DE2655705A1

DE2655705A1 - Hydraulischer teleskopschwingungsdaempfer mit hydraulischem und elastischem zuganschlag, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2655705A1
Application number: DE19762655705
Authority: DE
Inventors: Wilfried Kraemer; Jochen Mund
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1976-12-09
Publication date: 1978-06-15
Also published as: DE2655705B2; IT1088427B; FR2373723B1; DE2655705C3; FR2373723A1

Description

Hydraulischer Teleskopschwingungsdämpfer mit hydraulischem und elastischem Zuganschlag, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Teleskopschwingungsdämpfer mit hydraulischem und elastischem Zuganschlag, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei dem aus der OT OS 1 802 720 bekannten Dämpfer dieser Art mit hydraulischem Zuganschlag ist im Bereich des Deckels ein Dämpfungstopf von kleinerem Durchmesser als dem des Arbeitszylinders vorgesehen, in dem der Anschlagring bei einem entsprechenden Auseinanderziehen der Kolbenstange Öl verdrängt und hydraulische Anschlagkräfte erzeugt. Die Verdrängungsfläche des Anschlagrings kann nur klein gewählt werden, wenn bei einem Dämpfer mit einer im Verhältnis zum Arbeitszylinder dicken Kolbenstange, beispielsweise für Mc Pherson-Federbeine, eine drossel freie Umströmung des Anschlagrings im anschlagfreien Hubbereich der Kolbenstange gefordert wird. Dadurch ist die mögliche Arbeitsaufnahme des hydraulischen Zu^anschlags in nachteiliger Weise eingeschränkt.

Bei dem bekannten Dämpfer ist die durch den hydraulischen Anschlag bedingte Tot länge etwa gleich der Länge des Dämpfungstopfs. Wenn der Dämpfer zur Bildung eines elastischen Anschlags zusätzlich mit einer zusammendrückbaren, im deckelsei ti gen Ringraum angeordneten Schraubenfeder versehen wird, ist die durch den elastischen Anschlag bedingte Tot länge in naheliegender Weise gleich der Blocklänge der Schraubenfeder, die sich zu der durch den hydraulischen Druckanschlag bedingten Tot länge addiert. Die große gesamte Tot länge wirkt sich nachteilig aus, wenn eine große Arbeitsaufnahme des Zuganschlags gefordert wird und eine entsprechende Einbau länge

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des Dämpfers zu Realisierung eines hydraulischen und elastischen Zuganschlags nicht zur Verfugung steht.

Die Erfindung befaßt sich «it der Aufgabe, einen DäMpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei de« eine Möglichst große Verdrängungsfläche für den hydraulischen Anschlag vorliegt und die für den Zuganschlag erforderliche Tot länge Möglichst klein ausfällt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruch 1 genannten Mittel gelöst.

So ist in vorteilhafter Weise für den hydraulischen Zuganschlag die «axinal Mögliche Verdrangwngsflache, nämlich die volle Ringfläche zwischen Kolbenstange und Arbeitszylinder wirksaM. In weiterhin vorteilhafter Weise ist die für den Zuganschlag erforderliche Tot länge nur um die axialen Längen des Anschlagringes und des Dämpferringes, die beide sehr kurz gewählt werden können, größer als die BlockIäuge der Schraubenfeder. Bei einem Herausziehen der Kolbenstange in den Zuganschlagbereich verdrängen der Anschlagring und der Dämpfungsring gemeinsam Ol aus dem decke I sei ti gen Ringraum durch die Drossel öffnung in den anschlagmitte I frei en RingrauM und erzeugen so die hydraulischen Anschlagkräfte. Bei einem Ruckhub nach erfolgtem Zuganschlag kann sich die Berührung von Anschlagring und DäMpfungsring lösen, webei die Kolbenstange sich ungehindert durch die Mittel des Zuganschlags zurückbewegen kann und der DäMpfungsring durch die Spannkraft der Schraubenfeder in eine Ausgangs I age zurückgeführt wird, die als Wartestellung bezeichnet sei, in der der DäMpfungsring kräftefrei an der inneren Endwindung der Schraubenfeder anliegt. Die einander zugewandten Stiruf liehen de· Anschlagrings und des DäMpfungsrίngs sind vorzugsweise »lan, kennen aber auch eine kegelige oder eine beliebig ander· FerM haben, wenn sich dies als zweckMäBig erweist. Der Dia·- fungsring kann in einfacher Weise al· geschlitzter Kolbenring ausgebildet sein und einen als DresseIöffnung dienenden

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offenen Ringstoß aufweisen, wobei der Ringstoß in seinem Querschnitt und seiner For« so bemessen werden kann, daß eine gewünschte Dämpfungscharakteristik des Zuganschlags erreicht wird. Dem gleichen Zweck können auch andere im Bereich des Anschlagrings und des Dämpfungsrings vorgesehene Öffnungen dienen. Die Stärke der Schraubenfeder, ihre Windungszahl und ihre ungespannte Länge bestimmen die mögliche Arbeitsaufnahme des elastischen Zuganschlags. Die Schraubenfeder kann so stark bemessen sein, daß sie nahezu den decke I seit igen Ringraum ausfüllt. Die Schraubenfeder kann aber auch so schwach bemessen sein, daß sie lediglich die Aufgabe erfüllt, den Dämpfungsring in die Wartestellung zurückzuführen, wenn nur eine geringe Arbeitsaufnahme des elastischen Zuganschlags gefordert wird. Die dem Dämpfungsring zugewandte Stirnfläche der inneren Endwindung wird zweckmäßig mit Durchflußkanälen versehen, um hier bei anI legendem Dämpfungsring einen drosselfreien Stremungsfluß zu ermöglichen. Dem gleichen Zweck kann ein mit Kanälen versehenes ZusetzteiI dienen, beispielsweise in Form eines zwischen der inneren Endwindung und dem Dämpfungsring angeordneten Blechrings.

Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist zwischen dem Anschlagring und der inneren Endwindung ein im anschlagfreien Bereich wirkungsloser Distanzring vorgesehen, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Dämpfungsrings und größer als der Innendurchmesser der inneren Endwindung ist, wobei der Distanzring bei einem Ausziehen der Kolbenstange die innere Endwindung berühren kann, bevor der Anschlagring den Dämpfungsring berührt und demzufolge der elastische Zuganschlag vor dem hydraulischen Zuganschlag einsetzt. Mit dem auf diese Weise ermöglichten Vorwegeinsatz des elastischen Anschlags ist beim Rückhub eine zwangsläufige Trennung des AnschIagrings vom Dämpfungsring verbunden, wobei die Schraubenfeder in vorteilhafter Weise ihre Spannkraft in voller Hohe über den Distanzring und den Anschlagring auf die

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Kolbenstange übertragen und beispielsweise die Beschleunigung eines Fahrzeugrades im Interesse einer guten Bodenhaftung unterstützen kann. Die Lange des Distanzringes ist besti««end für den Vorwegeinsatz des elastischen Anschlags und kann in einfacher Weise den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden. Der Distanzring und der Anschlagring können einteilig sein. Der Dä«pfungsring kann innen und/oder der Anschlagring kann außen in der Weise konisch ausgebildet sein, daß ein langsa« ansteigender hydraulischer Übergangsbereich de« vollen Einsatz des hydraulischen Anschlags verausgeht. Hierdurch wird zugleich ein Metallisch harter, «it de« Risiko von Geräuschen verbundener Einsatz des Zuganschlags ver«ieden. Geräusche können auch durch eine gunnielastische Beschichtung der metallischen Beruhungsflachen verhindert werden.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgenaßen Dampfer* dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Däapfer i« Schnitt «it gleichzeitige« Einsatz

eines hydraulischen und eines elastischen Zuganschlags,

Fig. 2 einen Ausschnitt des Däapfers nach Fig. 1 bei eine« Ruckhub nach eine« erfolgten Zuganschlag,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Dämpfers mit eine« elastischen Zuganschlag, der vor eine« hydraulischen Zuganschiag einsetzt,

Fig. 4- einen Ausschnitt des Daapfers nach Fig. 3 bei eine« Rückhub nach eine« erfolgten Zuganschlag.

Nach Fig. 1 ist ein δ!gefüllter Arbeitszylinder 1 durch einen Deckel 2 abgeschlossen. Eine aus de« Deckel 2 herausgeführte Kolbenstange 3 ist «it eine« Anschlagring 4 versehen, dessen

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Außendurchmesser um so viel kleiner als der Durchmesser des Arbeitszylinders 1 ist, daß der zwischen dem Arbeitszylinder 1 und dem Anschlagring 4 verbleibende Spalt 14 in dem gezeichneten anschlagfreien Hubbereich der Kolbenstange 3 nahezu ungedrosselt durchströmt werden kann. In dem ven der Kolbenstange 3 und dem Arbeitszylinder 1 gebildeten deckelsei ti gen Ringraum 5 sind ein im Arbeitszylinder 1 versehteb-I icher, mit einem Ringstoß 13 versehener, außenspannender kolbenringartiger Dämpfungsring 6, dessen Innendurchmesser größer als der der Kolbenstange 3 und kleiner als der Außendurchmesser des Anschlagrings 4 ist, um eine gegenüber dem Arbeitszylinder 1 und der Kolbenstange 3 Spiel aufweisende Schraubenfeder 7 mit plan gedruckten Endwindungen angeordnet, wobei die äußere Endwindung 8 über den Durchmesser des Arbeitszylinders 1 hinaus aufgebogen und zwischen dem Deckel 2 und einem Absatz 15 dos Arbeitszylinders 1 mittels einer Bördelung 12 eingespannt ist und die innere Endwindung 9 einen Durchmesser hat, der größer als der Innendurchmesser des Dampf«ngsrings 6 ist. Die Eigenspannung des von der Endwindung 9 berührten Dämpfungsrings 6 ist so groß, daß er im anschlagfreien Htibbereich auch bei Erschütterungen nicht aus der gezeichneten Wartestellung verschoben wird.

Die Kolbenstange 3 ist in einer Lagerbuchse 16 des Deckels 2 verschiebI ich gefuhrt und durch einen Dichtring Y] nach außen abgedichtet. Ein O-Ring 18 dichtet den Deckel 2 gegenüber dem Arbeitszylinder 1. Weitere Einzelheiton des als Mc Phersen-Fedorbeins verwendbaren Dämpfers sind ein Befestigungsstift 19 am äußeren Ende der Kolbenstange 3 zur ge-lenk igen Befest igctng der Kolbenstange 3 an einem nicht gezeichneten Aufbau, ein mit DämpfungsvantiIen bestückter Arbeitskolben 20 am inneren Ende der Kolbenstange 3, ein anschlagmitteI frei er kolbonseitiger Ringraum 23, ein bedenseitiger Arbeitsraum 24 auf der anderen Seite des Arbeitekolbens 20 und ein den Arbeitszylinder 1 an dem dem Deckel 2 gegenüber liegenden Ende abschließendes Bodenteil 21, das in nicht gezeichneter Weise

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einen Ausgleichsraum für das verdrängte KoIbenstangenvoIumen enthalten möge und einen Achsschenkel 22 trägt, auf den ein nicht gezeichnetes Fahrzeugrad zu denken ist.

Der Zuganschlagbereich der Kolbenstange 3 beginnt, sobald der Anschlagring 4 den Dampfungsring 6 berührt. Die einander zugewandten Beriihrungsf lachen 10 und 11 des Anschlagrings bzw. des Dampfungsrings 6 sind plan und bilden im Zustand der Berührung eine dichte Fläche. Bei einem weiteren Herausziehen der Kolbenstange 3 kann das im decke I seiti gen Ringraum 5 eingeschlossene Öl nur durch den Ringstoß 13 und evtl. andere nicht gezeichnete Drossel öffnungen in den kolbenseitigen Ringraum 23 strömen, wobei hydraulische Anschlagkräfte erzeugt werden. Gleichzeitig wird die Schraubenfeder zusammengedrückt, wobei elastische Anschlagkräfte erzeugt werdeb. Sobald die Anschlagenergie aufgezehrt ist, erfolgt der Rückhub der Kolbenstange 3 unter Einwirkung einer nicht gezeichneten Fahrzeugfeder und unter zusätzlicher Einwirkung der Vorspannkraft der Schraubenfeder 7, wobei das Öl aus dem kolbenseitigen Ringraum 23 in den deckel seit igen Ringraum 5 durch den Ringstoß 13 und außerdem durch einen zwischen dem Anschlagring 4 und dem Dämpfungsring 5 entstehenden Spalt zurückströmt, indem der Anschlagring 4 dem Dämpfungsring 6 etwas vorauseilt, wie die Fig. 2 zeigt. Wenn die Schraubenfeder 7 so kräftig ausgelegt ist, daß es nicht zur Bildung eines Spaltes 26 kommt, besteht die Gefahr, daß im decke I-seit igen Ringraum 5 ein unerwünschtes Vakuum gezogen wird. Um dies zu vermeiden, kann ein geeignetes, beispielsweise ein gestrichelt angedeutetes Füllventil 25 im Anschlagring vorgesehen werden, durch das der deckel seit ige Ringraum 5 aus dem kolbenseitigen Ringraum 23 gefüllt werden kann. Der Dämpfungsring 6 wird beim Zusammenbau des Dämpfers in einfacher Weise an einer beliebigen Stelle zwischen der inneren Endwindung 9 und dem Anschlagring 4 eingesetzt. Nach dem ersten Herausziehen der Kolbenstange 3 in den Zuganschlagbereich und anschließendem Rückhub nimmt der Dämpfungsring 6

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automatisch seine Wartestellung ein.

Nach Fig. 3 ist ein öl gefüllter Arbeitszylinder 101 durch einen Deckel 102 abgeschlossen. Eine aus dem Deckel 102 herausgeführte Kolbenstange 103 ist mit einem mittels eines Sprengrings 128 und einer Börde lung 129 befestigten Anschlagring 104 versehen. In einem deckelseitigen Ringraum 105 sind ein mit einem Ringstoß 113 versehener, außen spannender Dämpfungsring 106 und eine Schraubenfeder 107 angeordnet, deren äußere Endwindung 108 über das Maß des Arbeitszylinders 101 aufgeweitet ist und sich mit Eigenspannung in der gezeichneten, an dem Deckel 102 anI legenden Lage hält. Die Schraubenfeder 107 ist für eine große Arbeitsaufnahme ausgelegt und weist einen den Ringraum 105 nahezu ausfüllenden Rechteckquerschnitt auf. Ihre innere Endwindung 109 ist von einem auf der Kolbenstange 103 verschieb lieh geführten Blechring 130 eingefaßt, der einen mit Durchflußkanälen 131 versehenen, an dem Dämpfungsring 106 anliegenden Kragen 132 aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Dämpfungsrings 106 ist. Auf dem Anschlagring 104 sitzt ein Distanzring 145, zweckmäßig mit leichtem Pressitz, um die Möglichkeit eines Klapperns auszuschließen. Der Außendurchmesser des Distanzrings I45 ist kleiner als der Innendurchmesser des Dämpfungsrings IO6. Die Länge des Distanzrings 145 ist größer als die addierten axialen Längen des Dämpfungsrings 106 und des Kragens 132. .

Weitere Einzelheiten des Dämpfers, der einem handelsüblichen Zwei rohrdämpfer entsprechen möge, sind ein Außenrohr 140, das zusammen mit dem Arbeitszylinder 101 einen zum Teil mit Öl und zum Teil mit Gas gefülIten Ausgleichsraum 141 bildet, ein anschlagmitte I frei er Ringraum 123 und im Bereich des Deckels 102 eine Lagerbuchse 116, ein Dichtring 117 und ein zwischen der Lagerbuchse 116 und einem Winkelring 135 gehaltener innenspannender Kolbenring 136, der dynamische Drücke des Ringraums 105 von dem Dichtring 117 fernhält und die Möglichkeit eines

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Ansaugen« von Gas aus dem Ausgleichsraum 141 in den Ringraum 105 unterbindet. Eine Börde lung 112 des Außenrohrs 140 umfaßt den Deckel 102 und den Dichtring 117 und presst in bekannter Weise einen Absatz 142 des Deckels 102 gegen die deckelseitige Stirnfläche des Arbeitszylinders 101. In Deckel 102 ist ein Kanal 143 vorgesehen, der einen Raun 144 zwischen dem Deckej 102 und dem Dichtring 117 mit dem Ausgleichsraum verbindet und so unter einen definierten Druck setzt.

Der elastische Zuganschlagbereich beginnt bei einem Herausziehen der Kolbenstange 103, sobald die freie Stirnfläche 146 des Distanzrings 145 den Blechring 130 berührt und die innere Endwindung 109 der Schraubenfeder 107 gegen den Deckel 102 schiebt. Bei einem weiteren Herausziehen der Kolbenstange 103 um einen Betrag, der der Länge des Distanzrings 145 abzüglich der axialen Längen des Dämpfungsrings IO6 und des Kragens 132 entspricht, setzt zusätzlich der hydraulische Anschlag ein, wenn der Anschlagring 104 und der Dämpfungsring 106 einander berühren. Bei einem Rückhub aus dem hydraulischen Anschlagbereich überträgt die Schraubenfeder 107 ihre volle Vorspannkraft über den Distanzring 145 und den Anschlagring 104 auf die Kolbenstange 103 und kann das Öl ungehindert durch eine Berührung des Anschlagrings 104 und des Dämpfungsrings 106 aus dem anschlagmitte I frei en Ringraum 123 in den deckel sei ti gen Ringraum 105 strömen, nachdem diese Berührung bei Beginn des Rückhubes durch ein Hängenbleiben des Dämpfungsrings IO6 gelöst wurde und zwischen dem Anschlagring 104 und dem sich wieder an d^n Kragen 132 anlegenden Dämpfungsring 106 ein freier Abstand 148 entstand, wie die Fig. 4 zeigt. Durch eine entsprechend enge Bemessung der Kanäle 131 im Kragen 132 oder durch andere Mittel, beispielsweise durch ein enges radiales Spiel zwischen dem Distanzrin& 145 und dem Dämpfungsring 1O6 kann beim Rückhub auch ein Strömungswiderstand erzeugt werden, der die Übertragung der Vorspannkraft der Schraubenfeder 107 auf die Kolbenstange 103 ganz oder fei!weise aufhebt, wenn dies erwünscht ist.

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Claims

Patentansprüche

Hydraulischer Teleskopschwingungsdanpfer Mit hydraulischen und elastische« Zuganschlag, insbesondere für Kraftfahrzeuge, «it einen durch einen Deckel abgeschlossenen öl gefüllten Arbeitszylinder, einer aus den Arbeitszylinder herausgeführten, in den Deckel verschiebI ich geführten Kolbenstange, nit einen an der Kolbenstange vorgesehenen Anschlagring, dessen Außendurchnesser großer als der der Kolbenstange und kleiner als der des Arbeitszylinders ist, nit in den von der Kolbenstange und den Arbeitszylinder gebildeten deckel seit igen Ringraun'angeordneten Mitteln, die bei Annäherung des Anschlagrings an den Deckel Anschlagkrifte erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in deckel se it igen Ringraun (5, 105) ein in Arbeitszylinder (1, 101) außen spannender und in diesen verschieb!icher Dinpfungsring 6, 106), dessen Innendurchmesser größer als der der Kolbenstange 3, 103) und kleiner als der Außendurchnesser des Anschlagrings (4, 104) ist, und eine zusannendruckbare Schraubenfeder (7, 107) angeordnet sind, deren an Deckel (2, 102) anIiegende äußere Endwindung (8, 108) in Bereich des Deckels gehaltert ist und deren den Deckel abgewandte innere Endwindung (9, 109) einen Durchmesser aufweist, der größer als der Innendurchmesser des Danpfungsrings ist, wobei der Anschlagring und der Dinpfungsring in Zustand ihrer Berührung einen geneinsanen, nit DresseIöffnungen versehenen Verdrangungskolben bilden.

2« Danpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Danpfungsring (6> 106) als geschlitzter Kolbenring ausgebildet ist und einen als Drossel öffnung dienenden Ringsteß (13, H3) aufweist.

3· Danpf «ι* nach «*·■ Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen den Anschlagring (104) und

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der inneren Endwingung (109) ein in anschlagfreien Bereich wirkungsloser Oistanzring (145) vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Dampfungsrings (106) und größer als der Innendurchmesser der inneren Endwindung (109) ist.

Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dmr inneren Endwindung (109) oder einem zwischen der inneren Endwindung und dem Dampfungsring (106) angeordneten Zusatzteil (Blechring 130) radiale Durchflußkanale (131) vorgesehen sind«

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