DE3873894T2

DE3873894T2 - Stossdaempfer mit aenderungen an der den kolben tragenden struktur.

Info

Publication number: DE3873894T2
Application number: DE8888311805T
Authority: DE
Inventors: Ltd Orihara; Ltd Yamaoka
Original assignee: Atsugi Motor Parts Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1992-12-17
Anticipated expiration: 2008-12-15
Also published as: DE3873894D1; EP0321194A2; US4934491A; EP0321194A3; EP0321194B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Stoßdämpfer, wie etwa auf einen, der zur Verwendung in einem Kraftfahrzeugaufhängungssystem geeignet ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine verbesserte Konstruktion einer Kolbenanordnung für den Stoßdämpfer.
Eine der allgemeinen Konstruktionen hydraulischer Stoßdämpfer wurde in dem Japanischen Gebrauchsmuster, erste (ungeprüfte) Offenlegung (Jikkai) Showa 60-52438 offengelegt. In der gezeigten Konstruktion ist ein Stoßkolben in einer Fluidkammer angeordnet, die in einem mit einem Arbeitsfluid gefüllten Zylinder gebildet ist. Der Kolben ist fest an einem inneren Ende einer Kolbenstange befestigt, die sich durch den Zylinder erstreckt. Die Kolbenstange besitzt einen Zapfenbereich an dem mit dem Kolben verbundenen Ende. Der Zapfenbereich ist von einem geringeren Durchmesser als der Hauptquerschnitt der Kolbenstange. Der Kolben verbindet sich mit dem Zapfenbereich und ist daran mit Hilfe einer Befestigungsmutter sicher befestigt.
Es ist Bestandteil allgemeiner Technologie, für ausreichend hohe Abnutzungsfestigkeit des Hauptteils der Kolbenstange, die sich stoßend entlang der Achse des Zylinders mit gleitendem Kontakt mit dem Rohrverschluß bewegt, zu sorgen. Abnutzungsfestigkeit wird im allgemeinen durch Induktionshärtung erreicht. Wenn eine Induktionshärtung am Endbereich der Kolbenstange, wo der Zapfenbereich geformt werden soll, durchgeführt wurde, wird die Bearbeitung schwierig. Als Ergebnis ist es erforderlich, den Bereich zum Durchführen des Härtungsvorgangs zu beschränken und die Direktionalität der Kolbenstange zu handhaben. Dies verursacht höhere Herstellungskosten. Darüberhinaus wird, wenn ein Blattfederventil zur Regelung des Fluids durch den Kolben verwendet wird, ein Ventilkragen notwendig, um eine Wechselwirkung oder einen Zusammenstoß zwischen dem Gewinde im Zapfenbereich und der inneren Kante des Blattfederventils zu vermeiden.
GB-A-1 443 083, worauf der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, legt eine Kolbenanordnung für einen Stoßdämpfer mit einer Kolbenstange aus einem Stück offen, auf die ein Kolben mittels eines Rückhalteteils montiert ist, das in einer Gewindebohrung im Ende der Kolbenstange angeordnet ist.
GB-A-881 194 legt einen Stoßdämpfer für einen Eisenbahnpuffer offen, bei dem der Bereich der Kolbenstange, an dem der Kolbenkopf montiert ist, von einem geringeren Durchmesser ist als der Bereich der von dem Zylinder ausgeht, wobei der dickere Bereich in Kompression wirkt, wenn ein an dem Übergang zwischen den beiden Bereichen gebildeter Flansch einen Anschlag erreicht.
US-A-3 816 701 legt ein Verfahren zum Herstellen eines Kolbens für einen Stoßdämpfer offen, das das Schweißen einer Komponente des Kolbenkopfes an die Kolbenstange umfaßt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Konstruktion einer Kolbenanordnung zur Verfügung zu stellen, die die Herstellung leichter und billiger macht.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Kolbenanordnung für einen Stoßdämpfer zur Verfügung mit:
einer im wesentlichen zylinderförmigen Kolbenstange mit einem ersten Ende, das in einen im wesentlichen hohlen, zylinderförmigen Stoßdämpferzylinder eingesetzt ist, und mit einem zweiten Ende, das sich von dem Stoßdämpferzylinder weg erstreckt;
einem stoßend innerhalb eines Innenraums des Stoßdämpferzylinders (1) angeordneten und auf das erste Ende der Kolbenstange montierten Kolben;
einem Zapfen zum Sichern des Kolbens an dem ersten Ende der Kolbenstange (2); und
einer sich axial erstreckende Zapfenaufnahmeöffnung (3), die sich von dem ersten Ende der Kolbenstange aus erstreckt und mit dem Zapfen verbindbar ist, um eine Verbindung mit dem Zapfen zu halten, und wodurch der Kolben starr auf dem ersten Ende der Kolbenstange gesichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kolbenstange getrennt aus einem ersten, unteren Bereich und einem zweiten, oberen Bereich geformt ist, wobei der erste, untere Bereich das erste Ende besitzt und der zweite, obere Bereich das zweite Ende besitzt und der erste, untere Bereich und der zweite, obere Bereich starr miteinander verbunden sind, und daß nur der erste, untere Bereich durch Wärmebehandlung gehärtet ist, um eine höhere Abnutzungsfestigkeit als der zweite, obere Bereich zu besitzen.
Die Erfindung stellt außerdem einen Stoßdämpfer mit einer erfindungsgemäßen Kolbenanordnung zur Verfügung.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben mit sich axial erstreckenden ersten und zweiten Durchgangsöffnungen geformt, wobei ein Ende der jeweiligen ersten und zweiten Durchgangsöffnungen mittels eines druckabhängigen Ventils in der Form einer ringförmigen, scheibenförmigen Konfiguration geschlossen ist.
Vorzugsweise ist der Kolben mit einer Vertiefung geformt, die sich an einer Grenzfläche zwischen einem Bolzenbereich und einem Kopf erstreckt, um eine Wechselwirkung zwischen der inneren Kante der Ventile und dem Bolzenbereich zu vermeiden. Der Zapfen, der Kolben und die Ventile sind in der Form von vorgefertigten Teilen zum Zusammensetzen mit der Kolbenstange vorgesehen. Der Zapfen besitzt einen Gewindebolzenbereich, der mit dem Zapfenaufnahmebereich der Kolbenstange durch Verschraubung verbindbar ist, wobei der Gewindebolzenbereich einen Verankerungsbereich besitzt, der mit einem weiblichen Gewinde auf dem Zapfenaufnahmebereich mit einem größeren Anzugsdrehmoment als der Hauptbereich davon verbunden wird.
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der hiernach folgenden Beschreibung und von den beigefügten Zeichnungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung verständlich, welche jedoch nicht zur Einschränkung der Erfindung auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel genommen werden sollen, sondern lediglich zur Erklärung und zum Verständnis dienen.
Fig. 1 ist ein teilweiser Querschnitt des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Stoßdämpfers nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Explosions-Vorderansicht in teilweisem Querschnitt einer in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Stoßdämpfers der Fig. 1 verwendeten Kolbenstange.
Fig. 3 ist ein vergrößerter Querschnitt der bevorzugten Konstruktion einer Kolbenanordnung einschließlich der Kolbenstange der Fig. 2 und eines Kolbens.
Fig. 4 ist ein Querschnitt einer Vorform eines Zapfens, eines Kolbenkörpers, eines Kragens, wobei die Vorformen zum Transport und zur Montage vorgesehen sind.
Fig. 5 ist ein longitudinaler Querschnitt einer modifizierten Konstruktion einer Kolbenstange, die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolbenanordnung zu verwenden ist.
Fig. 6 ist ein Vorderansicht einer modifizierten Konstruktion eines Zapfenbolzen, der in der bevorzugten Konstruktion der Kolbenanordnung der Fig. 3 verwendt wird.
Fig. 7 ist ein vergrößerter Querschnitt, der einen Teil des Zapfenbolzens der Fig. 6 zeigt.
Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer Modifikation des Zapfenbolzens, der in der bevorzugten Konstruktion der Kolbenanordnung zu verwenden ist.
Fig. 9 ist ein Vorderansicht des modifizierten Zapfenbolzens der Fig. 7, der in der bevorzugten Konstruktion der Kolbenanordnung zu verwenden ist.
Wie in den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1, gezeigt, umfaßt das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers einen inneren und einen äußeren Hohlzylinder 1 und 11, um einen doppelbödigen Stoßdämpfer zu formen. Der Innenzylinder 1 ist koaxial innerhalb des Außenzylinders 11 angeordnet, um dazwischen eine ringförmige Kammer C zu bilden.
Eine Kolbenanordnung umfaßt allgemein einen Kolben 4, der gleitend innerhalb des Innenraumes des inneren Zylinders 1 angeordnet ist, um darin obere und untere Fluidkammern A und B zu bilden, und eine Kolbenstange 2. Die Kolbenstange 2 besitzt ein unteres, mit dem Kolben 4 verbundenes Ende und ein oberes, sich durch eine obere Rohrverschlußanordnung, die eine Stabführung 12, ein Dichtungselement 13 und eine Gummidichtung 14 umfaßt, erstreckendes Ende.
Wie insbesondere in Fig. 2 ersichtlich, umfaßt die Kolbenstange 2 drei voneinander getrennt geformte, stab- oder riegelförmige Komponenten 2a, 2b und 2c. Die obere Komponente 2c ist dazu vorgesehen, mit einem Fahrzeugkörper über eine bekannte Montagestruktur verbunden zu werden. Die untere Komponente 2b ist dazu vorgesehen, in den Innenraum des Innenzylinders 1 eingesetzt zu werden und sich durch die obere Fluidkammer A zu erstrecken. Das obere Ende der unteren Komponente 2b erstreckt von dem Zylinder aus nach oben. Das obere Ende der unteren Komponente 2b vereint sich mit dem unteren Ende der oberen Komponente 2b und ist mit letzterem durch Buckelschweißen starr verbunden. Daher bilden nach dem Zusammensetzen die oberen und unteren Komponenten 2b und 2c ein integrales Stabelement, das allgemein als Kolbenstange 2 dient.
Die untere Komponente 2b der Kolbenstange 2 ist mit einer sich axial erstreckenden, mit einem Gewinde versehenen Öffnung 3 geformt, mit der die Zapfenkomponente 2a mit einem Zapfenbolzen verbunden wird, um einen Kolben 4 zu montieren und zu sichern. Wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich, umfaßt der Kolben allgemein einen Kolbenkörper 6 und einen Prallstopper 5. Der Kolbenkörper 6 ist mit einer Mehrzahl von sich axial erstreckenden Durchgangsöffnungen 9 und 10 geformt, die mit den oberen und unteren Fluidkammern A und B in Verbindung stehen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Öffnungen 9 und 10 radial gegeneinander versetzt, um an Positionen mit unterschiedlichem Abstand zur Kolbenstange angeordnet zu sein. Die oberen und unteren Enden dieser Öffnungen sind miteinander über Vertiefungen 9a, 9b und 10a, 10b verbunden. Ein im wesentlichen ringförmiges, scheibenförmiges, elastisches Ventil 8 ist gegenüber dem oberen Ende der Durchgangsöffnungen 9 und 10 angeordnet. Das Ventil 8 sitzt normalerweise auf Stegbereichen 9c und 10c, die sich entlang radialer innerer und äußerer Kanten der Vertiefungen 9a und 10a erstrecken. Der äußere Stegbereich 9c besitzt einen oder mehrere Ausschnitte, um eine Fluidverbindung zwischen der oberen Fluidkammer A und den Durchgangsöffnungen 9 herzustellen. In ähnlicher Weise ist ein im wesentlichen ringförmiges, scheibenförmiges, elastisches Ventil 7 gegenüber dem unteren Ende der Durchgangsöffnungen 9 und 10 angeordnet. Das Ventil 7 sitzt normalerweise auf Stegbereichen 9d und 10d, die sich entlang radialer innerer und äußerer Kanten der Vertiefungen 9b erstrecken. Der äußere Stegbereich 10c besitzt einen oder mehrere Ausschnitte, um eine Fluidverbindung zwischen der oberen Fluidkammer A und den Durchgangsöffnungen 10 herzustellen. Mit der gezeigten Konstruktion reagiert das obere Ventil 8 auf den Fluiddruck in der unteren Fluidkammer B, um eine Fluidverbindung zwischen der oberen Fluidkammer A und der unteren Fluidkammer B in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der unteren Fluidkammer herzustellen, um deren elastische Kraft zu überwinden. Auf ähnliche Weise reagiert das untere Ventil 7 auf den Fluiddruck in der oberen Fluidkammer A, um eine Fluidverbindung zwischen der oberen Fluidkammer A und der unteren Fluidkammer B in Abhängigkeit von dem Fluiddruck in der oberen Fluidkammer herzustellen, um deren elastische Kraft zu überwinden.
Der Kolbenkörper 6 ist auf dem unteren Ende der Kolbenstange 2 zusammen mit dem Kragen 5 mit einem Gummikissen 5a montiert. Die Anordnung des Kolbenkörpers 6 und des Kragens 5 ist auf dem unteren Ende der Kolbenstange 2 mittels eines Zapfenbolzens 2a, wie oben beschrieben, gesichert. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Zapfenbolzen 2a mit einer Vertiefung 16 an der Verbindung zwischen dem Zapfenabschnitt und dem Bolzenkopf geformt, um eine Wechselwirkung zwischen einer Unterlagscheibe 15 und dem Bolzenkopf zu vermeiden.
Bei der gezeigten Konstruktion dienen die Durchgangsöffnungen 9 und 10 zum Begrenzen der Fluiddurchflußrate zwischen den unteren und oberen Fluidkammern A und B und absorbieren somit Vibrationsenergie.
Die Rohrverschlußanordnung bildet darin eine Verbindungskammer 20. Die Verbindungskammer 20 steht mit der oberen Fluidkammer A über einen axial gebildeten, ringförmigen Weg 21, der sich durch die Stangenführung 12 erstreckt, in Verbindung. Auf der anderen Seite steht die Verbindungskammer 20 auch mit der ringförmigen Kammer C über einen Flußdurchlaß 22 in Verbindung. Eine Gummibuchse 23 ist zwischen dem Dichtungselement 13 und der Stangenführung 12 angeordnet. Die Gummibuchse 23 besitzt eine Dichtungslippe 24, die eine Blockierung zwischen der Verbindungskammer 20 und dem Flußdurchlaß 22 bildet. Die Dichtungslippe 24 reagiert auf den Fluiddruck in der oberen Fluidkammer A, um einen Fluidfluß von der oberen Fluidkammer A zur ringförmigen Kammer C zu ermöglichen, wenn der Fluiddruck in der oberen Fluidkammer um einen Betrag größer als ein vorgegebener Wert größer als der Fluiddruck in der ringförmigen Kammer wird.
Um eine Wärmebehandlung der Kolbenstange 2 zum Erzeugen einer Abnutzungsfestigkeit durchzuführen, wird nur die untere Komponente 2b in einen Ofen für die Wärmebehandlung gebracht. Bei der Härtungsbehandlung ist es nicht notwendig, auf die zu härtenden Flächen der Stange und die Direktionalität der Stange zu achten. Dies vereinfacht die Wärmebehandlung wesentlich im Vergleich zu der Wärmebehandlung nach dem Stand der Technik.
Auf der anderen Seite ist vorzuziehen, daß beim Transport und beim Zusammensetzen der Kolbenkörper 6, der Kragen 5 und die Ventile 7 und 8 vorläufig montiert mit dem Zapfenbolzen 2a als Vorform 25 angeordnet sind, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Vorform 25 wird zum Montageband geliefert und dort bereitgestellt. Dies vereinfacht den Transport und den Zusammensetzvorgang am Montageband.
Da außerdem der Kolben 4 an dem Ende der Kolbenstange 2 mittels des Zapfenbolzens 2a befestigt ist, kann eine Störung zwischen der Kante der Mittelöffnungen der Ventile 7 und 8 und dem Gewindebereich nicht auftreten. Daher kann die Notwendigkeit für ein Abstandsstück vermieden werden.
Fig. 5 zeigt eine Modifikation der bevorzugten Konstruktion der erfindungsgemäßen Kolbenanordnung. In dieser Modifikation besteht die untere Komponente 2b der Kolbenstange 2 aus einem zylindrischen Element. In einem solchen Fall ist ein Gewinde 3a auf der Innenseite eines Endes der zylindrischen unteren Komponente 2a geformt. Das Gewinde des Zapfenbolzens 2a verbindet sich mit dem Gewinde 3a zum Sichern des Kolbens 4, des Kragens 5 und der Ventile 7 und 8. Auf der anderen Seite ist das andere Ende der unteren Komponente an dem gegenüberliegenden Ende der oberen Komponente 2c mittels einer Ringbuckelschweißung unter Verwendung des Buckels 17 befestigt. In der Alternativen wäre es möglich, einen Einsatz mit einem sich dadurch erstreckenden weiblichen Gewinde zu verwenden. Der Einsatz kann starr an einem Ende der unteren Komponente 2b befestigt werden. In einem solchen Fall verbindet sich der Zapfenbolzen 2a mit dem durch den Einsatz gebildeten weiblichen Gewinde.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Modifikation des in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kolbenanordnung zu verwendenden Zapfenbolzens 2a. Bei der gezeigten Modifikation ist der Zapfenbolzen 2a mit einem Verankerungsbereich 26 geformt. Der Verankerungsbereich 26 ist in einer Ausrichtung in der Nähe des Endes des Gewindebereichs von dem Spitzenende des Zapfenbolzens entfernt geformt. Der Verankerungsbereich 26 ist mit dem weiblichen Gewinde in der Gewindeöffnung 3 mit einem größeren Anzugsdrehmoment verbunden. Der Verankerungsbereich 26 ist als im wesentlichen rechtwinklige Fläche in Vorderansicht ausgeführt und erstreckt sich über eine Länge b, die etwas kürzer ist als der Querschnitt durch den Umfang der Öffnung 3. Außerdem besitzt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Stababschnitt 27, wo kein Gewinde geformt ist, im flachen zylindrischen Querschnitt einen Durchmesser L&sub2;, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Umfangsquerschnitts der Öffnung ist. Daher erzeugt dieser Bereich 26 ein höheres Lösedrehmoment, um gegen das Drehmoment zu wirken, das darauf ausgeübt wird, wenn der Stoßdämpfer in Betrieb ist. Daher dient dieser Verankerungsbereich 26 zum Verhindern eines Lösens des Bolzens. Außerdem dient der Verankerungsbereich zum Aufnehmen kleiner Metallblättchen, die beim Befestigen des Zapfens in der Gewindeöffnung 3 entstehen. Daher ist der Verankerungsbereich 26 wirkungsvoll zum Verhindern, daß kleine Metallblättchen, die aufgrund der Anwesenheit von Graten oder ähnlichem während des Schraubens entstehen, in das Arbeitsfluid gelangen. Dazu hilft eine feste Verbindung zwischen dem äußeren Umfang des Stababschnitts des Bolzens 2a und dem ebenen inneren Umfang des ebenen Umfangsquerschnitts der Öffnung 3, um zu verhindern, daß Metallblättchen in das Arbeitsfluid gelangen. Wenn auch die Figuren 6 und 7 nur einen Verankerungsbereich auf dem Zapfenbolzen 2a vorsehen, ist es möglich, mehr als einen Verankerungsbereich 26 vorzusehen. Zum Beispiel bildet die weitere in den Figuren 8 und 9 gezeigte Modifikation ein Paar von Verankerungsbereichen 26 in radial symmetrischen Ausrichtungen.

Claims

1. Kolbenanordnung für einen Stoßdämpfer mit:

einer im wesentlichen zylinderförmigen Kolbenstange (2) mit einem ersten Ende, das in einen im wesentlichen hohlen, zylinderförmigen Stoßdämpferzylinder (1) eingesetzt ist, und mit einem zweiten Ende, das sich von dem Stoßdämpferzylinder (1) weg erstreckt;

einem stoßend innerhalb eines Innenraums des Stoßdämpferzylinders (1) angeordneten und auf das erste Ende der Kolbenstange (2) montierten Kolben (4);

einem Zapfen (2a) zum Sichern des Kolbens (4) an dem ersten Ende der Kolbenstange (2); und

einer sich axial erstreckende Zapfenaufnahmeöffnung (3), die sich von dem ersten Ende der Kolbenstange (2) aus erstreckt und mit dem Zapfen verbindbar ist, um eine Verbindung mit dem Zapfen zu halten, und wodurch der Kolben (4) starr auf dem ersten Ende der Kolbenstange (2) gesichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (2) getrennt aus einem ersten, unteren Bereich (2b) und einem zweiten, oberen Bereich (2c) geformt ist, wobei der erste, untere Bereich (2b) das erste Ende besitzt und der zweite, obere Bereich (2c) das zweite Ende besitzt und der erste, untere Bereich und der zweite, obere Bereich (2b, 2c) starr miteinander verbunden sind, und daß nur der erste, untere Bereich (2b) durch Wärmebehandlung gehärtet ist, um eine höhere Abnutzungsfestigkeit als der zweite, obere Bereich (2c) zu besitzen.

2. Kolbenanordnung nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Bereiche (2b, 2c) zur Bildung der Kolbenstange (2) durch Buckelschweißen verbunden sind.

3. Kolbenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Kolben (4) mit sich axial erstreckenden ersten und zweiten Durchgangsöffnungen (9, 10) geformt ist, wobei ein Ende der jeweiligen ersten und zweiten Durchgangsöffnungen mittels eines druckabhängigen Ventils (7, 8) in der Form einer ringförmigen, scheibenförmigen Konfiguration geschlossen ist.

4. Kolbenanordnung nach Anspruch 3, wobei der Zapfen (2a) mit einer Vertiefung (16) geformt ist, die sich an einer Grenzfläche zwischen einem Bolzenbereich und einem Kopf erstreckt, um eine Wechselwirkung zwischen der inneren Kante der Ventile (7, 8) und dem Bolzenbereich zu vermeiden.

5. Kolbenanordnung nach Anspruch 3, wobei der Zapfen (2a), der Kolben (4) und die Ventile (7, 8) sind in der Form von vorgefertigten Teilen zum Zusammensetzen mit der Kolbenstange (2) vorgesehen sind.

6. Kolbenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Zapfen (2a) einen Gewindebolzenbereich besitzt, der mit dem Zapfenaufnahmebereich der Kolbenstange (2) durch Verschraubung verbindbar ist, wobei der Gewindebolzenbereich einen Verankerungsbereich (26) besitzt, der mit einem weiblichen Gewinde auf dem Zapfenaufnahmebereich mit einem größeren Anzugsdrehmoment als der Hauptbereich davon verbunden wird.

7. Stoßdämpfer mit einer Kolbenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.