DE3103039A1 - Hydropneumatischer zweirohr-schwingungsdaempfer, insbesondere als vorderachsbein fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

DR.-ING. DIPL-PHYS. \i. StURIES 3103039

PATENTANWÄLTE

DiPL-ING. P. EICHLER

BRAHMSSTRASSE 29, 56CX) WUPPERTAL 2

Firma August Bilstein GmbH & Co KG, 5828 Ennepetal 13

Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere als Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere als Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge, mit einem Dämpfungsflüssigkeit und einen darin befindlichen Arbeitskolben mit in der Zug- und Druckstufe wirkenden Kolbenventilen sowie eine Kolbenstange enthaltenden Innenzylinder, einem damit über ein mit in der Druckstufe von Dämpfungsflüssigkeit durchströmbaren Öffnungen versehenes Bodenventil verbundenen, teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit und oberhalb davon vorhandenem Druckgas gefüllten Außenzylinder und einem die oberen Zylinderondori mi Lo inandisr vorbindenden Verschlußpaket für den Kolbenstangendurchtritt, in welchem eine Kolbenstangen-Außendichtung,

5"

eine darunter rait Abstand gelegene Führungsbüchse für die Kolbenstange sowie dazwischen eine Ringkammer angeordnet sind, die als Entlüftungseinrichtung einerseits mit dem Innenzylinder und andererseits über ein Rückschlagventil mit dem Gasraum des Außenzylinders verbunden ist. ■

Hydropneumatische Zweirohr-Schwingungsdämpfer obiger Art besitzen gegenüber Gasdruckdämpfern in Einrohrbauart den Vorteil, daß sie mit geringeren Gasdrücken arbeiten, mithin weniger hoch beanspruchte Dichtungen erfordern, weniger temperaturabhängig sind und geringere Kolbenstangen-Austrittskräfte besitzen. Dafür kommt es bei ihnen aber im Innenzylinder zu vermehrter Gasabscheidung, so daß diese Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit einer im Kolbenstangen-Verschlußpaket vorhandenen Entlüftungseinrichtung versehen sein müssen, die dafür sorgt, daß die im oberen Teil des Innenzylinders sich sammelnden Gasbläscheri zum Gasraum des Außenzylinders gelangen, ohne daß etwa ein Gasübertritt in umgekehrter Richtung erfolgt, der durch das entsprechend gelegene Rückschlagventil verhindert wird.

Bei einem bekannten gattungsgemäßen Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach der DE-OS 28 08 481, der mit einem Gasdruck von etwa 10 bar arbeitet, ist im Bodenventil ein ständig geöffneter Durchlaßkanal vorhanden, der im Querschnitt so groß gewählt ist, daß in der Druckstufe bei geringer Kolbengeschwindigkeit nur der statische Gasdruck der Kolben-Dämpfungskraft entgegenwirkt, während bei höheren Kolbengeschwindigkeiten der permanente Bodenventil-Durchlaß einen zusätzlich zum Gasdruck

wirkenden dynamischen Druck hervorruft. Um dabei die Kennlinie für die Druckdämpfung bei höheren Kolbengeschwindigkeiten noch zu verändern, können zusätzlich zu dem ständig geöffneten Durchlaßkanal im Bodenventil auch noch durch Ventilscheiben abgedeckte Bohrungen vorhanden sein,· die dann also die Flüssigkeitsdrosselung noch entsprechend erniedrigen. Die Entlüftung des Innenzylinders erfolgt bei diesem wie auch allen übrigen bekannten hydropneumatischeh Zweirohr-Schwinigungsdämpfern jeweils in der Zugstufe, also während der jeweiligen Kolbenstangen-Ausfahrbewegung. Um während der jeweiligen Kolbeneinfahrbewegungen, also in der Druckstufe, ein Rückströmen von Gas aus dem Außen- in den Innenzylinder mit Sicherheit zu vermeiden, kann bei dem vorbekannten Zweirohr-Schwingungsdämpfer zusätzlich zu dem als Ring-Manschette ausgebildeten, die Ringkammer außen umgebenden Rückschlagventil ein zweites dazu in Reihe liegendes Rückschlagventil in Form einer auf der Kolbenstange gleltverschieblich sitzenden Ringscheibe vorgesehen sein, die sich beim jeweiligen Einfahren der Kolbenstange auf der letztere umgebenden Führungsbüchse aufsetzt und dadurch den hier als Entlüftungskanal dienenden Ringspalt zwischen Führungsbüchse und Kolbenstangenumfang jeweils abdichtet. Die hiermit erzielbare Entlüftung des Innenzylinders ist aber nur in begrenztem Umfange möglich. Weiterhin erfordert dieser vorbek'annte Zweirohr-Schwingungsdämpfer das Vorhandensein eines immer noch beträchtlichen Gasdruckes, da es andernfalls in ihm zu Hohlraumbildung und

entsprechendem Verschäumen der Dämpfungsflüssigkeit kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydropneumatischen Zweirohr-Schwingungsdämpfer der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, der mit noch niedrigerer Druckgas-Füllung auskommt und dennoch verschäumungsfrei arbeitet sowie darüber hinaus eine noch wirksamere und schnellere Entlüftung des Innerizylinders ermöglicht. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Schwingungsdämpfer der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle im Bodenventil vorhandenen Druckstufen-Durchströmungsöffnungen durch eine oder mehrere Ventilfederscheiben abgedeckt sind und der durch sie erzielbare Druckaufbau größer als der am Arbeitskolben-Druckstufenveritil zustandekommeride Druckabbau ist. Auf diese Weise kommt man zu einem hydropneumatischen Zweirohr-Schwingungsdämpfer, bei dem überraschender Weise nicht nur in der jeweiligen Zugstufe sondern auch in der jeweiligen Druckstufe eine Entlüftung mit entsprechendem Gas- und Flüssigkextsübertritt vom Innen- zum Außenzylinder erfolgt. Dadurch kommt es, wie Versuche gezeigt haben, selbst bei sehr stark verschäumtem Dämpfungsöl bereits nach wenigen Kolben-Arbeitshüben zu einer wirksamen Entlüftung bzw. Entschäumung der im Innerizylinder vorhandenen Dämpfungsflüssigkeit. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäß Schwingungsdämpfer auch mit noch wesentlich geringerem Gasdruck verschäumungsfrei betrieben werden. Wie die Praxis ergeben hat, kann der Dämpfer selbst nach völligem Druckgasverlust, also in drucklosem Zustand noch verschäumungsfrei arbeiten, was für die Praxis außerordentlich bedeutsam ist. ■

Besonders gute Dämpfungsverhältnisse lassen sich mit dem erfindungsgemäß beschaffenen Bodenventil in Verbindung mit einer am Kolbenstangeri-Verschlußpaket unterhalb der Führungsbüchse angeordneten Kolbenstangen-Innendichtung und einem zu beiden parallel verlaufenden Entlüftungskanal erzielen, der in die außen von einem als Rückschlagventil dienenden O-Ring umschlossene Ringkamer einmündet, wenn der Entlüftungskanal durch ein sich in Richtung zum O-Ring hin öffnendes Federventil abgedeckt ist. Während durch das Bodenventil mit dem während der Druckstufe entsprechend hohen Druckaufbau dafür gesorgt ist, daß in dem unterhalb des Arbeitskolbens vorhandenen Arbeitsraum im Innenzylinder während der Druckstufe jeweils ein entsprechend hoher Druck erzeugt wird, trägt das den Entlüftungskanal abdeckende Federventil dazu bei, daß auch in dem oberhalb des Arbeitskolbens vorhandenen Arbeitsraum des Innenzylinders während der jeweiligen Saugstufe ein hinreichend hoher Flüssigkeitsdruck gehalten wird, und das trotz des Vorhandenseins des Entlüftungskanals.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Zweirohr-Schwingungsdämpfers dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Dämpfer in

etwa natürlicher Größe, während die Fig. 2, 3 und 4 in jeweils vergrößerter Darstellung Schnitte durch das Kolbenstangen-Verschlußpaket und das Bodenventil bzw. eine Draufsicht auf letzteres wiedergeben.

Der abgebildete, hauptsächlich als Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge bestimmte hydropneumatische Zweirohr-Schwingungs-

dämpfer besteht im wesentlichen aus dem die Kolbenstange 1 und den Arbeitskolben 2 enthaltenden, mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten InnenzyTinder 3 und dem letzteren konzentrisch mit Abstand umgebenden Außerizylinder 4, wobei die zwischen den beiden Zylindern vorhandene Ringkammer 5 im unteren Teil mit Dämpfungsflüssigkeit und im oberen Teil mit Druckgas von etwa 5 bar gefüllt ist. Das Innere des Innenzylinders J wird durch den mit in der Zug- und Druckstufe wirkenden Kolbenventilen versehenen Arbeitskolben 2 in die obere Arbeitskammer 6 und die untere Arbeitskammer -7 unterteilt. Letztere ist über das generell mit 8 bezeichnete Bodenventil mit der im Außenzylinder 4 gelegenen Ringkammer 5 verbunden. Die oberen Enden des Innen- und Außerizylinders 3, 4 sind durch das generell mit 9 bezeichnete Verschlußpaket für den Kolbenstangendurchtritt miteinander verbunden.

Die im vorliegenden: Fall hohl ausgebildete Kolbenstange 1 ist über ihr oberes, eingezogenes Befestigungsende I¹ mit dem Fahrgestell des Kraftfahrzeuges zu verbinden, während das untere entsprecherid ausgebildete Ende 4¹¹ des Außenzylinders 4 deri Radachszäpferi trägt. Im übrigen kann am Außenzylinder 4 noch ein nicht dargestellter FedertelTe für eine zwischen ihm und dem Fahrgestell anzuordnende Schrauberidruckfeder vorhanden sein.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, besteht das Kolbenstangeri-Verschlußpaket 9 aus einem auf dem oberen Ende 3 ' des Innenzylinders 3 aufsitzenden Verschlußkörper 10 und dem darüber gelegenen Varschlußdeckul 11, dor mit hlsIihmii uinfangismäßig angeordneten Dichtring 12 durch den oberen Bördelrand 4' des Außenzylinders 4 umschlossen bzw. gehalten wird. Tm

Verschlußkörper 10 ist die Kolbenstangen-Führungsbüchse 13 gelagert, unterhalb derer sich die Kolbenstangen-Innenhochdruckdichtung 14 befindet, die durch den in einer entsprechenden Nut 10" eingesetzten Spreizring 15 gehalten wird. Weiterhin befindet sich im Verschlußkörper 10 der Entlüftungskanal 16, der parallel zur Führungsbüchse 13 und der Innenhochdruckdichtung 14 angeordnet ist, also außerhalb von ihnen verläuft. Mit seinem oberen, auf etwa 1 mm Durchmesser verjüngten Abschnitt 16* mündet der Entlüftungskanal 16 in eine zwischen dem Verschlußkörper 10 und dem Verschlußdeckel 11 befindliche Ringkammer 17 ein, oberhalb derer die im Verschlußdeckel 11 untergebrachte Kolbenstangen-Niederdruck-Außendichtung 18 liegt. Zwischen dem Verschlußkörper 10 und dem Verschlußdeckel 11 ist ein den einmündenden Entlüftungskanal 16 abdeckender Federring 19 und ein oberhalb von diesem liegender und ihn abstützender Wellring 20 angeordnet, die für eine entsprechende Drosselung der den Entlüftungskanal 16 passierenden Dämpfungsflüssigkeit hauptsächlich in der Zugstufe, aber auch in der Druckstufe sorgen. Die Ringkammer 17 ist über den nach oben und radial nach außen geführten Zwischenkanal 21 mit dem Ringkanal 22 verbunden, der außen durch den als Rückschlagventil wirkenden, zwischen dem Verschlußdeckel 11 und dem Verschlußkörper Io gelegenen O-Ring 23 umschlossen ist. Der außerhalb dos O-Rings 23 gelegene Ringraum 24 ist über den Rücklaufkanal 25 mit dem im Außenzylinder 4 oben vorhandenen Druckgasraum 5' in ständiger Verbindung. Schließlich ist im Verschlußdeckel 11 noch eine äußere Abstreiferdichtung 26 angeordnet. Die Ringkammer ist praktisch immer mit Öl gefüllt.

Das Bodenventil 8 ist von der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Beschaffenheit. Es besitzt einen Ventileinsatzkörper 30, der, vie Fig. 1 zeigt, zwischen dem Boden 4'¹' des Außenzylinders 4 und dem unteren Ende des Innenzylinders 3 eingebaut ist. Der Einsatzkörper 30 ist mittig mit einem Tragzäpferi 31 versehen, an dessen verbreitertem Kopf 31' sich eine dachförmig abgewinkelte Feder 32 abstützt, die an der Oberseite einer Veritilplatte 33 angreift und letztere dadurch mit ihrem Außeriumfang 33' an der kreisringförmigen Ventilsitzfläche 30" des Einsatzkörpers 30 in Anlage zu halten sucht. Die Ventilplatte bsitzt drei jeweils etwa 2 mm im Durchmesser große öffnungen 34, die in der Druckstufe von Dämpfungsflüssigkeit durchströmt werden. Diese öffnungen 34 sind auf einem in Umfangsnähe der Ventilplatte 33 gelegenen Kreisbogen verteilt angeordnet und durch eine gemeinsame, unter der Ventilplatte 3 3 zentral befestigte, kegelstumpfförmig verformte und dadurch vorgespannte Ventilringfederscheibe 35 abgedeckt. Diese Ringfederscheibe 35 liegt mit ihrem Außenumfang an einem die Durchströmungsöffnungen 34 außen umgebenden, nach unten vorspringenden Ventilplatten-Ringwulst 33'* auf. Die Ventilplatte 33 und die Ventilringfederscheibe 35 sind durch eine zentral gelegene hohlnietartige Büchse 36 miteinander verbunden, durch die der am Einsatzkörper 30 befestigte Tragzäpfen 31 hindurchgeführt ist.

Für die vorliegende Erfindung ist wesentlich, daß durch die in der Boden-Ventilplatte 33 vorhandenen Strömungsöffnungen 34 und die sie abdeckende Federringscheibe 35 während der Druckstufe ein Druckaufbau im unteren Arbeitsraum 7 des Innen-

Zylinders zustandekommt, der größer als der am Druckstufenventil des Arbeitskolbens 2 zustandekommende Druckabbau ist. Dadurch wird sichergestellt, daß es in der oberen Arbeitskammer 6 auch während der jeweiligen Einfahrbewegungen der Kolbenstange, also in der jeweiligen Druckstufe zu einer Druckerhöhung kommt, die auch in diesen Arbeitsphasen des Dämpfers zu einem öffnen des den Entlüftungskanal 16 abdeckenden Federveritils 19 und des nachgeschalteten, vom O-Ring 23 gebildeten Rückschlagventils kommt, mithin zu einem entsprechenden Flüssigkeits- und Gasübertritt aus dem Arbeitsraum 6 in den Gasraum 5¹ des Außenzylinders 4. Dadurch wird eine außerordentlich wirksame Entlüftung des Innenzylinders bzw. seines oberen Arbeitsraumes 6 erzielt. Diese geht soweit, daß der Dämpfer selbst nach weitestgehendem Druckgasverlust verschäumungsfrei bleibt, also mit gutem Dämpfungsverhalten weiter arbeitet, was sich beipielsweise auch im Prüfstandversuch durch ein dann immer noch äußerst fülliges Dämpfungskraft-Weg-Diagramm zeigt.

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Claims (6)

1. ·· I

   DR.-ING. DIPL-PHYS. H. gTURIES 31030

   PATENTANWÄLTE

   DIPL-ING. P. EICHLER

   BRAHMSSTRASSE 29, 5600 WUPPERTAL 2

   Patentansprüche

   Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere als Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge, mit einem Dämpfungsflüssigkeit und einen darin befindlichen Arbeitskolben mit in der Zug- und Druckstufe wirkenden Kolbenventilen sowie eine Kolbenstange enthaltenden Innerizylinder, einem damit über ein mit in der Druckstufe von Dämpfungsflüssigkeit durchströmbaren öffnungen versehenes Bodenventil verbundenen, teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit und oberhalb davon vorhandenem Druckgas gefüllten Außenzylinder und einem die oberen Zylinderenden miteinander verbindenden Verschlußpaket für den Kolbenstangendurchtritt, in welchem eine Kolbenstangen-Außendichtung, eine darunter mit Abstand gelegene Führungsbüchse für die Kolbenstange sowie dazwischen eine Ringkammer angeordnet sind, die als Entlüftungseinrichtung einerseits mit dem Innenzylinder und andererseits über ein Rückschlagventil mit dem Gasraum des Außenzylinders verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle im Bodenventil (8) vorhandenen Druckstufen-Durchströmungsöffnungen (34) durch eine oder mehrere Ventilfederscheiben (35) abgedeckt sind und der durch sie erzielbare Druckauf-

   bau größer als der am Arbeitskolben-Druckstufenventil zustandekommende Druckabbau ist.
2. 2. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dessen Bodenventil eine während der Zugstufe mit ihrem Außenumfang von einem kreisringförmigen Ventilsitz entgegen Federwirkung abhebende Ventilplatte aufweist, in der die Druckstufen-Durchströmungsöffnungen vorgesehen sind, daddurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß letztere (34) auf einem in Umfangsnähe der Veritilplatte (33) gelegenen Kreisbogen verteilt angeordnet und durch eine gemeinsame, unter der Ventilplatte zentral befestigte, kegelstumpfförmig verformte,- vorgespannte Ventilringfederscheibe (35) abgedeckt sind, die mit ihrem Außenumfang an einem die Durchströmungsöffnungen' (34) außen umgebenden, nach unten vorspringenden Ventilplatten-Ringwulst (33') aufliegt.
3. 3. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (33) und die Ventilringfederscheibe (35) durch eine zentral gelegene hohlnietartige Büchse (36) miteinander verbunden sind, durch die ein an einem Ventileinsatzkörper (30) befestigter Tragzapfen (31) hindurchgeführt 1st, an dessen verbreitertem Kopf (31')

   sich eine an der Ventilplatte (33) angreifende, dachförmig abgewinkelte Feder' (32) abstützt.
4. 4. Hydropneümatischer Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer am Kolbenstangenverschlußpaket unterhalb der Führungsbüchse angeordneten Kolbenstangen-Innendichtung und oliioin zu beiden parallel verlaufenden Entlü.ftungskanal, der in die außen von einem als Rückschlagventil dienenden O-Ring umschlossene· Ringkammer einmündet, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Entlüftungskanal' (16) durch ein sich in Richtung zum O-Ring' (2 3) hin öffnendes Federventil' (19) abgedeckt ist.
5. 5. Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, d a durch gekennzeichnet, daß das Federventil aus einem in der Ringkammer (17) angeordneten Ventilfederring (19) und einem darüber gelegenem, letzteren abstützenden Wellring (20) besteht.
6. 6. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß in der Bodenventilplatte (33) drei Druckstuferi-Durchströmungsöffnungen (34) von je etwa zwei Millimeter Durchmesser vorhanden sind und der im Verschlußpaket (9) gelegene Entlüftungskanal (16) an seiner durch das Federveritil (19) abgedeckten Einmündungsstelle (16') in der Ringkammer (17) einen Durchmesser von etwa 1 mm besitzt.