WO2003008836A1 - Gasfeder-dämpfer-einheit - Google Patents

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WO2003008836A1
WO2003008836A1 PCT/DE2002/002487 DE0202487W WO03008836A1 WO 2003008836 A1 WO2003008836 A1 WO 2003008836A1 DE 0202487 W DE0202487 W DE 0202487W WO 03008836 A1 WO03008836 A1 WO 03008836A1
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WO
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resilient
overflow
piston
washers
resilient sealing
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Application number
PCT/DE2002/002487
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Heim
Original Assignee
Continental Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Continental Ag filed Critical Continental Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/34—Special valve constructions; Shape or construction of throttling passages
    • F16F9/348—Throttling passages in the form of annular discs or other plate-like elements which may or may not have a spring action, operating in opposite directions or singly, e.g. annular discs positioned on top of the valve or piston body

Definitions

  • the invention relates to a gas spring damper unit according to the preamble of claim 1.
  • Gas spring damper units of this type are mainly used in the chassis of motor vehicles.
  • the gas spring damper units basically have the task of, on the one hand, connecting the wheels and the vehicle body elastically, that is to say in a springy manner, and on the other hand damping the excitation vibrations emanating from the wheels to a tolerable and pleasant size compared to the vehicle body.
  • such a gas spring damper unit consists of a cylindrical housing with a cover and a double-acting piston fitted in the housing with a piston rod on one side penetrating the cover.
  • the housing on the one hand and the piston rod on the other hand are firmly connected to a body part or to the wheel suspension, the exposed part of the piston rod being covered by a bellows. This bellows is attached on the one hand to the cover of the housing and on the other hand to the head of the piston rod.
  • the piston divides the cylinder chamber of the housing into a compression chamber that reduces in size and increases in compression, both outwardly via a housing connection with a compressed air source that keeps the pressure in the pressure chambers corresponding to the load constant, and with one another through one or more arranged in the piston Overflow restrictors are connected.
  • a central throttle channel in the piston is covered by a flexible washer.
  • This washer has an outer sealing surface on the one hand and an inner sealing surface on the other hand, so that the annular washer stands out from the respective contact surface in one flow direction on the outer edge and in the other flow direction on the inner edge.
  • the piston has an annular channel on each pressure side, which is sealed on the inside piston side with a resilient sealing washer and which are each connected to the opposite pressure side of the piston via through holes arranged uniformly on a pitch circle.
  • Each of the two sealing washers is axially firmly clamped in its inner diameter area, so that the sealing washer lifts off its sealing abutment surface in its outer diameter area when there is a corresponding pressure load.
  • the two sealing disks acting in opposite directions are selected differently in terms of their spring strength-determining properties, so that different opening pressures occur in both flow directions.
  • Overflow restrictors of this type have the disadvantage that the resilient sealing disks have a linear or a quasi-linear opening characteristic.
  • the resilient sealing washer depending on its design, over the entire Pressure difference range reacts equally soft or equally hard. Too soft a sealing washer in the lower pressure difference range is just as harmful as a too hard sealing washer in the upper pressure difference range, since the overflow throttle either does not adequately dampen the vehicle body at low excitation frequencies and thus at low pressure differences, or too high at high excitation frequencies and thus high pressure differences Generate spring forces and thus high axis natural frequencies.
  • the invention is therefore based on the object of further developing a gas spring / damper unit of the present type such that the overflow restrictors have a progressive opening course over a required opening path of less than 1 mm.
  • the new gas spring damper unit eliminates the disadvantages of the prior art. It contributes in particular to the improvement of driving safety and driving comfort, in which a constantly adapted damping is made possible over the entire load range.
  • the gas spring and damper unit is simple in construction and therefore inexpensive to manufacture.
  • the corresponding sealing disk of the overflow throttle does not remain clamped in place, but remains clamped by a spring force only for a predetermined pressure difference range and then also lifts off in the clamping range. It is particularly expedient to apply this resilient force to load the sealing washer by means of a resilient washer as well. However, it is also possible to use any other type of spring for this. It is also conceivable to achieve a characteristic curve course from more than two linear partial areas, in which the spring force acting on the sealing disk is generated by two and more spring elements connected in series.
  • Fig. 2 shows the piston of the gas spring damper unit in partial section and Fig. 3 shows the overflow throttle in an enlarged partial section.
  • the gas spring damper unit consists of a cylindrical housing 1 with a housing wall 2, a housing base 3 for mounting with a wheel suspension of a motor vehicle and a housing cover 4 opposite the housing base 3 Piston 5 fitted, which on the one hand has a piston rod 6.
  • This piston rod 6 penetrates the housing cover 4 and is equipped at its free end with a piston rod head 7 which is provided for abutment against the body of the motor vehicle.
  • the part of the piston rod 6 protruding from the housing 1 penetrates a pressure chamber which is enclosed by a bellows 8 in such a way that the bellows 8 is fastened on the one hand to the housing cover 4 and on the other hand to the piston rod head 7.
  • the piston 5 is sealed against the cylinder wall 2 with a piston ring 9 and thus divides the existing interior of the housing 1 into a first pressure chamber 10 and a second pressure chamber 11.
  • the second pressure chamber 11 is functional via a connecting channel 12 located in the piston rod 6 connected to the pressure chamber surrounded by the bellows 8.
  • Via a compressed air connection 13 one of the two pressure spaces 10, 11 is connected to a compressed air source, which apply a desired pressure in both pressure spaces to a likewise resilient washer.
  • any other type of spring for this. It is also conceivable to achieve a characteristic curve course from more than two linear partial areas, in which the spring force acting on the sealing disk is generated by two and more spring elements connected in series.
  • Fig. 1 shows a gas spring damper unit in section
  • Fig. 2 shows the piston of the gas spring damper unit in partial section
  • Fig. 3 shows the overflow throttle in an enlarged partial section.
  • the gas spring damper unit consists of a cylindrical housing 1 with a housing wall 2, a housing base 3 for mounting with a wheel suspension of a motor vehicle and a housing cover 4 opposite the housing base 3 Piston 5 fitted, which on the one hand has a piston rod 6.
  • This piston rod 6 penetrates the housing cover 4 and is equipped at its free end with a piston rod head 7, which is provided 'for stop against the body of the motor vehicle.
  • the part of the piston rod 6 protruding from the housing 1 penetrates a pressure chamber which is enclosed by a bellows 8 in such a way that the bellows 8 is fastened on the one hand to the housing cover 4 and on the other hand to the piston rod head 7.
  • the piston 5 is sealed against the cylinder wall 2 with a piston ring 9 and thus divides the existing interior of the housing 1 into a first pressure chamber 10 and a second pressure chamber 11.
  • the second pressure chamber 11 is functional via a connecting channel 12 located in the piston rod 6 connected to the pressure chamber surrounded by the bellows 8.
  • Via a compressed air connection 13 one of the two pressure spaces 10, IT is connected to a compressed air source which generates a desired pressure in both pressure spaces 10, 11 and keeps it constant.
  • An overflow throttle 14 is located in the piston 5, which connects the two pressure chambers 10, 11 to one another in both directions and via which, with a corresponding movement of the piston 5, volume equalization of the enclosed compressed air takes place.
  • the piston 5 and the piston rod 6 are designed in two parts and connected to one another in such a way that the piston 5 is pushed onto the piston rod 6 up to a stop and is opposed by an inner piston clamping ring 15 and an outer piston clamping ring 16 the piston rod 6 is clamped.
  • the piston 5 has, on the one hand, a first annular groove 17 and, on the other hand, a second annular groove 18, both of which are each designed as a compressed air collecting space.
  • the first annular groove 17 is connected to the opposite first pressure chamber 10 via a plurality of first through bores 19 and the second annular chamber 18 is connected to the opposite second pressure chamber 11 via a plurality of second through bores 20.
  • the through bores 19, 20 are preferably arranged uniformly on a common pitch circle and aligned such that the first through bores 19 bypass the second ring channel 18 and the second through bores 20 bypass the first ring channel 17.
  • the first ring channel 17 is covered by a first resilient sealing washer 21 and the second ring channel 18 is covered by a second resilient sealing washer 22.
  • the first resilient sealing washer 21, the first annular groove 17 and the first through bores 19 form a first overflow throttle 23 opening in the direction from the first pressure chamber 10 to the second pressure chamber 11, and the second resilient sealing washer 22, the second annular groove 18 and the second through bores 20 form one second overflow throttle 24, opening in the direction from the second pressure chamber 11 to the first pressure chamber 10.
  • the two sealing disks 21, 22 are, depending on the application, offset by an offset in the height of the piston 5 biased or aligned on the gap to the piston 5.
  • the first overflow throttle 23 and the second overflow throttle 24 thus act like check valves in opposite directions.
  • the first overflow throttle 23 has two first resilient sealing disks 21 and the second overflow throttle 24 has only one resilient sealing disk 22.
  • the first overflow throttle 23 and the second overflow throttle 24 are designed in a special way. This special design is explained below using the first overflow throttle 23.
  • the outer piston clamping ring 16 has an annular spring chamber 25 which is limited by a collar 26 in its large diameter range.
  • This collar 26 is designed as an abutment for a resilient washer 27 and has a corresponding contact surface on which the resilient washer 27 rests with its large diameter range.
  • the spacer ring 28 clamps the first resilient sealing washer 21 in its inner diameter area with respect to the piston 5 and is supported in relation to the exposed inner diameter area of the resilient ring washer 27.
  • This supporting force acting on the spacer ring 28 is formed by the internal clamping force of the resilient washer 27 and by the prestressing force resulting from the installation conditions of the resilient washer 27.
  • These installation conditions of the resilient ring disk 27, which influence the pretensioning force, include an axial adjustment of the outer piston clamping ring 16, in which the contact surface of the collar 26 moves relative to the contact surface on the spacer ring 28.
  • the installation conditions influencing the pretensioning force also include the radial distance of the collar 26, which determines the length of the lever arm for the resilient annular disc 27.
  • the distance between the first resilient sealing washer 21 and the resilient annular washer 27 achieved by the spacer ring 28 is dimensioned such that the first resilient sealing washer 21 receives a sufficient spring travel of at least 0.2 mm in its large diameter range.
  • the spring travel required for the freedom of movement of the inner diameter region of the resilient annular disk 27 is realized by a corresponding depth of the annular spring chamber 25.
  • the corresponding resilient washers 27 and the associated resilient sealing washers 21, 22 are matched in their spring stiffness such that the resilient washer 27 is designed to be weaker than the resilient sealing washer 21.
  • the piston 5 also has a bypass throttle 29 which acts in both directions and which ensures low damping forces with very slow excitations.
  • the mode of operation of a gas spring / damper unit is generally known, so that only the mode of operation of the novel overflow throttle 14, specifically using the example of the first overflow throttle 23, needs to be discussed at this point.
  • the first resilient sealing washer 21 is pressed onto the piston 5 by the force of the design-related preload, and the first ring channel 17 is thus sealed.
  • the direction of flow of the compressed gas from the second pressure chamber 11 to the first pressure chamber 10 is thus shut off. Because of the pressure equalization, no compressed air flows through the bypass throttle 29.
  • the overflow throttle 23 is sealed so that compressed air can only be compensated for via the bypass throttle 29 in a soft damping phase.
  • the course of the flow core line of this soft damping phase is non-linear and hardens with increasing pressure difference.
  • the bypass throttle 29 acts again in a softer damping phase before the first resilient sealing washer 21 lifts off with its outer diameter range from the contact surface of the piston 5 in a harder damping phase and unites Flow gap releases so that the compressed air can flow in a compensating manner from the first pressure chamber 10 to the second pressure chamber 11.
  • the first resilient sealing washer 21 remains clamped with its inner diameter range by the force of the prestressed resilient washer 27.
  • this harder damping phase which extends to the compensation of the opening force acting on the first resilient sealing washer 21 with the pretensioning force of the resilient ring washer 27, a linear opening characteristic results, the increase of which is determined solely by the spring characteristic of the first resilient sealing washer 21. If the pressure difference between the first pressure chamber 10 and the second pressure chamber 11 exceeds the prestressing force of the resilient washer 27, the inner diameter area of the first resilient sealing washer 21 also lifts off its contact surface on the piston 5 in a softer damping phase, the first resilient sealing washer 21 in its previous oblique and tense situation remains.

Abstract

Gasfeder-Dämpfer-Einheiten besitzen Überströmdrosseln (23, 24), die in einer Richtung in der Regel mit einer federnden Dichtscheibe (21,22) verschlossen sind. Diese Dichtscheiben (21,22) besitzen eine lineare Öffnungscharakteristik, was zum Beispiel zu Lasten der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts eines Kraftfahrzeuges geht. Es wird daher eine neue Überströmdrossel (23,24) vorgeschlagen, die über einen erforderlichen Öffnungsweg von weniger als 1 mm einen progressiven Öffnungsverlauf aufweist. Dazu sind die federnden Dichtscheiben (21,22) der Überströmdrosseln (23,24) durch jeweils mindestens ein federndes Element eingespannt sind, wobei die Federcharakteristik der federnden Dichtscheiben (21,22) jeweils die Öffnungscharakteristik in einer härteren Dämpfungsphase und die Federcharakteristik jeweils der federnden Elemente die Öffnungscharakteristik in einer weicheren Dämpfungsphase bestimmt. Vorzugsweise ist das federnde Element eine federnde Ringscheibe (27).

Description

Beschreibung
Gasfeder-Dämpfer-Einheit
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasfeder-Dämpfer-Einheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gasfeder-Dämpfer-Einheiten dieser Art werden vorwiegend im Fahrwerk von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Im Fahrwerk von Kraftfahrzeugen haben die Gasfeder-Dämpfereinheiten grundsätzlich die Aufgabe, einerseits die Räder und den Fahrzeugaufbau elastisch, also federnd zu verbinden und andererseits die von den Rädern ausgehenden Erregerschwingungen gegenüber dem Fahrzeugaufbau auf eine verträgliche und angenehme Größe abzudämpfen.
Dazu besteht eine solche Gasfeder-Dämpfer-Einheit aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem Deckel und einem im Gehäuse eingepassten, doppeltwirkenden Kolben mit einer einseitigen, den Deckel durchdringenden Kolbenstange. Das Gehäuse einerseits und die Kolbenstange andererseits sind fest mit einem Karosserieteil bzw. mit der Radaufhängung verbunden, wobei das freiliegende Teil der Kolbenstange durch einen Balg abgedeckt ist. Dieser Balg ist einerseits am Deckel des Gehäuses und andererseits am Kopf der Kolbenstange befestigt.
Der Kolben teilt den Zylinderraum des Gehäuses in einen beim Einfedern sich verkleinernden und einen sich vergrößernden Druckraum auf, die beide nach außen über einen Gehäuseanscliluss mit einer den Druck in den Druckräumen der Beladung entsprechend konstant haltenden Druckluftquelle und untereinander durch eine oder mehrere, im Kolben angeordnete Überströmdrosseln verbunden sind. Aus der DE 84 13 300 Ul ist nun eine Überströmdrossel bekannt, bei der ein mittiger Drosselkanal im Kolben durch eine flexible Ringscheibe abgedeckt ist. Diese Ringscheibe hat einerseits eine äußere Dichtfläche und andererseits eine inneren Dichtfläche, sodass sich die Ringscheibe in einer Durchflussrichtung am äußeren Rand und in der anderen Durchflussrichtung am inneren Rand von der jeweiligen Anlagefläche abhebt. Durch den unterschiedlichen Abstand der beiden Dichtflächen gegenüber der Mitte der Ringscheibe ergeben sich unterschiedliche Hebelarme, die für beide Durchflussrichtungen eine unterschiedliche Öffnimgscharakteristik für die Ringscheibe bewirken. Es ist bei dieser gängigen Art der Überströmdrosseln von Nachteil, dass das Verhältnis der beiden Öffnungscharakteristiken mit einer einmal gewählten Konstruktion eine festgelegte Größe ist und damit nicht mehr veränderbar und an verschieden Anwendungsfälle anpassbar ist. Außerdem ist diese Konstruktion aufwendig und teuer.
In der DE 199 32 717 AI der Anmelderin ist eine weitere Überströmdrossel beschrieben, die aus einer Mehrzahl von einzelnen Überströmdrosseln gebildet wird. Dazu besitzt der Kolben auf jeder Druckseite einen Ringkanal, der jeweils auf der innenliegenden Kolbenseite mit einer federnden Dichtscheibe abgedichtet ist und der jeweils über gleichmäßig auf einem Teilkreis angeordnete Durchgangsbohrungen mit der gegenüberliegenden Druckseite des Kolbens verbunden sind. Damit ist jeder Durchflussrichtung eine Überströmdrossel mit mehreren Durchgangsbohrungen zugeordnet. Dabei ist jede der beiden Dichtscheiben in seinem innenliegenden Durchmesserbereich axial fest eingespannt, sodass sich die Dichtscheibe bei einer entsprechenden Druckbelastung in seinem außenliegenden Durchmesserbereich von ihrer dichtenden Anschlagfläche abhebt. Zudem sind die beiden entgegengerichtet wirkenden Dichtscheiben in ihren federstär- kenbestimmenden Eigenschaften unterschiedlich ausgewählt, sodass sich in beiden Durchflussrichtungen unterschiedliche Öffnungsdrücke einstellen. Uberströmdrosseln dieser Art haben aber den Nachteil, dass die federnden Dichtscheiben eine lineare oder eine quasi-lineare Öffnungscharakteristik aufweisen. Das führt dazu, dass die federnde Dichtscheibe je nach ihrer Auslegung über den gesamten Druckdifferenzbereich gleich weich oder gleich hart reagiert. Dabei ist eine zu weiche Dichtscheibe im unteren Druckdifferenzbereich genau so schädlich wie eine zu harte Dichtscheibe im oberen Druckdifferenzbereich, da die Überströmdrossel entweder bei niedrigen Anregungsfrequenzen und damit bei geringen Druckdifferenzen den Fahr- zeugaufbau nicht ausreichend bedampfen oder bei hohen Anregungsfrequenzen und damit hohen Druckdifferenzen zu hohe Federkräfte und damit hohe Achseigenfrequen- zen erzeugen. Diese Umstände beeinträchtigen sowohl die Fahrsicherheit als auch den Fahrkomfort.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Gasfeder-Dämpfer-Einheit der vorliegenden Art so weiter zu entwickeln, dass die Überströmdrosseln über einen erforderlichen Öffnungsweg von weniger als 1 mm einen progressiven Öffnungsverlauf aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.
Die neue Gasfeder-Dämpfer-Einheit beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Sie trägt insbesondere zur Verbesserung der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts bei, in dem über den gesamten Belastungsbereich eine stets angepasste Dämpfung ermöghcht wird. Zudem ist die Gasfeder-Dämpfer-Einheit einfach im Aufbau und damit kostengünstig in der Herstellung.
Das wird dadurch ermöglicht, dass die entsprechende Dichtscheibe der Überstromdros- sel nicht fest, sondern durch eine Federkraft nur für einen vorbestimmten Druckdifferenzbereich eingespannt bleibt und danach auch im Einspannbereich abhebt. Dabei ist es besonders zweckmäßig, diese federnde Kraft zur Belastung der Dichtscheibe durch eine ebenfalls federnde Ringscheibe aufzubringen. Es ist aber ebenfalls mögüch, hierfür jede andere Art von Feder zu verwenden. Es ist auch denkbar, einen Kennlinienverlauf aus mehr als zwei linearen Teilbereichen zu erzielen, in dem die auf die Dichtscheibe wirkende Federkraft durch zwei und mehr in Reihe geschalteten Federelementen erzeugt wird.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dazu zeigen:
Fig. 1 eine Gasfeder-Dämpfer-Einheit im Schnitt,
Fig. 2 den Kolben der Gasfeder-Dämpfer-Einheit im Teilschnitt und Fig. 3 die Überströmdrossel in einem vergrößerten Teilschnitt.
Nach der Fig. 1 besteht die Gasfeder-Dämpfer-Einheit aus einem zylindrischen Gehäuse 1 mit einer Gehäusewand 2, einem Gehäusefuß 3 für die Montage mit einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges und einem dem Gehäusefuß 3 gegenüberliegenden Gehäusedeckel 4. In herkömmlicher Art ist im Gehäuse 1 ein Kolben 5 eingepasst, der einerseits eine Kolbenstange 6 aufweist. Diese Kolbenstange 6 durchdringt den Gehäusedeckel 4 und ist an ihrem freien Ende mit einem Kolbenstangenkopf 7 ausgerüstet, der zum Anschlag an die Karosserie des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist. Das aus dem Gehäuse 1 ragende Teil der Kolbenstange 6 durchdringt eine Druckkammer, die durch einen Balg 8 in der Art umschlossen ist, dass der Balg 8 einerseits am Gehäusedeckel 4 und andererseits am Kolbenstangenkopf 7 befestigt ist. Der Kolben 5 ist gegenüber der Zylinderwand 2 mit einem Kolbenring 9 dichtend ausgeführt und teilt so den vorhandenen Innenraum des Gehäuses 1 in einen ersten Druckraum 10 und in einen zweiten Druckraum 11. Der zweite Druckraum 11 ist funktionell über einen in der Kolbenstange 6 befindlichen Verbindungskanal 12 mit der vom Balg 8 umgebenen Druckkammer verbunden. Über einen Druckluftanschluss 13 ist einer der beiden Druckräume 10, 11 mit einer Druckluftquelle verbunden , die einen gewünschten Druck in beiden Druck- räumeneine ebenfalls federnde Ringscheibe aufzubringen. Es ist aber ebenfalls möglich, hierfür jede andere Art von Feder zu verwenden. Es ist auch denkbar, einen Kennlinienverlauf aus mehr als zwei linearen Teilbereichen zu erzielen, in dem die auf die Dichtscheibe wirkende Federkraft durch zwei und mehr in Reihe geschalteten Federelementen erzeugt wird.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Dazu zeigen:
Fig. 1 eine Gasfeder-Dämpfer-Einheit im Schnitt, Fig. 2 den Kolben der Gasfeder-Dämpfer-Einheit im Teilschnitt und Fig. 3 die Überströmdrossel in einem vergrößerten Teilschnitt.
Nach der Fig. 1 besteht die Gasfeder-Dämpfer-Einheit aus einem zylindrischen Gehäuse 1 mit einer Gehäusewand 2, einem Gehäusefuß 3 für die Montage mit einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges und einem dem Gehäusefuß 3 gegenüberliegenden Gehäusedeckel 4. In herkömmlicher Art ist im Gehäuse 1 ein Kolben 5 eingepasst, der einerseits eine Kolbenstange 6 aufweist. Diese Kolbenstange 6 durchdringt den Gehäusedeckel 4 und ist an ihrem freien Ende mit einem Kolbenstangenkopf 7 ausgerüstet, der ' zum Anschlag an die Karosserie des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist. Das aus dem Gehäuse 1 ragende Teil der Kolbenstange 6 durchdringt eine Druckkammer, die durch einen Balg 8 in der Art umschlossen ist, dass der Balg 8 einerseits am Gehäusedeckel 4 und andererseits am Kolbenstangenkopf 7 befestigt ist. Der Kolben 5 ist gegenüber der Zylinderwand 2 mit einem Kolbenring 9 dichtend ausgeführt und teilt so den vorhandenen Innenraum des Gehäuses 1 in einen ersten Druckraum 10 und in einen zweiten Druckraum 11. Der zweite Druckraum 11 ist funktionell über einen in der Kolbenstange 6 befindlichen Verbindungskanal 12 mit der vom Balg 8 umgebenen Druckkammer verbunden. Über einen Druckluftanschluss 13 ist einer der beiden Druckräume 10, IT mit einer Druckluftquelle verbunden , die einen gewünschten Druck in beiden Druckräumen 10, 11 erzeugt und konstant hält. Im Kolben 5 befindet sich eine Überström- drossel 14, die beide Druckräume 10, 11 in beiden Richtungen miteinander verbindet und über die bei einer entsprechenden Bewegung des Kolbens 5 ein Volumenausgleich der eingeschlossenen Druckluft erfolgt.
Nach den Fig. 2 und 3 sind dazu der Kolben 5 und die Kolbenstange 6 zweigeteilt ausgeführt und in der Art miteinander verbunden, dass der Kolben 5 auf die Kolbenstange 6 bis zu einem Anschlag aufgeschoben und durch einen inneren Kolbeneinspannring 15 und einen äußeren Kolbeneinspamiring 16 gegenüber der Kolbenstange 6 verspannt ist.
Zur Ausbildung der Überströmdrossel 14 besitzt der Kolben 5 einerseits eine erste Ringnut 17 und andererseits eine zweite Ringnut 18, die beide jeweils als ein Druckluftsammeiraum ausgebildet sind. Dabei ist die erste Ringnut 17 über mehrere erste Durchgangsbohrungen 19 mit dem gegenüberliegenden ersten Druckraum 10 und der zweite Ringraum 18 über mehrere zweite Durchgangsbohrungen 20 mit dem gegenüberliegenden zweiten Druckraum 11 verbunden. Die Durchgangsbohrungen 19, 20 sind vorzugsweise gleichmäßig auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet und so ausgerichtet, dass die ersten Durchgangsbohrungen 19 den zweiten Ringkanal 18 und die zweiten Durchgangsbohrungen 20 den ersten Ringkanal 17 umgehen. Der erste Ringkanal 17 ist durch eine erste federnde Dichtscheibe 21 und der zweite Ringkanal 18 durch eine zweite federnde Dichtscheibe 22 abgedeckt. Somit bilden die erste federnde Dichtscheibe 21, die erste Ringnut 17 und die ersten Durchgangsbohrungen 19 eine erste, in Richtung vom ersten Druckraum 10 zum zweiten Druckraum 11 öffnende Überströmdrossel 23 und die zweite federnde Dichtscheibe 22, die zweite Ringnut 18 und die zweiten Durchgangsbohrungen 20 eine zweite, in Richtung vom zweiten Druckraum 11 zum ersten Druckraum 10 öffnende Überströmdrossel 24. Bei der Abdeckung der Ringnuten 17, 18 durch die beiden federnden Dichtscheiben 21, 22 werden die beiden Dichtscheiben 21, 22 dem Einsatzfall entsprechend durch einen Versatz in der Höhe des Kolbens 5 vorgespannt oder auch auf Spalt zum Kolben 5 ausgerichtet. Damit wirken die erste Überströmdrossel 23 und die zweite Uberströmdrossel 24 wie Rückschlagventile in gegensätzlicher Richtung. Zur Realisierung unterschiedlicher Öffnungsdrücke besitzt die erste Überströmdrossel 23 zwei erste federnde Dichtscheiben 21 und die zweite Uberströmdrossel 24 nur eine federnde Dichtscheibe 22.
Wie die Fig. 3 auch zeigt, sind die erste Uberströmdrossel 23 und die zweite Überströmdrossel 24 in besonderer Weise ausgebildet. Diese besondere Ausbildung wird im folgenden an Hand der ersten Uberströmdrossel 23 erläutert.
So besitzt der äußere Kolbeneinspannring 16 auf seiner der ersten Überströmdrossel 23 zugewandten Seite einen ringförmigen Federraum 25, der in seinem großen Durchmesseibereich durch einen Bund 26 begrenzt ist. Dieser Bund 26 ist als ein Widerlager für eine federnde Ringscheibe 27 ausgebildet und besitzt dazu eine entsprechende Auflagefläche, auf die die federnde Ringscheibe 27 mit ihrem großen Durchmesserbereich aufliegt. Zwischen der federnden Ringscheibe 27 und der ersten federnden Dichtscheibe 21 befindet sich ein Abstandsring 28, der im kleineren Durchmesserbereich der ersten federnden Dichtscheibe 21 und der federnden Ringscheibe 27 angeordnet ist. Dabei spannt der Abstandsring 28 die erste federnde Dichtscheibe 21 in ihrem inneren Durchmesserbereich gegenüber dem Kolben 5 ein und stützt sich dabei gegenüber dem freiliegenden inneren Durchmesserbereich der federnden Ringscheibe 27 ab. Diese auf den Abstandsring 28 wirkende Stützkraft wird durch die Eigenspannkraft der federnden Ringscheibe 27 und durch die sich aus den Einbaubedingungen der federnden Ringscheibe 27 resultierende Vorspannkraft gebildet.
Zu diesen, die Vorspannkraft beeinflussenden Einbaubedingungen der federnden Ringscheibe 27 gehört eine axiale Verstellung des äußeren Kolbeneinspannringes 16, bei der sich die Auflagefläche des Bundes 26 gegenüber der Auflagefläche am Abstandsring 28 verschiebt.
Zu den die Vorspannkraft beeinflussenden Einbaubedingungen gehört aber auch der radiale Abstand des Bundes 26, das die Länge des Hebelarmes für die federnde Ringscheibe 27 bestimmt. Der durch den Abstandsring 28 erzielte Abstand zwischen der ersten federnden Dichtscheibe 21 und der federnden Ringscheibe 27 ist so bemessen, dass die erste federnde Dichtscheibe 21 in ihrem großen Durchmesserbereich einen ausreichenden Federweg von mindestens 0,2 mm erhält.
Der für die Bewegungsfreiheit des inneren Durchmesserbereiches der federnden Ringscheibe 27 erforderliche Federweg wird durch eine entsprechende Tiefe des ringförmigen Federraumes 25 verwirklicht.
Zur Erzielung eines progressiven Öffnungsverlaufes der beiden Überströmdrosseln 23, 24 sind die entsprechenden federnden Ringscheiben 27 und die dazugehörenden federnden Dichtscheiben 21, 22 in ihrer Federsteife so abgestimmt, dass die federnde Ringscheibe 27 schwächer als die federnde Dichtscheibe 21 ausgelegt ist. Der Kolben 5 besitzt weiterhin eine Bypassdrossel 29, die in beiden Richtungen wirkt und die für geringe Dämpferkräfte bei sehr langsamen Anregungen sorgt.
Die Wirkungsweise einer Gasfeder-Dämpfer-Einheit ist allgemein bekannt, sodass an dieser Stelle lediglich auf die Wirkungsweise der neuartigen Überströmdrossel 14 und zwar am Beispiel der ersten Überströmdrossel 23 eingegangen werden muss. In der druckausgeglichenen Ausgangsstellung wird die erste federnde Dichtscheibe 21 durch die Kraft der konstruktionsbedingten Vorspannung auf den Kolben 5 gedrückt und damit der erste Ringkanal 17 dichtend verschlossen. Damit ist die Durchflussrich- tung des Druckgases vom zweiten Druckraum 11 zum ersten Druckraum 10 abgesperrt. Wegen des Druckausgleichs strömt auch keine Druckluft über die Bypassdrossel 29.
Bei einer Druckdifferenz vom zweiten Druckraum 11 zum ersten Druckraum 10 ist die Überströmdrossel 23 dichtend verschlossen, sodass sich in einer weichen Dämpfungs- phase Druckluft lediglich über die Bypassdrossel 29 ausgleichen kann. Dabei ist der Verlauf der Strömungskemilinie dieser weichen Dämpfungsphase nichtlinear und verhärtet sich mit zunehmender Druckdifferenz. Bei einer Druckdifferenz vom ersten Druckraum 10 zum zweiten Druckraum 11 wirkt zunächst die Bypassdrossel 29 wieder in einer weicheren Dämpfungsphase, bevor bei einer entsprechend größeren Druckdifferenz die erste federnde Dichtscheibe 21 in einer härteren Dämpfungsphase mit ihrem äußeren Durchmesserbereich von der Anlagefläche des Kolbens 5 abhebt und einen Durchflussspalt freigibt, sodass die Druckluft in ausgleichender Weise vom ersten Druckraum 10 zum zweiten Druckraum 11 strömen kann. Dabei bleibt die erste federnde Dichtscheibe 21 mit ihrem inneren Durchmesserbereich durch die Kraft der vorgespannten federnden Ringscheibe 27 eingespannt. In dieser härteren Dämpfungsphase, die bis zum Ausgleich der an der ersten federnden Dichtscheibe 21 wirkenden Öffnungskraft mit der Vorspannkraft der federnden Ringscheibe 27 reicht, ergibt sich eine lineare Öffnungscharakteristik, deren Anstieg allein von der Federcharakteristik der ersten federnden Dichtscheibe 21 bestimmt wird. Bei einer die Vorspannkraft der federnden Ringscheibe 27 übersteigenden Druckdifferenz zwischen dem ersten Druckraum 10 und dem zweiten Druckraum 11 hebt in einer weicheren Dämpfungsphase auch der innere Durchmesserbereich der ersten federnden Dichtscheibe 21 von seiner Anlagefläche am Kolben 5 ab, wobei die erste federnde Dichtscheibe 21 in ihrer bisherigen schrägen und gespannten Lage verbleibt. Dadurch vergrößert sich mit dem Abheben der federnden Dichtscheibe 21 im inneren Durchmesserbereich auch der im äußeren Durchmesserbereich befindliche Drosselspalt. Für diese weichere Dämpfungsphase stellt sich wiederum eine lineare Öffnungscharakteristik ein, deren Anstieg jetzt aber von der Resultierenden der Federkräfte der ersten federnden Dichtscheibe 21 und der federnden Ringscheibe 27 bestimmt wird. Auf Grund der Reihenschaltung der federnden Dichtscheibe 21 und der federnden Ringscheibe 27 ist der Anstieg der Öffnungscharakteristik in der weicheren Dämpfungsphase steiler und damit weicher.
Beide linearen Öffnungscharakteristiken zusammen betrachtet ergeben über den gesamten Öffnungsweg der federnden Dichtscheiben 21, 22 einen annähernd progressiven Verlauf. iste der Bezugszeichen
1 Gehäuse Gehäusewand Gehäusefuß Gehäusedeckel Kolben Kolbenstange Kolbenstangenkopf Balg Kolbenring
10 Erster Druckraum
11 Zweiter Druckraum
12 Verbindungskanal
13 Druckluftanschluss
14 Überströmdrossel
15 Innerer Kolbeneinspannring 6 Äußerer Kolbenemspannring 7 Erste Ringnut 8 Zweite Ringnut 9 Erste Durchgangsbohrung 0 Zweite Durchgangsbohrung 1 Erste federnde Dichtscheibe 2 Zweite federnde Dichtscheibe 3 Erste Überströmdrossel 4 Zweite Überströmdrossel 5 Federraum 6 Bund Federnde Ringscheibe Abstandsring Bypassdrossel

Claims

Patentansprüche
1. Gasfeder-Dämpfer-Einheit, bestehend aus einem zylindrischen, mit Druckgas gefüllten Gehäuse (1) und einem doppeltwirkenden Kolben (5) mit einer Kolbenstange (6), wobei das Gehäuse (1) und die Kolbenstange (6) zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen eingespannt sind und der Kolben (5) den Zylinderraum des Gehäuses (1) in einen ersten Druckraum (10) und in einen zweiten Druckraum (11) trennt und beide Druckräume (10, 11) zum Zwecke eines Volumenausgleiches durch eine Ü- berströmdrossel (14) im Kolben (5) miteinander verbunden sind, wobei die Überströmdrossel (14) aus einer ersten Überströmdrossel (23), aus einer zweiten Überströmdrossel (24) und wahlweise aus einer Bypassdrossel (29) besteht und die beiden Uberströmdrosseln (23, 24) räumlich voneinander getrennt angeordnet, entgegengesetzt ausgerichtet und mit einer oder mehreren einseitig eingespannten und federnden Dichtscheiben (21, 22) ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Dichtscheiben (21) der Überströmdrossel (23) und die federnden Dichtscheiben (22) der Überströmdrossel (24) durch jeweils mindestens ein federndes Element eingespannt sind, wobei die Federcharakteristik der federnden Dichtscheiben (21, 22) beider Überströmdrosseln (23, 24) jeweils die Öffnungscharakteristik in einer härteren Dämpfungsphase und die Federcharakteristik jedes der federnden Elemente beider Überströmdrosseln (23, 24) die Öffnungscharakteristik in einer weicheren Dämpfungsphase bestimmt.
2. Gasfeder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 1, wobei die federnden Dichtscheiben (21, 22) in ihrem inneren Durchmesserbereich eingespannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element eine federnde Ringscheibe (27) ist, die mit axialem Abstand zu den jeweiligen federnden Dichtscheiben (21, 22) angeordnet ist, die sich mit einem radialen Abstand zum eingespannten Durchmesserbereich der federnden Dichtscheiben (21, 22) an einem Widerlager abstützt und die mit ihrem federnden Durchmesserbereich den inneren Durchmesserbereich der federnden Dichtscheiben (21, 22) belastet.
3. Gasfeder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Ringscheiben (27) planeben ausgeführt sind und dass zur Abstandshaltung und zur Übertragung der Kraft der federnden Ringscheibe (27) auf die federnden Dichtscheiben (21, 22) zwischen den federnden Ringscheiben (27) und den federnden Dichtscheiben (21, 22) ein Abstandsring (28) angeordnet ist.
4. Gasfeder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager für die Abstützimg der federnden Ringscheiben (27) als Anschlag für die maximale Wegbegrenzung der federnden Dichtscheiben (21, 22) ausgelegt ist.
5. Gasfeder-Dämpfer-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager für die Abstützung der federnden Ringscheiben (27) durch einen, einen Federraum (25) radial begrenzenden Bund (26) am inneren Kolbeneinspannring (15) und am äußeren Kolbeneinspannring (16) ausgebildet ist.
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