DE946758C

DE946758C - Fluessigkeitsstossdaempfer

Info

Publication number: DE946758C
Application number: DEO3152A
Authority: DE
Inventors: Karl Becker; Dipl-Ing Karl Schedl
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1953-09-12
Filing date: 1953-09-12
Publication date: 1956-08-02
Also published as: DE1729473U; FR1106930A; US2911072A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer mit einem hin- und herbewegbaren, auf einer Kolbenstange sitzenden Kolben in einem mit Druckmittel gefüllten Arbeitszylinder.

Die Arbeitsweise dieser Stoßdämpfer besteht darin, daß das Druckmittel zwischen den entgegengesetzten Seiten des Kolbens sowie zwischen dem Arbeitszylinder und einem Ausgleichs raum über Kanäle in dem Kolben und durch ein Ventil zwischen Arbeitszylinder und Ausgleichsraum strömen kann, wobei die Kanäle bewegbare, gegebenenfalls unter Wirkung von Federn stehende Ventilglieder besitzen, die auf den Druck des durch die Kanäle strömenden Druckmittels ansprechen.

Werden derartige Stoßdämpfer beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet, so übertragen sie bei bestimmten Straßenverhältnissen, insbesondere bei Fahrt auf Kleinpflaster, rasch aufeinanderfolgende harte Stöße in den Wagenoberbau.

Diese Eigenschaft der Stoßdämpfer, die bisher kaum eindeutig als von den Stoßdämpfern herrührend wahrgenommen wurde, wird von den Insassen eines Kraftfahrzeuges auf die Dauer unangenehm empfunden. Die Karosserie oder Teile derselben können ferner in besonders hohem Maße zum Dröhnen angeregt werden. Die rasch aufeinanderfolgenden harten Stöße lassen sich etwa so erklären, daß das Druckmittel des Stoßdämpfers

keine hinreichende Zeit findet, die Ventile in den Kanälen des Kolbens zu öffnen und zu durchfließen. Hierdurch wirkt der Stoßdämpfer unter den erwähnten bestimmten Straßenverhältnissen wie eine starre Verbindung zwischen der Achse und der Karosserie.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile beseitigt, indem ein auf der Kolbenstange gleitend ■gelagerter Kolben über eine oder mehrere Federn ίο gegen die Kolbenstange abgestützt wird.

Es ist zwar schon vorgeschlagen worden,' den Kolben eines Stoßdämpfers gleitend auf der Kolbenstange zu lagern, und dieses Merkmal ist auch nicht Gegenstand der Erfindung. Bei der bekannten Ausführung kann sich der Kolben zwischen zwei Anschlägen ohne nennenswerten Widerstand frei bewegen. Gegen dieselben Anschläge legen sich federbelastete Ventilscheiben.

Hierdurch können die Federn den Kolben weder 2.0 in der Ruhestellung noch in der Arbeitsstellung belasten. Die kurzhubigen Stöße werden hart und ohne jedes elastische Zwischenglied über die Anschläge in die Kolbenstange und damit in den Fährzeugoberbau geleitet. Starke Klappergeräusche während des Betriebes und ein rascher Verschleiß der Teile sind unvermeidbar. Bei der Ausführung nach der Erfindung dagegen stützt sich der Kolben ausschließlich über Federn .gegen die Kolbenstange ab. Dabei belasten die Federn zugleich auch die Ventilscheiben. Die Erfindung schlägt weiterhin vor, den gleitend und elastisch gelagerten Kolben als Drosselschieber für das Druckmittel des Stoßdämpfers auszubilden. Der Kolben wirkt bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung als Steuerschieber, der je nach seiner Stellung mehr oder weniger Durchflußquerschnitt für das Druckmittel freigibt. Es ergibt sich hierdurch eine besonders einfache und vorteilhafte Konstruktion.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus folgender Beschreibung an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung stellt dar

Fig. ι einen Flüssigkeitsstoßdämpfer, teils in Ansicht, teils im Längsschnitt," mit eingebautem Kolben nach der Erfindung in Ansicht, Fig. 2 einen Schnitt durch die Kolbenlagerung, gegenüber Fig. 1 vergrößert gezeichnet,

Fig. 3 eine weitere, gegenüber Fig. 2 abweichende Ausführung der Kolbenlagerung, ebenfalls vergrößert gezeichnet,

go Fig. 4 eine zweite, der Fig. 3 ähnelnde Ausführung der Kolbenlagerung,

Fig. 5 eine Sternfeder, die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 verwendet ist, und Fig. 6 einen Schnitt durch die Sternfeder nach Linie 6-6 der Fig. 5.

Der Stoßdämpfer, wie ihn Fig. 1 zeigt, besteht aus einem Arbeitszylinder 10, in welchem sich der Kolben 11 hin- und herbewegen kann.

Der Kolben 11 sitzt auf einer Kolbenstange 12, die am oberen Ende des Stoßdämpfers den Raum 13 verläßt und beispielsweise mit der Karosserie eines Kraftwagens in üblicher Weise verbunden ist.

Der auf der anderen Kolbenseite befindliche Raum 14 des Arbeitszylinders 10. schließt an seinem unteren Ende durch ein Ventil 15 ab. Dieses Ventil 15 bekannter Bauart trennt den Raum 14 vom Ausgleichs raum 16. Ausgleichs raum 16 umgibt den Arbeitszylinder 10 und ist durch den Zylinder 17 nach außen begrenzt. Der Zylinder 17 ist durch eine angeschweißte Kappe 18 nach unten verschlossen und mittels eines Ringes 19 od. dgl. z. B. mit den unabgefederten Teilen eines Kraftwagens verbunden.

Bewegt sich der Kolben 11 abwärts, dann tritt zuerst das in dem Raum 14 befindliche Druckmittel z. B. über ein in dem Kolben 11 sitzendes Ventil in den.Raum 13* der, da er durch, das Volumen der Kolbenstange 12 kleiner als Raum 14 ist, nicht das ganze, in diesem befindliche Druckmittel aufnehmen kann.

Mit wachsendem Flüssigkeitsdruck öffnet sich, schließlich das Ventil 15, so daß das überschüssige Druckmittel in den Ausgleichsraum 16 gelangt. Bewegt sich der Kolben 11 nach oben, dann strömt vorerst das in dem Raum 13"befindliche Druckmittel über in den Raum 14. Wenn alles Druckmittel aus dem Raum 13 in den Raum 14 gelangt ist, dann ist dieser noch nicht vollständig gefüllt, da sich ein Teil in dem Ausgleichsraum 16 befindet, in den es beim Abwärtsgang des Kolbens gedrückt worden ist. Bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens 11 vermindert sich der Druck im Raum 14, so daß nunmehr das in dem Ausgleichsraum 16 befindliche Druckmittel durch das Ventil 15 hindurch in den Raum 14 nachströmt. Wie aus der Ausführung nach der Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt der Kolben n einen inneren Satz von durchgehenden Kanälen 21 und einen äußeren Satz von Kanälen 22. In seiner Mitte ist der KoI-ben 11 durchbohrt und mittels einer Büchse 23 auf dem im Durchmesser verringerten unteren Kolbenstangenende 24 der Kolbenstange 12 gleitend gelagert.

Vor und hinter den Kanälen 21 und 22 des Kolbens 11 sind Ventilglieder, vorzugsweise Ventilscheiben 25 und 26, derart angeordnet, daß der Fluß des Druckmittels aus dem Raum 13 in den Raum 14 durch den Satz innerer Kanäle 21 und der Fluß aus dem Raum 14 in den Raum 13 durch den Satz äußerer Kanäle 22 erfolgt.

Durch die Bördelränder 27 der Büchse 23 sind die Ventilscheiben 25 und 26 mit dem Kolben 11 fest verbunden und bilden somit eine einbaufertige Einheit. Wirkungsweise und Ausbildung der Ventilischeiben 25 und 26 sind bekannt und auch nicht Gegenstand der Erfindung.

Nach der Erfindung stützt sich der Kolben 11 über die Federn 28 und 29 gegen die Kolbenstange 12, 24 ab. Die obere Feder 28 liegt mit ihrem einen Ende an dem Flansch 30 der Hülse 31 an, so daß dieser gegen den Bund 32 der Kolbenstange 12 gedrückt wird. Das andere Ende der oberen Feder 28 belastet einen Teller 33, der auf der Hülse 31 verschieblich gelagert ist. Die Kraft der Feder 28 wird gleichzeitig dazu benutzt, um'

die Ventilscheibe 25 gegen die Sitzflächen 34 des Kolbens 11' zu drücken.

Ähnlich sind die Verhältnisse auf der anderen Kolbenseite. Hier liegt die Feder 29 mit ihrem unteren Ende an den Flansch 35 der Hülse 36 an. Die Hülsen 31 und 36 werden bei Herstellung in großen Mengen zweckmäßigerweise gleich ausgebildet. In die Enden der Hülsen 31 und 36 sind in Längsrichtung verlaufende Schlitze 3i_ß und 36_a eingefräst, um einen ungehinderten Durchfluß des Druckmittels zu gewährleisten. Der in der Ringnut 37 liegende Sprengring 38 sichert die Hülse 36 am unteren Kolbens-tangenende 24. Das andere Ende der Feder 29 belastet den Teller 39, der auf der Hülse 36 in gleicher Weise wie Teller 33 verschieblich gelagert ist. Auch hier drückt die Kraft der Feder 29 die Ventilscheibe 26 gegen eine Sitzfläche 40 am Kolben 11.

Wird der Stoßdämpfer zusammengedrückt (beim ao sogenannten Aufstoß) oder, mit anderen Worten, geht die Kolbenstange 12 nach unten, so bleibt der Kolben 11 in bezug auf den Arbeitszylinder 10 im wesentlichen so lange stehen, bis die Kolbenstange 12, 24 den Weg α zurückgelegt hat und dadurch die volle Kraft des Druckmittels auf den Kolben 11 wirkt. Der Druck im Raum 14 steigt an, und die Ventilscheibe 25 wird von ihrem Sitz 34 gehoben. Das Druckmittel kann nun, je nach der Abstimmung der Ventilscheibe 25, durch die äußeren Kanäle 22 in den Raum 13 strömen. Die Ventilscheibe 25 kann auch so beschaffen sein, daß sie, ehe die Kolbenstange 12, 24 die Strecke α durchfahren hat, von ihren Sitzen 34 abgehoben wird.

Bei besonders starken Aufstoßbewegungen schlägt der Teller 33 gegen den Bund 41 der Hülse 31. Die Strecke a' ist etwas größer als die Strecke a, wodurch die Ventilscheibe 25 bei derartigen Bewegungen vermehrten Durchlaßquerschnitt freigeben kann.

Grundsätzlich genau so sind die Vorgänge, wenn der Stoßdämpfer auseinandergezogen wird (beim sogenannten Rückstoß) oder, was gleichbedeutend ist, wenn sich die Kolbenstange 12, 24 nach oben bewegt. Der Kolben 11 bleibt in bezug auf den Arbeitszylinder 10 im wesentlichen stehen, bis nunmehr die Kolbenstange 12, 24 den Weg b zu>rückgelegt hat und die volle Kraft über die Hülse 36 auf den Kolben 11 wirkt. DerDruck im Raum

13 steigt an, und die Ventilscheibe 26 wird von ihrem Sitz 40 abgehoben. Das Druckmittel kann hiernach durch die inneren Kanäle 21 in den Raum

14 strömen. Bei besonders starken Rückstoßbewegungen schlägt auch hier der Teller 39 gegen den Bund 42 der Hülse 36.

Da die Strecke V etwas größer als die Strecke b ist, kann sich auch hier der Teller 39 entgegen der Kraft der Feder 29 etwas weiter nach unten bewegen, so daß die Ventilscheibe 26 vermehrten Durchlaßquerschnitt freigibt. Die Strecken α und b können gleich groß und auch verschieden groß sein. So ist es z. B. vorteilhaft, die Strecke α größer als b zu machen, damit beim Aufstoß, -bei welchem der Stoßdämpfer gewöhnlich nur eine geringe Hemmkraft entwickeln soll,, die dämpfende Wirkung erst etwas später einsetzt als bei entgegengesetzter Bewegung, also beim Rückstoß.

Eine weitere Ausführung zeigt die Fig. 3. Hier ist der unter Federwirkung stehende, gleitend gelagerte Kolben 50 als Drosselschieber für das Druckmittel des Stoßdämpfers ausgebildet. Der Kolben 50 kann sich auf einer Abstandshülse 51 bewegen, welche das im Durchmesser verringerte untere Ende 52 der Kolbenstange 12 umgibt und mittels der Mutter 53 gegen den Bund 54 der Kolbenstange 12 gedrückt wird. In der Abstandshülse 51 ist eine Anzahl gleichmäßig über den Umfang verteilter kreisbogenförmiger Steuerschlitze 55 und 56 gefräst.

Der gleitend gelagerte Kolben 50 stützt sich zwischen dem Bund 54 und der. Mutter 53 über Kegelstumpffedern 57 und 58 sowie Tellerfedern 59 und 60 aib.

Wird der Stoßdämpfer zusammengedrückt (beim sogenannten Auf stoß), oder, mit anderen Worten, geht die Kolbenstange 12 nach unten, so verharrt 85' der Kolben 50 vorerst in seiner Lage, so< daß die Kegelstumpffeder 58 zusammengedrückt wird. Sobald die Kolbenstange 12, 52 in bezug auf den Kolben 50 die Strecke j zurückgelegt .hat, öffnet der gleitend gelagerte Kolben 50 eine Verbindung zwischen den beiden Kolbenseiten. Das Druckmittel kann nun aus dem Raum 14 über die Steuerschlitze 56 in den Raum 13 gelangen. Je nach der Härte des Ausstoßes bieten die Steuerschlitze 56 dem Druckmittel mehr oder weniger Druckflußquerschnitt. Durch die Verwendung von zwei hintereinander angeordneten Federn, nämlich der Kegelstumpffeder 58 und den Tellerfedern 60, ergibt sich eine progressive Feuerwirkung in der Weise, daß zunächst im wesentlichen. die Kegel-Stumpffeder 58 für den zurückgelegten Weg des Kolbens 50 bestimmend ist und, nachdem diese ganz oder fast auf Blockhöhe gestaucht ist, die stärkeren Tellerfedern 60 den Steuervorgang fortsetzen.

Ähnlich liegen die Verhältnisse, wenn der Stoßdämpfer auseinandergezogen wird (beim sogenannten Rückstoß). Sobald die Kolbenstange 12, 52 in bezug auf den Kolben 50 die Strecke s' zurückgelegt hat, stellt der gleitend gelagerte Kolben 50 eine Verbindung zwischen den beiden Kolbenseiten her. Das Druckmittel kann nun aus dem Raum 13 über die Steuerschlitze 55 in den Raum 14 gelangen. Die Kegelstumpffeder 57 und die Tellerfedern 59 haben auf der unteren Kolbenseite die gleiche Wirkungsweise, wie bereits oben beschrieben.

Grundsätzlich genau so ist der Aufbau der Kolbenlagerung, wie sie die Fig. 4 darstellt. Der Kolben 70 kann sich auf einer Steuerbüchse 71 bewegen. Letztere wird mittels zweier Abstandshülsen 72 und 73 zwischen dem Bund 54, der Kolbenstange 12 und der Mutter 53 auf dem im Durchmesser verringerten Ende 52 der Kolbenstange gehalten.

In der Steuerfläche 71 ist in axialer Richtung eine Anzahl Schlitze 74 und 75 eingefräst, die sich

vom Bereich halber Büchsenlänge ausgehend in Richtung auf die obere und untere Stirnfläche der Steuerbüchse 71 erstrecken und nach den Stirnflächen hin zunehmende Schlitztiefe aufweisen. . Der Kolben 70 stützt sich über Sternfedern 76 und T] sowie Tellerfedern 78 und 79 gegen den Bund 54 und die Mutter 53 ab·. Die Wirkungsweise ist die gleiche, wie sie am Beispiel der Fig. 3 beschrieben wurde.
Die Sternfedern 76 und f] (vgl. Fig. 5 und 6) entsprechen in ihrer Konstruktion, einer Tellerfeder. Um sie besonders weich und nachgiebig zu machen, ist sie sternförmig ausgespart, so daß nur die stehengebliebenen Arme 90 federn. Die Tellerfedern 78 und 79 (Fig. 3) können in beliebiger Weise angeordnet sein. So kann es z. B. für die Rückstoßseite des Stoßdämpfers zweckmäßig sein, die Tellerfedern 79 ganz oder zum Teil in Parallelrichtung und/oder Serienreihung anzuordnen, ao so daß sich für sie eine progressive Federkennlinie ergibt.

Ferner kann die Arbeitsweise des Stoßdämpfers beeinflußt werden, indem auf den beiden Kolbenseiten verschieden starke Federn angeordnet werden; auch kann man durch die Lage der Steuerschlitze 55, 56 sowie 74 und 75 den Durchflußquerschnitt für das Druckmittel in Abhängigkeit von der Kolbenstellung beeinflussen.

Schließlich können die Steuerschlitze für die beiden Kolbenbewegungen auch unterschiedlich breit ausgefräst werden, wodurch sich für den Auf- und Rückstoß unterschiedliche Hemmwirkungen ergeben.

Dem Konstrukteur stehen somit in bezug auf die Abstimmung des Stoßdämpfers je nach dem Verwendungszweck bzw. der beabsichtigten Wirkung oder auch je nach Herstellungsumständen viele konstruktive Möglichkeiten offen. Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen Stoßdämpfer, bei welchen die kurzhubigen, aber harten Stöße, die z. B. bei gewissen Straßenverhältnissen auftreten, von der Karosserie vollständig ferngehalten werden, wodurch sich der Fahrkomfort wesentlich erhöht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Stoßdämpfer mit einem hin- und herbewegbaren, auf einer Kolbenstange sitzenden Kolben in einem mit Druckmittel gefüllten Arbeitszylinder, wobei das Druckmittel zwischen den entgegengesetzten Seiten des Kolbens und zwischen dem Zylinder und einem Ausgleichsraum über Kanäle in dem Kolben und durch ein Ventil zwischen Arbeitszylinder und Ausgleichsraum strömen kann, wobei die Kanäle bewegbare, gegebenenfalls unter der Wirkung von Feldern stehende Ventilglieder besitzen, die auf den Druck des durch die Kanäle strömenden Druckmittels ansprechen, dadurch gekennzeichnet, daß sish der in an sich bekannter Weise auf der Kolbenstange gleitend gelagerte Kolben über eine oder mehrere Federn gegen die Kolbenstange abstützt.
2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, »daß die den Kolben abstützenden Federn zugleich die in oder vor den Kanälen des Kolbens bewegbar angeordneten Ventilglieder belasten.
3. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 und -2, dadurch gekennzeichnet, daß der gleitend gelagerte Kolben zwischen zwei mit der Kolbenstange verbundenen Büchsen (31 und 36) angeordnet ist und sich die Federn gegen Flansche dieser Büchsen abstützen.
4. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Federn und dem gleitend gelagerten Kolben Teller (33 und 39) angeordnet sind, die auf der Kolbenstange oder auf den mit der Kolbenstange verbundenen Büchsen (31 und 36) gleitend gelagert sind.
5. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Kolbenstange verbundenen Büchsen (311 und 36) zur Hubbegrenzung des gleitend gelagerten Kolbens Anschläge (41 und 42) für die auf ihr gleitend gelagerten Teller (33 und 39) besitzen.
6. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange oder die mit der Kolbenstange verbundenen Büchsen (31 und 36) zur Hubbegrenzung für den gleitend gelagerten Kolben Anschläge besitzen.
7. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der gleitend gelagerte Kolben über Tellerfedern, die entweder parallel geschichtet oder- in Serienreihung oder einer Kombination von Parallelschichtung und Serienreihung angeordnet sind, gegen die Kolbenstange abstützt.
8. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch· gekennzeichnet, daß sich der gleitend gelagerte Kolben über Schrauben- und Tellerfedern gegen die Kolbenstange abstützt und 105. daß die Federn auf den beiden Kolbenseiten gegebenenfalls verschieden stark sind.
9. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der unter der Wirkung einer oder mehrerer Federn stehende" und gleitend gelagerte Kolben als Drosselschieber für das Druckmittel des Stoßdämpfers ausgebildet ist.
10. Stoßdämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Drosselschieber arbeitende Kolben auf einer mit der Kolbenstange verbundenen Büchse gleitend und elastisch gelagert ist und je nach der Stellung des Kolbens größere oder kleinere Querschnitte von in der Büchse vorgesehenen Steuerschlitzen oder Kanälen für das Druckmittel freigibt.
11. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die mit der Kolbenstange verbundene Büchse kreisbogenförmige Steuerschlitze (55 und 56) in

radialer Richtung eingefräst sind und daß diese Steuerschlitze in zwei Reihen hintereinander gleichmäßig auf dem Umfang der Büchse verteilt angeordnet sind.
12. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die mit der Kolbenstange verbundene Büchse Schlitze (74 und 75) in axialer Richtung eingefräst sind, die, vom Bereich halber Büchsenlänge ausgehend, sich in Richtung auf die beiden Stirnflächen der Büchse erstrecken und nach den Stirnflächen hin zunehmende Schlitztiefe aufweisen.
13. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die .Steuerschlitze des Kolbens ungleiche Querschnitte aufweisen.
14. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (55) 56, 74 und 75) der Büchse so angeordnet ao sind, daß der Kolben in seiner Ruhelage,

d. hj. in unbelastetem Zustand, die nach beiden Kolbenseiten hin sich erstreckenden Schlitze verschließt.
15. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 9 as bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenweg 'bis zum öffnen der Schlitze in der einen Richtung, vorzugsweise beim Aufstoß,

d. h. wenn der Stoßdämpfer gestaucht wird, größer als in der entgegengesetzten Riehtang ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 844 168.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 609 568 7.56