DE2308413A1 - SHOCK ABSORBER - Google Patents

Description

Hamburg, den 16. Februar 1973Hamburg, February 16, 1973

Priorität: 18. Februar 1972, Japan, Pat.-Anm. Nr₀ 16965/1972Priority: February 18, 1972, Japan, Pat. No. ₀ 16965/1972

Anmelder:Applicant:

TOKICO LTD.TOKICO LTD.

1-2, Nakajima,1-2, Nakajima,

Kawasaki-shi, Kanagawa-ken, JapanKawasaki-shi, Kanagawa-ken, Japan

StoßdämpferShock absorbers

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Stoßdämpfern oder Stützstrebeneinheiten, die besonders zur Ver* wendung in auf Rädern laufenden Fahrzeugen geeignet sind_e The invention relates to improvements in shock absorbers or struts units particularly application to Ver * are suitable in the current wheeled vehicles _e

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Stoßdämpfers, dessen Dämpfungskraft bei höherer Vibrationsfrequenz des Fahrzeugs oder des abgestützten Körpers verringert ist,The invention aims to create a shock absorber whose damping force at a higher vibration frequency of the Vehicle or supported body is reduced,

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wobei sich die Einrichtung durch bauliche Einfachheit auszeichnen soll.whereby the facility should be characterized by structural simplicity.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Stoßdämpfers oder einer Stützstrebeneinheit, der bzw« die bei temperaturbedingten Schwankungen der Dämpfungsleistung selbsttätig korrigierend arbeitet, so dau eine besonders gut stabilisierte Dämpfungscharakteristik ermöglicht wird, wobei wiederum sich die Vorrichtung durch besondere bauliche Einfachheit auszeichnet«The invention also aims to create a shock absorber or a support strut unit that or «the at temperature-related fluctuations in the damping power automatically corrects, so one is particularly long well stabilized damping characteristics is made possible, with the device in turn by special structural Simplicity distinguishes itself "

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Stoßdämpfers mit einer größeren Federkonstanten bei höheren Vibrationsfrequenzen des Fahrzeuges oder des durch die Vorrichtung abgestützten Körpers»Another object of the invention is to provide a shock absorber with a larger spring rate at a higher one Vibration frequencies of the vehicle or the body supported by the device »

Ein erfindungsgemäßer Stoßdämpfer weist einen äußeren und einen konzentriscn darin angeordneten inneren Zylinder und eine Kolbenstangen-Vorrichtung auf, die mit Dämpfungsmittel versehen und in dem inneren Zylinder verschieblich ist, wobei erfindungsgemäß die Kolbenstangen-Vorrichtung in dem inneren Zylinder zwei gewöhnlich getrennte Kammern abteilt, von denen die eine in ständiger Flüssigkeitsverbindung mit einem zwischen den beiden Zylindern vorgesehenen Ringraum steht und mit diesem zu einer Kammer vereinigt ist, so daii sich praktisch zwei Arbeitsflussigkeitskammern ergeben, wobei ein Luft- oder Gasraum mit einem abgedichtetenA shock absorber according to the invention has an outer cylinder and an inner cylinder arranged concentrically therein a piston rod device with damping means is provided and slidable in the inner cylinder, according to the invention, the piston rod device in the inner cylinder dividing two usually separate chambers, one of which is in constant fluid communication with an annular space provided between the two cylinders and is combined with this to form a chamber, so daii there are practically two working fluid chambers, being an air or gas space with a sealed

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gasförmigen Arbeitsmedium in jeder der zwei Flüssigkeitskanal ern gebildet und aufrechterhalten wird·gaseous working medium in each of the two liquid channels is formed and maintained

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung ausführlich erläutert und dargestellt ist·Further advantages and features of the invention emerge from the claims and from the following description and the drawings in which the invention is explained and illustrated in detail

Es zeigen :Show it :

Fig. 1—5 in Längsrichtung verlaufende Axialschnitte;FIGS. 1-5 axial sections running in the longitudinal direction;

durch bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung undby preferred embodiments of the invention and

Fig» 6 und 7 Arbeitsdiagramme zur Veranschaulichung der Leistungsfähigkeit einer erfindungsgemäßen Einrichtung«6 and 7 are working diagrams to illustrate the Performance of a device according to the invention "

Eine erfindungsgemäße Einrichtung, siehe Fig. 1, weist einen äußeren Zylinder 1 auf, der durch einen Boden 1a abgeschlossen ist. Ein innerer Zylinder 2 ist fest und konzentrisch in dem äußeren Zylinder angeordnet, so dau zwischen den beiden Zylindern 1 und 2 ein Ringraum A gebildet wird·A device according to the invention, see FIG. 1, has a outer cylinder 1, which is closed by a bottom 1a. An inner cylinder 2 is fixed and concentric arranged in the outer cylinder, so last between the an annular space A is formed on both cylinders 1 and 2

Die oberen Enden des inneren und des äußeren Zylinders 2 bzw» 1 sind durch eine Stangenführung 5 dicht abgeschlossen, die in abgestufter Form einen Abschnitt 3a mit kleinerem und einen Abschnitt Jb mit größerem Durchmesser aufweist· Der Körper des Stoßdämpfers wird hauptsächlichem den vorerwähnten Teilen gebildet* _{Ä A Λ} , . _A -. - «The upper ends of the inner and outer cylinders 2 and 1, respectively, are tightly closed by a rod guide 5, which has, in stepped form, a section 3a with a smaller and a section Jb with a larger diameter. _{Ä A Λ,. A} -. - «

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Mit Ausnahme einer Luft- oder Gaskammer D im oberen Ende des inneren Zylinders 2 ist dessen Innenraum mit 01 gefüllt, was in der Zeichnung jedoch nur teilweise dargestellt ist, um die Figur übersichtlicher zu machen» In gleicher W_eise ist ein Luft- oder Gasrqum E im oberen Ende des Ringraumes A vorgesehen, während der übrige Teil mit öl gefüllt ist, wie nur teilweise angedeutet ist₉ so daß ein Ölraum G gebildet wird_e With the exception of an air or gas chamber D in the upper end of the inner cylinder 2 whose interior is filled with 01, which is however shown in the drawing only partially, to make clearer the character "In the same W _e ise is an air or Gasrqum E provided in the upper end of the annular space A, while the remaining part is filled with oil, as is only partially indicated ₉ so that an oil space G is formed _e

Im inneren Zylinder 2 ist ein Kolben 4- gleitfähig angeordnet» Dadurch wird der ölgefüllte Raum des Zylinders in einen oberen und einen unteren Ölraum B bzw« C unterteilt· Eine Kolbenstange 5 ist an ihrem unteren Ende fest mit dem Kolben 4- verbunden und erstreckt sich von dort aus axial nach oben durch den oberen ölraum B, den Gasraum D und eine axiale Bohrung 3c der Stangenführung 3 hindurch bis über das obere Ende des Hauptteiles der Vorrichtung» Auf diese Weise sind in dem Hauptteil drei Ölräume B, C und G und zwei Gasräume D und E ausgebildet»A piston 4 is slidably arranged in the inner cylinder 2 »This turns the oil-filled space of the cylinder into a upper and a lower oil space B or «C divided · A piston rod 5 is fixed at its lower end to the piston 4- connected and extends from there axially upwards through the upper oil chamber B, the gas chamber D and a axial bore 3c of the rod guide 3 through to over the upper end of the main part of the device »In this way there are three oil chambers B, C and G and in the main part two gas compartments D and E formed »

Die Ölräume C und G werden in ständiger Flussigkeitsver— bindung miteinander dadurch gehalten, daß mehrere Verbindung sÖffnungen 6 im unteren Ende des inneren Zylinders 2 ausgebildet ist, wodurch praktiscn eine vereinigte ölkammer gebildet wird. Daher weist die esfindungsgemäße Vorrichtung tatsächlich nur zwei ölkammern B sowie G plus G auf, die durch den Kolben 4- getrennt sind» Außerdem sind zweiThe oil chambers C and G are in constant fluid flow bond with each other held by the fact that several connection s openings 6 in the lower end of the inner cylinder 2 is formed, thereby practically forming a unified oil chamber. The device according to the invention therefore has actually only two oil chambers B and G plus G, which are separated by the piston 4- »There are also two

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Gasräume D und E vorhandeneGas compartments D and E available

Durch den Kolben 4 geht ein erster Flüssigkeitsweg 7 hindurch, dessen Öffnung bzw. Schließung durch ein erstes Rückschlagventil 8 gesteuert wird, das von einer im Kolben angeordneten Druckfeder 9 abgestützt wird, so daß ein Durchfluß durch den Kanal 7 ausschließlich vom oberen Ölraum B und zum unteren Ölraum G ermöglicht wird. Durch den Kolben 4 geht ein zweiter Flüssigkeitskanal 10 hindurch, dessen Öffnung bzw_e Scnließung durch ein zweites Rückschlagventil 11 gesteuert wird, das von einer im Kolben angeordneten Druckfeder 12 gestützt wird, so daß ein Durchfluß nur vom unteren Ölraum C zum oberen Ölraum B durch diesen Kanal hindurch ermöglicht wird«A first fluid path 7 passes through the piston 4, the opening or closing of which is controlled by a first check valve 8 which is supported by a compression spring 9 arranged in the piston, so that a flow through the channel 7 exclusively from the upper oil chamber B and to the lower oil chamber G is made possible. By the piston 4, a second liquid passage passes through 10, the opening or _e Scnließung by a second check valve 11 is controlled, which is supported by a disposed in the piston compression spring 12, so that a flow only from the lower oil chamber C to the upper oil chamber B by this Channel is made possible "

Der Öldurchgang 7» das Rückschlagventil 8 und die Druckfeder 9 bilden zusammen eine erste Dämpfungsvorrichtung, welche dazu dient, den Ölfluß vom oberen Ölraum B zum unteren Ölraum C zu beschränken, wenn die Dämpfungseinheit auseinanderbewegt wird. In gleicher Weise bilden der Öldurchgang 10, das Rückschlagventil 11 und die Druckfeder 12 eine zweite Dämpfungsvorrichtung, welche den Ölfluß vom unteren Ölraum C zum oberen Ölraum B beschränkt, wenn die Stoßdämpfer-Vorrichtung sich zusammenzieht. Diese Dämpfungsmittel sind an sich bekannt und können durch Drosselstellen, Klappenventile oder dergleichen ersetzt werden©The oil passage 7 »the check valve 8 and the compression spring 9 together form a first damping device, which serves to restrict the flow of oil from the upper oil chamber B to the lower oil chamber C when the damping unit moves apart will. The oil passage 10, the check valve 11 and the compression spring 12 form in the same way a second damper, which the oil flow from lower oil chamber C restricted to upper oil chamber B when the shock absorber device contracts. This dampening agent are known per se and can be replaced by throttling points, flap valves or the like ©

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Ein Dichtungsring 13 ist eng benachbart zur Stangenführung 3 um die Kolbenstange 5 herum im äußeren Endabschnitt des Außenzylinders 1 angeordnet, um zu verhindern, daü Luft und/oder öl aus dem Inneren des Hauptteiles des Stoßdämpfers nach außen leckt» Der Dichtungsring wirkt mit einem Kernring 19 zusammen, der im wesentlichen in den Dichtungsring 13 eingebettet ist» Ein Verschlußring 14 ist in.das obere Ende des Außenzylinderas1 eingeschraubt, so daß der Dichtungsring 13 und die Stangenführung 3 wirksam in der dargestellten Lage festgelegt werden» Ein Anschlag ist an der Stange 5 in einem entsprechenden Abstand über dem Kolben 4 befestigt· Die Oberseite 15a des Anschlages ist so ausgebildet, daß sie mit der Unterseite 3d. der Stan— genführung 3 in Berührung treten kann, wenn die Stoßdämpfer einheit einem Expansionshub unterworfen wird» Der Anschlag 15 begrenzt damit den maximalen Ausdehnungshub des Kolbens»A sealing ring 13 is closely adjacent to the rod guide 3 around the piston rod 5 in the outer end portion of the Outer cylinder 1 arranged to prevent air and / or oil from inside the main part of the shock absorber leaks outwards »The sealing ring cooperates with a core ring 19, which is essentially in the Sealing ring 13 is embedded »A locking ring 14 is screwed into the upper end of the outer cylinder as1, so that the sealing ring 13 and the rod guide 3 are effectively fixed in the position shown »A stop is on the rod 5 at a corresponding distance above attached to the piston 4 · The top 15a of the stop is designed so that it is with the bottom 3d. the stan- gene guide 3 can come into contact when the shock absorber unit is subjected to an expansion stroke »The stop 15 thus limits the maximum expansion stroke of the piston»

Ein Deckel 16 ist als umgekehrter Becher ausgebildet und fest an der Stange 5 eng benachbart zu deren oberen Ende angeordnet, das als Halterungsring 17 ausgebildet ist, mit dem der Stoßdämpfer an dem nicht dargestellten Fahrzeugchassis befestigt werden kann» Ein gleich geformter Halterungsring 18 ist fest an dem abgeschlossenen Boden 1a des äußeren Zylinders 1 angeordnet, so daß der Stoßdämpfer damit an einer nicht dargestellten Radachse des Fahrzeugs befestigt werden kann«A cover 16 is designed as an inverted cup and is fixedly arranged on the rod 5 closely adjacent to its upper end, which is designed as a retaining ring 17 with which the shock absorber can be attached to the vehicle chassis (not shown) »A similarly shaped retaining ring 18 is firmly attached the closed bottom 1a of the outer cylinder 1 is arranged so that the shock absorber can thus be attached to a not shown axle of the vehicle "

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Nachfolgend wird die Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen Stoßdämpfervorrichtung beschrieben· Es wird angenommen, daß die dargestellte Kolbenstangen-Vorrichtung ihre neutrale Stellung einnimmt, und daß die Kammern D und E das Gasvolumen V^ bzw« V₂ enthalten. Der Druck, der dann in allen Räumen B, C, D, E und G herrscht, ist Pq. Die Querschnittsfläche der Kolbenstange 5 beträgt Ar.The mode of operation of a shock absorber device according to the invention is described below. It is assumed that the piston rod device shown is in its neutral position and that the chambers D and E _{contain the gas volume V 1 and V 2,} respectively. The pressure that then prevails in all rooms B, C, D, E and G is Pq. The cross-sectional area of the piston rod 5 is Ar.

Wenn das Fahrzeug fährt und sein Chassis Schwingungen in Aufwärtsrichtung unterworfen ist, bewegt sich die Kolbenstangen-Vorrichtung 4, 5 im Innenraum des inneren Zylinders 2 aufwärts.When the vehicle travels and its chassis is vibrated in the upward direction, the piston rod device moves 4, 5 in the interior of the inner cylinder 2 upwards.

Das Volumen des Gasraumes D wird dann von seinem normalen Wert V^. auf einen bestimmten verkleinerten Wert V_x. verringert» Der in den Räumen B und D herrschende Druck wird von Pq dann auf einen gewissen erhöhten Wert P- veränderte Da andererseits das wirksame Volumen des unteren Olraumes C vergrößert wird, wird ein ergänzendes Ölvolumen, das der Summe ^ Ar .S) + (V^ -VVj) entspricht, vom Ölraum G durch die Verbindungsöffnungen 6 in den Ölraum G zugeführt, wobei praktisch kein Strömungswiderstand auftritt; in der Formel stellt S die Länge des Ausdehnungshubes dar* Gleichzeitig wird das Volumen des Gasraumes E von V₂ ^au-f einen bestimmten größeren Wert V'₂ ausgedehnt, der V₂+{Ar . S + (V^ - V₁ The volume of the gas space D is then from its normal value V ^. to a certain reduced value V _x . reduced »The pressure prevailing in chambers B and D is then changed from Pq to a certain increased value P-. V ^ -VVj), supplied from the oil chamber G through the connecting openings 6 into the oil chamber G, with practically no flow resistance occurring; In the formula, S represents the length of the expansion stroke * At the same time the volume of the gas space of E V ₂ is ^au -f a certain larger value V _{'2 may} be extended, the V ₂ + {Ar. S + (V ^ - V ₁

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entspricht· Der gewöhnlicn in den Kammern E, G und C herrschende Druck wird von P_Q auf einen bestimmten niedrigeren Wert P_p verringert* Es entwickelt sich daher ein Druckdifferential (P₁ - P₂) am Kolben 4-_e Dadurch wird verursacht, daß öl vom oberen und inneren Ölraum B durch den Durchgang gegen die Wirkung des Ruckscnlagventxles 8 und der Ventilfeder 9 in den unteren inneren Ölraum C fließt, wobei eine gewisse wirksame Dämpfungskralt ausgeübt wird»corresponds · The gewöhnlicn in the chambers E, G and C prevailing pressure is reduced _p of P _Q to a predetermined lower value P * Therefore, it develops a pressure differential (P ₁ - P ₂₎ on the piston 4- _e This causes oil flows from the upper and inner oil chamber B through the passage against the action of the Ruckscnlagventxles 8 and the valve spring 9 into the lower inner oil chamber C, whereby a certain effective damping force is exerted »

Wenn andererseits das Fahrzeugchassis einer nach unten gerichteten Schwingung und die Stoßdämpfereinheit damit einer Zusammenziehung unterworfen wird, die einer bestimmten abwärts gerichteten Hublänge S* entspricht, bewegt sich die Kolbenstang en-Vorrichtung 4-, 5 im inneren Zylinder 2 nach unten_e Dadurch wird eine bestimmte Ölmenge veranlaßt, aus der Kammer C durch die Durchlaßöffnungen 6 hindurch in den Raum G überzutreten, ohne daß irgendein merklicher Strömungswiderstand auitritt. Das Volumen des Gasraumes E wird von V2 auf einen gewissen kleineren Wert V^M ₂ verringerte Der in den Räumen E, G und C herrschende Druck erhöht sich von P₀ auf einen gewissen größeren Wert P*₂· Gleichzeitig wird, da das Volumen des Raumes B sich vergrößert, das Volumen des Gasraumes D von V,. auf einen gewissen größeren Wert V₁ vergrößert, der der Summe V₁+^V₂ - V"₂) - Ar . S^ entspricht· Der in den Räumen D und B herrschende Druck nimmt von Pq auf einen gewissen kleineren Wert P"^ ab« Auf diese Weise wird ein Druckdifferential (P'₂ - P^) am Kolben 4On the other hand the vehicle chassis so that a contraction is subjected to a downward vibration and the shock absorber unit of a certain downward stroke length S corresponding to *, the piston rod moves en-device 4, 5 in the inner cylinder 2 downward _e Thereby, a certain The amount of oil causes the chamber C to pass through the passage openings 6 into the space G without any noticeable flow resistance occurring. The volume of the gas space E is ^{reduced from V2 to a certain smaller value V M} _2. The pressure prevailing in the spaces E, G and C increases from P ₀ to a certain larger value P * ₂ · Simultaneously, since the volume of the space becomes B increases, the volume of the gas space D of V ,. increased to a certain larger value V ₁ , which corresponds to the sum V ₁ + ^ V ₂ - V " ₂ ) - Ar. S ^. The pressure prevailing in spaces D and B increases from Pq to a certain smaller value P" ^ ab «In this way there is a pressure differential (P ' ₂ - P ^) on piston 4

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erzeugt· Das Öl wird dadurch veranlaßt, vom ölraum C durch den Durcngang 10 in den Raum B zu fließen, wobei die Wirkung des Rückschlagventiles 11, das von der Feder 12 abgestützt ist, zu überwinden ist, so daß das Öl einer den Durchfluß beschränkenden Dämpfungskraft unterworfen wird»· The oil is caused to flow from the oil chamber C through the passage 10 to flow into the space B, the action of the check valve 11, which is supported by the spring 12, is to be overcome, so that the oil is one of the Is subjected to a damping force restricting the flow »

Ein wesentliches Arbeitsmerkmal des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers besteht im Vergleich zu bekannten Stoßdämpfer-Vorrichtungen darin, daß die Dämpfungskraft bei gleicher Kolbengeschwindigkeit selbsttätig und in vorteilhafter W_eise in Abhängigkeit von der Schwingungsfrequenz sich ändert·An essential feature of working of the shock absorber of the invention is compared to known shock absorber devices is that the damping force change ise at the same piston speed automatically and advantageously W _e depending on the vibration frequency, ·

Wenn z.B« der Stoßdämpfer nach Fig« 1 seinen Ausdehnungshub ausführt, wird das Ausmaß der Volumenverringerung im Gasraum D mit Erhöhung der Schwingungsfrequenz des Fahrzeugchassis größer; in entsprechendem Ausmaß verringert sich die Ölüberführung aus dem ölraum C in den Raum B₀ Daher wird mit Erhöhung der Vibrationsfrequenz die Schwingungsdämpfungskraft bei gleicher mittlerer Aufwärtsgeschwindigkeit der Kolbenstangen-Vorrichtung 4,5 verringert· Das gleiche gilt für den Fall eines Einzugshubes des Stoßdämpfers aufgrunddessen,^v daß der Gasraum E vorhanden ist·If, for example, the shock absorber according to FIG. 1 executes its expansion stroke, the extent of the reduction in volume in the gas space D becomes greater with an increase in the vibration frequency of the vehicle chassis; to a corresponding extent, the oil transfer decreases from the oil chamber C into the space B ₀ Therefore, with increase in the vibration frequency decreases the vibration damping force at the same mean upward velocity of the piston rods device 4.5 · The same applies to the case of a Einzugshubes of the shock absorber due to which, ^v that the gas space E is present

Es ist weiter zu beachten, daß bei einer Dämpfungseinheit dieser Art ein häufig auftretender Temperaturanstieg in der Einrichtung natürlich die Viskosität des Öles oder einerIt should also be noted that with a damping unit of this type, a frequently occurring temperature rise in the Establish of course the viscosity of the oil or one

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anderen, darin enthaltenen Arbeitsflüssigkeit verringert· Daher kann eine entsprechende Verringerung der Dämpfungskraft nicht vermieden werden. Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung jedoch wird eine derartige nachteilige Änderung der Dämpfungsleistung wirksam und selbsttätig korrigiert oder ausgeglichen, so daß stets für eine zuverlässige stabile Dämpfungsleistung gesorgt ist»other working fluid contained therein is reduced Therefore, a corresponding decrease in the damping force cannot be avoided. In an inventive Device, however, such a disadvantageous change in the damping performance is effectively and automatically corrected or balanced, so that a reliable, stable damping performance is always ensured »

Im einzelnen soll hierzu angenommen werden, daß der Stoßdämpfer mit seinem Ausdehnungshub arbeitet» Bei höherem anfänglichen Druck in der Gaskammer D wird dann das Ausmaß der Zusammenziehung des Volumens D bei einem bestimmten Hub S geringer, und dementsprechend wird auch die Ölüberführung vom Ölraum B in den Raum C größer» Daher wird auch die während des Ausdehnungshubes wirkende Dämpfungskraft größer. Bei kleinerem anfänglichen Volumen V^ des Gasraumes D wird der d^i*¹ herrschende Druck bei einem bestimmten Ausdehnungshub der Einheit entsprechend größer* Das gleiche gilt für einen Einzugshub des Stoßdämpfers im Falle der Änderung des anfänglichen Druckes und Volumens in dem Gasraum E_e In detail it should be assumed that the shock absorber works with its expansion stroke Space C larger »Therefore, the damping force acting during the expansion stroke is also larger. With a smaller initial volume V ^ of the gas space D, the d ^ i * ¹ prevailing pressure becomes correspondingly larger for a certain expansion stroke of the unit * The same applies to a retraction stroke of the shock absorber in the case of a change in the initial pressure and volume in the gas space E _e

Wenn die Arbeitsflüssigkeit einer Temperaturerhöhung aufgrund einer andauernden Beanspruchung des Stoßdämpfers oder aus anderen Gründen unterworfen ist, wird dadurch entsprechend die Viskosität der Flüssigkeit verringert. Die anfänglichen wirksamen Volumen V^ und V₂ der Kammern D und E werden entsprechend verringert, und der anfängliche DpuckIf the working fluid is subjected to a temperature increase due to prolonged stress on the shock absorber or for other reasons, the viscosity of the fluid is correspondingly reduced as a result. The initial effective volumes V 1 and V ₂ of chambers D and E are reduced accordingly, and the initial pressure puck

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Pq entsprechend erhöht, da sich das Gesamtvolumen der Arbeitsfluss igkeit, vorzugsweise Öl, entsprechend erhöht· Die Erfindung ermöglicht demnach eine selbsttätige Eigen— korrektur, wodurch die sonst mögliche Verringerung in der Dämpfungsleistung sehr weitgehend aufgehoben wird«Pq increases accordingly, as the total volume of the working fluid, preferably oil, increases accordingly The invention accordingly enables an automatic self-correction, whereby the otherwise possible reduction in the Damping performance is very largely canceled "

Ein drittes wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein verbesserter Stoßdämpfer geschaffen wird, dessen Federkonstante so reagiert, daß sie bei Erhöhung der Vibrationsfrequenz größer wird.A third essential feature of the invention is that an improved shock absorber is provided, its Spring constant reacts in such a way that it increases when the vibration frequency increases.

Aufgrund des Gasdruckes im äußeren Gasraum E wird in dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfer eine Federreaktion W/entwickelt, die mit der Relativlage der Kolbenstangen-Vorrichtung 4,5 im inneren Zylinder Z sich ändert« In der Neutralstellung des Kolbens 4· beträgt die Reaktionskraft:Due to the gas pressure in the outer gas space E, a spring reaction W / is developed in the shock absorber according to the invention, which changes with the relative position of the piston rod device 4, 5 in the inner cylinder Z «In the neutral position of the piston 4 the reaction force is:

^W1 - (^po - V · ^{Ar W} 1 - ( ^p o - V · ^Ar

Dabei wird angenommen, daß der Luftdruck der umgebenden Atmosphäre P_Q ist·It is assumed that the air pressure of the surrounding atmosphere is P _Q

Weiter wird angenommen, daß der Stoßdämpfer einem Ausdehnungshub S aus seiner neutralen Stellung heraus und unter im wesentlichen statischen Bedingungen mit einer solchen Kolbengeschwindigkeit unterworfen wird, bei der das ÖL praktisch keinen Strömungswiderstand antrifft» Die VolumenIt is further assumed that the shock absorber an expansion stroke S out of its neutral position and under is subjected to essentially static conditions with a piston speed at which the oil there is practically no flow resistance »The volume

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der beiden Gasräume D und E expandieren dann in Kombination mit der Kolbenstange 5 oder dem Produkt Ar „ S. Der gemeinsame Druck, der in den Ölräumen C und G und im Gasraum E herrscht, wird entsprechend verringert, und die Reaktionskraft, die mit W₂ bezeichnet werden kann, wird gleich:of the two gas chambers D and E then expand in combination with the piston rod 5 or the product Ar "S. The common pressure that prevails in the oil chambers C and G and in the gas chamber E is reduced accordingly, and the reaction force associated with W ₂ can be designated, becomes the same:

C¹⁺²⁰ - P_ ) «ArC ^{1 + 20} - P_) «Ar

U₁ + V₂ + Ar . S Dieser Ausdruck ist kleiner alsU ₁ + V ₂ + Ar. S This term is less than

Es wird jetzt der Fall betrachtet, daß der Stoßdämpfer einem Ausdehnungshub S aus seiner neutralen Stellung heraus und unter seinen dynamischen Bedingungen mit solcher Geschwindigkeit unterworfen wird, daß das Öl einem Strömungswiderstand ausgesetzt ist« Dann wird, wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, das wirksame Volumen des Gasraumes E von Vp auf V₂ vergrößert. Hierfür gilt:Let us now consider the case where the shock absorber is subjected to an expansion stroke S from its neutral position and under its dynamic conditions at such a rate that the oil is subjected to flow resistance Volume of the gas space E increased from Vp to V ₂ . The following applies here:

V₂ - V₂ + Ar ο S + (V₁ - V₁)V ₂ - V ₂ + Ar ο S + (V ₁ - V ₁ )

Dementsprechend wird der in den Räumen C, G und E herrschende Druck verringert. In diesem Fall tritt eine Reaktionskraft W, auf, die wie folgt ausgedrückt werden kann:Accordingly, the pressure prevailing in rooms C, G and E is reduced. In this case, a reaction force occurs W, which can be expressed as follows:

V₂ . P_n
²⁰ P ) . ArV ₂ . P _n
²⁰ P). Ar

+ V₂ + Ar . S - V₁ ^a + V ₂ + Ar. S - V ₁ ^a

309834/0517 - 13 ·309834/0517 - 13

2308A132308A13

Dieser Ausdruck ist kleiner als W₁. Die Federkonstante kann durch den Unterschied zwischen der anfänglichen Reaktionskraft W₁ in der Neutralstellung des Stoßdämnfers und der Reaktionskraft W₂ oder W, ausgedrückt werden, die am Ende eines Hubes S auftritt, wobei durch S geteilt wird· Die statische Federkonstante k₁ und die dynamische Federkonstante k¹^. können dann wie folgt ausgedrückt werden}This term is less than W ₁ . The spring constant can be expressed by the difference between the initial reaction force W ₁ in the neutral position of the shock absorber and the reaction force W ₂ or W, which occurs at the end of a stroke S, where is divided by S · The static spring constant k ₁ and the dynamic Spring constant k ¹ ^. can then be expressed as follows}

+ V₂ + Ar « S+ V ₂ + Ar «S

(V₁ - V₁ + Ar . S) . P₀ . Ar ¹ (V₁ + V₂ + Ar . S - V₁) . S(V ₁ - V ₁ + Ar. S). P ₀ . Ar ¹ (V ₁ + V ₂ + Ar. S - V ₁ ). S.

Hierbei ISt(V₁ - V₁) größer als Null, und V₁ ist größer als Null· Daher ist:Here ISt (V ₁ - V ₁ ) is greater than zero, and V ₁ is greater than zero Therefore:

^k1 < *Ί ^k 1 <* Ί

Wie erwähnt, wird das Ausmaß der Verringerung des Volumens V₁ der Gaskammer D größer mit Anwachsen der Vibrationsfrequenz· Daher wird, wenn sich das Volumen V₁ verringert, die dynamische Federkonstante k¹,- entsprechend größer·As mentioned, the extent of the decrease in the volume V _{1 of} the gas chamber D becomes larger as the vibration frequency increases.Therefore, as the volume V ₁ decreases, the dynamic spring constant k ¹ becomes correspondingly larger

Die Entwicklung der Federkonstanten ist vorstehend anhand eines Expansionshubes der Einheit beschrieben worden; die gleichen Grundsätze sind auch für den Einzugshub des Stoßdämpfers anwendbar«The development of the spring constant is based on the above an expansion stroke of the unit has been described; the same principles apply to the retraction stroke of the shock absorber applicable"

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In der folgenden Beschreibung mehrerer weiterer Ausführungsformen der Erfindung sind gleiche Bestandteile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen worden, um einen Vergleich und das Verständnis zu erleichtern.In the following description of several further embodiments the invention, the same components have been given the same reference numerals as in Fig. 1 to facilitate comparison and understanding.

In Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Stoßdämpfer derart abgewandelt worden, dau der Hauptkrjbper des ütoßdämpfers fest mit dem Fahrzeugchassis und die Kolbenstangen-Vorrichtung mit der Radachse verbunden wird. Zu diesem Zweck weist der Hauptkörper einen äußeren Zylinder 1, einen inneren Zylinder 2 und eine Stangenführung 3 auf, die im Vergleich zur Ausführungsform nach Fig. 1 umgekehrt angeordnet sind. Die Verbindungs- oder Durchgangsöffnungen 6 sind in diesem Fall so gelegt worden, daß sie sich in der Nähe des unteren Endes des inneren Zylinders und in der Nähe der Stangenführung 3 befinden· In diesem Fall ist der Haltering 17 am Boden 1a und der Haltering 18 am äußeren Ende der Kolbenstange 5 befestigt·In Fig. 2, the shock absorber according to the invention is modified in this way The main body of the pressure damper lasts is firmly connected to the vehicle chassis and the piston rod device with the wheel axle. To this end, assigns the main body includes an outer cylinder 1, an inner cylinder 2 and a rod guide 3, which in comparison are arranged reversed to the embodiment of FIG. The connection or passage openings 6 are in this Case has been placed so that it is near the lower end of the inner cylinder and near the rod guide 3 · In this case the retaining ring is 17 attached to the bottom 1a and the retaining ring 18 to the outer end of the piston rod 5

Die in Fig. 3 dargestellte Ausfuhrungsform ist gegenüber dem Beispiel nach Fig. 1 so abgewandelt, daß der innere Gasraum D zum unteren Ende des Innenraumes des Innenzylinders 2 verlegt ist, siehe D¹ in Fig. 3· Zu diesem Zweck ist zwischen den Räumen C und D* als Trennung ein schwimmenderThe embodiment shown in Fig. 3 is modified compared to the example according to Fig. 1 so that the inner gas space D is moved to the lower end of the interior of the inner cylinder 2, see D ¹ in FIG and D * as a separation a floating one

Kolben 31 angeordnet· Die Verbindungsöffnungen 6 des ersten Beispieles sind zum oberen Ende des InnenZylinders 2 verlegtPiston 31 arranged · The connecting ports 6 of the first Examples are moved to the upper end of the inner cylinder 2

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worden, siehe 6¹ in Fig. 3· Dadurch sind die beiden Räume B und A praktisch zu einem Raum vereinigt worden, während der Ölraum C praktisch von diesem vereinigten ölraum getrennt ist. Ein länglicher elastischer Schlauch 21 erstreckt sich nahezu über die gesamte Länge des inneren Zylinders und ist an seinen beiden Enden 21a und 21b an der Außenfläche des Zylinders befestigt, z.B. durch Kleben, Klemmvorrichtungen oder durch ähnliche bekannte Befestigungsmittel, und bildet derart einen äußeren Gasraum E", der an die Stelle des Gasraumes E der ersten Ausführungsform tritt. Auf diese Weise kann ein Auslecken der Luft oder des Gases, die bzw. das in den beiden Räumen D* und E* enthalten ist, zuverlässig verhindert werden. Dieser Stoßdämpfer kann zwischen Fahrzeugchassis und Radachse entweder in der Art des ersten oder des zweiten Beispiels befestigt werden.been, see 6 ¹ in Fig. 3 · As a result, the two spaces A and B are virtually combined into a room, while the oil chamber C is practically separated from this combined oil chamber. An elongated elastic hose 21 extends almost the entire length of the inner cylinder and is fastened at its two ends 21a and 21b to the outer surface of the cylinder, for example by gluing, clamping devices or by similar known fastening means, and in this way forms an outer gas space E " , which takes the place of the gas space E of the first embodiment. In this way, leakage of the air or gas contained in the two spaces D * and E * can be reliably prevented and wheel axles are attached in either the manner of the first or second example.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist ohne weiteres aus der vorhergehenden Beschreibung verständlich.The operation of this embodiment is straightforward understandable from the preceding description.

In Fig. 4 ist eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers dargestellt» Der Ölraum B, der im inneren Zylinder 2 ausgebildet ist und von diesem begrenzt wird, ist mit dem Ringraum A zwischen dem äußeren und dem inneren Zylinder 1 bzw. 2 durch Öffnungen 6" verbunden» Jedoch sind in diesem Fall Luft- oder Gasräume D* und E¹ an den entsprechenden oberenFIG. 4 shows an embodiment of a shock absorber according to the invention that is modified compared to FIG through openings 6 "connected» However, in this case air or gas spaces D * and E ^{1 are} at the corresponding upper ones

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— 16- 16

Enden des inneren und des äußeren Zylinders 2 bzw« 1 vorgesehen und liegen innerhalb der unter einheitlichem Druck stehenden Kammern. In der Praxis sorgen die Verbindungsöffnungen 6^M für eine ständige Gasverbindung zwischen den beiden Gasräumen D¹ und E*. Der Hauptkörper des Stoßdämpfers, bestehend aus äußerem Zylinder 1, innerem Zylinder 2 und Stangenführung 3» ist im Vergleich zum ersten Beispiel, Fig. 1, in dieser Ausführungsform umgekehrt angeordnet. Die Kolbenstange 5 erstreckt sich vom Kolben M- durch den Ölraum G, den freien Kolben 31*» der dichtend und gleitfähig die Kolbenstange umgibt, und einem Gasraum D nach unten, der unter dem freien Kolben 31* ausgebildet ist. Die Kolbenstange geht dann weiter durch die axiale Bohrung 3c der Stangenführung 3 hindurch und ist an ihrem unteren Ende fest mit dem Boden des becherförmigen Deckels 16 verbunden, an dem der Halterungsring 18 außen befestigt ist«Ends of the inner and outer cylinders 2 and «1 are provided and lie within the chambers which are under uniform pressure. In practice, the connection ^{openings 6 M} ensure a constant gas connection between the two gas spaces D ¹ and E *. The main body of the shock absorber, consisting of the outer cylinder 1, the inner cylinder 2 and the rod guide 3 », is arranged in the opposite direction in comparison to the first example, FIG. 1, in this embodiment. The piston rod 5 extends from the piston M through the oil space G, the free piston 31 *, which surrounds the piston rod in a sealing and slidable manner, and a gas space D downwards, which is formed below the free piston 31 *. The piston rod then goes on through the axial bore 3c of the rod guide 3 and is firmly connected at its lower end to the bottom of the cup-shaped cover 16, on which the retaining ring 18 is attached on the outside "

In diesem Fall ist auch die Arbeitsweise ohne weiteres unter Bezug auf die vorausgehende Beschreibung verständlich. In this case, the mode of operation can also be easily understood with reference to the preceding description.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 ist gegenüber der nach Fig. 1 gerhgfügig abgewandelt.The embodiment according to FIG. 5 is opposite to that according to Fig. 1 slightly modified.

Eine Feder 41 ist auf dem oberen T_eil des äußeren Zylinders 1 angeordnet· Diese Feder stößt mit ihrem oberen Ende gegen einen oberen Federkäfig 4-7, der im wesentlichenA spring 41 is on the upper T _e il of the outer cylinder 1 arranged · This spring abuts with its upper end against an upper spring retainer 4-7, the substantially

309834/0517 ^309834/0517 ^

tellerförmig ist und in Eingriff mit dem oberen Ende eines mit Flansch versehenen Deckels 16* gehalten wird, der dem Deckel 16 des ersten Beispieles entspricht« Die Feder 41 stößt mit ihrem unteren Ende gegen einen unteren Federkäfig 48, der am äußeren Zylinder 1 zwischen dessen beiden Enden befestigt istoIs plate-shaped and is held in engagement with the upper end of a flanged lid 16 *, the Cover 16 of the first example corresponds to “The spring 41 strikes with its lower end against a lower spring cage 48 attached to the outer cylinder 1 between both ends thereof

Die Kolbenstange 5 ist an ihrem Ende mit einer ixingschulter 5a ausgebildet, auf der der obere Federkäfig 47 angeordnet ist, der in seiner Lage mit Hilfe eines Drucklagers gehalten wird, das eine untere Lauffläche 45, Lagerkugeln 46 und eine obere Lauffläche 44 sowie eine Federscheibe 42 aufweist* Eine Befestigungsmutter 45 ist auf ein im Durchmesser verringertes und mit Gewinde versehenes oberes Ende der Stange aufgeschraubt _o The piston rod 5 is formed at its end with an ixing shoulder 5a on which the upper spring cage 47 is arranged, which is held in its position by means of a thrust bearing, which has a lower running surface 45, bearing balls 46 and an upper running surface 44 as well as a spring washer 42 * A mounting nut 45 is screwed onto a reduced diameter and threaded upper end of the rod _{or the like}

Die Stützfeder 41 sorgt dafür, daß auf den Stoßdämpfer eine elastische Vorspannkraft in Richtung der Ausdehnung des Stoßdämpfers einwirkte Dadurch wird ein Teil oder die gesamte Belastung aufgefangen, die von Seiten des Fahrzeugchassis am Stoßdämpfer angreift·The support spring 41 ensures that an elastic prestressing force is applied to the shock absorber in the direction of the expansion of the shock absorber acted As a result, some or all of the stress caused by the vehicle chassis is absorbed attacks the shock absorber

An der oberen Drucklager-Lauffläche 44 ist fest eine durch Gummi gefederte obere Halterung 17^f angeordnet und ermöglicht eine relative Drehbewegung zwischen dem Stoßdämpfer und dem Chassis.On the upper thrust bearing running surface 44 an upper bracket 17 ^f, which is sprung by rubber, is fixedly arranged and enables a relative rotary movement between the shock absorber and the chassis.

- 18 ~ 309834/0517- 18 ~ 309834/0517

-, 18 -·-, 18 - ·

In diesem Beispiel ist die untere Halterung 18 durch eine übliche Drehgelenkspindel 18^fl ersetzt worden, die unmittelbar ein nicht dargestelltes Fahrzeugrad halten kann«In this example, the lower bracket 18 has been replaced by a conventional swivel spindle 18 ^fl , which can directly hold a vehicle wheel, not shown «

B_ei den bisher bekannten Stoßdämpfern konnte eine frequenzabhängige Änderung in der Dämpfungseigenschaft nur durch äußerst komplizierte Vorrichtungen erreicht werden« Die Erfindung zeigt, daß das gleiche Ergebnis durch äußerst einfache Mittel erzielt werden kann. Mit vergleichbaren bekannten Mitteln ergibt sich eine im wesentlichen waagerechte gerade Linie, wenn die Schwingungsdämpfungskrai't in kg gegen die Schwingungsfrequenz in Hz abgetragen wird, entsprechend der Darstellung in Fig. 6«B _e i previously known shock absorbers a frequency-dependent change could be achieved only by extremely complicated devices "The invention shows that the same result can be achieved by very simple means in the damping characteristic. With comparable known means, an essentially horizontal straight line is obtained when the vibration damping force in kg is plotted against the vibration frequency in Hz, as shown in FIG.

Nach der Erfindung ergeben sich sehr günstige frequenz*- abhängige Kurven I, II, III und IV sowie I¹, II¹, III¹ und IV¹. In Fig, 6 wurden die Kurven I und I* für eine mittlere Kolbengeschwindigkeit von 0,1 m/s, die Kurven II und II* für eine mittlere Kolbengeschwindigkeit von 0,3 m/s, die Kurven III und III*¹ für 0,6 m/s und IV und IV» für 0,9 m/s gemessen«According to the invention, very favorable frequency * -dependent curves I, II, III and IV as well as I ¹ , II ¹ , III ¹ and IV ^{1 are obtained} . In FIG. 6, the curves I and I * for an average piston speed of 0.1 m / s, the curves II and II * for an average piston speed of 0.3 m / s, and the curves III and III * ¹ for 0 , 6 m / s and IV and IV »measured for 0.9 m / s«

In Fig. 7 sind mehrere Vergleichskurven für die Dämpfungscharakteristik dargestellt, wobei die Dämpfungskraft in kg gegen die Betriebstemperatur der Arbeitsflüssigkeit oder des Öls abgetragen ist. Die punktierten Linien gelten für7 shows several comparison curves for the damping characteristics, the damping force in kg against the operating temperature of the working fluid or of the oil is worn away. The dotted lines apply to

~ 19 ~ 309834/0517 ~ 19 ~ 309834/0517

die Erfindung, während die ausgezogenen Linien mit üblichen Einrichtungen erzielt sind. Im Fall der Erfindung sind diese Charakteristiken sehr stark abgeflacht, so daß eine günstigere Wirkung erzielt wird»the invention while the solid lines with usual Facilities are achieved. In the case of the invention, these characteristics are very much flattened, so that a more favorable effect is achieved »

- Patentansprüche ·»- Patent claims »

309834/0517309834/0517

Claims (6)

PatentansprücheClaims 1.) Stoßdämpfer mit einem äußeren und einem konzentrisch darin angeordneten inneren Zylinder und einer Kolbenstangen-Vorrichtung, die mit Dämpfungsmitteln versehen und in dem inneren Zylinder verschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen-Vorrichtung (4-,5) i-ⁿ dem inneren Zylinder (2) zwei gewöhnlich getrennte Kammern (B, C) abteilt, von denen die eine (C) in ständiger Flüssigkeitsverbindung mit einem zwischen den beiden Zylindern (1, 2) vorgesehenen Ringraum (A) steht und mit diesem eine einheitliche Kammer bildet, so daß praktisch zwei Arbeitsflüssigkeitskammern vorgesehen sind, in denen jeweils ein Luft- oder Gasraum (D, E) ausgebildet ist_e 1) shock absorber having an outer and concentrically disposed therein, the inner cylinder and a piston rod device provided with damping means and is slidable in the inner cylinder, characterized in that the piston rod means (4, 5) ⁱⁿ the inner cylinder (2) divides two usually separate chambers (B, C), one of which (C) is in constant fluid communication with an annular space (A) provided between the two cylinders (1, 2) and forms a single chamber with it so that practically two working fluid chambers are provided, in each of which an air or gas space (D, E) is formed _e 2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (D^f; E¹) von der zugehörigen Flussigkeitskammer (C; G) durch eine auf Druckänderung nachgebende Wand (31; 21) abgeteilt ist_e 2. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the gas space (D ^f ; E ¹ ) is separated from the associated liquid chamber (C; G) by a wall (31; 21) which yields to a change in pressure _e 3. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen im inneren Zylinder (2) angeordneten, den Gasraua, (D¹) von der Flussigkeitskammer (C) dicht abteilenden schwimmenden Kolben (31)· 3. Shock absorber according to claim 2, characterized by a floating piston (31) which is arranged in the inner cylinder (2) and which tightly divides the gas space (D ¹ ) from the liquid chamber (C) ~ 21 ~ 30983 4/0517~ 21 ~ 30983 4/0517 4. Stoßdämpfer nach Anspruch 2-3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Ringraum (A) zwischen äußerem und innerem Zylinder (1, 2) vorgesehene Gasraum (E¹) gegen die im Ringraum gebildete Flussigkeitskammer (G) durch einen mit einer Zylinderfläche an beiden Enden fest verbundenen, elastischen Mantel (21) abgeteilt ist.4. Shock absorber according to claim 2-3, characterized in that the in the annular space (A) between the outer and inner cylinder (1, 2) provided gas space (E ¹ ) against the liquid chamber formed in the annular space (G) by a with a cylinder surface both ends firmly connected, elastic jacket (21) is divided. 5«, Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Mantel (21) auf der Außenseite des Innenzylinders (2) befestigt ist.5 «, shock absorber according to claim 4, characterized in that that the elastic jacket (21) is attached to the outside of the inner cylinder (2). 6. Stoßdämpfer nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnungen (6") der beiden verbundenen Flussigkeitsräume (B, G) im oberen, als Gasraum (D*) ausgebildeten Teil des Stoßdämpfers liegen, während der andere Gasraum (D¹¹) durch einen schwimmenden Kolben (31^f) abgeteilt unter der anderen Flussigkeitskammer (C) des Innen Zylinders liegt»6. Shock absorber according to claim 1-2, characterized in that the connecting openings (6 ") of the two connected fluid spaces (B, G) are located in the upper part of the shock absorber designed as a gas space (D *), while the other gas space (D ¹¹ ) is separated by a floating piston (31 ^f ) under the other fluid chamber (C) of the inner cylinder » 309834/0517309834/0517 LeerseiteBlank page