DE2855561A1 - Federbein oder stossdaempfer fuer fahrzeuge mit druckanschlag - Google Patents

Federbein oder stossdaempfer fuer fahrzeuge mit druckanschlag

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DE2855561A1
DE2855561A1 DE19782855561 DE2855561A DE2855561A1 DE 2855561 A1 DE2855561 A1 DE 2855561A1 DE 19782855561 DE19782855561 DE 19782855561 DE 2855561 A DE2855561 A DE 2855561A DE 2855561 A1 DE2855561 A1 DE 2855561A1
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Guenther Dipl Ing Heyer
Karl Kany
Paul Spichala
Wilhelm Dipl Ing Wecker
Felix Dipl Ing Woessner
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ZF Sachs AG
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Fichtel and Sachs AG
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    • F16F9/08—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid where gas is in a chamber with a flexible wall
    • F16F9/096—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid where gas is in a chamber with a flexible wall comprising a hydropneumatic accumulator of the membrane type provided on the upper or the lower end of a damper or separately from or laterally on the damper
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G15/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of combined spring and vibration damper, e.g. telescopic type
    • B60G15/08—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of combined spring and vibration damper, e.g. telescopic type having fluid spring
    • B60G15/12—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of combined spring and vibration damper, e.g. telescopic type having fluid spring and fluid damper

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Description

PICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFURT
PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG
Federbein oder Stoßdämpfer für Fahrzeuge mit Druckanschlag
Die Erfindung bezieht sich auf ein Federbein oder einen Stoßdämp-1fer für Fahrzeuge, bestehend aus einem mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben, der in einem mit Fluid gefüllten Zylinder geführt und die Kolbenstange nach außen abgedichtet ist, während das zwischen Fahrzeugrahmen und Rad eingebaute Federbein Dämpfeinrichtungen für die auftretenden Schwingungen aufweist und der im Zylinder befindliche Arbeitsraum mit einem Feder- oder Ausgleichsraum in Verbindung steht, wobei ein bei der Einfahrbewegung ab einem vorbestimmten Einfahrweg wirkender Druckanschlag angeordnet ist.
Bei Druckanschlägen ist es bekannt, daß ein auf der Kolbenstange angeordneter Verdrängerkörper in einen mit dem Zylinder verbundenen Hilfszylinder eingreift und dadurch ein Druckanschlag gebildet wird. Beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem Zylinder ist jedoch dieser Druckanschlag wirksam, d. h., die Kolbenstange wird über einen Bereich ihres Ausfahrweges gehemmt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und einen Druckanschlag zu schaffen, der der eintauchenden Kolbenstange kurz vor Erreichen der Endlage eine Zusatzkraft entgegensetzt. Außerdem soll bei schneller Einfederbewegung ein harter Aufschlag vermieden werden, während das Ausfahren der Kolbenstange ohne Wirkung des Endanschlages zu erfolgen hat.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Druckanschlag zwischen dem Arbeitsraum und dem Feder- bzw. Ausgleichsraum angeordnet ist. Eine solehe Anordnung gestattet einerseits, daß der Druck vom Federraum direkt auf die Kolbenstange ,in Ausfahrbewegung wirkt, d. h., beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem
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Zylinder erfolgt keinerlei Hemmung. Hierbei wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung der Druckanschlag durch einen auf der Kolbenstange angeordneten Verdrängerkörper gebildet, der in einen rohrförmig ausgebildeten Hilfszylinder eingreift. Dieser rohrförmig ausgebildete Hilfszylinder verbindet den Arbeitsraum mit dem Federraum, so daß bei Wirksamwerden des Druckanschlages die Verbindung des Arbeitsraumes mit dem Pederraum unterbrochen ist und dadurch eine zusätzliche, der Einfahrbewegung entgegengesetzt gerichtete Kraft wirksam wird.
Eine weitere Ausbildungsform erhält man entsprechend der Erfindung dadurch, daß der Druckanschlag einen in der Kolbenstange oder im Kolben befindlichen, im wesentlichen zylindrischen Hohlraum aufweist, dessen Öffnung dem Boden des Zylinders zugekehrt ist und ein in diesen Hohlraum eindringender Körper angeordnet ist. Ein harter Aufschlag der Kolbenstange wird auch bei dieser Ausführungsvariante vermieden. Die der Einfahrbewegung entgegengesetzt wirkende Kraft baut sich entsprechend der Geschwindigkeit auf, mit welcher der Körper in den Hohlraum der Kolbenstange einfährt. Je höher die Eintauchgeschwindigkeit des Körpers in den Hohlraum der Kolbenstange ist, um so größer wird der Oberdruck im Hohlraum der Kolbenstange und damit die zusätzlich zur Federkraft wirkende Kraft.
Wie die Erfindung zeigt, ist der mit dem Zylinder verbundene Körper zylindrisch ausgebildet und bildet beim Eintauchen in den Hohlraum einen Ringspalt zwischen dem Außendurchmesser des Körpers und dem Innendurchmesser des Hohlraumes. Der Querschnitt des Ringspaltes ist somit maßgebend für die geschwindigkeitsabhängig wirkende Zusatzkraft. Damit beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem Zylinder keine hemmende Kraft auf die Kolbenstange wirksam wird, ist entsprechend der Erfindung im Körper ein Rückschlagventil angeordnet, welches öffnet, wenn der Körper aus dem Hohlraum ausfährt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Hohlraum ein unter der Einwirkung einer Feder stehender Anschlagkolben angeordnet, der den Anschlag für den zylinderfesten Körper bildet. Je nach Länge des zylinderfesten Körpers und des Hohlraumes* .sowie entsprechend der Auslegung der auf den Anschlagkolben wirkenden
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Feder kann sowohl die Zusatzkraft als auch die Federkennlinie des Federbeines beeinflußt werden. Damit beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem Zylinder keine vom Druckanschlag herrührende Hemmung wirksam ist, wird der Anschlagkolben mit einer Zentralbohrung versehen, welche durch den zylinderfesten Körper verschließbar ist. Durch diese Maßnahme wird auf einfache Weise ein Rückschlagventil gebildet, welches beim Ausfahren des Körpers aus dem Hohlraum öffnet. Die Zusatzkraft des Druckanschlages wird hier dadurch gebildet, daß merkmalsgemäß der Anschlagkolben einen ständig geöffneten Drosselquerschnitt aufweist, wobei - wie die Erfindung zeigt - der Drosselquerschnitt durch mindestens'eine im Anschlagkolben angeordnete Bohrung gebildet wird.
Außer der geschwindigkeitsabhängig wirkenden Zusatzkraft kann auch noch eine hubabhängig wirkende Anschlagdämpfung erzielt werden, indem - wie weitere Merkmale der Erfindung zeigen - der Körper eine in axialer Richtung verlaufende Bohrung aufweist, in welche mindestens eine radial verlaufende Bohrung mündet bzw. daß in die in axialer Richtung verlaufende Bohrung des Körpers mehrere, in axialem Abstand zueinander angeordnete, radial verlaufende Bohrungen münden.
Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Es zeigt:
Fig. 1 ein Federbein im Längsschnitt, bei dem der Druckanschlag durch einen zylinderfesten Körper gebildet wird, der in den Hohlraum der Kolbenstange eindringt;
Fig. 2 ein Federbein im Längsschnitt, wobei der Druckanschlag durch einen Hilfszylinder und einen auf der Kolbenstange angeordneten Verdrängungskörper gebildet wird;
Fig. 3 ein Federbein in schematischer Darstellung, welches ein Rückschlagventil im Verdrängerkörper aufweist;
Fig. 4 einen im Hohlraum der Kolbenstange angeordneten und unter der Einwirkung einer Feder stehenden Anschlagkörper und
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Fig. 5 einen Druckanschlag, bei welchem zu der geschwindigkeitsabhängig wirkenden Zusatzkraft hubabhängig wirkende Drosselquerschnitte angeordnet sind.
Die in den Figuren gezeigten Federbeine sind insbesondere als Hinterradfederung für Motorräder vorgesehen, wobei auf jeder Seite des Hinterrades ein solches Federbein zwischen dem Rahmen und der Schwinge angeordnet ist.
Das Federbein entsprechend Fig. 1 besteht aus dem Zylinder I3 in welchem der mit der Kolbenstange 2 verbundene Kolben 3 geführt ist. Der Arbeitsraum 4 ist mit Dämpfflüssigkeit gefüllt, während durch das Trennelement 13, welches hier als Balg dargestellt ist, der Federraum 5 von der Dämpfflüssigkeit getrennt wird. Dieser Federraum 5 ist mit einer unter Druck stehenden Gasfüllung versehen, die über das Füllventil 14 zugeführt wird. Dieses Füllventil l4 dient außerdem dazu, daß der Druck im Federraum 5 leicht an die jeweilige Belastung angepaßt werden kann, wodurch eine belastungsabhängige Einstellung der Federung ermöglicht wird.
Im Zylinder 1 ist ferner der Zylinderboden 6 befestigt, der die Dämpfventile für die Zug- und Druckdämpfung trägt und mit dem außerdem der Körper 7 verbunden ist. Dieser Körper 7 kommt ab einem bestimmten Einfahrweg der Kolbenstange 2 an dem Anschlagkolben 10 zur Anlage, wobei der mit der Zentralbohrung 11 und der als Drosselquerschnitt wirkenden Bohrung 12 versehene Anschlagkolben 10 im zylindrischen Hohlraum 8 der Kolbenstange 2 angeordnet ist und unter der Einwirkung der Feder 9 steht.
Da die Wirkungsweise eines Federbeines hinreichend bekannt ist, wird nachfolgend im wesentlichen auf die Wirkungsweise des Druckanschlages eingegangen. Fährt ein Motorrad, welches mit derartigen Federbeinen ausgerüstet ist, über ein starkes Hindernis, so taucht die Kolbenstange 2 über ein vorgegebenes Maß in den Zylinder 1 ein, wodurch die dabei verdrängte Flüssigkeit über die im Zylinderboden 6 angeordneten Dämpfventile in den Raum verdrängt wird, in welchem sich das Trennelement 13 befindet. Dadurch wird das Volumen des Federraumes 5 verkleinert« Infolge des Druckes der im Federraum 5 befindlichen Gasfüllung wird eine Federkraft erzeugt, wobei die Ausschubkraft der Kolbenstange 2 dem Druck im
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Federraum 5 multipliziert mit der Kolbenstangenquerschnittsfläche entspricht. Diese Ausschubkraft ist der Einfahrbewegung der Kolbenstange 2 entgegengesetzt gerichtet. Ab einem vorbestimmten Einfahrweg der Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 kommt der im zylindrischen Hohlraum 8 der Kolbenstange 2 angeordnete und unter der Einwirkung einer Feder 9 stehende Anschlagkolben 10 an dem Körper 7 zur Anlage. Dabei wird die im Anschlagkolben 10 befindliche Zentralbohrung 11 verschlossen und im zylindrischen Hohlraum 8 baut sich ein Überdruck auf. Da der Anschlagkolben 10 im zylindrischen Hohlraum 8 zwar axial beweglich geführt, jedoch an seiner Außenfläche gegenüber der Wand des zylindrischen Hohlraumes 8 abgedichtet ist, kann die beim weiteren Einfahren des Anschlagkolbens 10 in den zylindrischen Hohlraum 8 verdrängte Dämpfflüssigkeit nur über die als Drosselquerschnitt wirkende Bohrung 12 in den Arbeitsraum 4 entweichen. Diese dadurch erzielte Zusatzkraft auf die Kolbenstange 2 ist zur Federkraft gleichgerichtet, über den Querschnitt der Bohrung 12 bzw. auch über eine Anordnung von mehreren Bohrungen 12 im Anschlagkolben 10 läßt sich diese vom Druckanschlag herrührende, geschwindigkeitsabhängig wirkende Zusatzkraft sehr gut tolerieren. Außerdem kann auch durch die axiale Länge des Körpers 7 und die Auslegung der Feder 9 der Einsatzpunkt der Zusatzkraft sowie die Federkennlinie beeinflußt werden.
Die Ausfahrbewegung der Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1 erfolgt ohne Einwirkung einer von dem Druckanschlag herrührenden Hemmkraft, denn der Körper 7 bildet mit der Zentralbohrung 11 des Anschlagkolbens 10 in dieser Bewegungsrichtung eine Art Rückschlagventil .
Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von.der nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die mit dem Kolben 3 verbundene Kolbenstange 2 an ihrem im Arbeitsraum 4 befindlichen Ende den Verdrängerköprer 15 trägt. Die Dämpfventile für die Zug- und Druckdämpfung sind im Kolben 3 angeordnet, während am Zylinderende ein als Hilfszylinder 16 ausgebildetes Bauteil befestigt ist, in welches ab einem vorbestimmten Einfahrhub der Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 der Verdrängerkörper 15 eingreift. Dieser Hilfszylinder 16 kann selbstverständlich auch nur als Scheibe mit
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einer Zentralbohrung ausgebildet sein. Die beim Ansprechen des Druckanschlages wirkende Zusatzkraft ist im wesentlichen bestimmt durch den Ringspalt zwischen dem Innendurchmesser des Hilfszylinder s l6 und dem Außendurchmesser des Verdrängerkörpers 15· Der Verdrängerkörper 15 kann als Metall- oder Kunststoffteil ausgebildet sein, ebenso der Hilfszylinder l6. Dieser aus Verdrängerkörper 15 und Hilfazylinder l6 bestehende Druckanschlag schließt am Ende des Zylinders 1 den Arbeitsraum 4 zum Federraum 5 hin ab bis auf den zwischen dem Verdrängerkörper 15 und dem Hilfszylinder l6 gebildeten Ringquerschnitt, der als Dämpfeinrichtung für den Druckanschlag wirkt.
Die beim Ausfahren des Verdrängerkörpers 15 aus dem Hilfszylinder 16 auf die Kolbenstange 2 ausgeübte Kraft kann auf einfache Weise durch den Querschnitt des Verdrängerkörpers 15 verändert werden. Bis der Verdrängerkörper 15 aus dem Hilfszylinder l6 ausgefahren ist, wirkt somit eine Ausschubkraft, die dem Produkt aus Druck im Pederraum 5 und Querschnittsfläche des Verdrängerkörpers 15 entspricht.
Das in Fig. 3 schematisch gezeigte Federbein besitzt einen zylindrischen Körper 18, der fest im Zylinder 1 angeordnet ist und der ab einem bestimmten Einfahrweg der Kolbenstange 2 in den zylindrischen Hohlraum 8 eintaucht. Die hydraulische Dämpfung des Druckanschlages wird dadurch erreicht, daß ein Ringspalt zwischen dem zylinderfesten Körper 18 und dem zylindrischen Hohlraum 8 besteht. Die Dämpfventile 19 sind bei dieser Ausführung in dem Raum angeordnet, in welchem sich auch der Federraum 5 befindet. Zwischen dem Federraum 5 und dem mit Dämpfflüssigkeit gefüllten Innenraum befindet sich das Trennelement 13, welches hier als Trennkolben ausgebildet is.t.
Beim Ausfahren der Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1, d. h., beim Ausfahren des zylinderfesten Körpers l8 aus dem zylindrischen Hohlraum 8, öffnet das Rückschlagventil I7, so daß sich im zylindrischen Hohlraum 8 kein Unterdruck aufbauen kann und somit keine vom Druckanschlag herrührende, verzögernde Kraft beim Ausfahren des zylinderfesten Körpers 18 aus dem zylindrischen Hohlraum 8 aufgebaut wird.
03002Ö/0178
Das Federbein, welches in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, weist einen Anschlagkörper 20 auf, welcher mit einem Anschlagkolben einstückig verbunden ist und im Zylinderhohlraum 8 unter der Einwirkung der Feder 9 steht. Im Arbeitsraum 4 wird beim Einfahren der Kolbenstange 2 die Dämpfflüssigkeit verdrängt und gelangt über die Dämpfventile 19 in einen Raum, welcher durch ein Trennelement 13 vom Federraum 5 getrennt ist. Der Druckanschlag dieses Federbeines ist wirksam, sobald der Anschlagkörper 20 auf dem Zylinderboden zur Anlage kommt und dadurch der Anschlagkörper 20 in den Zylinderhohlraum 8 einfährt. Im Zylinderhohlraum 8 wird dadurch ein überdruck gebildet und die Anschlagdämpfung entspricht dem Ringspalt zwischen dem Anschlagkörper 20 und dem zylindrischen Hohlraum 8. Entsprechend der axialen Länge des Anschlagkörpers 20, der Größe des Dämpfquerschnittes und der Auslegung der Feder 9 kann die durch den Druckanschlag erzielte Zusatzkraft beeinflußt werden.
Beim Ausfahren der Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1 öffnet das Rückschlagventil 17, so daß sich kein Unterdruck im zylindrischen Hohlraum 8 bildet, und der Anschlagkörper 20 kehrt infolge Einwirkung der Feder 9 in seine Ausgangsposition zurück.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß der zylinderfeste Körper 18 außer dem Rückschlagventil 17 noch zusätzliche, radial verlaufende und in axialem Abstand zueinander angeordnete Bohrungen 21, 22 und 23 aufweist, welche beim Eintauchen des zylinderfesten Körpers in den zylindrischen Hohlraum 8 der Kolbenstange 2 eine zusätzliche, wegabhängig wirkende Dämpf wirkung des. Druckanschlages ergeben.
08.12.1978
TIPP-I Be/whm-
030028/0178
e e r s e

Claims (11)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Federbein oder Stoßdämpfer für Fahrzeuge, bestehend aus einem mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben, der in einem mit Fluid gefüllten Zylinder geführt und die Kolbenstange nach außen abgedichtet ist, während das zwischen Fahrzeugrahmen und Rad eingebaute Federbein Dämpfeinrichtungen für die auftretenden Schwingungen aufweist und der im Zylinder befindliche Arbeitsraum mit einem Feder- oder Ausgleichsraum in Verbindung steht, wobei ein bei der Einfahrbewegung ab- einem vorbestimmten Einfahrweg wirkender Druckanschlag vorhanden ist, dad. gek., daß der Druckanschlag zwischen dem Arbeitsraum (4) und dem Feder- bzw. Ausgleichsraum (5) angeordnet ist.
  2. 2. Federbein nach Anspruch 1, dad. gek., daß der Druckanschlag -durch einen auf der Kolbenstange (2) angeordneten Verdrängerkörper (15) gebildet wird, der in einen rohrförmig ausgebildeten Hilfszylinder (16) eingreift.
  3. 3. Federbein nach Anspruch 1, dad. gek., daß der Druckanschlag einen in der Kolbenstange (2) oder im Kolben (3) befindlichen, im wesentlichen zylindrischen Hohlraum (8) aufweist, dessen Öffnung dem Boden (6) des Zylinders (1) zugekehrt ist und ein in diesen Hohlraum (8) eindringender Körper (7, 18) angeordnet ist.
  4. 4. Federbein nach den Ansprüchen 1 und 3, dad, gek., daß der mit dem Zylinder (.1) verbundene Körper (18) zylindrisch ausgebildet ist und beim Eintauchen in den Hohlraum (8) einen Ringspalt zwischen dem Außendurchmesser des Körpers (18) und dem Innendurchmesser -des Hohlraumes (.8) bildet.
  5. 5. Federbein nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dad. gek., daß d-er Körper (18) ein Rückschlagventil (17) aufweist, welches beim Ausfahren <ies Körpers (18) aus dem Hohlraum (8) öffnet.
  6. 6.· Federbein nach den Ansprüchen 1 und 3, dad, gek., daß in dem
    Hohlraum (B") ein unter der Einwirkung einer Feder (9) stehen-. der Anschlagkolben (10) angeordnet ist, der den Anschlag für den zylinderfesten Körper (7) bildet.
    G30028/017S
    BAD ORIGINAL
  7. 7. Federbein nach den Ansprüchen 1, 3 und 6, dad. gek., daß der Anschlagkolben (10) mit einer Zentralbohrung (11) versehen ist, welche durch den zylinderfesten Körper (7) verschließbar ist.
  8. 8. Federbein nach den Ansprüchen I3 3, 6 und 7, dad. gek., daß der Anschlagkolben (10) einen ständig geöffneten Drosselquerschnitt aufweist.
  9. 9. Federbein nach den Ansprüchen I3 3, 6, 7 und 8, dad. gek.3 daß der Drosselquerschnitt durch mindestens eine im Anschlagkolben (.10) angeordnete Bohrung (12) gebildet wird.
  10. 10. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 5, dad. gek., daß der Körper (l8) eine in axialer Richtung verlaufende Bohrung aufweist, in welche mindestens eine radial verlaufende Bohrung (21) mündet.
  11. 11. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 5 und 1O3 dad. gek.3 daß in die in axialer Richtung verlaufende Bohrung des Körpers (18) mehrere, in axialem Abstand zueinander angeordnete, radial verlaufende Bohrungen (2I3 22, 23) münden.
    08.12.1978
    TIPP-I Be/whm-
    03002-8/017$
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