DE3716819A1 - Telescopic Shock Absorber for Vehicles, especially telescopic shock absorber of a shock-absorber or spring strut - Google Patents

Telescopic Shock Absorber for Vehicles, especially telescopic shock absorber of a shock-absorber or spring strut

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Abstract

In order to improve the responsiveness of the telescopic shock absorber by superposing a rotational movement on the lifting movement, passage channels arranged in the piston and belonging to damping valves for the tension stage and compression stage are oriented not in the usual way parallel to, but obliquely to the piston centre axis and approximately tangentially to an imaginary circle arranged concentrically to the piston centre axis, and the piston rod guided axially out of the cylinder is articulated on the vehicle body so as to be rotatable at least to a restricted extent about its longitudinal axis. <IMAGE>

Description

Dämpfer- oder Federbeine für Kraftfahrzeuge werden durch die am Fahrzeugrad angreifenden Kräfte im Gegensatz zu reinen Schwingungsdämpfern u. a. auf Biegung beansprucht. An ihren Gleitstellen, d. h. an der Kolbenstangenführung und zwischen Kolben- und Zylinderrohr entstehen dabei hohe Radialkräfte, durch welche die Reibungskräfte, insbesondere aber die Haftreibungskräfte stark erhöht werden.Damper or struts for motor vehicles are by the on the vehicle wheel attacking forces in contrast to pure vibration dampers u. a. on Bending stressed. At their sliding points, i.e. H. on the piston rod guide and high radial forces arise between the piston and cylinder tubes, through which the frictional forces, but especially the static frictional forces be greatly increased.

Diese erhöhten Reibungskräfte führen zu einem erschwerten Ansprechen des Dämpfers und können bei kleineren Fahrbahnstößen, wie sie auf guten Straßen vorkommen, unter Umständen sogar zu einer Verhinderung des Ansprechens des Stoßdämpfers führen, so daß Fahrbahnstöße - zumindest kurzzeitig - ungefedert bzw. ungedämpft auf den Fahrzeugaufbau übertragen werden, wodurch sich das Fahrverhalten und der Fahrkomfort des Fahrzeuges verschlechtert.These increased frictional forces lead to a more difficult response of the damper and can even prevent the shock absorber from responding in the event of minor bumps, such as those that occur on good roads, so that bumps in the road - at least temporarily - transmit unsprung or undamped to the vehicle body become, whereby the driving behavior and driving comfort of the vehicle deteriorates.

Erst beim Überschreiten einer bestimmten (Losbrech)kraft geht die - erhöhte - Haftreibung schlagartig in die niedrigere Gleitreibung über. Grundsätzlich können störende Haftreibungskräfte aber auch bei reinen Schwingungsdämpfern auftreten.Only when a certain (breakaway) force is exceeded does the - increased - Stiction suddenly changes into the lower sliding friction. Basically can cause annoying static friction forces but also with pure vibration dampers occur.

Ausgehend von einem Teleskopstoßdämpfer der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 genannten Art, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen bezüglich seiner Ansprechempfindlichkeit wesentlich zu verbessern.Starting from a telescopic shock absorber in the preamble of the patent Say 1 mentioned type, the invention has for its object to improve significantly in terms of its responsiveness.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the characterizing features of Claim 1 solved.  

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the invention are in the Subclaims specified.

Erfindungsgemäß ist der Kolben des Teleskopstoßdämpfers durch eine besondere räumliche Ausrichtung der Durchtrittskanäle seiner Dämpfungsventile derart ausgebildet, daß der Kolben und das Zylinderrohr des Teleskopstoßdämpfers bei Ein- und/oder Ausfedervorgängen relativ zueinander um ihre Längsachse verdreht werden, wodurch in sehr einfacher Weise der Haftreibungszustand mit vergleichsweise hohen Reibwerten vermieden und der Zustand der Gleit­ reibung mit vergleichsweise geringen Reibwerten sichergestellt wird, so daß die eigentliche Axialbewegung des Kolbens mit der Kolbenstange einsetzen kann, ohne daß wie sonst erst höhere Losbrechkräfte zur Überwindung der Haftreibung aufgebracht werden müssen.According to the piston of the telescopic shock absorber is special spatial alignment of the passage channels of his damping valves trained that the piston and the cylinder tube of the telescopic shock absorber in compression and rebound operations relative to each other about their longitudinal axis be twisted, which makes the state of static friction very simple avoided with comparatively high coefficients of friction and the condition of the sliding friction with comparatively low coefficients of friction is ensured, so that the actual axial movement of the piston with the piston rod can without higher breakaway forces to overcome the Stiction must be applied.

Daß sich die Reibungsverhältnisse der Teleskopstoßdämpfer von radführenden Dämpfer- oder Federbeinen durch eine Überlagerung der Hubbewegung mit einer Drehbewegung wesentlich verbessern lassen, insbesondere dann, wenn diese Drehbewegung auch an den Umkehrpunkten der Hubbewegung anhält, also phasen­ verschoben zu dieser verläuft, ist bereits aus der EP-A 00 64 594 bekannt.That the frictional relationships of the telescopic shock absorbers from wheel-guiding Damper or struts by superimposing the stroke movement with a Have the rotational movement significantly improved, especially if this Rotary movement also stops at the reversal points of the lifting movement, that is, phase shifted to this, is already known from EP-A 00 64 594.

Bei diesem bekannten radführenden Federbein ist jedoch nicht der Kolben des Teleskopstoßdämpfers, sondern das aufbauseitige gummielastische Stütz­ lager des Federbeins derart ausgebildet und/oder befestigt, daß bei einer axialen Krafteinleitung infolge des Ein- und Ausfederns des Teleskopstoß­ dämpfers eine Verformung des gummielastischen Elements auch in Umfangsrichtung stattfindet, wodurch die mit dem gummielastischen Stützlager verbundene Kolbenstange mit dem daran befestigten Kolben relativ zum Zylinderrohr des Teleskopstoßdämpfers verdreht wird.In this known wheel-guiding shock absorber, however, it is not the piston of the telescopic shock absorber, but the body-elastic support Camp of the shock absorber designed and / or attached so that at a axial force transmission due to the compression and rebound of the telescopic joint dampers a deformation of the rubber-elastic element also in the circumferential direction takes place, whereby the associated with the rubber-elastic support bearing Piston rod with the piston attached to it relative to the cylinder barrel of the Telescopic shock absorber is rotated.

Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.Based on several embodiments shown in the drawing the invention is explained in more detail below.

In der Zeichnung zeigen in schematischer DarstellungThe drawing shows a schematic representation

Fig. 1 eine zum Teil längsgeschnittene Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Feder­ beins gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a longitudinally sectioned part view of a first embodiment of a spring strut according to the invention,

Fig. 2 eine weitere längsgeschnittene Detailansicht dieses Federbeins entlang einer anderen Schnitt­ führung, Fig. 2 is a further longitudinal cross-sectional detailed view of this guide strut along a different section,

Fig. 3 einen Querschnitt durch dieses Federbein, Fig. 3 shows a cross section through this strut,

Fig. 4 eine zum Teil längsgeschnittene Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Federbeins gemäß der Erfindung, Fig. 4 is a longitudinally sectioned part view of a second embodiment of a spring strut according to the invention,

Fig. 5 eine weitere längsgeschnittene Detailansicht dieses Federbeins entlang einer anderen Schnitt­ führung und Fig. 5 is a further longitudinal sectional detail view of this strut along another section and guide

Fig. 6 einen Querschnitt durch dieses Federbein. Fig. 6 shows a cross section through this strut.

Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Federbeine 1 eines Kraftfahr­ zeugs bestehen jeweils in üblicher Weise aus einem Teleskopstoßdämpfer 3 und einer der Fahrzeugabfederung dienenden Feder 2, die in den Ausführungsbei­ spielen als den Teleskopstoßdämpfer konzentrisch umgebende Schraubenfeder ausgebildet ist. Die Schraubenfeder stützt sich mit ihrem unteren Ende über einen Federteller 22 am Zylinder 31 des Teleskopstoßdämpfers und mit ihrem oberen Ende über einen oberen Federteller 21 und ein Wälzlager 7 am nur angedeuteten Fahrzeugaufbau 6 ab.The strut 1 shown in the embodiments of a motor driving zeugs consist in conventional manner of a telescopic shock absorber 3 and one of the Fahrzeugabfederung serving spring 2, the play in the Ausführungsbei concentrically surrounding the coil spring is formed as the telescopic shock absorber. The coil spring is supported with its lower end via a spring plate 22 on the cylinder 31 of the telescopic shock absorber and with its upper end via an upper spring plate 21 and a roller bearing 7 on the vehicle structure 6, which is only indicated.

Der den mit einem Strömungsmittel gefüllten Zylinder 31 in eine obere Kammer 33 und eine untere Kammer 34 unterteilende Kolben 32 besitzt für jede seiner beiden axialen Bewegungsrichtungen, d. h. für die Zug- sowie für die Druck­ stufe jeweils mindestens ein Dämpfungsventil 4 mit jeweils einem von der oberen Kammer 33 zur unteren Kammer 34 verlaufenden Durchtrittskanal 41, 41′ und 41′′ und einem diesem zugeordneten Ventilschließglied 42, 42′ und 42′′. The piston 31, which is filled with a fluid and divided into an upper chamber 33 and a lower chamber 34 , has pistons 32 for each of its two axial directions of movement, that is to say for the tension and compression stages, at least one damping valve 4 , each with one of the upper ones Chamber 33 to the lower chamber 34 extending passage channel 41 , 41 'and 41 ''and an associated valve closing member 42 , 42 ' and 42 ''.

Die Ventilschließglieder sind in den Fig. 1 und 2 sowie in den Fig. 4 und 5 lediglich schematisch angedeutet. Sie liegen wie üblich jeweils für die Zugstufe an der unteren Kolbenstirnfläche 37 und für die Druckstufe an der oberen Kolbenstirnfläche 36 federnd an, wobei sie die Öffnung des zugeordneten Durchtrittskanals überdecken.The valve closing elements are only indicated schematically in FIGS. 1 and 2 and in FIGS. 4 and 5. As usual, they rest resiliently on the lower piston end face 37 for the rebound stage and on the upper piston end face 36 for the compression stage, covering the opening of the assigned passage channel.

Die Durchtrittskanäle 41, 41′ und 41′′ des Kolbens 32 sind nun nicht wie allgemein üblich entweder parallel oder in Radialrichtung schräg zur Kolben­ mittelachse 39 ausgerichtet, sondern schräg zur Kolbenmittelachse und etwa tangential zu einem konzentrisch zur Kolbenmittelachse verlaufenden fiktiven Kreis 5 angeordnet, der in den Fig. 3 und 6 strichliert angedeutet ist. Gleichzeitig ist die axial aus dem Zylinder 31 herausgeführte Kolbenstange 35 zumindest beschränkt um ihre Längsachse drehbar am Fahrzeugaufbau 6 angelenkt.The passage channels 41 , 41 'and 41 ''of the piston 32 are now not, as is generally customary, aligned either parallel or in the radial direction obliquely to the piston central axis 39 , but obliquely to the piston central axis and arranged approximately tangentially to a fictitious circle 5 extending concentrically to the piston central axis, the is indicated by broken lines in FIGS. 3 and 6. At the same time, the piston rod 35 guided axially out of the cylinder 31 is articulated, at least to a limited extent, about its longitudinal axis on the vehicle body 6 .

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erfolgt die aufbauseitige Anlenkung der Kolbenstange über einen am Ende der Kolbenstange angeformten Kugelkopf 38. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die Kolbenstange 35 dagegen in einem drehelastisch ausgebildeten Gummilager 8 gelagert.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the body-side articulation of the piston rod takes place via a spherical head 38 formed at the end of the piston rod. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the piston rod 35, on the other hand, is mounted in a torsionally elastic rubber bearing 8 .

Durch die im Abstand und tangential zur Kolbenmittelachse 39 angeordneten schrägen Durchtrittskanäle 41 bis 41′′ werden während des Ein- und Austauchens des Kolbens 32 auf den Kolben Drehmomente ausgeübt, durch welche dieser relativ zum Zylinder 31 verdreht wird, und zwar insbesondere auch in den Hubumkehrpunkten. Durch die Überlagerung dieser Drehbewegung auf die Hubbe­ wegung des Kolbens wird die eingangs erwähnte Haftreibung entscheidend re­ duziert, so daß sich ein feinfühliges Ansprechverhalten des Teleskopstoß­ dämpfers ergibt.Due to the spaced and tangential to the piston center axis 39 oblique passage channels 41 to 41 '' during the insertion and removal of the piston 32 torques are exerted by which it is rotated relative to the cylinder 31 , in particular also in the stroke reversal points . By superimposing this rotary motion on the Hubbe movement of the piston, the above-mentioned static friction is significantly reduced, so that there is a sensitive response of the telescopic shock absorber.

Die Richtung der Drehbewegung hängt von der Neigungsrichtung der Durchtritts­ kanäle 41 bis 41′′ ab - in Umfangsrichtung des Kreises 5 bzw. des Kolbens 32 gesehen -.The direction of the rotational movement depends on the inclination direction of the passage channels 41 to 41 '' - seen in the circumferential direction of the circle 5 or the piston 32 -.

Wenn die Durchtrittskanäle 41 für die Zugstufe und die Durchtrittskanäle 41′ für die Druckstufe wie im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 in Kreisumfangsrichtung gesehen jeweils gleichsinnig schräggestellt sind, ergibt sich durch das Ein- und Austauchen des Kolbens 32 ein Hin- und Zurück­ drehen des Kolbens 32 relativ zum Zylinder 31. If the passage channels 41 for the rebound and the passage channels 41 'for the compression stage as seen in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 in the circumferential direction are inclined in the same direction, there is a back and forth rotation by the plunging and immersion of the piston 32 of the piston 32 relative to the cylinder 31 .

Wenn die Durchtrittskanäle 41 für die Zugstufe und 41′′ für die Druckstufe dagegen wie im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 bis 6 in Kreisumfangs­ richtung gesehen nicht gleichsinnig, sondern gegensinnig schräggestellt sind, dann wird durch das Ein- und Austauchen des Kolbens 32 eine gleichge­ richtete Drehbewegung erzwungen.If the passage channels 41 for the rebound and 41 '' for the compression stage, however, as seen in the embodiment according to FIGS. 4 to 6 in the circumferential direction are not in the same direction, but are inclined in opposite directions, then a similar is by the immersion and removal of the piston 32 directed rotational movement forced.

Die Größe der Drehbewegung hängt von der Bemessung der Durchtrittskanäle 41 bis 41′′ ab, z. B. von deren Anzahl, deren Durchmesser und deren Neigungs­ winkel. Durch entsprechende Bemessung kann die Größe der Drehbewegung somit in einfacher Weise den jeweils vorliegenden konstruktiven Bedürfnissen angepaßt werden. Unter anderem ist es also auch in einfacher Weise möglich, durch unterschiedliche Bemessung und Anordnung der Durchtrittskanäle im Bedarfs­ falle für die Zug- und die Druckstufe unterschiedlich große Drehbewegungen zu erzeugen.The size of the rotary movement depends on the dimensioning of the passage channels 41 to 41 '', z. B. of their number, their diameter and their inclination angle. The size of the rotary movement can thus be adapted in a simple manner to the respective design requirements by appropriate dimensioning. Among other things, it is also possible in a simple manner to generate differently sized rotary movements for the rebound and compression stages if required by different dimensioning and arrangement of the passage channels.

Bei wechselnder Drehrichtung des Kolbens 32 verläuft die Drehbewegung phasen­ verschoben zur Hubbewegung des Kolbens, da die Drehbewegung durch den Dämpfer­ ölstrom erst gestoppt und anschließend umgekehrt werden muß. Auch bei Aus­ führungen mit Drehrichtungsumkehr dauert also die Gleitbewegung bei Hubumkehr wie gewünscht an; es tritt kein Haften ein und demzufolge wird auch keine erhöhte Losbrechkraft erforderlich.When the direction of rotation of the piston 32 changes , the rotational movement is phase-shifted to the stroke movement of the piston, since the rotational movement through the damper oil flow must first be stopped and then reversed. Even with versions with reversal of direction of rotation, the sliding movement with reversal of stroke continues as desired; there is no sticking and consequently no increased breakaway force is required.

Um die Drehbewegung des Kolbens über den Hubumkehrpunkt hinweg aufrechtzu­ erhalten bzw. deren Aufrechterhaltung zu fördern, kann auf der Kolbenstange 35 ein massenbehaftetes Bauelement befestigt werden, welches das auf die Kolbenmittelachse 39 bezogene Massenträgheitsmoment der Kolbenstange bzw. des Kolbens 32 vergrößert. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist zu diesem Zweck am aufbauseitigen Kolbenstangenende eine nach Art eines Fangtellers ausgebildete Schwungmasse 9 befestigt, die das aufbauseitige Lager radial überkragt.In order to maintain the rotational movement of the piston beyond the stroke reversal point or to promote its maintenance, a mass-affecting component can be attached to the piston rod 35 , which increases the moment of inertia of the piston rod or the piston 32 related to the piston center axis 39 . For this purpose, in the exemplary embodiment according to FIG. 4, a flywheel 9 designed in the manner of a catch plate is fastened to the piston rod end on the body side and projects radially beyond the bearing on the body side.

Claims (5)

1. Teleskopstoßdämpfer für Fahrzeuge, insbesondere Teleskopstoßdämpfer eines Dämpfer- oder Federbeins, mit einem ein Strömungsmittel enthaltenden Zylinder und einem darin axial verschiebbaren Kolben, welcher den Zylinder in zwei Kammern unterteilt und für jede seiner Bewegungsrichtungen (Zug- und Druckstufe) mindestens ein Dämpfungsventil mit jeweils einem von der einen zur anderen Kammer verlaufenden Durchtrittskanal und einem an der Kolbenstirnfläche federnd anliegenden und die Öffnung des Durch­ trittskanals überdeckenden Ventilschließglied enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittskanäle (41, 41′ und 41′′) nicht parallel, sondern schräg zur Kolbenmittelachse (39) und etwa tan­ gential zu einem - fiktiven - Kreis (5), der konzentrisch zur Kolben­ mittelachse (39) und im möglichst großen Abstand dazu verläuft, angeordnet sind,
und daß die axial aus dem Zylinder (31) herausgeführte Kolbenstange (35) zumindest beschränkt drehbar am Fahrzeugaufbau (6) anlenkbar ist.1. Telescopic shock absorber for vehicles, in particular telescopic shock absorbers of a damper or strut, with a cylinder containing a fluid and an axially displaceable piston which divides the cylinder into two chambers and for each of its directions of movement (rebound and compression stage) at least one damping valve each one of the one to the other passage channel and a resiliently abutting the piston end face and the opening of the passage channel covering valve closing member, characterized in that the passage channels ( 41 , 41 'and 41'') not parallel, but obliquely to the piston central axis ( 39 ) and approximately tangential to a - fictitious - circle ( 5 ) which is concentric to the piston central axis ( 39 ) and at the greatest possible distance from it,
and that the piston rod ( 35 ) axially guided out of the cylinder ( 31 ) can be pivoted at least to a limited extent on the vehicle body ( 6 ). 2. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittskanäle (41, 41′) - in Kreisumfangs­ richtung gesehen - jeweils gleichsinnig schräggestellt sind.2. Telescopic shock absorber according to claim 1, characterized in that the passage channels ( 41 , 41 ') - seen in the circumferential direction - are inclined in the same direction. 3. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - in Kreisumfangsrichtung gesehen - die Durch­ trittskanäle (41) der Druckstufe in die eine und die Durchtrittskanäle (41′′) der Zugstufe in die andere Richtung schräggestellt sind. 3. Telescopic shock absorber according to claim 1, characterized in that - seen in the circumferential direction - the passage channels ( 41 ) of the compression stage in one and the passage channels ( 41 '') of the rebound are inclined in the other direction. 4. Teleskopstoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kolbenstange (35) ein ihr auf ihre Längsachse (39) bezogenes Massenträgheitsmoment vergrößerndes massenbe­ haftetes Bauelement (Schwungscheibe 9) befestigt ist.4. Telescopic shock absorber according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the piston rod ( 35 ) a mass moment of inertia which increases its mass axis of inertia relative to its longitudinal axis ( 39 ) (flywheel 9 ) is attached. 5. Teleskopstoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein am aufbauseitigen Kolbenstangenende in an sich bekannter Weise befestigter, das aufbauseitige Lager radial über­ kragender Fangteller (9) als Schwungmasse ausgebildet ist.5. Telescopic shock absorber according to claim 4, characterized in that an attached to the body-side piston rod end in a conventional manner, the body-side bearing is formed radially over cantilever catch plate ( 9 ) as a flywheel.
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