DE1430494C - Hydropneumatic mono-tube shock absorber for motor vehicles - Google Patents
Hydropneumatic mono-tube shock absorber for motor vehiclesInfo
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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 ' Stiitzfedern 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.The invention relates to a hydropneumatic single-tube shock absorber for motor vehicles with a gas that is partially used with damping fluid and for piston rod volume compensation filled cylinder, one inside in the area of the damping fluid reciprocating, valve-controlled throttle openings for the damping fluid having damping pistons and two arranged on both sides thereof, the extension and retraction stroke of the damping piston by completely or partially covering its throttle openings hydraulically limiting brake ring disks which are attached to cantilever springs and from which the braking ring disc limiting the extension stroke of the damping piston with its support spring around the Piston rod arranged around and at the piston rod passage end of the cylinder is supported.
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 weiden, 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. .In the case of a previously known single-tube shock absorber essentially of the above type (German patent specification 428 520), which, however, is not part of the hydropneumatic dampers in the In a narrower sense, it is the hydraulic limitation of the retraction stroke of the damping piston existing brake ring disc supported on its support spring on the cylinder base, the The upper part of the support spring is located in the piston rod that is necessary for balancing with air or gas - Adjacent to the damping fluid without separation - the filled space of the cylinder is located. One effective hydraulic limitation of the damping piston retraction stroke can therefore not be achieved here graze because it only closes when the damping piston hits the brake ring disc a blockage of the liquid passage, but not to the desired greatly increased damping comes, because then the damping piston with the damping fluid located above it can move forward practically unhindered against the compensating air cushion located above. the the resulting increase in pressure in the compensating air cushion above atmospheric pressure and the increasing In any case, compression of the helical spring engaging the brake ring disc is not sufficient in order to ensure an effective limitation of the further piston retraction movement. Much more Ultimately, the mechanical parts hit each other abruptly, which is both to impacts that are detrimental to driving comfort as well as to overuse and thus Destruction of the shock absorber parts concerned. .
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.The invention is based on the object of the aforementioned hydropneumatic single-tube shock absorber to the effect that its damping piston retraction movement is also effective can be braked hydraulically.
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. ·According to the invention, this object is achieved in that the retraction stroke of the damping piston hydraulically limiting brake ring disc with its support spring attached to a sealing separating piston is, which in a known manner against the cylinder base by a standing under high pressure Pressurized gas cushion is supported. ·
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 Breinsringscheibe, 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 GaspolsterIn this way, the retraction movement of the damping piston can be safely limited hydraulically, because at the moment the hydraulic brake is activated, i.e. when the damping piston hits on the Breins ring disc limiting its retraction stroke, the one located behind the separating piston High pressure gas cushion of the further retraction movement of the damping piston and the one in front of it the damping fluid is opposed by a sufficiently high counterpressure. Such a back pressure can within the scope of the conventional shock absorber dimensions with mechanical springs can hardly be achieved, since then correspondingly strongly dimensioned helical or disc springs are used would have to be, which for reasons of space in a shock absorber of conventional dimensions hardly are to be accommodated. Thus, it is not only essential for the invention that the retraction movement of the damping piston hydraulically limiting brake ring disc with its support spring on one Separating piston is simply supported, but that the separating piston itself, against the cylinder base by a gas cushion under a very high pressure, namely around 20 or more atmospheric pressure
so abgestützt ist, da allein letzteres im Rahmen der zur Verfügung stehenden baulichen Abmessungen des Einrohr-Stoßdämpfers einen entsprechend hohen-Gegendruck der weiteren, zusätzlich gebremst, erfolgen-. den Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens ent-is supported in such a way that the latter alone is part of the for Available structural dimensions of the single-tube shock absorber a correspondingly high counter pressure the other, additionally braked, take place. the retraction movement of the damping piston
s5 gegenzusetzen vermag.s5 is able to oppose it.
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.It has already been proposed in a single-tube shock absorber that the retraction stroke of the damping piston Hydraulically braking ring disc via a support spring on a sealing separating piston to support. Apart from the fact that here the extension movement of the damping piston is not hydraulic is limited, the separating piston supporting the brake ring disc is only via a helical spring supported against the cylinder bottom.
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.There are also unsatisfactory conditions with regard to the retraction limitation of the damping piston in known multi-tube shock absorbers before (U.S. Patents 2,456,736 and 2,599,477), the two arranged on both sides of the piston, resiliently supported on parts of the inner cylinder, hydraulic have effective brake ring disks. Because of this, the retraction movement of the damping piston is here only to a limited extent to brake hydraulically, because of the presence of spring-loaded Bottom valves when the shock absorber piston hits the one above the bottom valve Brake ring disc only needs to be overcome by the mechanical spring force of the bottom valve needs, so here too there is no sufficiently high counterforce. The the bottom valve plates acting mechanical springs are due to their coordination with the normal compression damping unable to retract any further as a result of hitting the brake ring disc now provided with closed throttle openings a sufficient damping piston to oppose strong resistance. Therefore, in these cases, it is inevitable that the Damping fluid located behind the damping piston is sprayed because of the increasing volume during the further retraction movement must, as a result of which there is harmful foam formation in the damping liquid. All of these aforementioned shortcomings occur with the subject matter of the invention not on, but for which it is a prerequisite that all features of the overall combination of claim 1 are present, which is placed under protection with claim 1 alone.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung er-· folgt 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.According to a further feature of the invention, the brake ring disk is fastened to the hydraulic limitation of the piston retraction stroke cantilevered support spring on the separating piston a slotted screw soldered to the support spring, which with the interposition of a sealing washer with its screw shaft penetrates the separating piston and is arranged on the rear side of the piston Lock nut is held. For this measure, protection is only given in connection with the aforementioned combination of features desired.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des hydropneumatischen Einrohr-Stoßdämpfers nach der Erfindung in axialem Längsschnitt dargestellt. In the drawing is an embodiment of the hydropneumatic single-tube shock absorber shown according to the invention in axial longitudinal section.
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 Y. mehr oder weniger weit abgedeckt sind und dadurch die gewünschte Dämpfungswirkung während des normalen Fahrbetriebes hervorrufen.The hydropneumatic single-tube shock absorber shown for motor vehicles consists essentially of the cylinder housing 1 and the back and forth therein moving damping piston 2, the piston rod 3 by a multilayer seal 4 and a cover 5 is passed through one end of the cylinder 1. The piston rod has * at its free end 6 a screw thread for connecting one to the chassis or to the vehicle axle articulated holding organ. At its other end, the cylinder housing 1 is with a fastening eye 7 is provided, which is used to connect the leaf or helical compression springs or similar suspension means resiliently supported on the chassis or the chassis frame serves. A separating piston 8 located in the cylinder housing 1 divides the interior of the cylinder into two sub-chamber spaces 9 and 10, the former with damping fluid and the latter with a under high pressure of e.g. B. 20 and more atmospheres standing gas is filled. The compressed gas cushion 10 serves to compensate for the more or less far retraction of the piston rod 3 displaced liquid volume and to suppress the formation of cavities in the damping liquid. In the damping piston 2 there are throttle openings 11 that are effective for both working directions provided, which are covered by valve spring washers 12 and 13 Y. to a greater or lesser extent and thereby produce the desired damping effect during normal driving.
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 dem 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.Between the damping piston 2 and the end wall of the forming the piston rod passage Cylinder 1, a brake ring disk 14 is provided which engages around the piston rod 3 at a distance and Via a conical coil spring 15 on the support body 16 of the piston rod passage end is supported. The brake ring disk 14 is normally in certain by the coil spring 15 Distance from the support body 16 held in a cantilevered manner, with it only on the cylinder wall is guided laterally. On its side facing the piston 2, it has an upper side adapted to the latter Shape such that the throttle openings 11 when the piston 2 hits the brake ring disc 14 are completely or at least partially covered or closed by the latter. Provided therefore the piston 2 describes an extension movement beyond its normal stroke movement and hits the brake ring disk 14, additional hydraulic braking occurs of the piston, in accordance with the magnification of the by the extent of the by the brake ring disc 14 covered piston throttle openings 11 increased damping resistance.
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 Flüssigkeits'raum 9.
Für die vorliegende Erfindung ist also wesentlich,Furthermore, a brake ring disk 17 designed correspondingly to disk 14 is also provided for hydraulic braking of the piston retraction stroke. The ring brake disk 17 is likewise fastened in a cantilevered manner to a conical support spring 18 designed as a helical spring, which in turn is fastened to the separating piston 8 via a soldered-on slotted screw 19 with the sealing disk 20 interposed. The slotted screw 19 penetrates the separating piston with its screw shank 19 'and is securely held therein by a lock nut 21 arranged on its rear side. A sealing ring 22 inserted into a correspondingly designed groove 8 'of the separating piston provides adequate sealing of the pressurized gas cushion. 10 opposite the liquid space 9.
It is therefore essential for the present invention that
ao daß nicht nur der Kolbenausfahrhub durch die Bremsringscheibe 14, sondern vor allem auch der Einfahrhub des Kolbens durch die Brems ringscheibe 17 wirksam hydraulisch begrenzt bzw. abgebremst werden kann, die sich dabei über die Stüttfeder 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.ao that not only the piston extension stroke through the Brake ring disk 14, but above all the retraction stroke of the piston through the brake ring disk 17 can be effectively limited or braked hydraulically, which is thereby via the Stüttfeder 18 is supported against the separating piston 8, which is under the influence of the high pressure compressed gas. Through this the usual limit stops on the vehicle or on the vehicle suspension omitted. Since both brake ring disks are cantilevered on the conical spring 15 that holds them or 18 are attached and can protrude as far into the interior of the cylinder, the damping characteristics of the hydropneumatic shock absorber in the outer stroke areas of the damping piston 2 can be changed as required or the damping resistance can be increased accordingly. It can sometimes be an advantage to have special overflow in the brake ring disks 14 and 17. or to provide throttle channels, for example-on the circumference of the brake ring disks to in this way also in the outer extension and retraction stroke areas of the damping piston 2 certain overflow of the damping fluid from one to the other half of the working chamber Allow damper.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010063102A1 (en) | 2010-12-15 | 2012-06-21 | Zf Friedrichshafen Ag | Piston assembly for vibration damper, has supporting disc with mounting opening whose cross section is smaller than that of pin so that axial tensile stress of pin obtained by difference of piston height and pin length is maintained |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102010063102A1 (en) | 2010-12-15 | 2012-06-21 | Zf Friedrichshafen Ag | Piston assembly for vibration damper, has supporting disc with mounting opening whose cross section is smaller than that of pin so that axial tensile stress of pin obtained by difference of piston height and pin length is maintained |
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