 11 gedrückt wird. Gleichzeitig wird erreicht, daß
der steife Dichtring 17 eine eindeutige Steuerkante mit der axial
verlaufenden Nut 11 bildet. Da die Druckdämpfung im wesentlichen
durch das im Bodenventil 7 befindliche Druckdämpfventil 15 er
zeugt wird und die beim Druckhub ansprechende Ventilplatte 14 des
Kolbens 2 vorwiegend als Rückschlagventil wirksam ist, entstehen
zwischen den Arbeitsräumen 8 und 9 in dieser Arbeitsphase keine nen
nenswerten Differenzdrücke, wodurch keine Gefahr besteht, daß der
Führungsring 18 in die axial verlaufende Nut 11 des Zylinders 3
gedrückt wird.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Kolbens 2, wobei der
zwischen Dichtring 17 und Führungsring 18 befindliche Raum 22
über einen Entlastungskanal mit dem kolbenstangenfernen Arbeits
raum 9 verbunden ist. Dieser Entlastungskanal besteht aus mehre
ren gleichmäßig über den Umfang verteilten und im Führungsring 18
angeordneten Axialkanälen 23, die vom Führungsring 18 und von der
zweiten Kolbenringnut 21 begrenzt sind. Auf diese Weise wird er
reicht, daß sich zwischen Führungsring 18 und zweiter Kolbenring
nut 21 kein höherer Druck als im kolbenstangenfernen Arbeits
raum 9 aufbaut, d. h., der bei der Zugdämpfung im Bypaßkanal 12
herrschende Druck wird sowohl über die axial verlaufende Nut 11
als auch über den Raum 22 und die Axialkanäle 23 zum kolbenstan
genfernen Arbeitsraum 9 abgebaut.
Die Ausführungsform gem. Fig. 4 unterscheidet sich von der gem.
Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß der zwischen Dichtring 17 und
Führungsring 18 befindliche Raum 22 über Axialkanäle 24 mit dem
kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 druckentlastend verbunden ist.
Hierbei werden die über den Umfang des Führungsringes 18 gleich
mäßig verteilten Axialkanäle 24 vom Führungsring 18 und von der
Innenwand des Zylinders 3 begrenzt.
Die Fig. 5 zeigt eine besonders einfache, hydraulische Entlastung
des Führungsringes 18. Der Entlastungskanal für den zwischen
Dichtring 17 und Führungsring 18 befindlichen Raum 22 besteht
hierbei aus einem Spalt 25, der von den Enden des den Führungs
ring 18 darstellenden Kolbenbandes gebildet ist. Über diesen
Spalt 25 steht somit zur Druckentlastung des Kolbenbandes 18 der
Raum 22 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 flüssigkeits
leitend in Verbindung.
Eine weitere Ausführungsform des Kolbens 2 zeigt Fig. 6. Hierbei
ist zwischen Dichtring 17 und Führungsring 18 eine den Raum 22
vergrößernde Sammelnut 26 vorgesehen, während eine weitere Sam
melnut 27 in der zweiten Kolbenringnut 21 hinter dem Führungs
ring 18 angeordnet ist. Zur Druckentlastung des Führungsringes 18
ist mindestens ein axial verlaufender Kanal 28 im Kolben 2 vorge
sehen, welcher die Sammelnuten 26 und 27 flüssigkeitsleitend mit
dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 verbindet.
Bei der Ausführungsform gem. Fig. 7 steht die Sammelnut 26 über
Radialbohrungen 29 und die Sammelnut 27 über Radialbohrungen 30
mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 in Verbindung. Auf die
se Weise wird wiederum eine Druckentlastung des Führungsringes 18
erzielt.
Infolge der vorstehend beschriebenen Maßnahmen für die Druckent
lastung des Führungsringes 18 ist es ohne weiteres möglich, die
sen aus einem dünnen und elastischen Kunststoffstreifen herzu
stellen, der eine gute Gleiteigenschaft besitzt. Bei den be
schriebenen Ausführungsbeispielen ist jeweils eine Aufgabentren
nung der hintereinanderliegenden Kolbenringe vorgesehen, wobei
der relativ steife Dichtring 17 beispielsweise ein gesinterter
Metallring ist, der radial beweglich in der ersten Kolbenring
nut 20 liegt und lediglich Dichtfunktion besitzt, während der
Führungsring 18 eine einwandfreie Abstützung des Kolbens 2 im Zy
linder 3 bei Aufnahme von Radführungskräften gewährleistet, ohne
in die als Bypaßquerschnitt dienende Axialnut 11 des Zylinders 3
gedrückt zu werden.
Claims (10)
1. Kolben für einen Zweirohrschwingungsdämpfer, wobei der mit
Dämpfeinrichtungen versehene Kolben auf einer nach außen ge
führten und abgedichteten Kolbenstange befestigt ist und einen
mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Zylinder in zwei Arbeitsräume
unterteilt und zur hubabhängig wirkenden Dämpfkraftänderung
die Zylinderwand mindestens eine im wesentlichen axial verlau
fende Nut aufweist, die unter Umgehung eines in einer Kolbennut
angeordneten, als Dichtring gegenüber der zylindrischen Fläche
wirkenden, steifen Kolbenringes einen Bypaßkanal bildet, wäh
rend ein den Zylinder mit radialem Abstand umgebender Behälter
einen mit Dämpfflüssigkeit und Gas gefüllten Ausgleichsraum
begrenzt, welcher über ein Bodenventil mit dem Arbeitsraum
verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet
daß der Kolben (2) eine zweite Kolbenringnut (21) zur Aufnahme
eines aus einem Kolbenband bestehenden Führungsringes (18)
aufweist, wobei mindestens ein Entlastungskanal, welcher die
zweite Kolbenringnut (21) bzw. einen zwischen den Kolbenring
nuten (20, 21) befindlichen Raum (22) mit dem kolbenstangen
fernen Arbeitsraum (9) verbindet, vorgesehen ist.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entla
stungskanal durch mindestens einen im Kolben (2) angeordneten
und den Führungsring (18) überbrückenden Längsschlitz (19) ge
bildet ist.
3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entla
stungskanal durch mehrere gleichmäßig über den Umfang verteil
te und im Führungsring (18) angeordnete Axialkanäle (23, 24)
gebildet ist.
4. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Axialkanäle (23) vom Führungsring (18) und von der
zweiten Kolbenringnut (21) begrenzt sind.
5. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Axialkanäle (24) von Führungsring (18) und Innenwand
des Zylinders (3) begrenzt sind.
6. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entla
stungskanal aus einem von den Enden des den Führungsring (18)
darstellenden Kolbenbandes gebildeten Spalt (25) besteht.
7. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entla
stungskanal durch mehrere gleichmäßig über den Umfang der zwei
ten Kolbenringnut (21) verteilte Entlastungsbohrungen (Ra
dialbohrungen 29, 30) gebildet ist.
8. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entla
stungskanal durch mindestens eine Sammelnut (26, 27), in wel
che zum kolbenstangenfernen Arbeitsraum (9) führende Durchlaß-
Öffnungen münden, gebildet ist.
9. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchlaßöffnungen durch mindestens einen axial verlau
fenden und die Sammelnuten (26, 27) mit dem kolbenstangenfer
nen Arbeitsraum (9) verbindenden Kanal (28) gebildet sind.
10. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das den Führungsring (18) bildende Kolbenband aus einem
dünnen und elastischen Kunststoffstreifen besteht.
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