DE4030788C2 - Hydraulischer Stoßdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen Stoßdämpfer für ein Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem. Genauer betrifft die Erfindung einen hydraulischen Stoßdämpfer, welcher eine verbesserte Anordnung einer Stangenführung zum Führen der Hin- und Herbewegung einer Kolbenstange aufweist.

Das japanische Gebrauchsmuster, erste Veröffentlichung, Nr. 61-82 141 offenbart einen hydraulischen Stoßdämpfer, welcher eine Stangenführung umfaßt mit einer Öffnung in ihrer Mitte, durch welche eine Kolbenstange hin und her verschoben wird. Ein Umkreisabschnitt der Stangenführung, welcher die Stangen­ führung in einer Zylinderanordnung des Stoßdämpfers festhält, ist mit einer dicken Wand hoher Steifigkeit versehen.

Eine Stangenführung für einen solchen Stoßdämpfer wird herge­ stellt durch Formen, Gießen oder spanende Bearbeitung, was zu einem erhöhtem Gewicht und erhöhten Herstellkosten führt. Zu­ sätzlich weist die herkömmliche Stangenführung eine höhere Steifigkeit auf, und daher wird dann, wenn Kräfte auf die Kolbenstange aus seitlicher Richtung wirken, der Druck, der an einem Kontaktpunkt der Kolbenstange mit der Stangenführung örtlich erzeugt wird, groß und bewirkt eine Reibung zwischen den zu vergrößernden Teilen. Dies führt zu verminderter Halt­ barkeit.

Das japanische Gebrauchsmuster, erste Veröffentlichung, Nr. 1-94 639 offenbart einen hydraulischen Stoßdämpfer mit Dop­ pelzylinder. Dieser Stoßdämpfer umfaßt eine Stangenführung, welche eine Kolbenstange so lagert, daß es ihr möglicht ist, hin- und-her-zugehen. Die Stangenführung weist einen Flüssig­ keits-Verbindungspfad auf zur Zulassung eines Flüssigkeits­ stromes in einer Richtung von dem inneren Zylinder zu dem äußeren (Speicher)-Zylinder während eines Kolbenrückstoßhu­ bes. Der Flüssigkeits-Verbindungspfad ist definiert durch ausgeschnittene Abschnitte in einem mit einer Innenwand eines äußeren Zylinders in Kontakt stehenden Lagerbereich der Stan­ genführung, welche aus einer Metallplatte hergestellt ist.

Eine Kante des äußeren Zylinders ist so gesickt, daß sie den Lagerbereich der Stangenführung bedeckt, um sie in dem äuße­ ren Zylinder so zu montieren, daß ein durch Prall- und/oder Rückprallbewegung eines Fahrzeugkörpers verursachte Last auf den Lagerbereich wirkt. Die Starrheit der Stangenführung ge­ gen die Last ist nicht ausreichend aufgrund der ausgeschnit­ tenen Abschnitte zum Bilden des Verbindungspfades. Daher ist von den Konstrukteuren nach einem Verfahren zum Bilden eines Flüssigkeits-Verbindungspfades gesucht worden, der den inne­ ren Zylinder und die Speicherkammer hydraulisch verbindet, ohne die Steifigkeit des metallischen Lagerbereichs der Stan­ genführung zu vermindern.

Aus der DE 31 551 050 C2 ist ein hydraulischer Teleskopstoßdämp­ fer in Zweirohrausführung bekannt, umfassend zwei koaxiale Rohre, von denen das eine außen und das andere mit einem Zwi­ schenraum innen angeordnet ist, und von denen das Innenrohr einen Zylinder für einen mit einer Stange versehenen Kolben bil­ det, die unter Abdichtung aus dem Stoßdämpfer an seinem oberen Ende durch einen den beiden Rohren gemeinsamen Ringkopf aus­ tritt, der im oberen Ende des Außenrohres zentrisch zugeordnet und axial zwischen einer ringförmigen Schulter des oberen Endes des Außenrohrs und dem oberen Ende des Innenrohrs eingespannt und mit dem Innenrohr zentrisch verbunden ist, wobei der Ring­ kopf ein erstes Hülsenteil aufweist, mit einem ringförmigen Teil, der einen koaxialen zylindrischen Sitz zur Führung der Stange bildet und der Ringkopf ein weiteres koaxiales Hülsenteil aufweist, wobei das erste Hülsenteil an seinem unteren Ende starr mit dem weiteren Hülsenteil verbunden ist und zwischen dem rohrförmigen Teil und dem weiteren Hülsenteil ein zum oberen En­ de hin offener Ringraum gebildet ist.

Aufgrund des Zwischenraums zwischen dem äußeren und inneren Wandbereich ist auf diese Weise ein vorgewählter Grad an Flexibilität in dem zweiten Lagebereich vorhanden.

Nachteilig beim Stoßdämpfer des Standes der Technik ist jedoch, daß keine flexible Lagerung der Kolbenstange gegen auftretende Seitenkräfte gewährleistet ist, und daß der Aufbau des Stoßdämp­ fers insgesamt aufwendig und entsprechend kostenintensiv ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer der eingangs genannten Art derart zu verbes­ sern, daß ein einfacher Aufbau einerseits ermöglicht wird und andererseits eine flexible Lagerung der Kolbenstange gegen auf­ tretende Seitenkräfte gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, wobei glei­ che Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren gleiche Teile bezeichnen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines hydraulischen Stoßdämp­ fers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht einer Stangenfüh­ rung eines hydraulischen Stoßdämpfers der Erfin­ dung;

Fig. 3 eine Schnittansicht, welche die Verformung einer Stangenführung zeigt, wenn eine seitliche Kraft auf eine Kolbenstange wirkt;

Fig. 4 eine partielle Schnittansicht einer zweiten Ausfüh­ rungsform eines hydraulischen Stoßdämpfers der Er­ findung;

Fig. 5 eine partielle Schnittansicht einer dritten Ausfüh­ rungsform eines hydraulischen Stoßdämpfers;

Fig. 6 eine partielle Schnittansicht einer vierten Ausfüh­ rungsform eines hydraulischen Stoßdämpfers.

Fig. 1 zeigt einen hydraulischen Stoßdämpfer gemäß der Erfindung. Dieser Stoßdämpfer umfaßt allgemein einen inneren Zylinder 1 einen Kolben 2, einen Rückprallgummi 3, eine Kol­ benstange 4, einen äußeren Zylinder 5, eine Bodenanordnung 6, eine Stangenführung 7, eine obere Arbeitskammer A, eine un­ tere Arbeitskammer B und eine Fluidspeicherkammer C. Die Speicherkammer C ist zwischen dem äußeren und dem inneren Zy­ linder 5 bzw. 1 definiert und mit hydraulischem Fluid und pneumatischem Fluid gefüllt. Diese Anordnungen sind allgemein bekannt und werden hier nicht im einzelnen beschrieben.

In Fig. 2 ist die Stangenführung 7 gezeigt. Diese Stangen­ führung ist versehen mit einem einzelnen quadratischen Plat­ tenteil, das in ein zylindrisches Teil gepreßt ist, welches einen ringförmigen gedoppelten Bereich 74a und 74b umfaßt, die einwärts gefaltet sind, um ein Stangenloch 71 zu definie­ ren, durch welches die Kolbenstange 4 gleitet.

Die Stangenführung 7 umfaßt ferner einen oberen Flansch 72, welcher vor dem pressen eine quadratische Gestalt besitzt, aus einer Ebene betrachtet. Jede Ecke des Flansches 72 kon­ taktiert eine innere Wand des äußeren Zylinders 5, so daß ein Spielraum definiert wird zwischen der inneren Wand und einer Umfangskante des Flansches 72, um als Ölaustrittspfad 72a zu dienen.

Die Stangenführung 7 umfaßt ferner einen Zylinderkontaktbe­ reich 73 unter dem Flansch 72. Der Zylinderkontaktbereich 73 umfaßt eine ringförmige Wand 73a mit großem Durchmesser, wel­ che eine innere Wand des Zylinders 1 eng kontaktiert, um die Stangenführung daran zu lagern.

Ein U-förmiger Stangenlagerbereich 74, der sich von dem Zy­ linderkontaktbereich 73 oder der ringförmigen Wand 73a nach unten erstreckt, ist versehen mit einer äußeren ringförmigen Wand 74a, die einen kleineren Durchmesser als die ringförmige Wand 73a aufweist, einer stützenden ringförmigen Wand 74b zur Lagerung der Kolbenstange 4 und einer Bodenwand 74c zur Ver­ bindung der Wände 74a und 74b. Eine ringförmige Kammer wird zwischen der äußeren ringförmigen Wand 74a des Stangenlager­ bereichs 74 und der inneren Wand des inneren Zylinders 1 de­ finiert.

Unter der Bodenwand 74c ist ein Anschlag 75 vorgesehen, wel­ cher eine äußere Wand 75a umfaßt, die eine Umfangsfläche der äußeren ringförmigen Wand 74a kontaktiert, so daß ein Spalt h zwischen der äußeren Wand 75a und der inneren Wand des inne­ ren Zylinders 1 definiert wird.

Eine Führungsbüchse 9 ist an eine innere Wand der stützenden ringförmigen Wand 74b des Stangenlagerbereichs 74 angefügt. Ein Führungsdichtungsring 8 ist unterhalb der Führungsbüchse 9 angeordnet, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung herzu­ stellen zwischen ihrem inneren Umfang und der Kolbenstange 4, um auf diese Weise eine Flüssigkeit in der oberen Kammer A zu beschränken, in einen über der Stangenführung 7 definierten Hohlraum 10 zu sickern. Der Anschlag 75 dient dazu, eine Ver­ drängung des Führungsdichtungsringes 8 zu verhindern.

An einem oberen Abschnitt der Stangenführung 7 ist eine Öl­ dichtung 11 angebracht. Die Öldichtung umfaßt eine ringför­ mige Verstärkung 11a, welche an eine innere Fläche des äuße­ ren Zylinders 5 angefügt ist, und eine Dichtungslippe 11b, welche einen inneren Abschnitt der Verstärkung 11a umhüllt. Die Dichtungslippe weist eine unter der Verstärkung 11a verlaufende Dichtungslippe 11c auf, welche den Flansch 72 der Stangenführung 7 kontaktiert, um auf diese Weise eine dichte Abdichtung zwischen diesen herzustellen. Die Rückschlaglippe 11c wirkt als Rückschlagventil, um zuzulassen, daß eine Flüs­ sigkeit, welche von der oberen Kammer A durch die Führungs­ büchse 9 in den Hohlraum 10 fließt, durch den Ölaustrittspfad 72a in die Speicherkammer C zu fließen, aber einen Rückfluß zu verhindern.

Der Flansch 72 ist abgestuft und umfaßt einen äußeren flachen Bereich 72b, welcher an einen oberen Abschnitt des inneren Zylinders 1 angefügt ist, einen inneren flachen Bereich 72c, welcher die Rückschlaglippe 11c kontaktiert, und eine diese verbindende Zwischenwand 72b.

Ein oberes Ende des äußeren Zylinders 5 ist gesickt, um so die Öldichtung 11 teilweise zu überdecken und eine innere Restspannung für die Öldichtung 11 und die Stangenführung 7 zu bilden, um diese sicher zu befestigen.

Wie vorher erwähnt, wird die Stangenführung 7 mit einem qua­ dratischen Plattenteil mittels Preßbiegung gebildet, was zu einem geringen Gewicht und leichter Verarbeitung führt und daher die Herstellkosten vermindert.

Zur Montage der Stangenführung 7 wird zuerst der Zylinderkon­ taktbereich 73 an der inneren Umfangsfläche des inneren Zylinders 1 angebracht, wobei die Kolbenstange 4 in das Stan­ genloch 71 eingesetzt ist. Der äußere flache Bereich 72b des Flansches 72 wird dann mit der inneren oberen Umfangsfläche des äußeren Zylinders 5 in Kontakt gebracht, und der innere flache Bereich 72c kontaktiert eine obere Kante des inneren Zylinders 1.

Die äußere Umfangsfläche der ringförmigen Verstärkung 11a der Öldichtung 11 wird mit der inneren Fläche des äußeren Zylin­ ders 5 derart in Kontakt gebracht, daß sie auf dem äußeren flachen Bereich 72b plaziert ist.

Anschließend wird der obere Endabschnitt des äußeren Zylin­ ders 5 gesickt. Diese Sicke bildet eine Schubkraft in der Axialrichtung auf die Stangenführung 7 von dem Flansch 72 durch die Öldichtung 11, um diese Kraft auf den Zylinderkon­ taktbereich 73 zu übertragen.

Mit dieser Anordnung wird ein geeigneter Einbau der Stangen­ führung 7 erzielt mit Kontakt zwischen dem Flansch 72 und dem äußeren Zylinder 5, zwischen dem Kontaktbereich 73 und dem inneren Zylinder 1 sowie zwischen dem Stangenlagerbereich 74 und der Kolbenstange 4.

In Betrieb bewirkt die Ausübung einer seitlichen Kraft auf die Kolbenstange beim Gleiten, daß diese geneigt wird, wie in Fig. 3 gezeigt, wobei der Stangenlagerbereich 74 der Stan­ genführung 7 örtlich gedrückt wird. Dies bewirkt, daß der Stangenlagerbereich 74 entsprechend der Neigung der Kolben­ stange 4 verformt wird, um den Druck zu vermindern, der ört­ lich auf die Kolbenstange 4 wirkt (im Vergleich zu dem Zustand ohne Neigung) aufgrund eines bestimmten Ausmaßes an Biegesteifigkeit des Stangenlagerbereichs, die geschaffen wird durch den Spalt h zwischen der ringförmigen Wand 75a und dem inneren Zylinder 1 und die Flexibilität des Plattentei­ les, das den Stangenlagerbereich 74 bildet.

Es leuchtet ein, daß die während des Kolbengleitens erzeugte Reibung vermindert wird, um eine glatte Verschiebung der Kol­ benstange und eine verbesserte Haltbarkeit zu erzielen.

Während des Rückstoßhubes der Kolbenstange 4 absorbiert die Kompression des Rückprallgummis 3 gegen den Anschlag 5 unter der Stangenführung 7 die Rückstoßkraft.

In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der gleiche Aufbau wie in der ersten Ausführungsform wird hier nicht nochmal beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in den fol­ genden Punkten.

Eine Stangenführung 7 ist mit einem kreisförmigen Plattenteil versehen, um einen ringförmigen Flansch 72 zu bilden. Alle äußeren Umfangsflächen des Flansches 72 stehen mit einem äußeren Zylinder 5 in Kontakt. Ein Ölaustrittspfad 271 wird in dem Flansch 72 gebildet an einer Stelle außerhalb eines Kontaktpunktes mit einer Rückschlaglippe 11c.

Ein Stangenlagerbereich 74 umfaßt nur eine Führungsbüchse 9 ohne einen Führungsdichtungsring und einen Anschlag, wie sie in der ersten Ausführungsform verwendet werden. Ein Spalt h ist zwischen einer äußeren ringförmigen Wand 74a des Stangen­ lagerbereichs 74 und einen inneren Umkreis eines inneren Zy­ linders 1 definiert.

In Fig. 5 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung ge­ zeigt, welche eine Führungsbüchse, einen Führungsdichtungs­ ring und einen Anschlag nicht umfaßt, so daß eine stützende ringförmige Wand 74b eines Stangenlagerbereichs 74 direkt eine Kolbenstange 4 kontaktiert. Ein Ölaustrittspfad 271 ist ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform oberhalb der Stangenführung 7 vorgesehen.

In Fig. 6 ist eine vierte Ausführungsform der Erfindung ge­ zeigt. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie die zweite Ausführungsform, aber unterscheidet sich darin, daß eine Verstärkung 12 zwischengeschaltet ist zwi­ schen einen oberen Abschnitt eines inneren Zylinders 1 und einen Flansch 72, der einen Führungsdichtungsring 11 lagert. Die Verstärkung 12 umfaßt ringförmige Platten 12a und 12b von L-förmigem Querschnitt, welche eine untere Fläche einer inne­ ren flachen Platte 72c des Flansches 72 und eine äußere Um­ fangsfläche einer Wand 72d kontaktieren. Ein innerer Endab­ schnitt der ringförmigen Platte 12a ist eingesetzt zwischen ein oberes Ende eines Zylinders und die innere flache Platte 72c des Flansches 72. Die Wand 72d des Flansches 72 ist in eine Innenfläche der ringförmigen Platte 12b eingesetzt. Zu­ sätzlich wird ein Ölaustrittspfad 51 definiert mit einem Aus­ schnitt 51a, der in dem äußeren Umkreis der äußeren flachen Platte 72b gebildet ist, und einer Verbindungsnute 51b, die in dem unteren äußeren Umkreis der Verstärkung 11a ausgebil­ det ist.

In Betrieb bewirkt die Ausübung einer Kompressionskraft, die durch Sicken eines oberen Endabschnitts eines äußeren Zylin­ ders 5 geschaffen wird, oder einer Prallkraft in der Axial­ richtung auf den Flansch 72 durch die Verstärkung 11a der Öldichtung 11, daß eine Biegebeanspruchung auf den Flansch 72 erzeugt wird bezüglich einer oberen Kante des inneren Zylin­ ders 1, da Positionen, wo die Axialkräfte wirken, und die obere Kante des inneren Zylinders 1 radial voneinander weg verschoben werden. Der Flansch 72 wird durch die Biegekraft deformiert, da er gebildet ist durch Pressen eines zu erwei­ ternden einzigen Plattenteiles, was zu einer geschwächten Biegesteifigkeit führt. Es ist zu bemerken, daß die innere Restspannung, die durch das Sicken des äußeren Zylinders 5 geschaffen wird, vermindert ist und die Entstehung von Ge­ räusch beim Betrieb vermindert.

In den Ausführungsformen der Erfindung wird jedoch die Stei­ figkeit der Verstärkung, wie oben beschrieben, der inneren flachen Platte 72b des Flansches 72 und der Wand 72d hinzuge­ fügt, was die auf den Flansch 72 wirkende Biegebeanspruchung vermindert.

Mit den Anordnungen der Ausführungsformen kann die Deforma­ tion des Flansches 72 verhindert werden, um die auf die Öl­ dichtung 11 und die Stangenführung 7 ausgeübte innere Rest­ spannung aufrechtzuerhalten und auf diese Weise zu vermeiden, daß während des Betriebes Geräusch erzeugt wird.

Claims (4)

1. Hydraulischer Stoßdämpfer, umfassend eine Zylinderanordnung mit

• - einem inneren Zylind (1), die eine Arbeitskammer (A) umschließt und in dem ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben verschiebbar angeordnet ist,
• - einem äußeren Zylinder (5), der koaxial um den inneren Zylinder (1) eine Speicherkammer (C) definiert,
• - einer in einer stirnseitigen Öffnung der Zylinderanordnung vorgesehenen Kolbenstangenführung (7), welche einstückig aus einem gepreßten Plattenteil gebildet ist und sich radial nach außen mit einem ersten Lagerbereich (73) an der Innenwand des inneren Zylinders (1) und mit sich an diesen ersten Lagerbereich anschließßenden, radial über den inneren Zylinder (1) hinausragenden Ecken eines Flansches (72b) an der Innenwand des äußeren Zylinders (5) abstützt, sowie mit einem zweiten Lagerbereich (74), der voon dem ersten Lagerbereich (73) mit einem äußeren Wandbereich (74a) axial in das Innere des inneren Zylinders (1) ausgehend und an diesen anschließend, radial nach innen gebogen einen inneren Wandbereich (74b) bildet, der die Kolbenstange (4) in der Arbeitskammer (A) führt und wobei zwischen dem äußeren und inneren Wandbereich (74a, 74b) ein Zwischenraum definiert wird und dadurch eine flexible Lagerung der Kolbenstange in diesem zweiten Lagerbereich (74) gewährleistet wird.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Wandbereich (74a) des zweiten Lagerbereichs (74) einen vorgegebenen Abstand (h) von der inneren Wand des inneren Zylinders (1) aufweist.

3. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Wandbereich (74b) sich von dem äußeren Wandbereich (74a) derart fortsetzt, daß er koaxial in dem äußeren Wnadbereich (74a) mit einem Zwischenraum zwischen diesen angeordnet ist.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkung (12) zwischen der Innenwand des äußeren Zylinders (5) und dem ersten Lagerbereich (73) der Kolbenstange (4) angeordnet ist, um dem ersten Lagerbereich (73) einen vorgewählten Grad von Starrheit zu verleihen.