DE7909270U1 - Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere als Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

DR.-ING. DIi^3-C-TOYS. H/ STURICS ·* PATENTANWÄLTE

DiPL.-iNG. F. EiCKLER

BRAH MSSTRASSE 29, 5600 WUPPERTAL 2

Firma August Bilstein, 5828 Ennepetal 13

Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere als Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge

Die Neuerung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere als Vorderachsbein

für Kraftfahrzeuge, mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Innenzylinder, einem damit über ein Bodenventil verbundenen, teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit und Druckgas gefüllten Außenzylinder, einer im Innenzylinder geführten Kolbenstange mit daran vorhandenem Arbeitskolben und einem an den oberen Zylinderrohrenden vorgesehenen Verschlußpaket für den Kolbenstangendurchtritt mit Kolbenstangenabdichtung und einer darunter angeordneten Entlüftungseinrichtung mit zum oberen Ende des Außenzylinders führendem Entlüftungskanal. Die vorerwähnte Entlüftungseinrichtung sorgt dafür, daß etwaiges sich insbesondere während des Nichtbetriebszustandes des Schwingungs-

dämpfers oder des Fahrzeuges unterhalb der Kolbenstangendichtung ansammelndes Gas bei Inbetriebnahme des Schwingungsdämpfers bzw. des Kraftfahrzeuges durch die Hubbewegungen des Dämpfers alsbald zum Druckgasraum im Außenzylinder gefördert wird, so daß ein Entweichen des Druckgases über die Kolbenstangenabdichtung nach außen vermieden wird und der Innenzylinder-Arbeitsraum gas- bzw. luftblasenfrei bleibt und darin demzufolge keine das Dämpfungsverhalten beeinträchtigende Flüssigkeitsschaumbildung auftritt.

Hydropneumatische Zweirohr-Schwingungsdämpfer obiger Art sind bekannt. Bei ihnen besteht die vorerwähnte Entlüftungseinrichtung aus einem zwischen dem unterhalb der Kolbenstangenabdichtung gelegenen Ringraum und dem zum Druckgasraum des Außenzylinders führenden Entlüftungskanal gelegenen Rückschlagventil, das entweder als federbeaufschlagte Ventilkugel oder aber als ringförmige Gummimanschette ausgebildet ist. Diese Rückschlagventile werden beim jeweiligen Ausfahrhub der Kolbenstange durch den dabei unterhalb der Kolbenstangenabdichtung auftretenden Druckanstieg geöffnet, so daß dann etwaiges Druckgas und auch Dämpfungsflüssigkeit über den Entlüftungskanal zum Druckgasraum des Arbeitszylinders

gelangt, wohingegen die Rückschlagventile bei der jeweiligen Einfahrbewegung der Kolbenstange schließen und dadurch einen entsprechenden Gasrückstrom zur Kolbenstangendichtung hin

: verhindern. Da diese vorerwähnten Rückschlagventile notwendiger-

:j weise aus federbelasteten bzw. in sich federnden mechanisch

\ bewegten Teilen bestehen, kommt es hier nach längerer Betriebs-

;' dauer zwangläufig zu entsprechenden Ermüdungserscheinungen

der Rückschlagventile„ wodurch ihre Punktionsbrauchbarkeit

' nachläßt und die mit ihnen angestrebte Entlüftung nicht im

gewünschtem Umfang mehr erreicht wird. Auch bedingt der Einbau solcher Rückschlagventile in das Verschlußpaket

•| des Schwingungsdämpfers einen nicht unerheblichen Montage-

mehraufwand.

a Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydro-

γ pneumatischen Zweirohr-Schwingungsdämpfer der gattungsgemäßen

?' Art zu schaffen, dessen Entlüftungseinrichtung einfacher

beschaffen ist. leichter zu montieren ist und eine dauerhaft zuverlässige Entlüftung gewährleistet. Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die Entlüftungseinrichtung aus einem gas- und flüssigkeitsdurchlässigen Porenkörper mit hinreichendem Durchflußwiderstand besteht. Vorteilhaft

, besteht der Porenköprer aus Sinterwerkstoff, insbesondere

aus Sintereisen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß ein solcher Porenkörper trotz seiner grundsätzlich in beiden Richtungen bestehender. Gas- und Plüssigkeitsdurchlässigkeit bei seiner neuerungsgemäßen Einbau- bzw. Verwendungsweise

j einen Gas- und Flüssigkeitsdurchtritt lediglich in der ge-

ί wünschten einsinnigen Richtung, also während des jeweiligen

Kolbenstangen-Ausfahrhubes ermöglicht, mithin wie ein Rückschlagventil arbeitet. Das hängt offenbar mit den entsprechenden, durch die Arbeitskolbenventile und insbesondere auch durch das Bodenventil gesteuerten wechselnden Druckverhältnissen im Dämpfer zusammen. Überraschend ist weiterhin, daß

sich der neuerungsgemäße Porenkörper auch nach längerer Betriebsdauer nicht etwa durch in der Dämpfungsflüssigkeit vorhandene Verunreinigungen zusetzt bzw. verstopft wird. Selbst bei Verwendung von verunreinigtem Altöl als Dämpfungsflüssigkeit konnten derartige Verstopfungserscheinungen bzw. ein Nachlassen der Funktionstüchtigkeit des aus Sintereisen bestehenden Porenkörpers nicht beobachtet werden. Offenbar ist das auf die bei der Dämpferarbeit im Porenkörper ständig auftretenden Pulsationswechsel der Dämpfungsflüssigkeit und die dadurch hervorgerufene Selbstreinigungswirkung des Porenkörpers zuzurückzuführen.

Nach einem weiteren besonders vorteilhaften Merkmal der Neuerung besteht der Porenkörper aus einer Sinterringscheibe, die in eine unmittelbar unterhalb der Kolbenstangenabdichtung gelegene Aufnahmetasche einer unteren Verschlußpaketscheibe eingelegt ist, die die oberen Zylindergehäuserohrenden miteinander verbindet und den Entlüftungskanal in Form einer axialen Rücklaufbohrung enthält, die oberhalb der Sinterringscheibe von der Aufnahmetasche abzeigt. Eine solche Sinterringscheibe ist leicht herzustellen und zu montieren, wobei durch ihre Unterbringung in der Aufnahmetasche unterhalb der von letzterer abzweigenden Rücklaufbohrung sichergestellt wird, daß die Sinterringscheibe praktisch immer von in der Aufnahmetasche vorhandener Dämpfungsflüssigkeit umgeben ist. Dadurch kann die Sinterringscheib ihre angestrebte Entlüftungsfunktion voll entfalten, indem sie den gewünschten einsinnigen Gas- und Flüssigkeitsdurchtritt immer nur von dem unterhalb der Kolbenstangendichtung gelegenen Ringraum zum Druckgasraum des Arbeitszylinder und nicht etwa auch in umgekehrter Richtung ermöglicht.

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Weiterhin sieht die Neuerung vor, daß in geringem Abstand oberhalb der die Sinterringscheibe aufnehmenden Verschlußpaketscheibe ein L-förmig profilierter Verschlußring angeordnet ist, der außen über einen Dichtungsring auf der Verschlußpaketscheibe aufliegt und mit seinem inneren, axial nach unten abgewinkelten Teil einen die Kolbenstangenabdichtung bildenden Dichtlippenring umgreift und stirnseitig auf der Sinterringscheibe aufliegt. Hierdurch kommt man zu einer einfachen Montage und Halterung der Sinterringscheibe bei gleichzeitiger Gewährleistung ihrer radial von innen nach außen erfolgenden Gas- bzw. Flüssigkeitsströmung.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Neuerung dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen entsprechend beschaffenen hydropneumatischen Zweirohr-Schwingungsdämpfer in senkrechtem Längsschnitt und

Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausfuhrungsform.

Der in Fig. 1 abgebildete, als Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge dienende Zweirohr-Schwingungsdämpfer besitzt ein mit der Radachsaufhängung 1 fest verbundenes, mit einem Boden 2 versehenes äußeres Zylinderrohr 3, an dessen oberem Ende ein Federteller 4 für die sich daran abstützende, nicht dargestellte Tragfeder angeschweißt ist. Konzentrisch zum Außenzylinderrohr 3 ist das im vorliegenden Fall zweigeteilte Innenzylinderrohr 5 angeordnet, das aus dem unteren Rohrabschnitt 5' und dem damit über den im äußeren Rohr 3

eingebauten Ringsteg 6 fest verbundenen oberen Rohrabschnitt 5'· besteht, der einen geringeren Durchmesser als der untere Rohrabschnitt 5¹ aufweist und die Kolbenstange 7 in geringem Abstand umgreift. Zu deren Führung dient die in das obere Ende des Innenzylinderrohrabschnitts 5¹¹ eingesetzte Führungsbüchse 8 aus entsprechend gleitreibungsminderndem Werkstoff. Am unteren Ende der Kolbenstange 7 ist der Arbeitskolben befestigt, der im unteren Teil 5¹ des Innenzylinderrohres geführt ist. Dieser Arbeitskolben 9 ist in bekannter Weise mit durch Ventilfederscheiben 9¹, 9¹¹ gesteuerten Dämpfungsflüssigkeitsbohrungen versehen, wobei die Ventilscheiben 9¹ während des jeweiligen Einfahrhubes der Kolbenstange 7 und die Vetilscheiben 9¹¹ während der jeweiligen Ausfahrbewegungen der Kolbenstange wirksam werden, d.h. sich dabei jeweils von den durch sie gesteuerten Kolbenbohrungsmündungen abheben.

In das untere Ende des Innenzylinderrohteils 5' ist das Bodenventil 10 eingebaut, das Ventilbohrungen 10' sowie eine oder mehrere letztere abdeckende Ventilfederscheiben 10'' mit Permanentdurchlässen 10''· besitzt. Dieses Bodenventil 10 verbindet den mit Dämpfungsflüssigkeit, insbesondere Dämpfungsöl gefüllten inneren Arbeitszylinder mit dem zwischen den beiden Zylinderrohren 3,5 gelegenen ringförmigen Außenzylinder 12, der in seinem unteren Teil ebenfalls mit Dämpfungsflüssigkeit, dagegen in seinem oberen Teil 12' mit Druckgas, insbesondere Druckluft oder Stickstoff von beispielsweise 5 bar Druck, gefüllt ist, das

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mit der Dämpfungsflüssigkeit eine freie Grenzfläche 13 besitzt.

Am oberen, den Kolbenstangendurchtritt aufweisenden Ende ist der Zweirohr-Schwingungsdämpfer mit einem generell mit 14 bezeichneten Verschlußpaket versehen, das aus der unteren, die beiden Enden der Zylinderrohre 3, 5'' fest miteinander verbindenden Verschlußpaketscheibe 15, dem L-förmig profilierten Verschlußring 16, dem die Kolbenstangenabdichtung bildenden Dichtlippenring 17 und der Verschlußkappe 18 besteht, die die Kolbenstangendurchtrittsbohrung 18' aufweist und das obere Ende des Außenrohres 3 umgreift sowie damit verschraubt ist.

Die untere Verschlußpaketscheibe 15 ist mit einer Aufnahmetasche 15' versehen, in die die aus Sintereisen bestehende Ringscheibe 19 eingelegt ist. Diese befindet sich unmittelbar unterhalb des Dichtlippenringes 17 und wird durch den inneren, axial nach unten verlaufenden Teil 16' des Verschlußringes 16 gehalten, der sich außen über den Dichtungsring 20 auf der Verschlußpaketscheibe 15 abstützt. Zwischen der Paketscheibe und dem Verschlußring 16 entsteht dadurch ein L-förmig profilierter Ringkanal 21, der gleichsam die Fortsetzung der Aufnahmetasche 15' bildet. Vom oberen Teil 21' dieses Ringkanals zweigt die zum Druckgasraum 12' des Außenzylinders führende Rücklaufbohrung ab, in deren oberen Teil noch eine den Durchtrittsquerschnitt mindernde Lochblende 22' eingesetzt ist. Der Dichtlippen ring 17 wird oben durch einen Stützring 23 gehalten.

Vor allem nach längerer Nichtgebrauchsdauer des Schwingungsdämpfers kommt es regelmäßig zu Gasabsonderungen der mit dem Druckgas in unmittelbarem Verbindungsaustausch stehenden Dämpfungsflüssigkeit auch innerhalb des Arbeitszylinders 11, wobei sich das Gas im oberen Raum unterhalb der Kolbenstangendichtung 17 ansammelt. Sobald aber der Schwingungsdämpfer bzw. das Fahrzeug in Betrieb genommen wird, kommt es bei der jeweiligen Ausfahrbewegung der Kolbenstange 7 zu einem entsprechenden Gas- und Flüssigkeitsdurchtritt durch die Sinterriigscheibe 19, wobei zunächst regelmäßig nur ein entsprechender Gasdurchtritt erfolgt. Über den Ringkanal 21 und den Rückflußkanal 22 gelangt dieses Gas direkt in den Druckgasraum 12', bis der unterhalb der Dichtung 17 vorhandene Ringraum praktsich gasfrei ist, so daß dann nur noch Dämpfungsflüssigkeit über die Sinterringscheibe 19, den Ringkanal 21 und die Bohrung 22 in geringem Umfang in den Außenzylinder umgepumpt wird. Auf diese Weise wird der Dichtlippenring 17 ständig von Dämpfungsflüssigkeit beaufschlagt, so daß über ihn kein Druckgas nach außen entweichen kann. Zugleich wird über die vorerwähnte, beim jeweiligen Ausfahrhub der Kolbenstange 7 auftretende Pumpwirkung die Schmierung des Führungsringes 8 für die Kolbenstange 7 verbessert. Der Arbeitszylinder 11 bleibt in seinem oberen wie unteren Teil gasblasenfrei, wodurch der Schwingungsdämpfer bzw. sein Arbeitskolben 9 seine volle Dämpfungswirkung beibehält. Das gilt gleichermaßen auch für

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das Bodenventil, das zufolge seiner in beiden Richtungen unterschiedlichen Dämpfungswirkung dem bei der jeweiligen Einfahrbewegung der Kolbenstange 7 erfolgenden Flüssigkeitsdurchlaß wesentlich größeren Widerstand entgegensetzt als in der umgekehrten Strömungsrichtung. Wie sich gezeigt hat, wird die Sinterringscheibe 19 jeweils nur während der jeweiligen Ausfahrbewegungen der Kolbensange 7 vom Gas bzw. der Flüssigkeit durchströmt, also jeweils in radialer Richtung nach außen zum Ringkanal 2 1 hin, der im Bereich der Sinterringscheibe 19 praktisch stets mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, da die Rücklaufbohrung 22 gleichsam als Überlauf wirkt, also einen entsprechenden Flüssigkeitsvorrat in der Aufnahmetasche 15' zurückhält.

Der in Fig. 2 lediglich in seinem oberen Bereich dargestellte Zweirohr-Schwingungsdämpfer ist von grundsätzlich gleicher Bauart und Wirkungsweise wie der in Fig. 1 abgebildete. Die übereinstimmenden Teile sind daher auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Unterschiedlich ist hier aber, daß die den Ringkanal 21 mit dem Druckgasraum 12' verbindende axiale Rücklaufbohrung aus zwei in der Verschlußpaketscheibe 15 gegeneinander versetzt angeordneten Längskanälen 24,25 besteht, die über eine mit einer eingesetzten Lochblende 26 von etwa 0,2 mm Öffnungsdurchmesser versehene Querbohrung 27 miteinander verbunden sind. Der obere Längskanal 24 ist dabei als Sackbohrung ausgeführt, während der untere in den Gasraum 12' des Außenzylinders einmündende Längskanal 25 als Nut oder Abflachung am Außen-

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umfang der Verschlußpaketscheibe 15 ausgebildet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die bei den jeweiligen Ausfahrbewegungen der Kolbenstange 7 umgepumpte Ölmenge aus der Rücklaufbohrung nicht frei in den Gasraum 12' abtropft, sondern aus dem Längskanal 25 kommend an der Innenwandung des Außenzylinderrohres 3 herunterrinnt. Dadurch wird auch an dieser Stelle die andernfalls durch das freie Herunter-

j, tropfen des Dämpferöls bedingte Schaumbildungsgefahr verrin-

gert bzw. beseitigt.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß in beiden Ausführungsbeispielen in die Aufnahmetasche 15' der Verschlußpaketscheibe 15 unterhalb des Innenumfangs der Sinterringscheibe 19 ein Abstreiferring 28 mit nach oben weisender, an der Kolbenstange 7 anliegender Abstreiferlippe eingelegt ist. Dieser vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehende

"* ν Abstreiferring 28 verhindert einen entsprechenden Ölrückfluß

entlang dem Kolbenstangen-Außenumfang in Richtung zur Arbeitskammer 11. Er stellt also sicher, daß die die Sinterringscheibe 19 enthaltende Aufnahmetasche 15' ständig mit Dämpferöl gefüllt bleibt, was insbesondere bei höheren Gasdrücken im Raum 12' von Bedeutung ist. Dadurch kann die Sinterringscheibe 19, da sie ständig von dem in der Aufnahmetasche 15' befindlichen Dämpferöl umgeben ist, auch bei höheren Gasdrücken ihre angestrebte eingesinnige Entlüftungsfunktion voll beibehalten. Ein entsprechend dem Ring 28 beschaffener Abstreifer-

^M ring 29 befindet sich auch unterhalb der Kolbenstangendurch-

trittsbohrung 18" zwischen der Verschlußkappe 18 und dem Stützring 23. Diesem Abstreiferring 29 fällt hier aber lediglich die Aufgabe zu, als Schmutzabweiser zu dienen.

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Claims (8)

DR.-ING. PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. p. EICHLER BRAHMSSTRASSE 29, 5600 WUPPERTAL 2 Schutzansprüche:

1. Hydropneumatischer Zweirohr-Schwingungsdämpfer, insbesondere als Vorderachsbein für Kraftfahrzeuge, mit einem Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Innenzylinder, einem damit über ein Bodenventil verbundenen, teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit und Druckgas gefüllten Außenzylinder, einer im Innenzylinder geführten Kolbenstange mit daran vorhandenem Arbeitskolben und einem an den oberen Zylinderrohrenden vorgesehenen Verschlußpaket für den Kolbenstangendurchtritt mit Kolbenstangenabdichtung und einer darunter angeordneten Entlüftungseinrichtung mit zum oberen Ende des Außenzylinders führendem Entlüftungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungseinrichtung aus einem gas- und flüssigkeitsdurchlässigen Porenkörper (19) mit hinreichendem Durchflußwiderstand besteht.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Porenkörper (19) aus Sinterwerkstoff, insbesondere Sintereisen besteht.

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3. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, d a

^f durch gekennzeichnet, daß der Poren

körper aus einer Sinterringscheibe (19) besteht, die in eine unmittelbar unterhalb der Kolbenstangenabdichtung (17) gelegene Aufnahmetasche (15') einer unteren Verschlußpaketscheibe (15) eingelegt ist, die die oberen Zylindergehäuserohrenden miteinander verbindet und den Entlüftungskanal in Form einer axialen Rücklaufbohrung (22) enthält, die oberhalb der Sinterringscheibe (19) von der Aufnahmetasche (15') abzweigt.

4. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, d adurch gekennzeichnet, daß in geringem Abstand oberhalb der die Sinterringscheibe (19) aufnehmenden Verschlußpaketscheibe (15) ein L-förmig profilierter Verschlußring (16) angeordnet ist, der außen über einen Dichtungsring (20) auf der Veschlußpaketscheibe (15) aufliegt und mit seinem inneren, axial nach unten abgewinkelten Teil (16') einen die Kolbenstangenabdichtung bildenden Dichtlippenring (17) umgreift und stirnseitig auf der Sinterringscheibe (19) aufliegt.

5. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, d adurch gekennzeichnet, daß oberhalb des L-förmig profilierten Verschlußringes (16) eine letzteren sowie das obere Ende des Außenzylinderrohres (3) umgrei-

fende und damit verschraubte Verschlußkappe (18) vorgesehen ist.

6. Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in das obere Ende des Innenzylinderrohres (5¹¹) unmittelbar unterhalb der Verschlußpaketscheibe (15) eine Führungsbüchse (8) für die Kolbenstange (7) eingesetzt ist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Rücklaufbohrung aus zwei in der Verschlußpaketscheibe (15) gegeneinander versetzt angeordneten Längskanälen (24,25) besteht, die über eine mit einer Lochblende (26) versehene Querbohrung

(27) miteinander verbunden sind, wobei der obere Längskanal (24) als Sackbohrung ausgeführt und der untere, in den Gasraum (12 ') des Außenzylinders einmündende Längskanal (25) als Nut oder Abflachung am Außenumfang der Verschlußpaketschexbe (15) ausgebildet ist.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß in die Aufnahmetasche (15¹) der Verschlußpaketscheibe (15) unterhalb des Innenumfangs der Sinterringscheibe (19) ein Abstreiferring (28) mit nach oben weisender, an der Kolbenstange (7) anliegender Abstreiferlippe (28') vorgesehen ist.