DE3730000A1 - Pneumatischer stossdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Stoßdämpfer mit in einem endseitig geschlossenen Zylinder, in dem eine Kolbenstange axialverschieblich gelagert ist, die mit einem in dem Zylinder verschieblich angeordneten Kolben verbunden ist, der Durchlässe aufweist, die durch federbelastete Ventile verschlossen sind, die abhängig von einer Kolbenstangenbewegung betätigbar sind.

Aus DE-AS 21 09 398 ist ein Stoßdämpfer bekannt, dessen Kolben von Bohrungen durchsetzt ist, die mit federbelasteten Ventiltellern abgedeckt sind, deren Ventilfedern derart ausgebildet sind, daß die Kolbenkraft degressiv mit der Kolbengeschwindigkeit zunimmt. Dies führt dazu, daß zwar bei geringer Kolbengeschwindigkeit eine geringe Dämpfung und Federung gegeben ist, was insbes. bei deren Verwendung zur Fahrgestelldämpfung in Kraftfahrzeugen, insbesondere bei unterschiedlicher Beladung derselben, ungünstige Verhältnisse ergibt. Darüber hinaus sind die Ventilteller und -federn wegen der geforderten Eigenschaften schwierig herzustellen und zu montieren.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen pneumatischen Stoßdämpfer zu offenbaren, dessen Kolbenkraft progressiv, d. h. überproportional, mit der Kolbengeschwindigkeit zunimmt und der einfach herzustellen ist.

Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gegeben, daß die Ventile Ventilspalten aufweisen, die federbelastet in einer Öffnungsstellung gehalten sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, den Stoßdämpfer in seiner Charakteristik der Federkraft und der Dämpfung abhängig von einer zu dämpfenden Masse zu steuern, indem der Innendruck im Dämpfer abhängig von der Masse vorgegeben wird, wobei vorteilhaft eine Druckversorgung von einer pneumatischen Niveaureguliervorrichtung erfolgt.

In den Fig. 1 und 2 sind vorteilhaft Ausgestaltungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt in versetzter Darstellung durch einen Stoßdämpfer, der unter Zugbeanspruchung steht;

Fig. 2 zeigt schematisch eine Anordnung von Stoßdämpfern an einem Fahrzeug ausschnittsweise.

Fig. 1 zeigt einen Stoßdämpfer bei dem in einem Rohr (1), das endseitig durch Verschlußstücke (11, 12) mit Dichtungen (19, 14) verschlossen ist, eine Kolbenstange (2) in Dichtungen (10) in dem einen der Verschlußstücke (12) verschieblich gelagert ist, wobei an der Kolbenstange (2) Ventilplatten (30, 31) befestigt sind und auf ihr axialverschieblich ein Ventilkolben (5) gelagert ist. Dieser ist von Durchlässen (50) durchsetzt und weist Ventilflächen (57, 58) auf, die korrespondierenden Ventilflächen (67, 68) auf den Ventilplatten (30, 31) jeweils gegenüberliegen, wobei den jeweiligen Abstand der korrespondierenden Ventilflächen (57, 67; 58, 68) federelastische Bauteile, nämlich die O-Ringe (60, 61), bestimmen, die in Ringnuten (32, 33) mit einer vorgegebenen Tiefe, die etwas geringer als der O-Ring-Querschnitt ist, in die Dichtflächen (30, 31) eingesetzt sind. Der Kolben (5) selbst ist zum Zylinder (1) mit einer Dichtung (50) versehen. Es entsteht somit zwischen den Medienräumen (40, 41) ein über die Ventile führender Strömungskanal (34, 54, 50, 55, 35), der über die Ventilspalten (54, 55) zwischen den Ventilflächen (57, 67; 58, 68) führt.

Sobald die Kolbenstange (2) gegen den Zylinder (1) verschoben wird, verengt sich einer der Ventilspalten (54, 55) durch den auf den verschieblichen Kolben (5) wirkenden Druck des noch unausgeglichenen Mediums, dessen Kraft den entsprechenden O-Ring (60, 61) kraftabhängig flach drückt. Im gezeichneten Beispiel ist der Ventilspalt (54) durch eine schnelle Zugbeanspruchung des Stoßdämpfers verengt. Einer langsamen Kolbenbewegung wird somit nur ein geringer Widerstand entgegengesetzt, bei schneller Bewegung schließt jedoch das entsprechende Ventil und das Medium entfaltet seine elastische Kompressionswirkung. Dabei ist diese Kompressionswirkung in der Mittellage des Kolbens (5) im Zylinder (1) am geringsten, und sie nimmt in den Endlagen zu, was zusätzlich eine vorteilhafte, progressive, lageabhängige Federwirkung erbringt.

Es ist vorteilhaft vorgesehen, daß auch bei geschlossenem Ventilspalt (54, 55) jeweils ein relativ geringer Restdurchlaß (36, 37) im Ventil verbleibt, so daß mit einer vorgegebenen Verzögerung jeweils ein Druckausgleich zwischen den Medienräumen (40, 41) stattfindet und das Ventil sich wieder öffnet. Dadurch wirkt es stärker dämpfend bei schneller Kolbenbewegung als bei zumindest teilweise geöffnetem Ventilspalt bei langsamer Kolbenbewegung.

Die Elastizität des O-Ringes (60, 61) und die Tiefe der Ringnut (32, 33) sowie die Summe der Ventilspaltweiten, die durch den Abstand der Ventilflächen (57, 58) der Ventilplatten (30, 31), der durch die Länge der Abstandsbuchse (70) gegeben ist, und durch die Länge des Ventilkolbens (5) bestimmt ist, ergibt die jeweilige Dämpfungscharakteristik und deren Progressivität. Durch unterschiedlicher Nuttiefe, unterschiedliches O-Rngmaterial und/oder unterschiedliche O-Ringdurchmesser usw. läßt sich eine asymmetrische Charakteristik der Dämpfung und Federung in den beiden Richtungen erreichen. Ebenso läßt sich die Symmetrie der Charakteristik durch die Wahl der Restdurchlaßweiten (36, 37) bestimmen. Vorteilhat stehen die O-Ringe (60, 61) jeweils bei Gleichdruckverhältnissen unter leichter Vorspannung. Die Durchlässe (50) und die Restdurchlässe (36, 37) sind vorteilhaft auf einer Dichtfläche (57, 58) jeweils endseitig durch eine Verbindungsringnut (52, 53) miteinander verbunden.

Sofern, wie im gezeigten Beispiel dargestellt, die Kolbenstange (2) nur an einer Seite aus dem Zylinder herausgeführt ist, ergibt sich eine Asymmetrie der Kolbenbelastung um den Querschnitt der Kolbenstange. Diese Fläche kann bei gewünschter Symmetrie durch geeignete Wahl der O-Ringdurchmesser ausgeglichen werden, so daß die wirksamen Flächen beidseitig des Kolbens (5) gleich sind. Wird die Kolbenstange (2) beidseitig des Zylinders (1) herausgeführt - nicht dargestellt -, so ergibt sich jeweils auch im Ruhezustand eine Symmetrie, so daß auch bei einer Druckfüllung im Zylinder (1) keine Kraft auf die Kolbenstange (2) ausgeübt wird.

Es liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens, die Außenlage der Ventilplatten zur Innenlage des Kolbens zu invertieren. Auch können die O-Ringe durch andere Federelemente ersetzt werden; jedoch zeichnet sich die vorliegende Konstruktion durch ihre Einfachheit aus.

Die Kolbenstange (2) ist außenseitig mit einem Lagerschild (20) versehen, von dem sich ein Schutzmantel (21) über den Zylinder (1) erstreckt. Soweit eine Stickstoff- oder Luftfüllung als Medium bei Normaldruck vorgesehen ist, ist an die Dichtigkeit der Kolbenstangenführung keine hohe Anforderung zu stellen, so daß auch eine diesbezüglich sehr preiswerte Herstellung möglich ist.

In einer vorteilhafte Ausgestaltung ist der Medienraum mit einem Füllstutzen (9) versehen, der durch ein Ladeventil (91) verschlossen ist. Durch Auffüllung mit einem vorgegebenen Druck läßt sich so die Federhärte und Dämpfung einstellen. Je höher der Druck ist, um so härter ist die Federwirkung, und bei dementsprechend geringeren Kolbengeschwindigkeiten setzt auch die Progressionswirkung durch die Ventilspaltverengung ein.

Eine automatische Anpassung der Feder- und Dämpfungswirkung an den Ladezustand eines Kraftfahrzeuges oder Anhängers erbringt eine Vorrichtung nach Fig. 2, bei der eine Ladefläche (LF) oder deren Träger mit pneumatischen Hebern (H 1, H 2) gegenüber einem Fahrgestell (FG) nivelliert wird. Dazu wird die Druckluft (P) von einer Druckluftquelle entweder über ein Handsteuerventil (nicht dargestellt) oder über Niveausensoren (NS 1, NS 2) regelnd den Hebern (H 1, H 2) zugeführt, so daß unabhängig vom Lastzustand auf der Ladefläche (LF) das vorgegebene Niveau eingestellt ist. Parallel zu den Hebern (H 1, H 2) sind die Stoßdämpfer (D 1, D 2) angeordnet. Diese werden jeweils über Drosseln (DR) mit den Regeldruckleitungen (P 1, P 2) verbunden und mit den gleichen Drücken wie die parallelen Heber (H 1, H 2) beaufschlagt. Ein Ladeventil ist dabei im Stoßdämpfer (D 1, D 2) nicht vorgesehen. Die Drossel (DR) kann statt dessen dort angeordnet sein.

Die Drosseln (DR) haben einen so geringen Durchlaß, daß sich die relativ schnellen Druckänderungen in den Stoßdämpfern (D 1, D 2), die bei Schwingungsbeanspruchungen durch Fahrwegunebenheiten oder Motorvibrationen auftreten, über die Drosseln (DR) nicht ausgeglichen werden, jedoch daß relativ langsame Änderungen des Druckes, die infolge eines Niveauausgleichs entstehen, auch in den Stoßdämpfern (D 1, D 2) erfolgen. Je höher somit die Belastung im Bereich eines Stoßdämpfers ist, um so härter ist seine Federwirkung und um so großer ist seine Dämpfungswirkung. Das jeweils sich aus der Masse, der Federkraft und der Dämpfung ergebende Schwingungsverhalten ist somit weitgehend beladungsunabhängig.

Claims (13)

1. Pneumatischer Stoßdämpfer mit in einem endseitig geschlossenen Zylinder (1), in dem eine Kolbenstange (2) axialverschieblich gelagert ist, die mit einem in dem Zylinder (1) verschieblich angeordneten Kolben (5) verbunden ist, der Durchlässe (50) mit federbelasteten Ventilen aufweist, die abhängig von einer Kolbenstangenbewegung betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile Ventilspalten (54, 55) aufweisen, die federbelastet in einer Öffnungsstellung gehalten sind.

2. Pneumatischer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile in einer Schließstellung Restdurchlässe (36, 37) aufweisen.

3. Pneumatischer Stoßdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspalten (54, 55) in ihrer Spaltweite jeweils durch einen elastischen O-Ring (60, 61) bestimmt wird, der jeweils in einer Dichtfläche (57, 58; 67, 68) des Ventilspaltes (54, 55) mit einer Tiefe eingesetzt ist, die dem Querschnitt des O-Ringes (60, 61), abzüglich der Spaltweite, entspricht.

4. Pneumatischer Stoßdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ventilstange (2) Ventilplatten (30, 31) befestigt sind, die die Dichtflächen (57, 58) aufweisen, zwischen denen der Kolben (5), der stirnseitig korrespondierende Dichtflächen (67, 68) trägt, verschieblich angeordnet ist.

5. Pneumatischer Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) umfangsseitig zum Zylinder (1) eine Dichtung (5) trägt.

6. Pneumatischer Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) unter einer Vorspannung zwischen den O-Ringen (60, 61) in Achsrichtung gehalten ist.

7. Pneumatischer Stoßdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ventilplatten (30, 31) durch eine Abstandsbuchse (70) bestimmt ist, deren Länge der Länge des Kolbens (5) zuzüglich der Querschnitte der unter der Vorspannung stehenden O-Ringe (60, 61) entspricht.

8. Pneumatischer Stoßdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltweiten der beiden Ventilspalten (54, 55) durch unterschiedliche Art oder Abmessung der O-Ringe (60, 61) oder unterschiedliche Einbautiefe derselben verschieden dimensioniert sind.

10. Pneumatischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils in einer der Dichtflächen (57, 58; 67, 68) einer der Ventilspalte (54, 55) eine Ringnut (52, 53) befindet, die die Durchlässe (50) und die Restdurchlässe (36, 37), die als Bohrungen im Kolben (5) bzw. den Ventilplatten (30, 31) eingebracht sind, jeweils endseitig verbindet.

11. Pneumatischer Stoßdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) von seinem inneren Medienraum (4) eine Verbindung, vorzugsweise mit einem ein Ladeventil (91), zu einem Füllstutzen (9) aufweist.

12. Fahrzeug oder Fahrzeuganhänger mit einer Stoßdämpfervorrichtung, bei der zwischen einer Ladefläche (LF) und einem Fahrgestell (FG) mindestens ein Stoßdämpfer (D 1, D 2) nach Anspruch 1 angeordnet ist, der steuerbar mit einer Druckluftquelle (P) verbindbar ist.

13. Fahrzeug oder Fahrzeuganhänger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ladefläche (LF) und dem Fahrgestell (FG) eine Niveauregelvorrichtung (NS 1, H 1; NS 2, H 2) angeordnet ist, die einen lastabhängigen Druck in Niveauregeldruckleitungen (P 1, P 2) aufweist, an die der oder die Stoßdämpfer (D 1, D 2) zugeordnet angeschlossen sind.

14. Fahrzeug oder Fahrzeuganhänger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßdämpfer (D 1, D 2) über Drosseln (DR) angeschlossen sind, die so bemessen sind, daß über diese ein Druckausgleich lang dauert gegenüber den Zeiten zu dämpfender Schwingungen und kurz dauert gegenüber einer Regelzeit eines Niveauausgleichs.