DE3810841A1 - Telescopic damper with a gas fill or gas cushion - Google Patents
Telescopic damper with a gas fill or gas cushionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Teleskopdämpfer gemäß dem Obergriff des Patentan spruchs 1. Bei einem aus der DE-OS 24 37 234, F 16 F 9/02, bekannten pneumati schen oder hydropneumatischen Dämpfer dieser Gattung ist innerhalb des topf förmigen Kolbens ein mit Längsnuten versehener Steuerschieber vorgesehen, die zeitweilig Bypässe zu einzelnen, zwischen Druckräumen zylinderfest angeordne ten Rückschlagventilen bilden, wodurch dann druckabhängig andere Rückschlag ventile zur Durchführung des schlagartigen Druckausgleichs geöffnet werden. Die Anordnung der Längsnuten ist so getroffen, daß beim Erreichen der Mittel lage (Normallage) des Kolbens der Druckausgleich und damit eine Verdopplung der Federkonstante sowie eine Schwingungstilgung erfolgen.The invention relates to a telescopic damper according to the upper handle of the patent Proverb 1. In a pneumati known from DE-OS 24 37 234, F 16 F 9/02 This type of hydropneumatic damper is inside the pot Shaped piston is provided with a spool provided with longitudinal grooves temporarily bypasses to individual cylinders, fixed between cylinders th check valves, which then pressure-dependent other check valves for carrying out the sudden pressure equalization are opened. The arrangement of the longitudinal grooves is such that when the means are reached position (normal position) of the piston, the pressure equalization and thus a doubling the spring constant and vibration damping.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Teleskopdämpfer des gattungs gemäßen Aufbaus, der zusätzlich eine Federwirkung haben kann, so auszubilden, daß praktisch ohne Beeinflussung der Federkonstante eine hohe Dämpfung erzielt wird.The invention has for its object a telescopic damper of the genus according to the structure, which can also have a spring effect, that high damping is achieved practically without influencing the spring constant becomes.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung be schreiben die Unteransprüche.The achievement of this task consists in the characterizing Features of the main claim, advantageous embodiments of the invention be write the subclaims.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß gerade ein schneller Druckaus gleich bei Bewegungsumkehr des Kolbens, also in den Totpunktlagen desselben, eine hohe Dämpfung durch Umsetzung von Rückfederenergie in Wärme erzielt. Da der Ort der Bewegungsumkehr mit dem jeweiligen Kolbenhub variabel ist, muß der Steuerventilkörper - sofern man nicht eine besondere, beispielsweise elektri sche Ventilansteuerung vorsieht - dem Kolben zugeordnet sein. Dabei kann gemäß Anspruch 2 die Ventilansteuerung so ausgelegt sein, daß bei sehr kleinen Kol benhüben ein nur teilweises Öffnen des Ventils erfolgt.The invention is based on the knowledge that just a quick pressure equalization when the piston reverses movement, that is to say in the dead center position thereof, achieves high damping by converting spring energy into heat. Since the location of the reversal of motion is variable with the respective piston stroke, the control valve body must be assigned to the piston , unless a special, for example electrical valve control is provided. It can be designed according to claim 2, the valve actuation that benhhub with very small Kol is only a partial opening of the valve.
Bei den in den Unteransprüchen angegebenen Ausführungen der Erfindung wird die Reibung an der Zylinderinnenwand zur Betätigung des Steuerventilkörpers, das heißt zur Erzielung einer Relativbewegung zwischen diesem und dem Kolben, aus genutzt. Bei Verwendung der Übertotpunktabstützung erfolgt in vorteilhafter Weise eine Reibungserhöhung nur kurzzeitig während des Schaltvorgangs; danach ist die Radialkraft zwischen Übertotpunktabstützung einerseits und Innenwand des Zylinders des Teleskopdämpfers andererseits infolge der bekannten Eigen schaften einer Übertotpunktabstützung wieder stark verringert. Besonders vor teilhaft sind die Merkmale des Anspruchs 13, da durch diese pneumatische Ent lastung des Steuerventilkörpers zu seiner Relativbewegung nur geringe Reib kräfte erforderlich sind.In the embodiments of the invention specified in the subclaims, the Friction on the cylinder inner wall for actuating the control valve body, the means to achieve a relative movement between the latter and the piston used. When the dead center support is used, it is advantageous Way an increase in friction only briefly during the switching process; after that is the radial force between the dead center support on the one hand and the inner wall the cylinder of the telescopic damper on the other hand due to the known Eigen of an over-center support is again greatly reduced. Especially before some of the features of claim 13, because by this pneumatic Ent load of the control valve body to its relative movement only slight friction forces are required.
Gegenüber dem zitierten Stand der Technik kommt die Erfindung mit zwei Druck räumen für den Dämpferteil aus, was den Aufbau insbesondere des Zylinders er heblich vereinfacht. In einfacher Weise, nämlich durch Vorsehen eines zusätz lichen Drosselquerschnitts parallel zum Steuerventilkörper, läßt sich eine Frequenzabhängigkeit der Dämpfung erzielen. So kann bei Einsatz der Erfindung am Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs die Radeigenfrequenzschwinguag stärker be dämpft werden als die Aufbaueigenfrequenzschwingung.Compared to the cited prior art, the invention comes with two prints clear out for the damper part, which he the construction of the cylinder in particular considerably simplified. In a simple way, namely by providing an additional Lichen throttle cross section parallel to the control valve body, one Achieve damping frequency dependency. So when using the invention on the chassis of a motor vehicle the wheel natural frequency oscillation be stronger are damped as the body's natural frequency vibration.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß ihre Realisierung mit einfachen, an sich bewährten Mitteln erfolgen kann, wie auch die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen zeigt.Another advantage of the invention is that its implementation can be done with simple, proven means, like the following Description of exemplary embodiments shows.
Fünf unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Längsschnitte durch die hier interessieren den Bereiche von Teleskopdämpfern bzw. den Dämpferteil von Feder-Dämpfer-Ele menten wiedergeben.Five different embodiments of the invention are now based on the Drawing explained, the figures of longitudinal sections of interest here the areas of telescopic dampers or the damper part of spring damper ele play back.
Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist in Richtung der Achse 1 auf der Kolben stange 2 unverschiebbar, aber längs der Innenwand des Zylinders 3 verschiebbar der Kolben 4 angeordnet, der mit zumindest einem Kanal 5 und einem Drosselka nal 6 zur zeitweiligen bzw. dauernden Herstellung einer Strömungsverbindung für das gasförmige Druckmittel zwischen den beiden Druckräumen 7 und 8 verse hen ist. Während des größten Teils der Relativbewegung zwischen Kolben 4 und Zylinder 3 ist nur die Drosselbohrung 6 wirksam, da der Kanal 5 durch den ringförmigen Steuerventilkörper 9 abgedeckt ist. Dieser weist als Übertotpunkt abstützung in der Vertiefung 10 Kugeln 11 auf, die an ihrer Innenseite durch das Federblech 12 in Richtung nach außen gegen die Innenwand des Zylinders 3 federnd abgestützt sind. Kugeln 11 und Vertiefung 10 bilden eine freilaufähn liche Anordnung. Das Federblech besitzt in halber Höhe den Totpunktvorspung 13, so daß es für die Kugel 11 zwei stabile Lagen, nämlich die ausgezogen ge zeichnete Lage und die bei 11′ angedeutete Lage, bildet.Looking first at Fig. 1, rod 2 is immovable in the direction of axis 1 on the piston, but displaceable along the inner wall of cylinder 3, piston 4 is arranged, the channel with at least one channel 5 and a Drosselka 6 for temporary or permanent Production of a flow connection for the gaseous pressure medium between the two pressure spaces 7 and 8 is hen. During most of the relative movement between the piston 4 and the cylinder 3 , only the throttle bore 6 is effective, since the channel 5 is covered by the annular control valve body 9 . This has as over-center support in the recess 10 balls 11 , which are resiliently supported on the inside by the spring plate 12 in the direction outward against the inner wall of the cylinder 3 . Balls 11 and recess 10 form a freewheel-like arrangement. The spring plate has the dead center projection 13 at half the height, so that it forms two stable positions for the ball 11 , namely the drawn-out position and the position indicated at 11 ' .
Wird der Kolben 4 aus seiner in Fig. 1 dargestellten Lage nach oben bewegt, so sorgt die Reibung zwischen Kugel 11 und Innenwand des Zylinders 3 dafür, daß der Steuerventilkörper 9 praktisch festgehalten wird, bis sein Anschlag 14 zur Anlage am Gegenanschlag 15 des Kolbens 4 kommt. Dann deckt der Steuerventilkör per 9 den oberen quer verlaufenden Teil des Kanals 5 ab, so daß sich ein hoher Druck aufbauen kann.If the piston 4 is moved upward from its position shown in FIG. 1, the friction between the ball 11 and the inner wall of the cylinder 3 ensures that the control valve body 9 is practically held until its stop 14 abuts against the counter stop 15 of the piston 4 is coming. Then the Steuerententilkör covers by 9 the upper transverse part of the channel 5 , so that a high pressure can build up.
Erreicht die durch Kolben 4 und Steuerventilkörper 9 gebildete Anordnung ihre Totpunktstellung und wird die Bewegungsrichtung der Kolbenstange 2 umgekehrt, wird sie also nach unten relativ zum Zylinder 3 bewegt, so wird durch die Rei bung zwischen Kugel 11 und Innenfläche des Zylinders 3 die Bewegung des Steu erventilkörpers 9 nach unten aber zunächst verzögert, zumal die Kugel 11 in den Bereich des Vorsprungs 13 des Federblechs 12 gelangt und dadurch die auf den Steuerventilkörper 9 wirkenden bewegungshemmenden Kräfte kurzzeitig ver größert werden. Der Kolben 4 wird also relativ zum Steuerventilkörper 9 in seine gezeichnete Lage bewegt, in der der Kanal 5 eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Druckräumen 7 und 8 bildet. Bei weiterer Relativbewegung kommt das obere Ende das Kanals 5 in eine Stellung neben dem unteren Bereich des Steuerventilkörpers 9, so daß der Kanal 5 wieder abgedeckt ist. Über die Scheibe 16 und den Bund 17 nimmt der Kolben bzw. die Kolbenstange 2 schließ lich den Steuerventilkörper 9 bei ihren Abwärtsbewegungen mit, wobei die Kugel 11 in ihrer Position 11′ liegt, in der sie gleichsam etwas zurückgezogen ist, so daß die Reibung zwischen ihr und der Innenwand des Zylinders 3 sehr klein ist. Die Abdichtung zwischen den Druckräumen 7 und 8 wird von Kolbendichtungen 18 übernommen. The arrangement formed by the piston 4 and control valve body 9 reaches its dead center position and the direction of movement of the piston rod 2 is reversed, that is, it is moved downwards relative to the cylinder 3 , so the movement between the ball 11 and the inner surface of the cylinder 3 causes the movement of the control erventilkörper 9 down but initially delayed, especially since the ball 11 comes into the region of the projection 13 of the spring plate 12 and thereby the movement-inhibiting forces acting on the control valve body 9 are briefly increased ver. The piston 4 is thus moved relative to the control valve body 9 into its drawn position, in which the channel 5 forms a flow connection between the two pressure chambers 7 and 8 . With further relative movement, the upper end of the channel 5 comes into a position next to the lower region of the control valve body 9 , so that the channel 5 is covered again. About the disc 16 and the collar 17 , the piston or the piston rod 2 takes Lich Lich the control valve body 9 with their downward movements, with the ball 11 in its position 11 ', in which it is somewhat withdrawn, so that the friction between you and the inner wall of the cylinder 3 is very small. The seal between the pressure chambers 7 and 8 is taken over by piston seals 18 .
Kanal 19 dient zur pneumatischen Druckentlastung des Steuerventilkörpers 9. Die Spalte zwischen Zylinder 3 und Steuerventilkörper 9 bewirkt einen Druck ausgleich zwischen Anschlag 14 und Druckraum 7.Channel 19 is used for pneumatic pressure relief of the control valve body 9 . The gap between the cylinder 3 and the control valve body 9 brings about a pressure compensation between the stop 14 and the pressure chamber 7 .
Während in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Übertotpunktabstützung Rollkörper enthält, zeigt Fig. 2 eine Lösung mit einer ringscheibenförmigen Dichtung 20, die im Bereich ihres inneren Umfangs von einer sich konisch nach außen erweiternden Nut 21 des Steuerventilkörpers 22 aufgenommen ist. Dieser sitzt wieder axial verschiebbar auf der Kolbenstange 23, die axial unverschieb bar den Kolben 24 trägt; bei 25 ist eine mit der Innenfläche des Zylinders 26 zusammenwirkende Kolbendichtung gezeichnet.While in the embodiment of Fig. 1 includes the Übertotpunktabstützung roll body, Fig. 2 shows a solution having a ring-shaped seal 20, which is itself received in the region of its inner periphery by a conically outwardly widening groove 21 of the control valve body 22. This sits again axially displaceably on the piston rod 23 which carries the piston 24 axially immovable bar; a piston seal cooperating with the inner surface of the cylinder 26 is drawn at 25 .
Die ringscheibenförmige Dichtung 20 ist in ihrer Mittellage gezeichnet, in der sie radial relativ stark zwischen dem Grund der Aufnahme 21 einerseits und der Innenfläche des Zylinders 26 andererseits zusammengestaucht ist. Dies ent spricht der Lage der Kugel 11 in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 über dem Totpunktvorsprung 13. Bei einer Bewegung des Steuerventilkörpers 22 in Fig. 2 nach oben oder nach unten wird die Dichtung 20 etwa konisch verformt, da infol ge der Reibung zwischen ihrem äußeren Umfang einerseits und der Innenfläche des Zylinders 26 andererseits ihr äußeres Ende etwas festgehalten wird. Durch diese konische Verformung werden die Radialkräfte und damit die Reibkräfte zwischen Dichtung 20 und Innenfläche des Zylinders 26 verringert, wie dies be züglich der Reibkräfte zwischen der Kugel 11 und dem Zylinder 3 im Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 1 in den beiden zeichnerisch dargestellten Endlagen der Kugel in der Vertiefung 10 der Fall war.The annular disk-shaped seal 20 is drawn in its central position, in which it is radially relatively strongly compressed between the bottom of the receptacle 21 on the one hand and the inner surface of the cylinder 26 on the other hand. This corresponds to the position of the ball 11 in the exemplary embodiment according to FIG. 1 above the dead center projection 13 . With a movement of the control valve body 22 in Fig. 2 up or down, the seal 20 is deformed approximately conically, because infol ge of the friction between its outer circumference on the one hand and the inner surface of the cylinder 26 on the other hand, its outer end is held somewhat. By this conical deformation, the radial forces and thus the frictional forces between the seal 20 and the inner surface of the cylinder 26 are reduced, as this is with respect to the frictional forces between the ball 11 and the cylinder 3 in the exemplary embodiment according to FIG. 1 in the two end positions of the ball shown in the drawing in the recess 10 was the case.
Die Druckausgleichsbohrung 27 im Steuerventilkörper 22 entlastet die Dichtung 20.The pressure compensation bore 27 in the control valve body 22 relieves the seal 20 .
Auch im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 findet eine derartige, hier leicht konisch durchgebogen gezeichnete ringscheibenförmige Dichtung 30 in einer Ausnehmung des Steuerventilkörpers 31 Einsatz. Mit 32 ist der in Axialrichtung auf der Kolbenstange 33 arretierte Kolben mit verschiedenen Kanälen bezeichnet; zwischen einem durch ihn gebildeten Anschlag und einem durch die Scheibe 34 ge bildeten weiteren Anschlag ist der Steuerventilkörper 31 relativ zum Kolben 32 innerhalb des Zylinders 35 axial beweglich angeordnet. In diesem Ausführungsbei spiel ist auf eine sich radial nach außen erweiternde Ausbildung der Aufnahmenut 36 für die Dichtung 30 im Steuerventilkörper 31 verzichtet, wie sie im Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 2 vorlag. Der Kanal 40 ist axial auf der ganzen Länge durch den Steuerventilkörper 31 geführt, um einen Druckausgleich zu gewährlei sten.In the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4, such an annular disk-shaped seal 30 , shown here with a slightly conical deflection, is used in a recess in the control valve body 31 . With 32 the piston locked in the axial direction on the piston rod 33 is designated with different channels; between a stop formed by him and a further stop formed by the disk 34 , the control valve body 31 is arranged axially movable relative to the piston 32 within the cylinder 35 . In this game Ausführungsbei on a radially outwardly widening design of the receiving groove 36 for the seal 30 in the control valve body 31 is dispensed with, as was present in the exemplary embodiment of FIG. 2. The channel 40 is guided axially along the entire length through the control valve body 31 to ensure pressure equalization most.
Die weiteren Einzelheiten der hier dargestellten Teleskopfeder-Dämpfer-Anord nung interessieren im Rahmen der Erfindung nicht. Es sei nur ergänzend bemerkt, daß der Zylinder 35 über die kleine Drosselbohrung 38 mit dem Federraum 39 ver bunden ist. Der Rollbalg 37 wird daher nicht von den hohen Drücken im Dämpfer zylinder 35 beaufschlagt.The further details of the telescopic spring damper arrangement shown here are of no interest in the context of the invention. It should only be added that the cylinder 35 is connected to the spring chamber 39 via the small throttle bore 38 . The bellows 37 is therefore not acted upon by the high pressures in the damper cylinder 35 .
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 erkennt man als Übertotpunktabstützung die Spreizfederanordnung 50, bestehend aus dem einseitig offenen Zylinder 51, der von diesem aufgenommenen Druckfeder 52 und dem mit ihm teleskopierenden Druckstift 53, der mit seinem abgerundeten äußeren Ende 54 auf der Innenfläche des Zylinders 55 aufliegt. Auch der einseitig offene Zylinder 51 besitzt ein abgerundetes Ende 56, mit dem er auf der entsprechend gerundeten Kehle 57 der sich konisch nach außen erweiternden Aufnahme 58 im Steuerventilkörper 59 auf liegt. Die Spreizfeder 50 ist also in Achsrichtung der Teleskopfeder begrenzt schwenkbar zwischen der Kehle 57 einerseits und der Innenfläche des Zylinders 55 andererseits eingespannt, wobei infolge der Reibung zwischen Zylinder 55 und Ende 54 des Druckstiftes 53 die Anordnung mit ihrer Achse 50′ in eine obere und eine untere Grenzlage verschwenkbar ist, in der die Feder 52 weitgehend entla stet ist, so daß die Reibung an der Innenfläche des Zylinders 55 relativ klein ist, während bei Lage der Achse 50′ senkrecht zur Achse der Teleskopfeder die Spreizfederanordnung 50 entgegen der Wirkung der Druckfeder 52 relativ stark verkürzt und demgemäß die Reibung zwischen dem Stiftende 54 und dem Zylinder 55 relativ groß ist.In the embodiment according to FIG. 5, the spreading spring arrangement 50 , consisting of the cylinder 51 open on one side, the compression spring 52 accommodated by it and the pressure pin 53 telescoping with it, with its rounded outer end 54 on the inner surface of the cylinder 55, can be seen as an over-center support lies on. The cylinder 51 , which is open on one side, has a rounded end 56 , with which it lies on the correspondingly rounded throat 57 of the conically widening receptacle 58 in the control valve body 59 . The spreading spring 50 is clamped in the axial direction of the telescopic spring limited between the throat 57 on the one hand and the inner surface of the cylinder 55 on the other hand, due to the friction between the cylinder 55 and end 54 of the pressure pin 53, the arrangement with its axis 50 'in an upper and a lower limit position is pivotable, in which the spring 52 is largely entla st so that the friction on the inner surface of the cylinder 55 is relatively small, while with the position of the axis 50 'perpendicular to the axis of the telescopic spring, the spreading spring arrangement 50 against the action of the compression spring 52 relatively shortened and accordingly the friction between the pin end 54 and the cylinder 55 is relatively large.
Während in den bisher beschriebenen Konstruktionen der Steuerventilkörper in Längs- oder Achsrichtung des Kolbens verschiebbar ist, zeigt Fig. 6 ein Bei spiel mit quer verschiebbar im Kolben gelagertem Steuerventilkörper.While in the constructions described so far the control valve body is displaceable in the longitudinal or axial direction of the piston, FIG. 6 shows an example with a control valve body mounted transversely displaceably in the piston.
Wiederum erkennt man den Kolben 60 mit dem Kanal 61 zur zeitweiligen Verbindung der Druckräume 62 und 63 im Zylinder 64. Mit der länglichen Ausnehmung 65 nimmt der Kolben 60 die Kugel 66 auf, die die eigentliche Betätigungsvorrichtung für den querbeweglichen Steuerventilkörper 67 bildet. Dieser wird mit seiner Stirn fläche 68, die den mittleren Totpunktvorsprung 69 besitzt, durch die Druckfeder 70 in der Figur federnd nach rechts gedrückt, so daß die Kugel federnd zwischen Stirnfläche 68 und Innenfläche des Zylinders 64 eingespannt ist. In der gezeich neten Lage befindet sich der Steuerventilkörper 67 in seiner Sperrstellung, da seine Bohrung 71 nicht mit dem Kanal 61 kommuniziert. Wenn aber Kugel 66 bei Umkehr der Kolbenbewegung den Totpunktvorsprung 69 passiert, drückt sie den Steuerventilkörper 67 in der Figur nach links, so daß dessen Bohrung 71 gleich sam einen Bestandteil des Kanals 61 bildet und kurzzeitig ein Druckausgleich zwischen den Druckräumen 62 und 63 erfolgt.Again, the piston 60 can be seen with the channel 61 for the temporary connection of the pressure spaces 62 and 63 in the cylinder 64 . With the elongated recess 65 , the piston 60 receives the ball 66 , which forms the actual actuating device for the transversely movable control valve body 67 . This is with its end face 68 , which has the central dead center projection 69 , pressed by the compression spring 70 in the figure resiliently to the right, so that the ball is resiliently clamped between the end face 68 and the inner surface of the cylinder 64 . In the drawing, the control valve body 67 is in its locked position, since its bore 71 does not communicate with the channel 61 . However, when ball 66 passes dead center projection 69 when the piston movement is reversed, it presses control valve body 67 to the left in the figure, so that its bore 71 forms part of channel 61 and a pressure equalization between pressure chambers 62 and 63 takes place for a short time.
Die Erfindung schafft demgemäß mit einfachen, zuverlässigen Mitteln eine Tele skopfeder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs, bei der durch schnellen Druckausgleich bei Bewegungsumkehr des Kolbens eine hohe Dämpfung erzielt wird.The invention accordingly creates a telephoto with simple, reliable means skopfeder with the features of the preamble of the main claim, in which rapid pressure equalization when the piston reverses motion, high damping is achieved.
Claims (13)
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