DE3611288C2 - Kolben für einen Zweirohrschwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Zweirohrschwingungsdämpfer ent­ sprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei einem Schwingungsdämpfer, welcher zur Aufnahme von Radführungskräften geeignet ist, also Radialkräfte übernehmen soll, ist es bekannt, einen Kolbenring in einer ringförmigen Aussparung des Kolbens anzuordnen, wobei die axiale Er­ streckung des Kolbenringes ein Mehrfaches der Ringwanddicke beträgt. Um bei allen Betriebszuständen des Dämpfers eine gute Dichtwirkung und eine exakte Führung des Kolbenringes und damit des Kolbens gegenüber der Zylinderinnen­ wand zu erzielen, wird der Kolbenring ohne radiales Spiel mit einer relativ großen Anpreßkraft gegen die Zylinderinnenwand gepreßt. Der Kolbenring ist dement­ sprechend hohen Radialkräften ausgesetzt und muß aus einem gleitgünstigen Werkstoff bestehen, um den Reibungswiderstand niedrig zu halten.

Weiter ist es bei Schwingungsdämpfern bekannt, zur hubabhängigen Dämpfkraft­ änderung mindestens eine im wesentlichen axial verlaufende Nut in der Zylinder­ innenwand vorzusehen, welche mit dem Kolbenring einen Bypassquerschnitt für die vom Kolben getrennten Arbeitsräume bildet. Infolge der bei Zweirohrdämpfern insbesondere in der Zugphase austretenden hohen Druckdifferenzen zwischen den Arbeitsräumen ist der Kolbenring relativ steif auszubilden, damit dieser nicht durch die sich ihn der Kolbenringnut aufbauenden hohen Drücke in die Zylinder­ nut ausweicht. Bei nicht ausreichender Steifheit des Kolbenringes wird der Bypassquerschnitt und damit auch die geforderte Dämpfwirkung in unerwünschter Weise verändert, und es wird keine eindeutige Steuerkante für den Bypassquer­ schnitt gebildet.

Die US 3,307,842 zeigt einen Kolben für einen Schwingungsdämpfer an einer nach außen geführten Kolbenstange. Der Kolben trennt dabei einen mit Dämpf­ flüssigkeit gefüllten Zylinder in zwei Arbeitsräume, wobei am Kolben ein Dicht­ ring und ein axial beweglicher Schaltring angeordnet sind. In Abhängigkeit der Schaltstellung des Schaltringes ändert sich die Dämpfkraft des Schwingungs­ dämpfers, wobei Bypassöffnungen in Reihe im Zylinder zum Ausgleichsraum aus­ geführt sind, die eine hubabhängige Wirkung der Dämpfkraft mit sich bringt.

Die US 3,085,661 zeigt einen Kolben für ein Öldämpfer mit einem einzelnen Dichtring, der zwei umlaufende Ringnuten trennt, die mit axial verlaufenden Nu­ ten zu den benachbarten Arbeitsräumen in Verbindung stehen.

In der US 1,216,221 wird ein Schwingungsdämpfer mit wegabhängiger Dämpf­ krafteinstellung beschrieben, wobei mindestens eine axial verlaufende Nut in ei­ nen Zylinder eingeformt ist, wobei die Nut einen Bypasskanal zu einem Kolben bildet, dessen Kolbenring zwei Arbeitsräume innerhalb des Zylinders im Bereich außerhalb des Bypasskanals am Außenumfang des Kolbens hydraulisch trennt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kolben für einen Zweirohr­ schwingungsdämpfer zu schaffen, welcher zur Aufnahme von Radführungskräf­ ten geeignet ist, eine eindeutige Steuerkante für den durch Axialnuten im Zylinder gebildeten Bypasskanal bildet und eine einwandfreie Dichtwirkung zwischen den Arbeitsräumen sowie eine gute Führung des Kolbens auch bei Aufnahme von Radführungskräften mit möglichst niedriger Reibung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Durch Anordnung dieser beiden Kolbenringe wird eine eindeutige Aufgabentren­ nung ermöglicht, wobei der erste steife Kolbenring radial beweglich in der ersten Kolbenringnut angeordnet ist und lediglich die Dichtfunktion übernimmt, während der in der zweiten Kolbenringnut befindliche Führungsring zur Führung des Kol­ bens im Zylinder dient und somit ohne wesentliche Vorspannung eingebaut wer­ den kann, damit ein günstiges, reibungsarmes Gleiten des Kolbens im Zylinder gewährleistet ist. Durch den Entlastungskanal wird erreicht, daß sich in der zwei­ ten Kolbenringnut keine nennenswerten Drücke aufbauen können, so daß der Führungsring aus einem relativ weichen Material hergestellt werden kann, ohne daß dieser in die den Bypasskanal bildende Zylindernut eingedrückt wird. Außer­ dem wird durch den Entlastungskanal eine eindeutige Steuerkante für den durch die Zylindernut gebildeten Bypasskanal vom Kolbendichtring geschaffen.

Eine sehr einfache Ausführung des Entlastungskanales wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch geschaffen, daß dieser durch mindestens einen im Kolben angeordneten und den Führungsring überbrückenden Längsschlitz ge­ bildet ist.

Weitere vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeiten des Entlastungskanales werden erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß dieser durch mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte und im Führungsring angeordnete Axialkanäle gebildet ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Axialkanäle vom Führungsring und von der zweiten Kolbenringnut begrenzt, während bei einer anderen Ausfüh­ rungsform die Axialkanäle vom Führungsring und von der Innenwand des Zylin­ ders begrenzt sind.

Eine sehr vorteilhafte Kolbenkonstruktion wird dadurch erhalten, daß gemäß ei­ nem Merkmal der Erfindung der Entlastungskanal aus einem von den Enden des den Führungsring darstellenden Kolbenbandes gebildeten Spalt besteht. Diese Kolbenausführung gestaltet sich besonders preisgünstig, denn im Kolbenkörper sind keine Vorkehrungen zur Bildung des Entlastungskanales erforderlich.

Um einen Druckaufbau in der zweiten Kolbenringnut zu vermeiden, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Entlastungskanal durch mehrere gleichmä­ ßig über den Umfang der zweiten Kolbenringnut verteile Entlastungsbohrungen gebildet. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Entlastungskanal mindestens eine Sammelnut, in die zum kolbenstangenfernen Arbeitsraum füh­ rende Durchlaßöffnungen münden, auf. Des weiteren sind diese Durchlaßöffnun­ gen durch mindestens einen axial verlaufenden und die Sammelnut mit dem kol­ benstangenfernen Arbeitsraum verbindenden Kanal gebildet. Selbstverständlich können diese Durchlaßöffnungen auch durch andere Maßnahmen, beispielsweise durch Bohrungen, gebildet sein.

Infolge der im Bereich des Führungsringes auftretenden, geringen Druckdifferen­ zen durch den Entlastungskanal ist es ohne weiteres möglich, daß das den Füh­ rungsring bildende Kolbenband erfindungsgemäß aus einem dünnen und elasti­ schen Kunststoffstreifen besteht. Ein solcher, aus gleitgünstigem Kunststoff be­ stehender Führungsring ist sehr preiswert und gestaltet eine einfache Montage.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zweirohrschwingungsdämpfer;

Fig. 2 den Kolben des Schwingungsdämpfers gem. Fig. 1 in vergrö­ ßerter Darstellung;

Fig. 3 eine Ausführungsform des Kolbens im Längsschnitt;

Fig. 4 einen Kolben, wobei Entlastungskanäle von Führungsring und Innenwand des Zylinders gebildet sind;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Kolbens, bei welchem der Entlastungskanal aus einem von den Enden eines Kolben­ bandes gebildeten Spalt besteht;

Fig. 6 einen Kolben, dessen Entlastungskanal durch Sammelnuten und Durchlaßöffnungen gebildet ist;

Fig. 7 einen Kolben, dessen Sammelnuten über Radialbohrungen mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum in Verbindung stehen.

Der in Fig. 1 gezeigte Zweirohrschwingungsdämpfer besitzt eine Kolbenstange 1, welche mit einem auf der Innenwand eines Zylin­ ders 3 axial geführten Kolben 2 verbunden ist. Der Zylinder 3 ist mittels einer Kolbenstangenführung 5 und eines Bodenventiles 7 konzentrisch in einem Behälter 4 eingespannt. In der Kolbenstan­ genführung 5 ist die Kolbenstange 1 geführt und mittels einer Kolbenstangendichtung 6 nach außen abgedichtet. Der mit Dämpf­ flüssigkeit gefüllte Innenraum des Zylinders 3 wird vom Kolben 2 in einen oberen Arbeitsraum 8 und einen kolbenstangenfernen Ar­ beitsraum 9 unterteilt. Über das Bodenventil 7 steht der kolben­ stangenferne Arbeitsraum 9 mit einem Ausgleichsraum 10 in Verbin­ dung, der eine Dämpfflüssigkeit- und Gasfüllung aufweist. Eine vom Kolbenhub abhängige Dämpfkraftänderung wird durch eine im we­ sentlichen axial verlaufende Nut 11 im Zylinder 3 erzielt, welche mit einem im Kolben 2 angeordneten Dichtring 17 einen Bypasska­ nal 12 bildet. Dieser Bypasskanal 12 ist parallel zum Zugdämpfven­ til 13 und zu dem bei Druckhub ansprechenden Ventil 14 des Kol­ bens 2 angeordnet. Es können ohne weiteres mehrere derartige axial verlaufende Nuten im Zylinder 3 angeordnet sein, wobei diese ggf. unterschiedliche axiale Länge aufweisen. In der Zugphase der Kol­ benstange 1 wird die Dämpfung im wesentlichen vom Zugdämpfven­ til 13 des Kolbens 2 und vom Bypasskanal 12 bestimmt. Ein im Bo­ denventil 7 befindliches Rückschlagventil 16 öffnet bei dieser Bewegungsrichtung und ermöglicht ein Nachströmen von Dämpfflüs­ sigkeit aus dem Ausgleichsraum 10 in den Arbeitsraum 9 infolge des aus dem Zylinder 3 austretenden Volumens der Kolbenstange 1. Beim Druckhub, d. h., bei einfahrender Kolbenstange 1 In den Zy­ linder 3, öffnet das Ventil 14 im Kolben 2, wobei die Druckdämp­ fung im wesentlichen durch das im Bodenventil 7 befindliche Druck­ dämpfventil 15 bewirkt wird.

Entsprechend den Fig. 1 und 2 weist der mit der Kolbenstange 1 verbundene Kolben 2 einen relativ steifen Dichtring 17, der in einer ersten Kolbenringnut 20 radial beweglich angeordnet ist, auf. Zur Führung des Kolbens 2 im Zylinder 3 ist eine zweite Kol­ benringnut 21, in welcher sich ein aus einem Kolbenband gebildeter Führungsring 18 befindet, vorgesehen. Insbesondere bei der Zug­ dämpfung entsteht zwischen den Arbeitsräumen 8 und 9 ein relativ großer Druckunterschied, der sich auch in der Nut 11 und im By­ passkanal 12 auswirkt. Um zu verhindern, daß in dem zwischen Dichtring 17 und Führungsring 18 befindlichen Raum 22 und damit auch in der zweiten Kolbenringnut 21 ein Druck aufbaut, welcher den Führungsring 18 In die axial verlaufende Nut 11 drückt, ist mindestens ein Längsschlitz 19 im Kolben 2 vorgesehen, welcher einerseits in den Raum 22 und andererseits in den kolbenstangen­ fernen Arbeitsraum 9 mündet und den Führungsring 18 überbrückt. Durch diesen Längsschlitz 19 wird eine wesentliche Druckentlastung für den Führungsring 18 erzielt, so daß dieser nicht in die axial verlaufende Nut 11 gedrückt wird. Gleichzeitig wird erreicht, daß der steife Dichtring 17 eine eindeutige Steuerkante mit der axial verlaufenden Nut 11 bildet. Da die Druckdämpfung im wesentlichen durch das im Bodenventil 7 befindliche Druckdämpfventil 15 er­ zeugt wird und die beim Druckhub ansprechende Ventilplatte 14 des Kolbens 2 vorwiegend als Rückschlagventil wirksam ist, entstehen zwischen den Arbeitsräumen 8 und 9 in dieser Arbeitsphase keine nen­ nenswerten Differenzdrücke, wodurch keine Gefahr besteht, daß der Führungsring 18 in die axial verlaufende Nut 11 des Zylinders 3 gedrückt wird.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Kolbens 2, wobei der zwischen Dichtring 17 und Führungsring 18 befindliche Raum 22 über einen Entlastungskanal mit dem kolbenstangenfernen Arbeits­ raum 9 verbunden ist. Dieser Entlastungskanal besteht aus mehre­ ren gleichmäßig über den Umfang verteilten und im Führungsring 18 angeordneten Axialkanälen 23, die vom Führungsring 18 und von der zweiten Kolbenringnut 21 begrenzt sind. Auf diese Weise wird er­ reicht, daß sich zwischen Führungsring 18 und zweiter Kolbenring­ nut 21 kein höherer Druck als im kolbenstangenfernen Arbeits­ raum 9 aufbaut, d. h., der bei der Zugdämpfung im Bypasskanal 12 herrschende Druck wird sowohl über die axial verlaufende Nut 11 als auch über den Raum 22 und die Axialkanäle 23 zum kolbenstan­ genfernen Arbeitsraum 9 abgebaut.

Die Ausführungsform gern. Fig. 4 unterscheidet sich von der gern. Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß der zwischen Dichtring 17 und Führungsring 18 befindliche Raum 22 über Axialkanäle 24 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 druckentlastend verbunden ist. Hierbei werden die über den Umfang des Führungsringes 18 gleich­ mäßig verteilten Axialkanäle 24 vom Führungsring 18 und von der Innenwand des Zylinders 3 begrenzt.

Die Fig. 5 zeigt eine besonders einfache, hydraulische Entlastung des Führungsringes 18. Der Entlastungskanal für den zwischen Dichtring 17 und Führungsring 18 befindlichen Raum 22 besteht hierbei aus einem Spalt 25, der von den Enden des den Führungs­ ring 18 darstellenden Kolbenbandes gebildet ist. Über diesen Spalt 25 steht somit zur Druckentlastung des Kolbenbandes 18 der Raum 22 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 flüssigkeits­ leitend in Verbindung.

Eine weitere Ausführungsform des Kolbens 2 zeigt Fig. 6. Hierbei ist zwischen Dichtring 17 und Führungsring 18 eine den Raum 22 vergrößernde Sammelnut 26 vorgesehen, während eine weitere Sam­ melnut 27 In der zweiten Kolbenringnut 21 hinter dem Führungs­ ring 18 angeordnet ist. Zur Druckentlastung des Führungsringes 18 Ist mindestens ein axial verlaufender Kanal 28 Im Kolben 2 vorge­ sehen, welcher die Sammelnuten 26 und 27 flüssigkeitsleitend mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 verbindet.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 7 steht die Sammelnut 26 über Radialbohrungen 29 und die Sammelnut 27 über Radialbohrungen 30 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9 in Verbindung. Auf die­ se Weise wird wiederum eine Druckentlastung des Führungsringes 18 erzielt.

Infolge der vorstehend beschriebenen Maßnahmen für die Druckent­ lastung des Führungsringes 18 ist es ohne weiteres möglich, die­ sen aus einem dünnen und elastischen Kunststoffstreifen herzu­ stellen, der eine gute Gleiteigenschaft besitzt. Bei den be­ schriebenen Ausführungsbeispielen ist jeweils eine Aufgabentren­ nung der hintereinanderliegenden Kolbenringe vorgesehen, wobei der relativ steife Dichtring 17 beispielsweise ein gesinterter Metallring ist, der radial beweglich in der ersten Kolbenring­ nut 20 liegt und lediglich Dichtfunktion besitzt, während der Führungsring 18 eine einwandfreie Abstützung des Kolbens 2 im Zy­ linder 3 bei Aufnahme von Radführungskräften gewährleistet, ohne in die als Bypassquerschnitt dienende Axialnut 11 des Zylinders 3 gedrückt zu werden.

Claims (10)

1. Kolben (2) für einen Zweirohrschwingungsdämpfer, wobei der mit Dämpfein­ richtungen (13) versehene Kolben auf einer nach außen geführten und abge­ dichteten Kolbenstange (1) befestigt ist und einen mit Dämpfflüssigkeit ge­ füllten Zylinder (3) in zwei Arbeitsräume (8, 9) unterteilt und zur hubabhängig wirkenden Dämpfkraftänderung die Zylinderwand mindestens eine im we­ sentlichen axial verlaufende Nut (11) aufweist, die unter Umgehung eines in einer ersten Kolbennut (20) angeordneten, als Dichtring (17) gegenüber der zylindri­ schen Fläche wirkenden, steifen Kolbenringes einen Bypasskanal (12) bildet, während ein den Zylinder mit radialem Abstand umgebender Behälter (4) ei­ nen mit Dämpfflüssigkeit und Gas gefüllten Ausgleichsraum (10) begrenzt, welcher über ein Bodenventil (7) mit dem Arbeitsraum (9) verbindbar ist, wo­ bei der Kolben (2) eine von der ersten Kolbennut (20) getrennte, zweite Kolbenringnut (21) zur Aufnahme eines aus ei­ nem Kolbenband bestehenden dichtwirkungslosen Führungsringes aufweist, wobei minde­ stens ein Entlastungskanal, welcher die zweite Kolbenringnut (21) bzw. einen zwischen den Kolbenringnuten (20, 21) befindlichen Raum (22) mit dem kol­ benstangenfernen Arbeitsraum (9) verbindet, vorgesehen ist, wobei durch den Entlastungskanal eine eindeutige Steuerkante für den durch die in der Zy­ linderwand verlaufenden Nut (11) gebildeten Bypasskanal (12) geschaffen wird.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal durch mindestens einen im Kolben (2) angeordneten und den Führungsring (18) überbrückenden Längsschlitz (19) gebildet ist.

3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal durch mehrere gleichmäßig über den Umfang ver­ teilte und im Führungsring (18) angeordnete Axialkanäle (23,24) gebildet ist.

4. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkanäle (23) vom Führungsring (18) und von der zweiten Kolben­ ringnut (21) begrenzt sind.

5. Kolben nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkanäle (24) von Führungsring (18) und Innenwand des Zylin­ ders (3) begrenzt sind.

6. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal aus einem von den Enden des den Führungs­ ring (18) darstellenden Kolbenbandes gebildeten Spalt (25) besteht.

7. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal durch mehrere gleichmäßig über den Umfang der zweiten Kolbenringnut (21) verteilte Entlastungsbohrungen (Radialbohrungen 29, 30) gebildet ist.

8. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal durch mindestens eine Sammelnut (26, 27), in wel­ che zum kolbenstangenfernen Arbeitsraum (9) führende Durchlaßöffnun­ gen münden, gebildet ist.

9. Kolben nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen durch mindestens einen axial verlaufenden und die Sammelnuten (26, 27) mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum (9) verbindenden Kanal (28) gebildet sind.

10. Kolben nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das den Führungsring (18) bildende Kolbenband aus einem dünnen und elastischen Kunststoffstreifen besteht.