DE3933624A1 - Zylinder-kolbenvorrichtung, insbesondere fuer die verwendung als stossdaempfer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolbenvor­ richtung, insbesondere zur Verwendung als Stoßdämpfer, bestehend aus einem einseitig verschlossenen Zylinder mit einer in diesem geführten hohlzylindrischen Kolbenstange mit an ihrem freien Ende angeordneten Befestigungsteil sowie mit einem zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder ausgebildeten äußeren Ringraum und aus einem koaxial in der Kolbenstange angeordneten Innenrohr zur Verbindung des Zylinderinnenraumes über eine Verbindungsbohrung mit einem äußeren Dämpfungsmediumsanschluß, einem zwischen dem Innen­ rohr und der Kolbenstange ausgebildeten inneren Ringraum, der mit dem äußeren Ringraum über Bohrungen in der Kolben­ stange verbunden ist, wobei der innere Ringraum über eine Verbindungsbohrung mit einem äußeren Dämpfungsmediumsan­ schluß verbindbar ist.

Bei einer derartigen Zylinder-Kolbenvorrichtung verlaufen die Verbindungsbohrungen für das Dämpfungsmedium in Ver­ längerung der Vorrichtungsinnenräume innerhalb des Befesti­ gungsteils und münden in der Höhe des am Befestigungsteil ausgebildeten Anschlußauges an der Außenseite des Befesti­ gungsteils. Hierdurch ist ein zusätzlicher Einbauraum für die Anschlüsse der Verbindungsbohrungen im Befestigungsbe­ reich erforderlich. Dies ist jedoch nachteilig, da z. B. in der Kraftfahrzeugkonstruktion im Aufhängungsbereich von Stoßdämpfern, insbesondere bei Kraftfahrzeugchassis sehr platzsparend konstruiert werden muß. Zudem ist die Zugäng­ lichkeit beim Einbau bzw. im eingebauten Zustand zu den Anschlüssen erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinder- Kolbenvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaf­ fen, die kompakt im Aufbau ist und deren Platzbedarf im Befestigungsbereich der Kolbenstange verringert ist und die sich durch eine gute Zugänglichkeit ihrer Anschlüsse für das Dämpfungsmedium auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Innen­ rohr an seinem vom Zylinder abgekehrten Ende verschlossen ist, die Verbindungsbohrungen für das Dämpfungsmedium vor dem verschlossenen Ende schräg zur Längsachse verlaufen und am Umfang der Kolbenstange münden sowie eine Abdichtung in Form einer am Umfang des Innenrohres derart schräg zur Längsachse verlaufenden Dichtung angeordnet ist, daß die Dichtung einerseits auf der dem Befestigungsteil zugekehr­ ten Seite neben der Verbindungsbohrung des inneren Ringraumes und andererseits auf der dem Zylinder zugekehr­ ten Seite neben der Verbindungsbohrung des Innenraumes verläuft.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 enthalten.

Erfindungsgemäß verlaufen demnach die Verbindungsbohrungen unterhalb des Befestigungsteils und münden am Umfang der Kolbenstange. Hierdurch benötigt die erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrichtung denselben Einbauraum wie Zylin­ der-Kolbenvorrichtungen, die ohne externe Anschlüsse für das Dämpfungsmedium auskommen, so daß sich hier eine Aus­ tauschbarkeit der erfindungsgemäßen Zylinder-Kolbenvorrich­ tung mit üblichen Stoßdämpfern ergibt. Indem die Anschlüsse für das Dämpfungsmedium an der Außenseite der Kolbenstange angeordnet sind, ergibt sich auch eine leichte Zugänglich­ keit, und zwar einerseits beim Einbau und andererseits bei eventuellen Reparaturen.

Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zylin­ der-Kolbenvorrichtung im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Fig. 1, jedoch im ausgefahre­ nen Zustand der Kolbenstange und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zylin­ der-Kolbenvorrichtung in einer mittleren Stellung der Kolbenstange, jedoch in Verbindung mit einem externen Dämpfungssystem.

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Dämpfungssystems.

Eine erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrichtung besteht aus einem Zylinder 1, der einseitig mit einer Buchse 2 ver­ schlossen ist. Diese Buchse 2 besitzt vorzugsweise ein Innengewinde und ist auf den mit einem Außengewinde verse­ henen Zylinder bis zum Anschlag aufgeschraubt, so daß die Endfläche des Zylinders 1 auf dem Boden 3 der Buchse 2 auf­ liegt. Die Buchse 2 ist mit dem Zylinder 1 derart verbun­ den, daß der Umfangsspalt zwischen beiden Teilen druckdicht verschlossen ist. Über die Buchse 2 kann die erfindungsge­ mäße Zylinder-Kolbenvorrichtung beispielsweise mit einer Radaufhängung 4 verbunden werden.

In dem Zylinder 1 ist eine hohlzylindrische Kolbenstange 5 verschiebbar geführt. Diese Kolbenstange 5 besitzt hierzu einen Bund 6, der an seinem Umfang Kolbendichtungsringe 7 besitzt. An dem der Buchse 2 gegenüberliegenden Ende des Zylinders 1 ist dieser mit einem Innenbund 8 versehen, der an seiner inneren Umfangsfläche Dichtungen zum Abdichten des Zylinderinnenraumes 1a nach außen aufweist, wobei die Kolbenstange 5 in dem Innenbund 8 gleitend geführt ist. Zwischen dem Zylinder 1 und der Kolbenstange 5 ist ein äußerer Ringraum 9 ausgebildet. Dieser Ringraum 9 ist über Bohrungen 10 in der Wandung der Kolbenstange 5 vorzugsweise im Bereich unmittelbar über dem Bund 6 mit dem Innenraum 11 der Kolbenstange 5 und dem Zylinderinnenraum 1a verbunden. Die Kolbenstange 5 weist einen Kolbenstangenkopf 12 auf, der etwa T-förmig ausgebildet ist und mit dem die Kolben­ stange 5 mit einem Befestigungsteil 13 verbunden ist, das wiederum zur Befestigung an einem Kraftfahrzeugchassis 14 oder dergl. dient.

Innerhalb der Kolbenstange 5 verläuft koaxial ein Innenrohr 15, das im Bereich des Bundes 6 umfangsgemäß abgedichtet in der Kolbenstange 5 befestigt ist. Am gegenüberliegenden Ende endet das Innenrohr 15 im Kolbenstangenkopf 12 und ist dort endseitig verschlossen. Hierzu dient zweckmäßigerweise eine Verschlußbuchse 16, die auf das Ende des Innenrohres 15 aufgesetzt ist und mit diesem druckdicht, beispielsweise durch Verlöten, verbunden ist. Das im Bereich des Bundes 6 liegende Ende des Innenrohres 15 ist offen und mit einer endseitigen Öffnung 17 der Kolbenstange 5 verbunden. Im Kolbenstangenkopf 12 sind zwei vorzugsweise senkrecht zur Längsachse X-X verlaufende Verbindungsbohrungen 18, 19 ausgebildet, wobei die Verbindungsbohrung 18 zum Verbinden eines inneren Ringraumes 21 zwischen dem Innenrohr 15 und der Kolbenstange 5 mit einem äußeren Anschluß 20 für ein Dämpfungsmedium vorgesehen ist. Die Verbindungsbohrung 19 dient zur Verbindung des Innenraumes 22 des Innenrohrs 15 durch eine Öffnung 23 in der Wandung des Innenrohrs 15 mit einem weiteren äußeren Anschluß 24 für das Dämpfungsmedium. Die umfangsgemäße Abdichtung des Innenrohres 15 gegenüber der Innenseite der Kolbenstange 5 im Bereich des Kolben­ stangenkopfes 12 erfolgt vorzugsweise mittels einer derart schräg zur Längsachse X-X am Umfang des Innenrohres 15 angeordneten Umfangsdichtung 26, das im Bereich der Öffnung 23 die Dichtung 26 unterhalb, d. h. auf der dem Kolben­ stangenkopf 12 abgekehrten Seite neben der Öffnung 23 verläuft und das im Bereich der Verbindungsbohrung 19 die Dichtung 26 oberhalb der Eintrittsöffnung 27, d. h. auf der dem Befestigungsteil 13 zugekehrten Seite neben der Verbin­ dungsbohrung 18 verläuft. Hierbei ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Verschlußbuchse 16 des Innenrohres 15 eine parallel zu der Umfangsdichtung 26 verlaufende Stirn­ ringfläche 28 besitzt und diese entsprechend der Umfangs­ dichtung 26 einerseits oberhalb der Eintrittsöffnung 27 und andererseits unterhalb der Öffnung 23 verläuft, wobei die Dichtung 26 innerhalb einer Umfangsnut 29 in der Wandung der Verschlußbuchse 16 angeordnet ist.

Die Verbindungsbohrungen 18, 19 sind vorzugsweise in der­ selben senkrecht zur Längsachse X-X verlaufenden Ebene angeordnet und mit einem Winkel < 180° und < 90° zueinander versetzt.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrich­ tung im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange 5 in dem Zylinder 1 dargestellt, woraus sich ergibt, daß die erfin­ dungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrichtung derart dimensioniert ist, daß in diesem Zustand zwischen der Endfläche 31 der Kolbenstange 4 und dem Boden 3 des Zylinders 1 ein gewisser Abstand verbleibt.

Fig. 2 zeigt den vollständig ausgefahrenen Zustand der Kolbenstange 5 im Zylinder 1. Das in diesem Zustand sich unterhalb der Kolbenstange 5 im Zylinder 1 ausgebildete Volumen, einschließlich des Volumens des Innenrohres 15, ist größer als das Volumen des Ringraumes 9 und des Rin­ graumes 21 im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange. Weiterhin ist zum äußeren Schutz ein sich vom Kopfteil 12 aus in Richtung auf die Buchse 2 erstreckendes, den Zylin­ der 1 umfangendes Schutzrohr ausgebildet.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrich­ tung in ihrer Verwendung als Stoßdämpfer dargestellt, und zwar in einer mittleren Stellung der Kolbenstange 5. Das Dämpfungssystem umfaßt einen Gasdruckspeicher 33 sowie ein externes Dämpfungsventil 34. Die Strömungsrichtung des hydraulischen Dämpfungsmediums, das sich im gesamten System einschließlich der Zylinder-Kolbenvorrichtung befindet, ist durch die eingezeichneten Pfeile gekennzeichnet. Hierbei kennzeichnen die durchgezogenen Pfeile die Strömungsrich­ tung beim Einfahren der Kolbenstange, die gestrichelten Pfeile kennzeichnen die Strömungsrichtung beim Ausfahren der Kolbenstange. Ausgehend von der in Fig. 3 dargestellten mittleren Lage, bewegt sich beim Einfedern, d. h. beim Ein­ fahren der Kolbenstange, die Kolbenstange in Richtung auf den Boden 3 des Zylinders 1. Hierdurch wird das Dämpfungs­ medium, daß sich innerhalb des Zylinders 1 unterhalb der Kolbenstange befindet, durch den Innenraum 22 und die Verbindungsbohrung 19 nach außen befördert und fließt einerseits über das Dämpfungsventil über die Verbindungs­ bohrung 18 in den inneren Ringraum und von dort weiter über Bohrungen 10 in den äußeren Ringraum und andererseits, da das Volumen der Ringräume kleiner ist als das gesamte Zylindervolumen in den Gasdruckspeicher 33, wodurch sich der Druck im Gasdruckspeicher erhöht. Innerhalb des Dämpfungsventils kann die Dämpfung beim Einfedern entspre­ chend den gewünschten Dämpfungskriterien eingestellt wer­ den. Beim Ausfahren der Kolbenstange, beispielsweise beim Ausfedern des mit dem Zylinder 1 verbundenen Rades erfolgt eine Umkehr der Strömungsrichtung, und zwar strömt nunmehr das in den Ringräumen befindliche Medium über die Verbin­ dungsbohrung 18 und das Dämpfungsventil 34 zurück in den Zylinderinnenraum. Gleichzeitig entweicht das im Druck­ speicher befindliche Überschußmedium ebenfalls aufgrund des im Speicher befindlichen, erhöhten Druckes. Auch hier kann durch entsprechende Dimensionierung des Dämpfungsventils die gewünschte Ausfederungsdämpfung eingestellt werden.

Das in Fig. 3 beschriebene Dämpfungssystem kann nach dem in Fig. 4 gezeigten Dämpfungsprinzip gemäß der Erfindung arbeiten. Hierbei ist ein einziges Dämpfungsventil 34 für die Zug- und Druckdämpfung einer Zylinder-Kolbenvorrichtung 1, 6 vorgesehen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einem, insbesondere in Kraftfahrzeuge eingebauten Dämpfungsystem in Verbindung mit einem Gasdruckspeicher 33, der an die Ausgänge bzw. Eingänge 18, 19 der Zylinder-Kol­ benvorrichtung 1, 6 angeschlossen ist, es wesentlich ist, daß die Druckdämpfung Pfeil X, d. h. beim Einfedern der Zylinder-Kolbenvorrichtung, gering ist, um eine leichte und möglichst schnelle Füllung des Ringraumes 21 der Zylinder- Kolbenvorrichtung 1, 6 zu erreichen und um die Erwärmung des Hydraulikmediums hierbei möglichst niedrig zu halten. Zudem soll die Dämpfung in Zugrichtung Pfeil Y, d. h. beim Auseinanderfahren der Zylinder-Kolbenvorrichtung (Ausfe­ dern), groß sein, um ein Nachfedern zu verhindern. Beim Auseinanderfahren der Zylinder-Kolbenvorrichtung 1, 6, siehe Pfeil Y, wird das in Pfeilrichtung Y strömende Medium durch das Dämpfungsventil 34 gedämpft, so daß das von dem Gasdruckspeicher 33 abgegebene Hydraulikmedium hierdurch ebenfalls gedämpft wird, da durch das Dämpfungsventil insgesamt der Systemwiderstand für das Hydraulikmedium erhöht ist. Es erfolgt somit eine indirekte Dämpfung des beim Auseinanderfahren der Zylinder-Kolbenvorrichtung 1, 6 abgegebenen Hydraulikmediums aus dem Gasdruckspeicher 33, ohne daß in der Anschlußleitung des Gasdruckspeichers 33 ein separates Dämpfungsventil eingeschaltet ist. Die erfin­ dungsgemäße Ausbildung des Dämpfungssystems ist somit auf ein einziges Dämpfungsventil 34 beschränkt, und zwar unmit­ telbar am Ein- bzw. Ausgang des Ringraumes 21, und zwar vor dem Anschluß des Gasdruckspeichers 33. Weiterhin ist das Dämpfungsventil 34 vorteilhafterweise derart ausgestaltet, daß in Strömungsrichtung X des Hydraulikmediums, d. h. beim Einfahren der Zylinder-Kolbenvorrichtung 1, 6 praktisch keine Dämpfung durch das Ventil 34 selbst erfolgt.

Claims (7)

1. Zylinder-Kolbenvorrichtung, insbesondere zur Verwen­ dung als Stoßdämpfer, bestehend aus einem einseitig verschlossenen Zylinder mit einer in diesem geführten hohlzylindrischen Kolbenstange mit an ihrem freien Ende angeordneten Befestigungsteil sowie mit einem zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder ausgebilde­ ten äußeren Ringraum und aus einem koaxial in der Kolbenstange angeordneten Innenrohr zur Verbindung des Zylinderinnenraumes über eine Verbindungsbohrung mit einem äußeren Anschluß und aus einem zwischen dem Innenrohr und der Kolbenstange ausgebildeten inneren Ringraum, der mit dem äußeren Ringraum über Bohrungen in der Kolbenstange verbunden ist, und wobei der innere Ringraum über eine Verbindungsbohrung mit einem äußeren Anschluß verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (15) an seinem vom Zylinder (1) abge­ kehrten Ende verschlossen ist und die Verbindungs bohrungen (18, 19) vor diesem schräg zur Längsachse X-X verlaufen und am Umfang der Kolbenstange (5) münden sowie eine Abdichtung in Form einer am Umfang des Innenrohres (15) derart schräg zur Längsachse X-X verlaufenden Umfangsdichtung (26) angeordnet ist, daß die Dichtung (26) einerseits auf der dem Befestigungs­ teil (13) zugekehrten Seite neben der Verbindungsboh­ rung (19) des inneren Ringraumes (21) und andererseits auf der dem Zylinder (1) zugekehrten Seite neben der Verbindungsbohrung (18) des Innenraumes (22) verläuft.

2. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (15) durch eine auf seinem Ende aufge­ setzte Verschlußbuchse (16) verschlossen ist und die Stirnringfläche (28) der Verschlußbuchse (16) parallel zur Dichtung (26) und auf denselben Seiten der Verbin­ dungsbohrungen (18, 19) wie die Dichtung (26) ver­ läuft.

3. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (26) in einer Umfangsnut (29) der Ver­ schlußbuchse (16) angeordnet ist.

4. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrungen (18, 19) senkrecht zur Längs­ achse X-X verlaufen.

5. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrungen (18, 19) gegeneinander um einen Winkel < 180° und < 90° versetzt angeordnet sind.

6. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) an ihrem mit dem Befestigungsteil (13) verbundenen Ende ein T-förmiges Kopfteil (12) aufweist, in dem die Verbindungsbohrungen (18, 19) verlaufen und die Verschlußbuchse (16) sitzt.

7. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem Kopfteil (12) der Kolbenstange (5) in Richtung auf das gegenüberliegende Ende ein den Zylin­ der (1) umfangendes Schutzrohr (30) erstreckt.