DE3737571A1 - Stossdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer mit einem in einem Zylinder geführten Kolben, wobei am Zylinder und an einer Kol­ benstange od.dgl., Schub- oder Zugkräfte einleitbar sind und wobei wenigstens eine Drosselöffnung zwischen dem Zylinderin­ nenraum und einem weiteren Raum für das Überströmen einer Flüs­ sigkeit vorgesehen ist.

Es sind bereits sogenannte "Industriestoßdämpfer" bekannt, bei denen die Dämpfung mittels eines hydraulischen Zylinder- und Kolbensystems erfolgt. Bei diesen Stoßdämpfern ist zwischen dem Zylinder und einer Kolbenstange eine Stangendichtung angeord­ net, durch die ein Austreten von Hydraulikflüssigkeit aus dem Dämpfer verhindert werden soll. Diese Durchgangsdichtung ist einerseits wegen der geforderten Druckdichtigkeit einem nicht unerheblichen Verschleiß unterworfen und außerdem trägt sie mit dazu bei, daß während des Betriebes vergleichsweise starke Haft- und Losbrechkräfte auftreten, durch die der bekannte "slip stick"-Effekt entsteht.

Die durch die Stangendichtung hindurchgehende Kolbenstange muß eine gute Dichtung eine hohe Oberflächengüte aufweisen, ist dadurch aber empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, so daß gegebenenfalls zusätzliche Maßnahmen zur Reduzierung einer Beschädigungsgefahr getroffen werden müssen.

Sobald bei einem solchen Stoßdämpfer mit Stangendichtung ein Hydraulikölverlust durch eine undichte Stangendichtung auf­ tritt, verliert er seine Funktionsfähigkeit teilweise oder gänzlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der gegenüber bekann­ ten "Industriestoßdämpfern" eine wesentlich höhere Lebens­ dauer aufweist und bei dem die Gefahr von Undichtigkeiten mit der Möglichkeit des Austrittes von (Hydraulik-)Flüssigkeit erheblich reduziert ist. Außerdem soll der Einsatz dieses Stoßdämpfers auch bei sehr kleinen Massen und Kräften unter Vermeidung des "slip stick"-Effektes möglich und somit ganz allgemein der Einsatzbereich erweitert sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß ein die Kolben-Zylinderanordnung umschlies­ sender, nachgiebiger Außenmantel vorgesehen ist, dessen In­ nenraum mit dem Zylinderinnenraum über die Drosselöffnung ver­ bunden ist und zusätzlich zu dem Zylinderinnenraum ein weite­ res, die Kolben-Zylinderanordnung in sich aufnehmendes Auf­ nahmebehältnis für die Flüssigkeit bildet.

Durch den Außenmantel ist das Zylinder-Kolbensystem dicht aber beweglich umschlossen, so daß ein Austritt von Flüssig­ keit bzw. ein kontinuierlicher Ölverlust nach außen hin prak­ tisch nicht möglich ist. Prinzipiell wird bei der vorliegen­ den Erfindung eine sonst vorgesehene Kolbenstangendichtung mit relativ zueinander beweglichen, reibungsbeaufschlagten Teilen durch den nachgiebigen Außenmantel als "statische" Dichtung ersetzt. Durch den Wegfall der Stangendichtung ist außer einer längeren Lebensdauer auch das Betriebsverhalten verbessert, da die sonst im Stangendichtungsbereich auftre­ tenden Haft- und Losbrechkräfte hier nicht vorhanden sind, wodurch auch ein erweiterter Einsatzbereich des Stoßdämpfers möglich ist.

Zweckmäßigerweise ist der Außenmantel als insbesondere flexibler Faltenbalg ausgebildet, der mit seinen Stirnseiten einerseits am Zylinder und andererseits an der Kolbenstange od. dgl. dicht angeschlossen ist.

Ein solcher Faltenbalg kann gut die auftretenden Bewegungen mitmachen und weist dabei auch eine hohe Lebensdauer auf. Außerdem ist gut auch ein dichter Anschluß an die relativ zueinander sich bewegenden Teilen möglich.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das äußere Auf­ nahmebehältnis teils mit Flüssigkeit, teils mit Luft ge­ gebenenfalls Gas gefüllt. Der Füllstand der Flüssigkeit in dem äußeren Aufnahmebehältnis kann dadurch in Abhängigkeit der Arbeitslage des Stoßdämpfers variieren.

Eine Ausführungsform sieht dabei vor, daß der Stoßdämpfer in ein Luftfedersystem integriert ist und daß das äußere Aufnahmebehältnis nach außen hin dicht geschlossen ist. Durch das Luftpolster kann dabei die Federkraft und die Lasthöhe bestimmt werden und das integrierte Hydraulik­ system übernimmt die Dämpfung von Stößen.

Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das äußere Aufnahmebehältnis oberhalb des Flüssigkeitsspiegels eine Öffnung nach außen aufweist. In diesem Falle arbeitet der Stoßdämpfer als "druckloses System" und somit aus­ schließlich im wesentlichen als Stoßdämpfer.

Wird der Stoßdämpfer einfach wirkend mit einer Beauf­ schlagungsrichtung eingesetzt, ist es zweckmäßig, wenn vorzugsweise innerhalb des Zylinderinnenraumes eine Rück­ stellfeder, insbesondere eine Druckfeder angeordnet ist. Nach einer Stoßbeaufschlagung des Dämpfers erfolgt dann durch die Rückstellfeder eine Repositionierung in die Aus­ gangs- oder Anschlagsposition.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den

weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt zum Teil etwas schematisiert:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines einfach wirken­ den Stoßdämpfers,

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung eines doppelt wirken­ den Stoßdämpfers,

Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung eines Stoßdämpfers mit mehreren Zylinder-Kolbensystemen und

Fig. 4 eine teilweise aufgebrochene Darstellung eines Luftfedersystems mit integriertem Stoßdämpfer.

Ein erfindungsgemäßer Stoßdämpfer 1 (vgl. z.B. Fig. 1) weist im wesentlichen zumindest ein Zylinder-Kolbensystem mit einem in einem Zylinder 2 geführten Kolben 3 auf, wobei die Kolben-Zylinderanordnung von einem nachgiebigen Außenmantel 4 umschlossen ist.

Der Innenraum 5 des Außenmantels 4 ist über Drosselöffnungen 6 und gegebenenfalls ein Rückschlagventil 7 mit dem Zylinder­ innenraum 8 verbunden.

Der durch einen Faltenbalg 9 gebildete Außenmantel des Stoßdämpfers 1 ist mit seinen offenen Stirnseiten an die sich relativ zueinander bewegenden Teile des Stoßdämpfers 1 dicht angeschlossen. Dazu weist der Zylinder 2 bodenseitig einen Ringbund 10 auf, der von dem einen Ende des Falten­ balgens 9 übergriffen ist. Das andere Ende des Faltenbalges 9 ist auf einem weiteren Ringbund 11 befestigt, welcher sich am äußeren Ende einer mit dem Kolben 3 verbundenen Kolbenstange 12 befindet.

Innerhalb des Faltenbalges 9 befindet sich Hydraulikflüssig­ keit 13, die aber nicht den gesamten Innenraum 5 ausfüllt, sondern im Ausführungsbeispiel ihres Flüssigkeitsspiegel 14 etwas oberhalb des Zylinder-Kolbensystems hat. Der Stoßdämpfer 1 ist in Betriebslage etwa horizontal ange­ ordnet. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 14 befindet sich eine Öffnung mit einem Verbindungskanal 15 nach außen. Das im Faltenbalg 9 befindliche Luftpolster trägt somit prak­ tisch nicht zur Federung des Stoßdämpfers bei. Dadurch ist auch der Innenraum 5 des Faltenbalges 9 während des Be­ triebes des Stoßdämpfers praktisch drucklos.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stoßdämpfer 1 einfach, also in eine Richtung wirkend aus­ gebildet. Der Stoßdämpfer 1 ist somit wirksam, wenn eine Kraftbeaufschlagung entsprechend dem Pfeil Pf 1 erfolgt. Dabei wird die im Zylinderinnenraum 8 befindliche Hydrau­ likflüssigkeit 13 über die Drosselöffnungen 6 nach außen in den Innenraum 5 des Faltenbalgens 9 verdrängt. In dieser Betriebsphase ist das Rückschlagventil 7 geschlossen. In dem in Fig. 1 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Zylinder 2 einen äußeren Nutzylinder 35 mit in Längs­ richtung verlaufenden Längsnuten 16 auf, in den ein die Drosselöffnungen 6 aufweisender Einstellzylinder 36 ein­ gesetzt ist. Mit dem Einstellzylinder 36 kann von außen der wirksame Durchtrittsquerschnitt der Drosselöffnungen verändert werden.

Ohne Kraftbeaufschlagung gemäß dem Pfeil Pf 1 sorgt nach einem Dämpfungshub eine Rückstellfeder 17 für eine Re­ positionierung des Stoßdämpfers in eine Ausgangs- oder An­ schlagposition. Die Rückstellfeder 17 ist im Ausführungs­ beispiel (Fig. 1 und 3) innerhalb des Zylinderinnenraumes 8 angeordnet und greift zur Vergrößerung ihrer wirksamen Federlänge in eine sacklochartige Innenhöhlung 18 des Kolbens 3 ein. Am Zylinderboden ist die Druckfeder 17 durch einen Bolzen 19 zentriert.

Das Kolben-Zylindersystem kann bei dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer gleichzeitig auch als Axialführung dienen. Dazu weist der Kolben 3 mehrere in axialer Erstreckung hintereinander angeordnete Gleitringe 20 und/oder Dichtungs­ ringe 21 auf.

Der mit dem Zylinder 2 verbundene Ringbund 10 ist mit einem Befestigungsflansch 22 verbunden und am anderen Ende bei dem Ringbund 11 ist ein Gummi- oder Zellpuffer 23 auf­ gesetzt.

Da der in Fig. 1 gezeigte Stoßdämpfer in Bezug auf den Innenraum 5 des Faltenbalges 9 drucklos arbeitet, sind in der Regel bei den Anschlußstellen des Faltenbalges 9 bei dem Ringbund 10 und dem Ringbund 11 keine besonderen Haltemaßnahmen erforderlich. Es genügt somit, wenn die Stirnenden des Faltenbalges 9 unter Vorspannung auf den jeweiligen Ringbund 10 bzw. 11 aufgezogen werden. Als Ab­ ziehsicherung, insbesondere bei hohen mechanischen Be­ lastungen, können an zueinander gewandten Seiten der Ringbünde 10, 11 angeordnete Ringansätze 24 dienen. Bedarfsweise läßt sich aber durch Schlauchbinder od. dgl. auch noch eine zusätzliche Absicherung erreichen.

Durch Verwendung des flexiblen Außenmantels 4 (Faltenbalg 9) als Abdichtung nach außen hin arbeitet der erfindungsge­ mäße Stoßdämpfer 1 dementsprechend nach außen gleitdichtungs­ frei. Dementsprechend ergibt sich eine wesentlich größere Lebensdauer und es besteht auch nicht die Gefahr, daß durch Verschleiß Hydraulikflüssigkeit nach außen tritt. Wie in Fig. 3 gezeigt, können innerhalb des Faltenbalges 9 auch mehrere, zusammenarbeitende Kolben-Zylinderan­ ordnungen untergebracht sein. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 befindet sich rückseitig des Kolbens 3 ein mit diesem starr verbundener weiterer Zylinder 2 a in den die "Kolbenstange" (Fig. 1) als Kolben 3 a eingreift. Die Ab­ dichtung erfolgt hierbei durch innerhalb des Zylinders 2 a angeordnete Stangendichtungen 25 und Gleitringe 26. Auch das Kolben-Zylindersystem 2 a/3 a weist eine Rückstellfeder 17 a auf. Der Innenraum des Zylinders 2 a ist über eine oder mehrere Drosselöffnungen 27 mit dem Zylinderinnenraum 8 verbunden.

Durch die teleskopartig ineinandergreifenden, mehreren Zylinder-Kolbensysteme läßt sich bei in Längsrichtung beengten Platzverhältnissen ein vergleichsweise großer Dämpfungshub realisieren. Außerdem können den einzelnen Zylinder-Kolbensystemen unterschiedliche Dämpfungseigen­ schaften zugeordnet werden.

Fig. 2 zeigt einen doppelt wirkenden Hydraulik-Stoßdämpfer 1, bei dem sowohl in Zug als auch in Druckrichtung eine Dämpferfunktion gegeben ist. Die Drosselöffnung 6 befindet sich hier bei dem Rückschlagventil 7 und durch unterschied­ liche Einstellpatronen 28 kann in Druck- und Zugrichtung die gewünschte Dämpfung eingestellt werden. Auch dieser Stoßdämpfer 1 arbeitet bezüglich dem Innenraum 5 des Faltenbalgens 9 drucklos, wobei das oberhalb des Flüssig­ keitsspiegels 14 befindliche Luftvolumen sich über den nach außen führenden Verbindungskanal 15 verändern kann.

Bei dem doppelt wirkendem Stoßdämfper 1 gemäß Fig. 2 sind an den Ringbund und den Ringbund 11 Schwenkbefestigungen 29 angebracht.

Eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers 1 ist in Fig. 4 gezeigt. Dabei ist die Kolben-Zylinderanordnung 3, 2 in ein Luftfedersystem 30 integriert. Dieses Luftfedersystem weist einen Luftkissen­ balg 31 auf, welcher den die Kolben-Zylinderanordnung um­ schließenden Außenmantel 4 bildet. Der Luftkissenbalg 31 ist nach außen hin dicht und kann über ein Ventil 32 mit Luft oder Gas vorgespannt werden. Dadurch kann die Feder­ kraft und die Lasthöhe bestimmt werden. Zentral innerhalb des Luftkissenbalges ist der Stoßdämpfer eingesetzt, wobei dessen Zylinder 2 mit dem Bodenteil 33 und die Kolbenstange 12 des Kolbens 3 mit dem Kopfteil 34 des Luftkissenbalges 31 verbunden sind.

Die Drosselöffnungen 6 sind hierbei in axialer Richtung des Zylinders 2 hintereinander angeordnet, wobei mit zunehmender Einfahrtiefe des Kolbens 3 die Anzahl der wirksamen Drosselöffnungen 6 abnimmt. Dementsprechend erhält man eine progressive Dämpfungskennlinie.

Bei diesem gedämpften Luftfedersystem 30 ist für eine gute Federwirkung ein entsprechend großes Gas- oder Luftvolumen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 14 der Hydraulikflüssig­ keit 13 vorhanden. Der untere Teil des Luftkissenbalges 31 dient als Reservebehälter für die Hydraulikflüssigkeit 13, die während des Betriebes zwischen dem Zylinderinnenraum 8 und dem Innenraum 5 des Luftkissenbalges 31 hin- und her­ strömt.

Erwähnt sei noch, daß auch bei diesem Luftfedersystem innerhalb des Luftkissenbalges 31 mehrere Kolben-Zylinder­ anordnungen untergebracht sein können, wie dies beispiels­ weise in Fig. 3 in koaxialer Anordnung gezeigt ist. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit mehrere Kolben-Zylinderanordnungen parallel nebeneinader vorzu­ sehen.

Erwähnt sei noch, daß Hydraulikflüssigkeiten unterschied­ licher Viskosität, gegebenenfalls aber auch Pasten und dgl. verwendet werden können.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfer erstreckt sich von der Vibrationsdämpfung an Produktionsmaschinen über die Dämpfung von Fahrersitzen, Fahrerkabinen und auch Fahrzeugaufbauten bis zu Entlagepuffern und Luftfeder­ systemen. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß auch bei hohen Frequenzen und Hubzahlen eine wesentlich längere störungsfreie Betriebszeit möglich ist. Weiterhin ist vor­ teilhaft, daß bei sehr geringen, auf den Dämpfer einwirkenden Kräften der durch Haft- und Losbrechkräfte bewirkte, sogenannte Slip-Stick-Effekt nicht oder wesent­ lich reduziert auftritt.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (12)

1. Stoßdämpfer mit einem in einem Zylinder geführten Kolben, wobei am Zylinder und an einer Kolben­ stange od. dgl. Schub- oder Zugkräfte einleitbar sind und wobei wenigstens eine Drosselöffnung zwischen dem Zylinderinnenraum und einem weiteren Raum für das Überströmen einer Flüssigkeit vorge­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Kolben-Zylinderanordnung (3, 2) um­ schließender nachgiebiger Außenmantel (4) vorge­ sehen ist, dessen Innenraum (5) mit dem Zylinder­ innenraum (8) über die Drosselöffnung(en) (6) verbunden ist und zusätzlich zu dem Zylinder­ innenraum (8) ein weiteres, die Kolben-Zylinder­ anordnung in sich aufnehmendes Aufnahmebehältnis für die Flüssigkeit bildet.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (4) als insbesondere flexibler Faltenbalg (9) ausgebildet ist, der mit seinen Stirnseiten einerseits am Zylinder (3) und anderer­ seits an der Kolbenstange (12) od. dgl. dicht angeschlossen ist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das äußere Aufnahmebehältnis teils mit Flüssigkeit teils mit Luft, gegebenenfalls Gas gefüllt ist.

4. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er in ein Luftfeder­ system (30) integriert ist und daß das äußere Aufnahmebehältnis (4) nach außen hin dicht ge­ schlossen ist.

5. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das äußere Aufnahmebe­ hältnis (4) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (14) eine Öffnung (15) nach außen aufweist.

6. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß vorzugsweise inner­ halb des Zylinderinnenraumes (8) eine Rückstell­ feder (17), insbesondere eine Druckfeder ange­ ordnet ist.

7. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) eine Axialführung mit dem Zylinder (2) bildet und vor­ zugsweise mehrere, in axialer Erstreckung des Kolbens hintereinander angeordnete Gleitringe (20) und/oder Dichtungsringe (21) aufweist.

8. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß innerhalb des Außen­ mantels (4) mehrere Kolben-Zylinderanordnungen untergebracht sind, vorzugsweise in Reihe hinter­ einander gekoppelte, insbesondere teleskopartige Kolben-Zylinderanordnungen.

9. Stoßdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (12) einer Kolben-Zylinder­ anordnung als Zylinder (2 a) ausgebildet ist, in die ein Kolben (3 a) einer weiteren Kolben-Zylinder­ anordnung eingreift.

10. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß er ein Beaufschlagungs­ ende mit einem Puffer (23), vorzugsweise aus Gummi oder Zellstoff aufweist.

11. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) einen äußeren Nutzylinder (35) mit einer oder mehreren Längsnuten (16) aufweist, in den ein zumindest in Rotationsrichtung vorzugsweise von außen verstell­ barer Einstellzylinder (36) mit wenigsten einer Drosselöffnung (6) im Bereich der Längsnut(en) (16) des Nutzylinders (35) eingreift.

12. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den stirn­ seitigen Anschlußenden des Außenmantels (4) und den jeweils dicht verbundenen Teilen der Kolben- Zylinderanordnungen statische, eine Kolbenstangen- Durchführungsdichtung ersetzende Dichtungen vor­ gesehen sind.