DE3933624C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolbenvor­ richtung, insbesondere zur Verwendung als Stoßdämpfer, be­ stehend aus einem einseitig verschlossenen Zylinder mit einer in diesem geführten hohlzylindrischen Kolbenstange mit einem an ihrem freien Ende angeordneten Befestigungs­ teil sowie mit einem zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder ausgebildeten äußeren Ringraum und aus einem ko­ axial in der Kolbenstange angeordneten Innenrohr zur Ver­ bindung des Zylinderinnenraumes über eine Verbindungsboh­ rung mit einem äußeren Dämpfungsmediumsanschluß und einem zwischen dem Innenrohr und der Kolbenstange ausgebildeten inneren Ringraum, der mit dem äußeren Ringraum über Bohrun­ gen in der Kolbenstange verbunden ist, wobei der innere Ringraum über eine Verbindungsbohrung mit einem äußeren Dämpfungsmediumsanschluß verbunden ist.

Bei einer bekannten derartigen Zylinder-Kolbenvorrichtung verlaufen die Verbindungsbohrungen für das Dämpfungsmedium in Verlängerung der Vorrichtungsinnenräume innerhalb des Befestigungsteils und münden in der Höhe eines am Befesti­ gungsteil ausgebildeten Anschlußauges an der Außenseite des Befestigungsteils. Hierdurch ist ein zusätzlicher Einbau­ raum für die Anschlüsse der Verbindungsbohrungen im Befe­ stigungsbereich erforderlich. Dies ist jedoch nachteilig, da z. B. in der Kraftfahrzeugkonstruktion im Aufhängungsbe­ reich von Stoßdämpfern, insbesondere beim Kraftfahrzeug­ chassis, sehr platzsparend konstruiert werden muß. Zudem ist die Zugänglichkeit beim Einbau bzw. im eingebauten Zu­ stand zu den Anschlüssen erschwert.

Aus der DE 38 39 446 A1 ist ein hydropneumatischer Stoß- und Schwingungsdämpfer mit einer Zylinder-Kolbenvorrichtung bekannt, bei der die Anschlüsse der Zylinderräume jedoch nicht im Bereich des freien Endes des Kolbenstange, sondern vielmehr unmittelbar im Zylinder vorgesehen sind. Zudem besitzt diese bekannte Zylinder-Kolbenvorrichtung einen in­ tegrierten Gasfederspeicher, wozu innerhalb eines koaxialen Zylinder-Innenrohres ein Trennkolben geführt ist, der eine Gasfederkammer von einem Ausgleichsraum zur Aufnahme des jeweils von der Kolbenstange verdrängten Hydraulikvolumens trennt. Die Kolbenstange ist hier hohlzylindrisch und der Kolben ringförmig ausgebildet, und das Innenrohr erstreckt sich mit geringem Umfangsspiel durch den ringförmigen Kol­ ben hindurch in die hohlzylindrische Kolbenstange hinein. Aufgrund dieser sich prinzipiell von der gattungsgemäßen Zylinder-Kolbenvorrichtung unterscheidenden Konstruktion wäre es hier nicht möglich, die Anschlüsse der Zylinderräu­ me anstatt im Zylinder am freien Ende der Kolbenstange an­ zuordnen.

Die FR 6 371 (Zusatz zu FR 3 42 989) beschreibt einen Dämp­ fer, bei dem in ein und demselben Zylindergerhäuse einer­ seits eine Zylinderbohrung, in der ein zwei Zylinderräume abteilender Kolben mit einer sich nach außen erstreckenden Kolbenstange geführt ist, sowie andererseits eine zur Zy­ linderbohrung parallele und die beiden Zylinderräume ver­ bindende Passage angeordnet sind. Innerhalb dieser Passage ist ein Dämpfungsventil angeordnet. Im Bereich zwischen dem der Kolbenstange gegenüberliegenden Zylinderraum und dem Dämpfungsventil zweigt ein Kanal ab, der zu einem Ausgleichsraum führt, der jeweils das von der Kolbenstange verdrängte Hydraulikvolumen aufnehmen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinder- Kolbenvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaf­ fen, die kompakt im Aufbau ist, deren Platzbedarf im Befe­ stigungsbereich der Kolbenstange verringert ist und die sich durch eine gute Zugänglichkeit ihrer Anschlüsse für das Dämpfungsmedium auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Innen­ rohr an seinem vom Zylinder abgekehrten Ende verschlossen ist, die Verbindungsbohrungen für das Dämpfungsmedium vor dem verschlossenen Ende winklig zur Längsachse verlaufen und am Umfang der Kolbenstange münden sowie eine Abdichtung in Form einer am Umfang des Innenrohres derart schräg zur Längsachse verlaufenden Dichtung angeordnet ist, daß die Dichtung einerseits auf der dem Befestigungsteil zugekehr­ ten Seite neben der Verbindungsbohrung des inneren Ring­ raumes und andererseits auf der dem Zylinder zugekehrten Seite neben der Verbindungsbohrung des Innenraumes ver­ läuft.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 enthalten.

Erfindungsgemäß verlaufen demnach die Verbindungsbohrungen unterhalb des Befestigungsteils quer zur Längsachse und münden am Außenumfang der Kolbenstange. Hierdurch benötigt die erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrichtung denselben Einbauraum wie Zylinder-Kolbenvorrichtungen, die ohne externe Anschlüsse für das Dämpfungsmedium auskommen, so daß sich hier eine Austauschbarkeit der erfindungsgemäßen Zylinder-Kolbenvorrichtung mit üblichen Stoßdämpfern er­ gibt. Indem die Anschlüsse für das Dämpfungsmedium an der Außenseite der Kolbenstange angeordnet sind, ergibt sich auch eine leichte Zugänglichkeit, und zwar einerseits beim Einbau und andererseits bei eventuellen Reparaturen.

Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrichtung im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Fig. 1, jedoch im ausgefahre­ nen Zustand der Kolbenstange,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zylin­ der-Kolbenvorrichtung in einer mittleren Stellung der Kolbenstange, jedoch in Verbindung mit einem externen Dämpfungssystem, und

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Dämpfungssystems, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung einsetzbar ist.

Eine erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrichtung besteht aus einem Zylinder 1, der einseitig mit einer Buchse 2 ver­ schlossen ist. Diese Buchse 2 besitzt vorzugsweise ein Innengewinde und ist auf den mit einem Außengewinde verse­ henen Zylinder bis zum Anschlag aufgeschraubt, so daß die Endfläche des Zylinders 1 auf dem Boden 3 der Buchse 2 auf­ liegt. Die Buchse 2 ist mit dem Zylinder 1 derart verbun­ den, daß der Umfangsspalt zwischen beiden Teilen druckdicht verschlossen ist. Über die Buchse 2 kann die erfindungsge­ mäße Zylinder-Kolbenvorrichtung beispielsweise mit einer Radaufhängung 4 verbunden werden.

In dem Zylinder 1 ist eine hohlzylindrische Kolbenstange 5 verschiebbar geführt. Diese Kolbenstange 5 besitzt hierzu einen Bund 6, der an seinem Umfang Kolbendichtungsringe 7 besitzt. An dem der Buchse 2 gegenüberliegenden Ende des Zylinders 1 ist dieser mit einem Innenbund 8 versehen, der an seiner inneren Umfangsfläche Dichtungen zum Abdichten des Zylinderinnenraumes nach außen aufweist, wobei die Kol­ benstange 5 in dem Innenbund 8 gleitend geführt ist. Zwi­ schen dem Zylinder 1 und der Kolbenstange 5 ist ein vom Zylinderinnenraum 1a abgeteilter äußerer Ringraum 9 ausge­ bildet. Dieser Ringraum 9 ist über Bohrungen 10 in der Wandung der Kolbenstange 5 vorzugsweise im Bereich unmit­ telbar über dem Bund 6 mit dem Innenraum 11 der Kolbenstan­ ge 5 verbunden. Die Kolbenstange 5 weist einen Kolbenstan­ genkopf 12 auf, der etwa T-förmig ausgebildet ist und mit dem die Kolbenstange 5 mit einem Befestigungsteil 13 ver­ bunden ist, das wiederum zur Befestigung an einem Kraft­ fahrzeugchassis 14 oder dergleichen dient.

Innerhalb der Kolbenstange 5 verläuft koaxial ein Innenrohr 15, das im Bereich des Bundes 6 umfangsgemäß abgedichtet in der Kolbenstange 5 befestigt ist. Am gegenüberliegenden Ende endet das Innenrohr 15 im Kolbenstangenkopf 12 und ist dort endseitig verschlossen. Hierzu dient zweckmäßigerweise eine Verschlußbuchse 16, die auf das Ende des Innenrohres 15 aufgesetzt ist und mit diesem druckdicht, beispielsweise durch Verlöten, verbunden ist. Das im Bereich des Bundes 6 liegende Ende des Innenrohres 15 ist offen und mit einer endseitigen Öffnung 17 der Kolbenstange 5 verbunden. Im Kolbenstangenkopf 12 sind zwei winklig, vorzugsweise senk­ recht zur Längsachse X-X verlaufende Verbindungsbohrungen 18, 19 ausgebildet, wobei die Verbindungsbohrung 18 zum Verbinden des äußeren Ringraumes 9 über einen inneren Ring­ raum 21 zwischen dem Innenrohr 15 und der Kolbenstange 5 mit einem äußeren Anschluß 20 für ein Dämpfungsmedium vor­ gesehen ist. Die Verbindungsbohrung 19 dient zur Verbin­ dung des Zylinderinnenraumes 1a über den Innenraum 22 des Innenrohrs 15 und durch eine Öffnung 23 in der Wandung des Innenrohrs 15 mit einem weiteren äußeren Anschluß 24 für das Dämpfungsmedium. Die umfangsgemäße Abdichtung des Innenrohres 15 gegenüber der Innenseite der Kolbenstange 5 im Bereich des Kolbenstangenkopfes 12 erfolgt mittels einer derart schräg zur Längsachse X-X am Umfang des Innenrohres 15 angeordneten Umfangsdichtung 26, daß im Bereich der Verbindungsbohrung 19 und der Öffnung 23 die Dichtung 26 unterhalb, d. h. auf der dem Kolbenstangenkopf 12 abgekehrten Seite neben der Öffnung 23 verläuft, und daß im Bereich der Verbindungsbohrung 18 die Dichtung 26 oberhalb der Eintrittsöffnung 27 der Verbindungsbohrung 18, d. h. auf der dem Befestigungsteil 13 zugekehrten Seite neben der Verbindungsbohrung 18 verläuft. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Verschlußbuchse 16 des Innenrohres 15 eine parallel zu der Umfangsdichtung 26 verlaufende Stirnringfläche 28 besitzt und diese entspre­ chend der Umfangsdichtung 26 einerseits oberhalb der Ein­ trittsöffnung 27 und andererseits unterhalb der Öffnung 23 verläuft, wobei die Dichtung 26 innerhalb einer Umfangsnut 29 in der Wandung der Verschlußbuchse 16 angeordnet ist.

Die Verbindungsbohrungen 18, 19 sind vorzugsweise in der­ selben senkrecht zur Längsachse X-X verlaufenden Ebene angeordnet und mit einem Winkel <180° und <90° zueinander versetzt. Weiterhin ist zum äußeren Schutz ein sich vom Kopfteil 12 aus in Richtung auf die Buchse 2 erstreckendes, den Zylinder 1 umfangendes Schutzrohr 30 ausgebildet.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrich­ tung im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange 5 in dem Zylinder 1 dargestellt, woraus sich ergibt, daß die erfin­ dungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrichtung derart dimensioniert ist, daß in diesem Zustand zwischen der Endfläche 31 der Kolbenstange 4 und dem Boden 3 des Zylinders 1 ein gewisser Abstand verbleibt.

Fig. 2 zeigt den vollständig ausgefahrenen Zustand der Kolbenstange 5 im Zylinder 1. Das in diesem Zustand sich unterhalb der Kolbenstange 5 im Zylinder 1 ausgebildete Volumen, einschließlich des Volumens des Innenrohres 15, ist größer als das Volumen des Ringraumes 9 und des Ring­ raumes 21 im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenvorrich­ tung in ihrer Verwendung als Stoßdämpfer dargestellt, und zwar in einer mittleren Stellung der Kolbenstange 5. Das Dämpfungssystem umfaßt einen Gasdruckspeicher 33 sowie ein externes Dämpfungsventil 34. Die Strömungsrichtung des hydraulischen Dämpfungsmediums, das sich im gesamten System einschließlich der Zylinder-Kolbenvorrichtung befindet, ist durch eingezeichnete Pfeile gekennzeichnet. Hierbei kenn­ zeichnen die durchgezogenen Pfeile die Strömungsrichtung beim Einfahren der Kolbenstange, die gestrichelten Pfeile kennzeichnen die Strömungsrichtung beim Ausfahren der Kolbenstange. Ausgehend von der in Fig. 3 dargestellten mittleren Lage, bewegt sich beim Einfedern, d. h. beim Ein­ fahren der Kolbenstange, die Kolbenstange in Richtung auf den Boden 3 des Zylinders 1. Hierdurch wird das Dämpfungs­ medium, das sich innerhalb des Zylinders 1 unterhalb der Kolbenstange befindet, durch den Innenraum 22 und die Ver­ bindungsbohrung 19 nach außen befördert und fließt einer­ seits über das Dämpfungsventil 34 und über die Verbindungs­ bohrung 18 in den inneren Ringraum 21 und von dort weiter über die Bohrungen 10 in den äußeren Ringraum 9 sowie ande­ rerseits - da das Volumen der Ringräume kleiner ist als das gesamte Zylindervolumen - auch in den Gasdruckspeicher 33, wodurch sich der Druck im Gasdruckspeicher erhöht. Inner­ halb des Dämpfungsventils 34 kann die Dämpfung beim Einfe­ dern entsprechend den gewünschten Dämpfungskriterien einge­ stellt werden. Beim Ausfahren der Kolbenstange, beispiels­ weise beim Ausfedern eines mit dem Zylinder 1 verbundenen Rades erfolgt eine Umkehr der Strömungsrichtung, und zwar strömt nunmehr das in den Ringräumen befindliche Medium über die Verbindungsbohrung 18 und das Dämpfungsventil 34 zurück in den Zylinderinnenraum. Gleichzeitig entweicht das im Druckspeicher befindliche Überschußmedium ebenfalls auf­ grund des im Speicher befindlichen, erhöhten Druckes. Auch hier kann durch entsprechende Dimensionierung des Dämp­ fungsventils die gewünschte Ausfederungsdämpfung einge­ stellt werden.

Das in Fig. 3 beschriebene Dämpfungssystem kann nach dem in Fig. 4 gezeigten Dämpfungsprinzip arbeiten. Hierbei ist ein einziges Dämpfungsventil 34 für die Zug- und Druckdämpfung einer Zylinder-Kolbenvorrichtung 1, 6 vorgesehen. Diese Ausführung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einem insbe­ sondere in Kraftfahrzeuge eingebauten Dämpfungssystem in Verbindung mit einem Gasdruckspeicher 33, der an die Aus­ gänge bzw. Eingänge 18, 19 der Zylinder-Kolbenvorrichtung 1, 6 angeschlossen ist, es wesentlich ist, daß die Druck­ dämpfung (Pfeil X), d. h. beim Einfedern der Zylinder- Kolbenvorrichtung, gering ist, um eine leichte und mög­ lichst schnelle Füllung des Ringraumes 9 der Zylinder- Kolbenvorrichtung 1, 6 zu erreichen und um die Erwärmung des Hydraulikmediums hierbei möglichst niedrig zu halten. Zudem soll die Dämpfung in Zugrichtung (Pfeil Y), d. h. beim Auseinanderfahren der Zylinder-Kolbenvorrichtung (Ausfe­ dern), groß sein, um ein Nachfedern zu verhindern. Beim Auseinanderfahren der Zylinder-Kolbenvorrichtung 1, 6, siehe Pfeil Y, wird das in Pfeilrichtung Y strömende Medium durch das Dämpfungsventil 34 gedämpft, so daß das von dem Gasdruckspeicher 33 abgegebene Hydraulikmedium hierdurch ebenfalls gedämpft wird, da durch das Dämpfungsventil ins­ gesamt der Systemwiderstand für das Hydraulikmedium erhöht ist. Es erfolgt somit eine indirekte Dämpfung des beim Aus­ einanderfahren der Zylinder-Kolbenvorrichtung 1, 6 abgege­ benen Hydraulikmediums aus dem Gasdruckspeicher 33, ohne daß in der Anschlußleitung des Gasdruckspeichers 33 ein separates Dämpfungsventil eingeschaltet ist. Diese Ausbil­ dung des Dämpfungssystems ist somit auf ein einziges Dämp­ fungsventil 34 beschränkt, und zwar unmittelbar am Ein- bzw. Ausgang des Ringraumes 21, und zwar vor dem Anschluß des Gasdruckspeichers 33. Weiterhin ist das Dämpfungsventil 34 vorteilhafterweise derart ausgestaltet, daß in Strö­ mungsrichtung X des Hydraulikmediums, d. h. beim Einfahren der Zylinder-Kolbenvorrichtung 1, 6 praktisch keine Dämp­ fung durch das Ventil 34 selbst erfolgt.

Claims (7)

1. Zylinder-Kolbenvorrichtung, insbesondere zur Verwen­ dung als Stoßdämpfer, bestehend aus einem einseitig verschlossenen Zylinder (1) mit einer in diesem ge­ führten hohlzylindrischen Kolbenstange (5) mit einem an ihrem freien Ende angeordneten Befestigungsteil (13) sowie mit einem zwischen der Kolbenstange (5) und dem Zylinder (1) ausgebildeten äußeren Ringraum (9), und aus einem koaxial in der Kolbenstange (5) angeord­ neten Innenrohr (15) mit einem Innenraum (22) zur Ver­ bindung des Zylinderinnenraumes (1a) über eine Verbin­ dungsbohrung (19) mit einem ersten äußeren Anschluß (24) und einem zwischen dem Innenrohr (15) und der Kolbenstange (5) ausgebildeten inneren Ringraum (21), der mit dem äußeren Ringraum (9) über Bohrungen (10) in der Kolbenstange (5) verbunden ist, wobei der innere Ringraum (21) über eine Verbindungsbohrung (18) mit einem zweiten äußeren Dämpfungsmediumsanschluß (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (15) an seinem vom Zylinder (1) abgekehrten Ende verschlossen ist und die Verbindungsbohrungen (18, 19) vor diesem geschlossenen Ende winklig zur Längsachse (X-X) verlaufen und am Umfang der Kolben­ stange (5) münden sowie eine umfangsgemäße Abdichtung zwischen dem Innenrohr (15) und der Innenseite der Kolbenstange (5) in Form einer derart schräg zur Längsachse (X-X) verlaufenden Umfangsdichtung (26) an­ geordnet ist, daß die Dichtung (26) im Bereich der Verbindungsbohrung (18) des inneren Ringraumes (21) auf der dem Befestigungsteil (13) zugekehrten Seite und im Bereich der Verbindungsbohrung (19) des Zylin­ derinnenraumes (1a) auf der dem Zylinder (1) zugekehr­ ten Seite verläuft.

2. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (15) durch eine auf seinem Ende aufgesetzte Verschlußbuchse (16) verschlossen ist und eine dem Befestigungsteil (13) abgekehrte Stirnringfläche (28) der Verschlußbuchse (16) parallel zu der Umfangsdich­ tung (26) und jeweils auf denselben Seiten der Verbin­ dungsbohrungen (18, 19) wie die Dichtung (26) ver­ läuft.

3. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (26) in einer Umfangsnut (29) der Verschlußbuchse (16) angeordnet ist.

4. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrungen (18, 19) senkrecht zur Längsachse (X-X) verlaufen.

5. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrungen (18, 19) gegeneinander um einen Winkel <180° und <90° versetzt angeordnet sind.

6. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) an ihrem mit dem Befestigungsteil (13) verbundenen Ende ein T-förmiges Kopfteil (12) aufweist, in dem die Verbindungsbohrungen (18, 19) verlaufen und die Verschlußbuchse (16) sitzt.

7. Zylinder-Kolbenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem Kopfteil (12) der Kolbenstange (5) in Richtung auf das gegenüberliegende Ende ein den Zylinder (1) umfangendes Schutzrohr (30) erstreckt.