DE1430494B1

DE1430494B1 - Hydropneumatischer Einrohr-Stossdaempfer fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1430494B1
Application number: DE19621430494
Authority: DE
Inventors: Erwin Hausmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-01-22
Filing date: 1962-01-22
Publication date: 1970-04-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Einrohr-Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit und zum Kolbenstangenvolumenausgleich dienendem Gas gefüllten Zylinder, einem darin im Bereich der Dämpfungsflüssigkeit hin- und herbeweglichen, ventilgesteuerte Drosselöffnungen für die Dämpfungsflüssigkeit aufweisenden Dämpfungskolben und zwei beidseitig davon angeordneten, den Aus- und Einfahrhub des Dämpfungskolbens durch vollständiges oder teilweises Abdecken seiner Drosselöffnungen hydraulisch begrenzenden Bremsringscheiben, die an Stützfedern frei tragend befestigt sind und von denen die den Ausfahrhub des Dämpfungskolbens begrenzende Bremsringscheibe mit ihrer Stützfeder um die Kolbenstange herum angeordnet und am Kolbenstangen-Durchtrittsende des Zylinders abgestützt ist.
Bei einem vorbekantnen Einrohr-Stoßdämpfer im wesentlichen obiger Art (deutsche Patentschrift 428 520), der jedoch wegen fehlenden Druckgaspolsters nicht zu den hydropneumatischen Dämpfern im engeren Sinn gerechnet werden kann, ist die zur hydraulischen Begrenzung des Einfahrhubes des Dämpfungskolbens vorhandene Bremsringscheibe über ihre Stützfeder am Zylinderboden abgestützt, wobei der obere Teil der Stützfeder sich in dem zum notwendigen Kolbenstangenausgleich mit Luft bzw. Gas - ohne Trennung an die Dämpfungsflüssigkeit grenzend - gefüllten Raum des Zylinders befindet. Eine wirksame hydraulische Begrenzung des Dämpfungskolben-Einfahrhubes kann hier deswegen nicht erreicht werden, weil es bei Auftreffen des Dämpfungskolbens auf die Bremsringscheibe lediglich zu einer Blockierung des Flüssigkeitsdurchtritts, jedoch nicht zu der erwünschten stark vergrößerten Dämpfung kommt, da sich dann der Dämpfungskolben mit der über ihm befindlichen Dämpfungsflüssigkeit praktisch ungehindert gegen das darüber befindliche Ausgleichsluftpolster weiter vorbewegen kann. Der dadurch bedingte Druckanstieg im Ausgleichsluftpolster über den Atmosphärendruck sowie die zunehmende Kompression der an der Bremsringscheibe angreifenden Schraubenfeder reichen jedenfalls nicht aus, um eine wirksame Begrenzung der weiteren Kolbeneinfahrbewegung zu gewährleisten. Vielmehr kommt es dabei letztlich zu einem stoßartigen Aufeinanderschlagen der mechanischen Teile, was sowohl zu für den Fahrkomfort abträglichen Stößen als auch zu einer überbeanspruchung und damit Zerstörung der betreffenden Stoßdämpferteile führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten hydropneumatischen Einrohr-Stoßdämpfer dahingehend zu verbessern, daß auch seine Dämpfungskolben-Einfahrbewegung wirksam hydraulisch gebremst werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Einfahrhub des Dämpfungskolbens hydraulisch begrenzende Bremsringscheibe mit ihrer Stützfeder an einem abdichtenden Trennkolben befestigt ist, der in bekannter Weise gegenüber dem Zylinderboden durch ein unter hohem Druck stehendes Druckgaspolster abgestützt ist.
Auf diese Weise läßt sich die Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens hydraulisch sicher begrenzen, weil im Augenblick des Ansprechens der hydraulischen Bremse, also beim Auftreffen des Dämpfungskolbens auf die seinen Einfahrhub begrenzende Bremsringscheibe, das hinter dem Trennkolben befindliche Hochdruckgaspolster der weiteren Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens und der vor ihm befindlichen Dämpfungsflüssigkeit einen ausreichend hohen Gegendruck entgegensetzt. Ein solcher Gegendruck kann im Rahmen der herkömmlichen Stoßdämpfer-Abmessungen mit mechanischen Federn kaum erzielt werden, da dann entsprechend stark dimensionierte Schrauben- oder Tellerfedern verwendet werden müßten, die aus Platzgründen in einem Stoßdämpfer herkömmlicher Abmessungen kaum unterzubringen sind. Somit ist es für die Erfindung nicht nur wesentlich, daß die die Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens hydraulisch begrenzende Bremsringscheibe mit ihrer Stützfeder an einem Trennkolben schlechthin abgestützt wird, sondern daß der Trennkolben selbst gegen den Zylinderboden durch ein unter sehr hohem, nämlich etwa 20 und mehr Atmosphärendruck stehenden Gaspolster abgestützt ist, da allein letzteres im Rahmen der zur Verfügung stehenden baulichen Abmessungen des Einrohr-Stoßdämpfers einen entsprechend hohen Gegendruck der weiteren, zusätzlich gebremst erfolgenden Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens entgegenzusetzen vermag.
Es ist bei einem Einrohr-Stoßdämpfer bereits vorgeschlagen worden, die den Einfahrhub des Dämpfungskolbens hydraulisch bremsende Ringscheibe über eine Stützfeder an einem abdichtenden Trennkolben abzustützen. Abgesehen davon, daß hier die Ausfahrbewegung ,des Dämpfungskolbens nicht hydraulisch begrenzt wird, ist der die Bremsringscheibe abstützende Trennkolben nur über eine Schraubenfeder gegen den Zylinderboden abgestützt.
Unbefriedigende Verhältnisse in bezug auf die Einfahrbegrenzung des Dämpfungskolbens liegen auch bei bekannten Mehrrohr-Stoßdämpfern vor (USA.-Patentschriften 2 456 736 und 2 599 477), die zwei zu beiden Seiten des Kolbens angeordnete, federnd an Teilen des Innenzylinders abgestützte, hydraulisch wirksame Bremsringscheiben aufweisen. Hier ist die Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens deswegen nur in begrenztem Umfang hydraulisch abzubremsen, weil wegen des Vorhandenseins federbelasteter Bodenventile bei Auftreffen des Stoßdämpferkolbens auf die oberhalb des Bodenventils angeordnete Bremsringscheibe lediglich noch die mechanische Federkraft des Bodenventils zu überwunden werden braucht, mithin auch hier keine ausreichend hohe Gegenkraft vorhanden ist. Die die Bodenventilplatten beaufschlagenden mechanischen Federn sind infolge ihrer Abstimmung auf die normale Druckstufendämpfung nicht in der Lage, der weiteren Einfahrbewegung des durch das Auftreffen auf die Bremsringscheibe nunmehr mit geschlossenen Drosselöffnungen versehenen Dämpfungskolbens einen hinreichend starken Widerstand entgegenzusetzen. Daher ist es in diesen Fällen unvermeidlich, daß die hinter dem Dämpfungskolben befindliche Dämpfungsflüssigkeit wegen des sich bei der weiteren Einfahrbewegung vergrößernden Volumens zersprühen muß, wodurch es in der Dämpfungsflüssigkeit zu schädlicher Schaumbildung kommt.
Alle diese vorerwähnten Mängel treten beim Erfindungsgegenstand nicht auf, wofür aber Voraussetzung ist, daß sämtliche Merkmale der Gesamtkombination des Patentanspruchs 1 vorhanden sind, die mit Anspruch 1 allein unter Schutz gestellt wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Befestigung der die Bremsringscheibe zur hydraulischen Begrenzung des Kolbeneinfahrhubes frei tragenden Stützfeder an dem Trennkolben über eine an der Stützfeder angelötete Schlitzschraube, die unter Zwischenschaltung einer Dichtungsscheibe mit ihrem Schraubenschaft den Trennkolben durchdringt und durch eine auf dessen Rückseite angeordnete Kontermutter gehalten ist. Für diese Maßnahme wird Schutz nur in Verbindung mit der vorerwähnten Gesamtmerkmalskombination begehrt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des hydropneumatischen Einrohr-Stoßdämpfers 'nach der Erfindung in axialem Längsschnitt dargestellt.
Der abgebildete hydropneumatische Einrohr-Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge besteht im wesentlichen aus dem Zylindergehäuse 1 und dem darin hin- und herbeweglichen Dämpfungskolben 2, dessen Kolbenstange 3 durch eine mehrschichtige Dichtung 4 und einen Abschlußdeckel 5 am einen Stirnende des Zylinders 1 hindurchgeführt ist. Die Kolbenstange weist an ihrem freien Ende 6 ein Schraubgewinde zum Anschließen eines am Fahrgestell oder an der Fahrzeugachse gelenkig gelagerten Halteorgans auf. An seinem anderen Ende ist das Zylindergehäuse 1 mit einem Befestigungsauge 7 versehen, das zum Anschluß der über Blatt- oder Schraubendruckfedern oder ähnlicher Federungsmittel federnd am Fahrgestell abgestützten Radachse bzw. des Fahrgestellrahmens dient. Ein im Zylindergehäuse 1 befindlicher Trennkolben 8 unterteilt das Zylinderinnere in zwei Teilkammerräume 9 und 10, von denen ersterer mit Dämpfungsflüssigkeit und letzterer mit einem unter hohem Druck von z. B. 20 und mehr Atmosphären stehenden Gas gefüllt ist. Das Druckgaspolster 10 dient zum Ausgleich des durch das mehr oder weniger weite Einfahren der Kolbenstange 3 verdrängten Flüssigkeitsvolumens und zur Unterdrückung der Hohlraumbildung in der Dämpfungsflüssigkeit. Im Dämpfungskolben 2 sind für beide Arbeitsrichtungen wirksame Drosselöffnungen 11 vorgesehen, die durch Ventilfederscheiben 12 und 13 mehr oder weniger weit abgedeckt sind und dadurch die gewünschte Dämpfungswirkung während des normalen Fahrbetriebes hervorrufen.
Zwischen dem Dämpfungskolben 2 und der den Kolbenstangendurchtritt bildenden Stirnwand des Zylinders 1 ist eine Bremsringscheibe 14 vorgesehen, die die Kolbenstange 3 mit Abstand umgreift und über eine kegelig ausgebildete Schraubenfeder 15 an dem Stützkörper 16 des Kolbenstangendurchtrittsendes abgestützt ist. Die Bremsringscheibe 14 wird durch die Schraubenfeder 15 normalerweise in bestimmtem Abstand von gern Stützkörper 16 frei tragend gehalten, wobei sie nur an der Zylinderwand seitlich geführt wird. Sie besitzt an ihrer dem Kolben 2 zugekehrten Seite eine dessen Oberseite angepaßte Gestalt, derart, daß die Drosselöffnungen 11 bei Auftreffen des Kolbens 2 auf die Bremsringscheibe 14 von letzterer ganz oder zumindest teilweise abgedeckt bzw. verschlossen werden. Sofern daher der Kolben 2 eine über seine normale Hubbewegung hinausgehende Ausfahrbewegung beschreibt und dabei auf die Bremsringscheibe 14 trifft, tritt eine zusätzliche hydraulische Bremsung des Kolbens auf, und zwar entsprechend der Vergrößerung des durch das Maß der durch die Bremsringscheibe 14 abgedeckten Kolben-Drosselöffnungen 11 vermehrten Dämpfungswiderstandes.
Weiterhin ist eine der Scheibe 14 entsprechend ausgebildete Bremsringscheibe 17 auch zur hydraulischen Abbremsung des Kolbeneinfahrhubes vorgesehen. Die Bremsringscheibe 17 ist gleichfalls frei tragend an einer kegelförmigen, als Schraubenfeder ausgebildeten Stützfeder 18 befestigt, die ihrerseits über eine angelötete Schlitzschraube 19 unter Zwischenschaltung der Dichtungsscheibe 20 an dem Trennkolben 8 befestigt ist. Die Schlitzschraube 19 durchsetzt dabei mit ihrem Schraubenschaft 19' den Trennkolben und wird darin durch eine auf dessen Rückseite angeordnete Kontermutter 21 sicher gehalten. Ein in eine entsprechend ausgebildete Nut 8' des Trennkolbens eingelegter Dichtungsring 22 bewirkt eine hinreichende Abdichtung des Druckgaspolsters 10 gegenüber dem Flüssigkeitsraum 9.
Für die vorliegende Erfindung ist also wesentlich, daß nicht nur der Kolbenausfahrhub durch die Bremsringscheibe 14, sondern vor allem auch der Einfahrhub des Kolbens durch die Bremsringscheibe 17 wirksam hydraulisch begrenzt bzw. abgebremst werden kann, die sich dabei über die Stützfeder 18 gegen den unter dem Einfluß des hochgespannten Druckgases stehenden Trennkolben 8 abstützt. Dadurch können die sonst üblichen Begrenzungsanschläge am Fahrzeug bzw. an der Fahrzeugfederung entfallen. Da beide Bremsringscheiben frei tragend an der sie haltenden kegelförmigen Feder 15 bzw. 18 befestigt sind und beliebig weit in das Zylinderinnere hineinragen können, kann die Dämpfungscharakteristik des hydropneumatischen Stoßdämpfers in den äußeren Hubbereichen des Dämpfungskolbens 2 beliebig verändert bzw. der Dämpfungswiderstand hier entsprechend vergrößert werden. Dabei kann es zuweilen von Vorteil sein, in den Bremsringscheiben 14 und 17 noch besondere überströmungs- bzw. Drosselkanäle vorzusehen, beispielsweise an dem Umfang der Bremsringscheiben, um auf diese Weise auch in den äußeren Aus- und Einfahrhubbereichen des Dämpfungskolbens 2 noch ein gewisses Überströmen der Dämpfungsflüssigkeit von der einen in die andere Arbeitskammerhälfte des Dämpfers zu ermöglichen.

Claims

Patentansprüche: 1. Hydropneumatischer Einrohr-Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge, mit einem teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit und zum Kolbenstangenvolumenausgleich dienenden Gas gefüllten Zylinder, einem darin im Bereich der Dämpfungsflüssigkeit hin- und herbeweglichen, ventilgesteuerte Drosselöffnungen für die Dämpfungsflüssigkeit aufweisenden Dämpfungskolben und zwei beidseitig davon angeordneten, den Aus- und Einfahrhub des Dämpfungskolbens durch vollständiges oder teilweises Abdecken seiner Drosselöffnungen hydraulisch begrenzenden Bremsring-Scheiben, die an Stützfedern frei tragend befestigt sind und von denen die den Ausfahrhub des Dämpfungskolbens begrenzende Bremsringscheibe mit ihrer Stützfeder um die Kolbenstange herum angeordnet und am Kolbenstangen-Durchtrittsende des Zylinders abgestützt ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die den Einfahrhub des Dämpfungskolbens (2) hydraulisch begrenzende Bremsringscheibe (17) mit ihrer Stützfeder (18) an einem abdichtenden Trennkolben (8) befestigt ist, der in bekannter Weise gegenüber dem Zylinderboden durch ein unter hohem Druck stehendes Druckgaspolster (10) abgestützt ist.
2. Hydropneumatischer Einrohr-Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der die Bremsringscheibe (17) zur hydraulischen Begrenzung des Kolbeneinfahrhubes frei tragenden Stützfeder (18) an dem Trennkolben (8) über eine an der Stützfeder angelötete Schlitzschraube (19) erfolgt, die unter Zwischenschaltung einer Dichtungsscheibe (20) mit ihrem Schraubenschaft (19') den Trennkolben durchdringt und durch eine auf dessen Rückseite angeordnete Kontermutter (21) gehalten ist.