NL9120027A - Vloeistofgekoeld schokabsorbeerorgaan. - Google Patents

Description

Titel: Vloeistof gekoeld schokabsorbeerorgaan

De uitvinding heeft betrekking op vloeistofgekoelde schokabsorbeerorganen, en meer in het bijzonder maar niet exclusief, op schokabsorbeerorganen van het hydraulische, gas, of wrijvings-type, voor gebruik in weg- of railvoertuigen of vliegmachines. Hoewel de uitvinding daar niet toe beperkt is, kent de onderhavige uitvinding een bijzonder voordelige toepassing bij gasgevulde schokabsorbeerorganen van het Bilstein-gastype/McPherson-veerpoten ("strut cartridge") en veerpoten of schokabsorbeerorganen volgens het De Carbon-principe.

Een welbekend probleem dat geassocieerd is met telescopische schokabsorbeerorganen waar gebruik gemaakt wordt van een dempingszuiger die heen-en-weer beweegt in' een met een dempingsgas en/of dempingsvloeistof gevulde cilinder, is de temperatuurafhankelij ke dempingskarakteristieken van het schokabsorbeerorgaan.

De capaciteiten van dergelijke schokabsorbeerorganen om efficiënt te werken, is beperkt in bepaalde bedrijfsomstandigheden vanwege de onmogelijkheid tot het dissiperen van warmte die resulteert uit vloeistofwrijving die de ongewenste kinetische energie van de vibrerende massa omzet in warmte, hetgeen thermische overbelasting veroorzaakt.

In het algemeen beïnvloedt een toename in de temperatuur van de dempingsvloeistof de dempingskarakteristieken van het schokabsorbeerorgaan op een nadelige wijze. Wanneer een voertuig zich voortbeweegt over ruw terrein of op een racecircuit, veroorzaakt de snelle heen-en-weergaande axiale beweging van de dempingszuiger een snelle toename van de temperatuur van de dempingsvloeistof, en dit kan verergerd worden wanneer de omgevingstemperatuur betrekkelijk hoog is en het voertuig met een hoge snelheid wordt gebruikt.

Het Amerikaanse octrooischrift 4.616.810 beschrijft een vloeistofgekoeld schokabsorbeerorgaan waar een mantel wordt toegepast die de dempingskamer van het schokabsorbeerorgaan omgeeft en een ringvormige buitenkamer vormt. Koelvloeistof treedt de ringvormige kamer binnen door een nauwe, zich axiaal uitstrekkende inlaatpassage, die open is bij het onderuiteinde van de ringvormige kamer om circulatie mogelijk te maken van de vloeistof rond het resterende hoofdgedeelte van de ringvormige kamer en daarvandaan door een uitlaatverbinding.

De ringvormige buitenkamer is voor vloeistofcommunicatie verbonden met het koelsysteem van de voertuigmotor.

Het schokabsorbeerorgaan van dit octrooischrift lijdt aan de nadelen van een gebrek aan uniforme verdeling van de koelvloeistof rond het schokabsorbeerpatroon en het gebrek aan sterkte in het systeem, zodat de mantel en zijn schokabsorbeerpatroon onderhevig zijn aan vervorming ten gevolge van de ongelijke koeling, en het gekoppeld zijn in het motorkoelsysteem, waarin de voor een efficiënt lopen van de voertuigmotor vereiste temperaturen zich bevinden in het gebied van 80°C tot 100°C. In deze situatie, met temperaturen bij het schokabsorbeerorgaan in de nabijheid van 100°C, daalt de sterkte van het schokabsorbeerorgaan met ongeveer één derde van zijn statische sterkte.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding de temperatuur van een schokabsorbeerorgaan te stabiliseren voor een consistente en efficiënte demping en om te voorkomen dat het schokabsorbeerorgaan hoge temperaturen boven 100°C bereikt, hetgeen kan resulteren in het kapot gaan van afdichtingen en in hoge slijtage van zuiger en boring en in vervorming van het schokabsorbeerpatroon. Wanneer de temperatuur van het schokabsorbeerorgaan toeneemt, neemt de viscositeit van de olie af.waardoor het dempingseffect wordt verminderd en zuigersnelheden toenemen, hetgeen resulteert in overmatige slijtage op de wanden van de zuiger en zijn cilinder.

Het is een verder doel van de onderhavige uitvinding om een koelsysteem voor een schokabsorbeerorgaan te verschaffen waarin een koelstofbehuizing is opgenomen rond het schokabsorbeerpatroon welke de sterkte van het schokabsorbeerstelsel aanzienlijk verhoogt, en dit is in het bijzonder van voordeel bij motorsporttoepassingen.

Weer een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een koelsysteem voor een schokabsorbeerorgaan dat onafhankelijk is van het voertuigmotorkoelsysteem waarin de motorkoelstof in de meeste gevallen te heet is om optimale bedrijfstemperaturen voor de schokabsorbeerorganen te handhaven, en elk falen van een pijpleiding of schokabsorbeerorgaan dat een verlies van motorkoelstof en ernstige motorschade zou kunnen veroorzaken, voorkomt.

volgens de uitvinding wordt er een schokabsorbeereenheid verschaft voor een voertuig omvattende een buisvormig schokabsorbeerorgaan dat behuisd is in een buitencilinder die een ringvormige ruimte verschaft tussen het buitenoppervlak van het schokabsorbeerorgaan en het binnenoppervlak van de buitencilinder, een eerste sluitkap die gemonteerd is op een uiteinde van de buitencilinder en bevestigd is aan een uiteinde van het schokabsorbeerorgaan, een tweede sluitkap die gemonteerd is op het andere uiteinde van de buitencilinder teneinde het andere uiteinde van het schokabsorbeerorgaan en zijn zuigerstang concentrisch te plaatsen, .waarbij genoemde· eerste sluitkap een ringvormige vloeistofverdeelkamer omvat die is ingericht om verbonden te worden met een bron voor koelvloeistof en een uitgangsleiding heeft die separaat is van de rest van genoemde ringvormige kamer en open is naar genoemde ringvormige ruimte, waarbij met genoemde ringvormige kamer een aantal koelstofafgeefbuizen is verbonden die zich uitstrekken over, in hoofdzaak, de volledige lengte van genoemde ringvormige ruimte.

Teneinde extra sterkte te verschaffen aan de eenheid grijpen de af geef buizen tegen het buitenoppervlak van het schokabsorbeerorgaan en het binnenoppervlak van de buitencilinder in een nauwe glijdende passing.

Volgens een verder kenmerk van de uitvinding wordt een koelvloeistof systeem voor een schokabsorbeerorgaan verschaft, omvattende een met de uitlaat van de schokabsorbeereenheid volgens de uitvinding verbonden radiator, een met de radiator verbonden reservoir, en een circulatiepomp die tussen het reservoir en de schokabsorbeereenheid is verbonden door een stroomregelklep.

Het systeem kan zijn voorzien van handmatige of elektronische besturingsorganen om optimale besturing van de temperatuur van de schokabsorbeereenheid te verzekeren.

Opdat de uitvinding en de wijze waarop deze werkt, vollediger kan worden begrepen, zal thans worden verwezen naar een uitvoeringsvorm van de uitvinding zoals geïllustreerd in de begeleidende tekeningen, waarin: figuur 1 een schematische weergave is van het systeem van de uitvinding; figuur 2 een gedeeltelijk opengesneden zij-aanzicht van de schokabsorbeereenheid van de uitvinding is; en figuur 3 een opengesneden bovenaanzicht is van de eenheid, genomen langs de lijn iii-m van figuur 2.

Onder verwijzing naar de tekeningen omvat het koelstofcirculatiesysteem van figuur 1 een schokabsorbeereenheid 5 volgens de uitvinding^ een radiator 6 die verbonden is met de uitgang 7 van de eenheid 5, een reservoir 8 dat verbonden is tussen de radiator 6 en een bij voorkeur elektrisch aangedreven circulatiepomp 9 die op zijn beurt verbonden is met de inlaat 10 van de eenheid 5 door een stroomregelklep n.

De schokabsorbeereenheid 5 zoals geïllustreerd in de figuren 2 en 3 omvat een bekend schokabsorbeerorgaan 12 zoals een Bilstein (handelsmerk) absorbeerorgaan van het gasdruktype. Het schokabsorbeerorgaan 12 is behuisd in een buitencilinder 13 die in zijn algemeenheid concentrisch is met de eenheid 5 en een ringvormige kamer 14 vormt die het schokabsorbeerorgaan 12 omgeeft.

Zoals getoond in figuur 2 is aan het bovenuiteinde van cilinder 13 een sluitkap 15 bevestigd waaraan bij 16 het bovenuiteinde het schokabsorbeerorgaan 12 met schroefdraad is verbonden. De sluitkap 15 omvat een ringvormige vloeistof'verdeelkamer 17 die een enkele uitlaatleiding 18 heeft die separaat en verwijderd is van de rest van kamer 17, welke leiding 18 bij 19 open is naar het bovenuiteinde van de kamer 14 en verbonden is met de uitlaat 7.

Diametraal tegenover de uitlaat 7 bevindt zich op de sluitkap 15 een inlaat 10 die in verbinding staat met de ringvormige verdeelkamer 17.

Verbonden met en afhangend van de ringvormige kamer 17 zijn meerdere koelvloeistofverdeelbuizen 20, met onderlinge tussenruimte in omtrekszin, die zich uitstrekken in de ringvormige kamer 14 en eindigen in de nabijheid van het benedenuiteinde van de kamer 14. De verdeelbuizen 20 zijn stevig maar glijdend in aangrijping tussen het buitenoppervlak van het schokabsorbeerorgaan 12 en het binnenopperviak van de cilinder 13 teneinde te functioneren als verstevigingsorganen en stabiliteit en extra sterkte verschaffen aan de eenheid 5, hetgeen bijzonder van voordeel is bij motorsporttoepassingen.

Bij het benedenuiteinde van de cilinder 13 bevindt zich een bekervormige sluitkap 21 die dient om het benedenuiteinde van het schokabsorbeerorgaan 12 te centreren, en heeft een centraal gelegen opening 22 met een geschikte geleidingsbus voor zuigerstang 23 van het schokabsorbeerorgaan 12. Een O-ring-afdichtorgaan 24 bevindt zich op het binnenuiteinde van de sluitkap 21 om het doorlaten van koelvloeistof vanuit genoemde ringvormige ruimte naar de sluitkap 21 te voorkomen.

Door de verdeelbuizen 20 zich te laten uitstrekken in de ringvormige kamer 14 wordt een optimale en uniforme circulatie van de koelvloeistof en lage bedrijfstemperaturen van het schokabsorbeerorgaan verzekerd, zelfs onder bedrijfsomstandigheden met zware belasting, hetgeen resulteert in een hoog niveau van dempingseff iciency en ophangingscontrole met een minimum slijtage van de onderdelen van het schokabsorbeerorgaan.

Hieronder worden resultaten weergegeven van een test op een dyno-testbank aan het schokabsorbeersysteem van de onderhavige uitvinding in vergelijking met een conventioneel niet-gekoeld schokabsorbeerorgaan: temp. van temp. van watergekoeld schokabsor- schokabsor- radiator reservoir beerorgaan Tijd beerorgaan temp. temp. zdr koeling

Start-zonder ventilator op

de radiator 18°C 17°C . 17°C 18°C

Na 3 minuten 19°C 21°C 20°C 49°C

Na 6 minuten 21°C 21°C 23°C 70°C

Na 9 minuten 23°C 25°C 24°C 86°C

Na 12 minuten 23°C 25eC 24°C 9 6°C

Na 15 minuten 29°c 29°c 28°C I08°c

Na 18 minuten, 29°C 29°C 24°C 124°C

met een gedurende 3 min. werkzame ventilator

Na 26 minuten genomen uitlezingen toonden geen verandering in de temperatuur van het watergekoelde schokabsorbeerorgaan van de uitvinding, dat. gestabiliseerd was bij 29°C.

Temperatuurgegevens die verzameld zijn tijdens een in april 1991 gehouden Australian Alpine Rally, aan een voertuig van het type Mazda GT-X 4WD dat was voorzien van vloeistofgekoelde schokabsorbeerorganen volgens de onderhavige uitvinding, over een speciaal stuk van 30 kilometer waarvan bekend is dat het bijzonder zwaar is voor de ophanging, gaven de volgende, in graden Celsius uitgedrukte temperatuurwaarden bij de radiatoren van zowel het voorste paar schokabsorbeerorganen als het achterste paar schokabsorbeerorganen: GEGEVENS GENOMEN VANAF DE START VAN SPECIAAL STUK 14 OVER 30 KILOMETER.

TEMPERATUREN AFGENOMEN BIJ DE RADIATOREN. OMGEVINGSTEMPERATUUR 22°C.

REC:327 11:10:13 FNT IN 30.9 OUT 26 REAR IN 27.8 OUT 23.9 REC:328 11:10:46 FNT IN 30.9 OUT 27 REAR IN 27.8 OUT 24.9 REC:329 11:11:19 FNT IN 32 OUT 27 REAR IN 27.8 OUT 24.9 REC:330 11:11:51 FNT IN 32 OUT 27.8 REAR IN 28.8 OUT 26 R£C:331 11:12:24 FNT IN 32 OUT 28.8 REAR IN 28.8 OUT 26 REC:332 11:12:57 FNT IN 32 OUT 27.8 REAR IN 28.8 OUT 26 REC:333 11:13:30 FNT IN 32 OUT 28.8 REAR IN 28.8 OUT 26 REC:334 11:14:4 FNT EN 32 OUT 27.8 REAR EN 28.8 OUT 26 REC-.335 11:14:36 FNT ΓΝ 32 OUT 27.8 REAR EN 28.8 OUT 24.9 REC:336 11:15:'0 FNT IN 32 OUT 27.8 REAR IN 29.9 OUT 24.9 REC:337 11:15:43 FNT IN 33 OUT 27.8 REAR IN 29.9 OUT 26 REC:338 11:16:15 FNT IN 33 OUT 28.8 REAR IN 2y.9 OUT 27 REC:339 11:16:48 FNT ΓΝ 34.1 OUT 2S.8 REAR IN 30.9 OUT 27 REC:340 11:17:21 FNT IN 35.1 OUT 29.9 REAR IN 32 OUT 27 REC:341 11:17:53 FNT EN 35.1 OUT 28.8 REAR IN 32 OUT 27 REC:342 11:18:26 FNT IN 35.9 OUT 29.9 REAR IN 32 OUT 27.8 REC:343 11:18:59 FNT IN 35.1 OUT 33 REAR IN 33 OUT 28 8 REC:344 11:19:31 FNT IN 36.9 OUT 33 REAR IN 35.1 OUT 29.9 REC:345 11:20:5 FNT IN 37.9 OUT 34.1 REAR IN 35.1 OUT 30.9 REC:346 11:20:38 FNT IN 40.9 OUT 35.1 REAR ΓΝ 35.9 OUT 30.9 R£C:347 11:21:12 FNT IN 40.9 OUT 35.9 REAR IN 36.9 OUT 33 R£C:348 11:21:45 FNT IN 40.9 OUT 36.9 REAR IN 38.9 OUT 34.1 REC:349 11:22:18 FNT 'iN 42.9 OUT 37.9 REAR IN 38.9 OUT 35.1 REC:350 11:22:51· FNT IN 42.9 OUT 37.9 REAR IN 38.9 OUT 33 REC:351 11:23:24 FNT EN 42.9 OUT 36.9 REAR IN 39.9 OUT 34.1 REC:352 11:23:57 FNT IN 42.9 OUT 36.9 REAR IN 39.9 OUT 34.1 REC:353 11:24:30 FNT IN 42.9 OUT 38.9 REAR IN 39.9 OUT 36

WAGEN GESTOPT IN CONTROLE-EIND VAN SPECIAAL STUK

REC-.354 11:25:4 FNT IN 42.9 OUT 39.9 REAR IN 39.9 OUT 39.9 REC:355 11:25:37 FNT IN 42.9 OUT 41.9 REAR IN 40.9 OUT 4U.y REC:35ó 11:26:11 FNT IN 43.9 OUT 42.9 REAR ΓΝ 41.9 OUT 41.9 REC:357 11:26:44 FNT IN 44.9 OUT 43.9 REAR IN 41.9 OUT 41.9 R£C:358 11:27:17 FNT IN 45.9 OUT 44.9 REAR IN 42.9 OUT 42.9 REC:359 11:27:50 FNT IN 46.9 OUT 44.9 REAR IN 43.9 OUT 44,9 REC:360 11:28:23 FNT IN 46.9 OUT 45.9 REAR IN 44.9 OUT 44.9 REC:361 11:28:56 FNT IN 47.9 OUT 46.9 REAR IN 45.9 OUT 45.9 REC:363 11:30:3 FNT ΓΝ 41.9 OUT 36.9 REAR IN 39.9 OUT 35.9'

* WAGEN BEWEEGT: TEMPERATUREN ZAKKEN ONMIDDELLIJK

De temperatuuruitlezingen welke werden afgenomen op de assen van de schokabsorbeerorganen bij het eind van speciaal stuk 14 voor de Mazda GT-X met vloeistofgekoelde schokabsorbeerorganen waren gemiddeld 43°C en stabiel, terwijl op een ander voertuig met conventionele niet-vloeistofgekoelde schokabsorbeerorganen de gemiddelde temperatuuruitlezing 150°C en stijgend was.

De onderhavige uitvinding kan met voordeel, maar niet exclusief, worden toegepast bij stijlen of schokabsorbeerorganen van de bovengenoemde fabrikanten, waarbij deze typen van stijlen op een unieke manier werken, waardoor de zuigerstang van de patroon is verbonden met de basis van het stij llichaam waarbij de grotere dempingsbuis als bovenverbinding werkt. In het geval van een achterschokabsorbeerorgaan -kan hetzelfde patroon dat gebruikt wordt in de McPherson-stijl worden omgekeerd en gemonteerd om een conventionele telescopisch schokabsorbeerorgaan te vervangen.

In de onderhavige uitvinding is het koelsysteem geheel gewijd aan het dissiperen van de grote hoeveelheid warmte die wordt opgewekt door de geleidingslagers van het schokabsorbeerorgaan en de ondervonden dempingskrachten.

Motorkoelstof is normaliter te heet om optimale bedrijfstemperaturen van de schokabsorbeerorganen te handhaven, en elk falen van de leidingen of het schokabsorbeerorgaan kan een verlies van motorkoelstof en ernstige motorschade veroorzaken.

Het is gewenst, maar niet essentieel, dat elk voor- en achterstel schokabsorbeerorganen van de onderhavige uitvinding in een voertuig wordt bediend door één toegewezen koelsysteem.

De circulatiepomp voor de koelstof en optionele elektronische besturingsorganen kunnen binnen een voertuigcabine of motorcompartiment worden gemonteerd.

Claims (7)

1. Een schokabsorbeereenheid voor een voertuig omvattende een buisvormig schokabsorbeerorgaan behuisd in een buitencilinder die een ringvormige ruimte verschaft tussen het buitenoppervlak van het · schokabsorbeerorgaan en het binnenoppervlak van de buitencilinder, een eerste sluitkap die gemonteerd is op een uiteinde van de buitencilinder en bevestigd is aan een uiteinde van het schokabsorbeerorgaan, een tweede sluitkap die gemonteerd is op het andere uiteinde van de buitencilinder teneinde het andere uiteinde van het schokabsorbeerorgaan en zijn zuigerstang concentrisch te plaatsen, waarbij genoemde eerste sluitkap een ringvormige vloeistofverdeelkamer omvat die is.ingericht om verbonden te worden met een bron van koelvloeistof en een uitlaatleiding daarin heeft, die separaat is van de rest van genoemde ringvormige kamer en open is naar genoemde ringvormige ruimte, waarbij genoemde ringvormige kamer is voorzien van een aantal daarmee verbonden koelstofafgeefbuizen, met in omtrekszin tussenruimte in genoemde ringvormige ruimte tussen het schokabsorbeerorgaan en genoemde buitencilinder en zich over in hoofdzaak de volledige lengte van genoemde ringvormige ruimte uitstrekkend, en waarbij genoemde koelstofafgeefbuizen aangrijpen tegen het buitenoppervlak van het schokabsorbeerorgaan en het binnenoppervlak van de buitencilinder teneinde als verstevigende versterkende organen voor genoemde eenheid te werken.

2. Schokabsorbeereenheid volgens conclusie l, en omvattende een afdichtring die zich bevindt op het binnenuiteinde van genoemde tweede sluitkap om het doorlaten van de koelvloeistof uit de genoemde ringvormige ruimte naar genoemde tweede sluitkap te voorkomen.

3. Vloeistof- koelsysteem voor een schokabsorbeerorgaan voor een voertuig, omvattende een schokabsorbeereenheid volgens conclusie 1 of 2, waarbij een radiator is verbonden tussen de uitlaatleiding van genoemde eenheid en een koelvloeistof-reservoir, en een koelvloeistofcirculatiepomp is verbonden tussen het reservoir en de ringvormige vloeistofverdeelruimte van genoemde eenheid door een stroomregelklep.

4. vloeistofkoelsysteem volgens conclusie 3, welk systeem onafhankelijk is van het voertuigmotorkoelsysteem.

5. Vloeistofkoelsysteem volgens conclusie 3 of 4, dat verder handmatige of elektronische middelen omvat voor het besturen van de circulatie van vloeistof door het systeem in overeenstemming met de temperatuur van de koelvloeistof om optimale besturing van de temperatuur van de schokabsorbeereenheid te verzekeren.

6. Vloeistofkoelsysteem volgens één der conclusies 3, 4 of 5, waarbij het systeem het voorste stel van schokabsorbéer-eenheden van het voertuig omvat en bedient.

7. Vloeikoelstofsysteem volgens één der conclusies 3, 4 of 5, waarbij het systeem het achterste stel van schokabsorbeer-eenheden van het voertuig omvat en bedient..