DE973646C

DE973646C - Hydropneumatic, vertically or almost vertically arranged single-tube telescopic shock absorber

Info

Publication number: DE973646C
Application number: DEB33659A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl-Ing Tuczek
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1954-12-06
Filing date: 1954-12-07
Publication date: 1960-04-21

Description

Die Erfindung bezieht sich auf hydrapneumatische, senkrecht oder annähernd senkrecht angeordnete Einrohr-Teleskopstoßdämpfer für Straßen- und Schienenfahrzeuge mit einer nach oben aus der Dämpferzylindereinheit herausgeführter Kolbenstange, die einen Kolben von größerem Durchmesser als dem der Kolbenstange trägt, und einer mit Luft oder Gas gefüllten Ausgleichskammer zum Ausgleich des ein- und austauchenden Kolbenstangenvolumens, wobei die Ausgleichskammer ein Teil des Arbeitszylinders ist oder in einer zylindrischen Verlängerung desselben untergebracht ist.The invention relates to hydrapneumatic, vertically or approximately vertically arranged Single tube telescopic shock absorber for road and rail vehicles with an upward from the Damper-cylinder unit protruding piston rod, which has a piston of larger diameter than that of the piston rod, and a compensation chamber filled with air or gas to compensate for the piston rod volume plunging in and out, the compensation chamber being a Is part of the working cylinder or is housed in a cylindrical extension of the same.

Bei bekannten Dämpfern dieser Art steht die Luft der Ausgleichskammer mit dem öl des Arbeitszylinders über eine freie Oberfläche in Verbindung oder ist von ihm durch einen Schwimmkolben, einen dichtenden Kolben, durch elastische Wände oder auf andere Art getrennt. Alle diese Ausführungen haben gemeinsam, daß Luft, die irgendwie in den mit öl gefüllten Arbeitszylinder gelangt, aus demselben nicht mehr entfernt werden kann und sich im oberen Teil des Arbeitszylinders sammelt. Hiermit ist der Nachteil verbunden, daß eine Mischung von Luft und öl eintritt und die Dämpferwirkung beeinträchtigt. Außerdem besteht die Notwendigkeit, das kolbenstangeneeitige Ende des Dämpfers unten anzuordnen, damit die Kolbenstangendichtung immer unter öl steht und nicht trocken laufen kann. Die untenliegende Kolbenstange hat jedoch ungünstige Voraussetzungen für einen Schutz derselben gegen Schmutz und Steinschlag. In known dampers of this type, the air of the compensation chamber is with the oil of the Working cylinder connected via a free surface or is connected to it by a floating piston, a sealing piston, separated by elastic walls or in some other way. All these Designs have in common that air somehow enters the oil-filled working cylinder reaches, from the same can no longer be removed and is in the upper part of the working cylinder collects. This has the disadvantage that a mixture of air and oil occurs and the Damage effect impaired. There is also a need for the end of the piston rod of the damper at the bottom so that the piston rod seal is always under oil and not can run dry. However, the piston rod below has unfavorable conditions for protection against dirt and stone chips.

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Es ist weiterhin ein hydraulischer Zweirohrdämpfer bekannt, bei dem am oberen Ende des Arbertszylinders eine Dichtung vorgesehen ist und über diesem ein Ausgleichsraum angeordnet ist. Dieser Ausgleichsraum ist durch einen Ringkanal zwischen den beiden Rohren und über ein Bodenventil mit dem unteren Arbeitsraum des Zweirohrdämpfers verbunden. Der Ausgleichsraum ist drucklos, und die erwähnte Dichtung dient nur als ίο Dichtung gegenüber dem Ausgleichsraum, während die eigentliche nach außen abdichtende Dichtung am oberen Ende des Ausgleichsraumes sitzt und nicht von öl benetzt ist. Dieser Dämpfer hat den Nachteil, daß er einen verwickelten Aufbau aufweist. It is still a hydraulic twin-tube damper known, in which a seal is provided at the upper end of the Arberts cylinder and above this a compensation space is arranged. This compensation space is through an annular channel between the two tubes and via a bottom valve with the lower working space of the twin-tube damper tied together. The compensation chamber is pressureless, and the mentioned seal only serves as a ίο seal against the compensation chamber while the actual outwardly sealing seal sits at the upper end of the compensation chamber and is not wetted by oil. This damper has the disadvantage that it has a complicated structure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Aufbau einfachen Einrohr-Teleskopstoß dämpfer mit obenliegender Kolbenstange, selbsttägiger Ausscheidung von Luft aus dem öl raum des Arbeitsao Zylinders und einer ständig von Öl benetzten Kolbenstangendichtung zu schaffen. Die Erfindung besteht darin, daß oberhalb einer Kolbenstangendichtung die im oberen Teil mit Luft oder Gas von hohem Druck und im unteren Teil mit öl gefüllte, vom Ölraum des Arbeitszylinders durch eine Kolbenstangenführungsplatte getrennte Ausgleichskammer vorgesehen ist, die durch im zylindrischen, über den äußeren Umfang der Kolbenstangendichtung herabgezogenen Endteil des die Kolbenstange umgebenden Gehäuseteiles unmittelbar unterhalb der Kolbenstangendichtung angeordnete öffnungen mit dem Raum um die Kolbenstangendichtung verbunden ist und weiterhin über Öffnungen, die in der zentral die Kolbenstange führenden, auf dem zylindrischen Endteil des Kolbenstangengehäuseteiles aufsitzenden Kolbenstangenführungsplatte vorgesehen sind, mit dem ölraum des Arbeitszylinders in Verbindung steht.The invention is based on the object of a single-tube telescopic shock absorber of simple construction with piston rod at the top, automatic elimination of air from the oil chamber of the work ao Cylinder and a piston rod seal that is constantly wetted by oil to accomplish. The invention consists in that above a piston rod seal the one filled in the upper part with air or gas at high pressure and in the lower part with oil, Compensation chamber separated from the oil chamber of the working cylinder by a piston rod guide plate is provided through in the cylindrical, over the outer periphery of the piston rod seal pulled down end part of the housing part surrounding the piston rod immediately below the piston rod seal arranged openings connected to the space around the piston rod seal is and continues through openings in the center leading to the piston rod on the cylindrical end part of the piston rod housing part seated piston rod guide plate are provided, is in communication with the oil chamber of the working cylinder.

Auf diese Weise kann sich bei einem hydropneumatischen Einrohr-Teleskopstoßdämpfer keine Luft im Arbeitszylinder halten, sondern wird sofort durch die Öffnungen in die mit Öl und Luft oder Gas von hohem Druck gefüllte Ausgleichskammer oberhalb der Kolbenstangendichtung ausgeschieden,.In this way, no air can move with a hydropneumatic single-tube telescopic shock absorber hold in the working cylinder, but is immediately through the openings in the with oil and air or Gas excreted from high pressure filled equalizing chamber above the piston rod seal.

Damit ist zugleich der Vorteil verbunden, daß die Kolbenstangendichtung immer von Öl benetzt ist und mithin die besten Voraussetzungen für eine lange Lebensdauer derselben gegeben sind.This also has the advantage that the piston rod seal is always wetted by oil and therefore the best prerequisites for a long service life of the same are given.

Die Dämpfungskräfte werden durch bekannte Ventileinrichtungen im Kolben sowohl für die Zugstufe als auch für die Druckstufe erzeugt. In der Druckstufe sitzt der Kolben unmittelbar auf dem Ölpolster auf, so daß im Rahmen der mechanischen Festigkeit jede Dämpfungskraft möglich ist. In der Zugstufe ist für die maximale Dämpfungskraft der Druck in der Ausgleichskammer maßgebend, der auch über dem Kolben herrscht. Der in einem Teleskopdämpfer bekannter Bauart übliche maximale Arbeitsdruck beträgt in der Zugstufe 30 bis 60 at und mehr. Da der Gasdruck in der Ausgleichskammer des Dämpfers gemäß der Erfindung ohne Schwierigkeit 30 bis 60 at und höher gewählt werden kann, sind auch in seiner Zugstufe alle benötigten maximalen Dämpfungskräfte möglich. Hierbei ist auch die Gefahr einer Vakuumbildung unter dem Kolben vermieden, welche das einwandfreie Arbeiten des Dämpfers beeinträchtigen könnte, wenn der im Kolben erzeugte Druckunterschied größer würde als der Druck der Ausgleichskammer. Die Federkraft des erfindungsgemäßen Dämpfers ist gleich dem Produkt aus der Kolbenstangenfläche und dem Druck in der Ausgleichskammer. Sie steigt in der Druckstufe mit dem Hub der eintauchenden Kolbenstange und fällt in der Zugstufe mit dem Hub der austauchenden Kolbenstange. Das Luftvolumen der Ausgleichskammer wird zweckmäßig so klein gewählt, daß eine progressive Federwirkung entsteht, welche den Fahreigenschaften des Fahrzeuges sehr zugute kommt. Beispielsweise kann der Druck der Luft in der Ausgleichskammer von dem ganz ausgezogenen bis zum ganz eingeschobenen Zustand des Dämpfers auf den doppelten Wert steigen, z. B. von 30 auf etwa 60 at, wenn die eintauchende Kolbenstange das Luftvolumen auf etwa die Hälfte zusammenpreßt. The damping forces are controlled by known valve devices in the piston for both the rebound stage as well as for the pressure stage. In the compression stage, the piston sits directly on the Oil cushion so that any damping force is possible within the framework of the mechanical strength. In the Rebound, the pressure in the compensation chamber is decisive for the maximum damping force, the also prevails over the piston. The usual maximum in a known type of telescopic damper Working pressure in the rebound stage is 30 to 60 at and more. Because the gas pressure in the equalization chamber of the damper according to the invention is chosen without difficulty from 30 to 60 at and higher can be, all the required maximum damping forces are also possible in its rebound stage. This also avoids the risk of a vacuum being formed under the piston, which is the perfect solution The damper could work if the pressure difference created in the piston would be greater than the pressure in the equalization chamber. The spring force of the invention Damper is equal to the product of the piston rod area and the pressure in the compensation chamber. It rises in the pressure stage with the stroke of the plunging piston rod and falls in the Rebound with the stroke of the protruding piston rod. The volume of air in the compensation chamber is expediently chosen so small that a progressive spring effect is created, which the driving characteristics of the vehicle is very beneficial. For example, the pressure of the air in the compensation chamber can differ from the fully extended one to double the value until the damper is fully inserted, e.g. B. from 30 to about 60 at, when the plunging piston rod compresses the volume of air to about half.

Die Ausgleichskammer ist in ihrem unteren Teil so weit mit Öl gefüllt, daß die unter dem Ölspiegel eintretenden bzw. austretenden ölstrahlen keine Vermischung des Öls mit der Luft bzw. dem Gas hervorrufen können. Zweckmäßig werden besondere Maßnahmen bekannter Art zur Verhinderung der Vermischung getroffen, z. B. durch Bildung eines verhältnismäßig engen Ringraumes, in den die Ölstrahlen eintreten, oder durch Prallbleche oder aber wird eine Paarung von Gas und Öl zur Füllung verwendet, die keine oder nur eine geringe Mischung eingeht. Der Dämpfer wird vor dem Zusammenbau mit öl gefüllt. Zum Einfüllen der Luft dient ein besonderer mit einem Rückschlagventil versehener Anschluß oder dient die Kolbenstangendichtung selbst als Rückschlagventil, indem an ihr vorbei die Luft bzw. das Gas eingedrückt wird.The lower part of the compensation chamber is filled with oil to such an extent that it is below the oil level incoming or outgoing oil jets do not mix the oil with the air or the gas can evoke. Special measures of a known type are expedient to prevent the Mixing hit, z. B. by forming a relatively narrow annular space in which the Oil jets enter, or through baffles, or a pairing of gas and oil becomes the filling used, which enters into little or no mixture. The damper is pre-assembled filled with oil. A special one with a check valve is used to fill in the air provided connection or the piston rod seal itself serves as a check valve by attaching to it the air or gas is pushed past.

Ein Aüsführungsbeispiel des Dämpfers gemäß der Erfindung ist in einer Abbildung im Längsschnitt dargestellt.An embodiment of the damper according to the invention is shown in a figure in longitudinal section shown.

Der mit Ventilvorrichtungen bekannter Art versehene Kolben 1 gleitet im Arbeitszylinder 2 und ist am Ende der Kolbenstange 3 befestigt, die in der Kolbenstangenführungsplatte 4 geführt ist. Das Kolbenstangenende 5 und der Boden 6 des Arbeitszylinders 2 dienen zur Befestigung des Dämpfers. Die Ausgleichskammer 7 wird durch das verlängerte Ende 8 des Arbeitszylinders 2 sowie das Gehäuseteil 9 gebildet und ist in ihrem oberen Teil 10 mit Luft, im unteren, 11, mit öl gefüllt. Das Gehäuseteil 9 trägt unten dieKolbenstangendichtung 12 und oben eine Staubdichtung 13. Der Spalt 14 zwischen Kolbenstange 3 und Gehäuseteil 9 ist drucklos und kann mit einem Schmiermittel zur Schmierung der Staubdichtung oder Kolbenstangendichtung gefüllt sein, wenn die eigentliche Dichtlippe der Kolbenstangendichtung 12 das öl so stark abstreift, daß die Kolbenstangendichtung an ihrem Rücken trocken laufen würde. Die Ausgleichskammer7 steht unmittelbar unter der Kolbenstangen-The piston 1 provided with valve devices of a known type slides in the working cylinder 2 and is attached to the end of the piston rod 3, which is guided in the piston rod guide plate 4. The piston rod end 5 and the bottom 6 of the working cylinder 2 are used to attach the damper. The compensation chamber 7 is formed by the extended end 8 of the working cylinder 2 and the housing part 9 and is filled in its upper part 10 with air and in the lower part 11 with oil. The housing part 9 carries the piston rod seal 12 at the bottom and a dust seal 13 at the top. The gap 14 between the piston rod 3 and the housing part 9 is pressureless and can be filled with a lubricant to lubricate the dust seal or piston rod seal if the actual sealing lip of the piston rod seal 12 strips off the oil so much that the piston rod seal would run dry on her back. The compensation chamber7 is located directly below the piston rod

dichtung 12 über die öffnungen 15 und die Öffnungen 16 in der Kolbenstangenführungsplatte 4 mit dem ölraum 40- des Arbeitszylinders 2 in Verbindung. Der ringförmige Raum 17 dient zugleich als Beruhigungsraum für die durch die öffnungen 15 tretenden ölstrahlen.seal 12 over the openings 15 and the openings 16 in the piston rod guide plate 4 with the oil space 40 of the working cylinder 2 in connection. The annular space 17 also serves as a calming space for the through the openings 15 stepping oil jets.

Die Ausführung des Dämpfers gemäß der Erfindung ist nicht auf das gezeichnete Beispiel beschränkt. Insbesondere können Schwimmkolben, Dichtkalben, elastische Wände oder andere Einrichtungen bekannter Art zur Trennung von Luft oder Gas in der Ausgleichskammer Verwendung finden. Die Dämpferwirkung kann beeinflußt werden, wenn zwischen der Ausgleichskammer und dem Arbeitszylinder in an sich bekannter Weise besondere Drossel- oder sonstige Ventile bekannter Art vorgesehen werden. Auch kann vom Arbeitszylinder in die Ausgleichskammer eine direkte Verbindung durch die Kolbenstangenführungsplatte 4 hindurch — oder an ihr vorbei — in den ringförmigen Raum 17 bestehen.The design of the damper according to the invention is not limited to the example shown. In particular, floating pistons, sealing calves, elastic walls or other devices can be used known type for the separation of air or gas in the compensation chamber use. The damping effect can be influenced if between the compensation chamber and the working cylinder in a known manner special throttle or other valves of a known type are provided. Also can from the working cylinder a direct connection through the piston rod guide plate into the compensation chamber 4 through - or past it - exist in the annular space 17.

Claims

Patent claims:

i. Hydropneumatic, vertically or almost vertically arranged single-tube telescopic shock absorber for road and rail vehicles with a piston rod extending upwards out of the damper cylinder unit, which carries a piston with a larger cross-section than that of the piston rod, and a compensation chamber filled with air or gas to compensate for the piston rod volume plunging in and out, the compensation chamber being a part of the working cylinder or in a cylindrical extension thereof, characterized in that above a piston rod seal (12) the upper part is filled with air or gas at high pressure and the lower part is filled with oil , from the oil chamber (4a) of the working cylinder (2) by a piston rod guide plate (4) separate compensation chamber (7) is provided, which is surrounded by the cylindrical end part of the piston rod (3) pulled down over the outer circumference of the piston rod seal (12) Housing part (9) immediately below Openings (15) arranged outside the piston rod seal (12) are connected to the space around the piston rod seal and furthermore via openings (16) in the piston rod guide plate ( 4) are provided with the oil chamber (4 α) of the working cylinder (2) is in communication.

2. One-tube telescopic shock absorber according to claim I, characterized in that the through the spring force caused by the pressure in the compensation chamber in a manner known per se is adapted to the vehicle conditions as additional suspension.

3. Telescopic shock absorber according to claim 1, characterized in that the through the Pressure of the compensation chamber caused the spring force of the entire suspension of the vehicle takes over.

4. Telescopic shock absorber according to claim 1 to 3, characterized in that the piston in a manner known per se, valves or throttle openings of known design for the control of the oil in both directions of flow.

5. Telescopic shock absorber according to claim 1 to 4, characterized in that between Compensation chamber (7) and the oil chamber (4 a) of the working cylinder in a known manner Way additional valves of known type are provided.

6. Telescopic shock absorber according to claim 1 to 4, characterized in that the annular Space (17) of the compensation chamber (7) and the oil space (4a) of the working cylinder (2) are directly connected by holes in the piston rod guide plate (4).

7. Telescopic shock absorber according to claim 1 to 6, characterized in that in per se 8g known way to calm the oil in the compensation chamber and to prevent it of foaming facilities of known type are provided.

8. Telescopic shock absorber according to claim 1 go to 7, characterized in that for filling the piston rod seal is used as a check valve by air or gas.

9. telescopic shock absorber according to claim 1 to 8, characterized in that over the gs Piston rod seal (12) arranged a dust seal (13) and the space (14) between Piston rod seal and dust seal is filled in a known manner with a lubricant.

Considered publications: German patent specifications No. 739014, 828701,

855644, ^ 874092;

French patents No. 595 592,.

131, 1055443.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings