DE2038984A1 - Hydraulischer Teleskopschwingungsdaempfer - Google Patents

Description

Dr. O. WBrWMMi K. L ScMT Dr. A. ν. FÜner Dipl. Ing. f. Stahl ' ftrttnf«nwilte

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BA-6566

Beschreibung

zu der

Patentanmeldung der Firma

AUTOIPARI ICUTATO ΙΝΤΪΖΕΤ Budapest Xl/Ungarn, Bartok BeIa ut 104

betreffend

HYDRAULISCHER TELESKOPSCHWINGUNGSDAMPPER

(ohne Priorität)

Die Erfindung ist ein hydraulischer TeleskopschwlngungsdHmpfer für die Dämpfung der Pahrseugsohwlngun-

gen.

Wie bekannt, werden für die Schwingungsdämpfung von Fahrzeugen hydraulische Teleakopsystem-Sohwingungsdämpfer allgemein verwendet. Zwei Hauptvarianten dieser Sohwingungs-

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dSrapfor sind am meisten verbreitet. Bei der einen Variante verrichtet der Dämpfer die Dämpfung sowohl bei der Ausdehnung wie auch bei der Zusammenpressung, während bei der anderen Konstruktion die Dämpfungβkraft bloss bei der Ausdehnung entfaltet wird, baw. bei der Kompression nur eine bedeutend kleinere Däitpfungskraft entsteht. Die letzteren, praktisch nur eine einwegige Dämpfung bewirkenden Schwingungsdämpfer werden dementsprechend als einwegige Schwingungsdämpfer bezeichnet, , Die eine zweiwegige Dämpf-' ung verrichtendem Schwingungsdämpfer - obwohl in Hinsioht auf Dämpfung wirkungsvoller - ist manchmal aus dem Gesichtspunkt des Fahrkomfortea weniger gUnstig. " Die bekannten Schwingungsdämpfer sind - zwecke

Lösung des Problems der vorübergehenden Aufbewahrung der aus dem Arbeitszylinder herausgepressten ölmenge - alt einem separaten Speieherkammer ausgestattet. Aus dieser abgetrennten Speicherkammer wird auch, die entlang der Kolbenstange versickernde ölmange ersetzt. Diese Speicherkanmer befindet sich bei einer der Schwlngungsdämpfartypen zwischen den Winden dee Doppelmantels vom Schwingungsdämpfer; es wird aber auch ein solcher, mit Hantel ausgestatteter Schwingungsdämpfer verwendet, bei welches diese Speloherkammer oberhalb des oberen Arbelteraumes, rom letzteren durch ein geeignetes Element getrennt, angeordnet 1st, Bei den bekannten Doppelmantel-Schwingungedämpfern ist die Speioharkamner vom Arbeitsraum durch eine steife Trennwand und in zahlreichen Fällen auch durch ein Zwelweg-Ventilsystem getrennt. Die Dgppelaantel-konstruktion hat den Haohteil der stärkeren Erwärmung, da der Doppelmantel auoh als wärmeisolator wirkt.

Bei einer bekannten Ausführung des Binmantel-Sohwingungsdämpfers wird die Schwankung der Raumgrttsse so gesichert, dass der obere Arbeitsraum sich an der Speicherkern» r grenzt und die zwei Räume voneinander durch einen beweglichen.Kolben oder duroh eine flexible Membran« getrennt sind. Die Fortbewegung des Kolbens, bzw, der Membrane •iohert die Ausgleichung der Volumenänderung. Ausser der Kompensierung des Rauminhaiteβ, haben diese Elemente dit

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Aufgabe, die Vermischung des ölea mit der luft zu verhindern, denn das mit der Luft vermischte Öl wird kompreeslbel (zusammendrückbar) wodurch sich die Dampfwirkung und die Wärmeabgabe rapid herabsetzen, was dann zur Unwirksamkeit des Sohwingungsdämpfers führen wird. Wie aus den vorangehenden ersichtlich« lot bei dem E lnmantel-Schwingungsdämpfer ein akzessorisches Element zur Trennung der Speicherkammer t von dem oberen Arbeitsraum erforderlich.

Der Zweck der Erfindung 1st die Realisierung eines llnweg-SchwingungsdKmpfera von einfacher Konstruktion und frei von den oben beschriebenen Machteilen» bei welchem zwischen dem Arbeltsraum und der Speicherkamraer das nur asu deren Trennung dienende Element sich erübrigt·

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis* dass die obige Zielsetzung realisiert werden kann« indem man den Raum oberhalb des Kolbens auo β chi ie sei ich als Speicherkammer ausbildet und vom unterhalb des Kolbens befindlichen ' Arbeitsraum durch den Kolben selbst trennt. Um diesen Umstand zu sichern ist bei dem Gegenstand der Erfindung, einem hydraulischen Teleskop-Schwlngungsdämpfer, der Raum über dem Kolben ein vom unter dem Kolben befindlichen Arbeitsraum durch den Kolben selbst getrennte ölepeieherkammer, in welchem sich sowohl öl, wie auch mit dem ölflache in unmittelbarem Kontakt stehende, bei dem Zusammenbau unter Druok gesetzte Gas befindet. Die Speioherkammer 1st mit einem, eich bei der oberen Totpunktstellung dee Kolbens In das erforderliche ölniveau mundenden, verechllesebar Binfüllelement versehen.

Bei dem Schwingungsdämpfer gemäss Erfindung wird die Speicherkammer vom Arbeitsraum nur durch den die Dämpfung bewirkenden Kolben getrennt und der sich unter Gasdruck befindende Raum, welcher den ölraum unter Vorspannung hält ist von letzterem durch kein akzessorisches Element getrennt. Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit einer einfachen, robusten und wirtschaftlichen Konstruktion.

Bei dem den Erflndungsgegenstand bildenden Schwingungsdämpfer wird die Verhinderung der Schäumung und der. Kavitation des Öles ferner aeinor Gemischbildung mit der ■. Luft durch die nachstehend beschriebenen Umntänden gesichert.

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Der Schwingungsdämpfer entfaltet seine Dämpfwirkung nur bei der Ausdehnung, daher dient der Raum über dem Kolben bloss als ölSpeicherkammer. Jn Anbetracht der Tatsache, daaa der Dämpfer mit der Kolbenstange davon nach unten hinausragen soll, steht das in dem Dämpfer befindliche öl unter permanentem hydrostatischem Druck, wodurch die Entlüftung dee Arbeitsraumes bereits in der Grundstellung gewährleistet ^ ist.

Zum hydrostatischen Druck kommt noch der Druck, welcher durch die Vorkomprimierung der oberhalb der Speicherkammer bei dem öleinfüllen zurückbleibenden und dort absichtlich eingesperrten Luft entsteht. Dieser Druck lässt sich, mit der richtigen Wahl des von der MUndungsöffnung des Einfüllelementes bestimmten ölstandes auf den erwünsch-P ten Wert einstellen. Während dem Betrieb sichern die zwei Druckarten zusammen die fortlaufende, luftfreie Auffüllung des Arbeitsraumes mit öl. Der Druck der erwähnten eingeschlossenen Luft wird sich bei der Erwärmung dee Schwingungsdämpfers noch erhöhen, was für die Verhinderung der ölschäumung günstig ist.

Als der Dämpfer zusammengedrückt wird, ergibt sich bei dem Schwingungsdämpfer gemäss Erfindung, zwecks herabsetzung der Durchflussgeschwindigkeit des Öles, im Kolben der grosstmögliche Durchflussquerschnitt, grosser als 1556 der wirksamen Kolbenfläche, demzufolge bleibt die Durohflusegeschwindigkeit des Öles unterhalb des kritischen Wertes«

" Bei den Ventilsystemen der bekannten Schwingungsdämpfern mag vorkommen, dasa bis zur Uberwiegung der Presskraft der mit Federvorspannung montierten Ventile, die Dämpfungskraft eich allzu plötzlich zu erhöhen beginnt, was den Fahrkomfort beeinträchtigt.

Zur Eliminierung dieser ungünstigen Wirkung pflegt man einen, von dem Steuerventil der Dämpfungskraft nicht beeinflussten, fortwährend offenbleibenden Durchflussquerschnitt vorzusehen» Dieser ununterbrochen offen gehaltene Querschnitt macht die Schwingungsdämpfer empfindlich auf . Temperaturschwankungen, es 1st daher nicht ratBara, bei dem Kolbenumkreis eine zu grosae Spalte frei zu lassen.

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Bei dem Schwingungsdämpfer geinäsa der Erfindung ist die zur Verhinderung der zu plötzlichen Zunahme der Dämpfungekraft vorgesehene Durchflu3söffnung, mit Rücksicht auf die Wäi-niekompensierwirkung, in das Rückschlagventil eingebohrt, welches während dem Arbeitstakt die in. den Kolben gebohrte grössere Durchflussöffnung abachliesst. Bei dem Schwingungs-H dämpfer laut Erfindung wird beabsichtigt, die zu plötzliche Druckerhöhung nach Beginn des Arbeitstaktes auch dadurch zu vermindern, dass in der Sperrfläche des die während dem Arbeitstakt fungierenden ÖldurchfluaaÖffnungen abschliessenden mit vorgespannter Feder abgedrückten Ventils eine, die Bohrungen miteinander verbindende Kreisnute von grosser Grundfläche eingearbeitet wird, wodurch auf das geschlossene Ventil fast dieselbe Druckkraft wirkt,, wie unmittelbar nach öffnen des Ventils. Durch diesen Umstand wird gesichert» dass zum Beginn des Arbeitshubes die kurze Zelt dauernde, . zerrende, vorübergehend disproportionierte Krafterhöhung wegbleibt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiela auf Grund von Zeichnungen näher erläutert.

Pig. 1. ist ein Schnitt des erfindungsgemässen Schwingungsdämpfersj Pig. 2. und 3. zeigen den Schnitt des S chwingunga dämpfe rkolbens in zwei Phasen seiner Punktion.

Der Schwingungsdämpfer laut Erfindung besteht aus Arbeitszylinder -5- welcher sich mit seinem oberen Ende, in Gummimuffe gebettet dem gefederten Fahrzeugaufbau anschliessfc. Im Arbeite zylinder befindet sich der Kolben -7- mit der·· Kolbenstange -6- verbunden. Die Kolbenstange -6- wird durch die Hochdruckdichtung -14- und die Staubschutzdichtung -15-geführt, ragt von dem Arbeitszylinder -5- nach unten hinaus und schliesst sich, ebenfalls in Gummimuffe gebettet dem ungefederten Laufwerk an. Der Raum über dem Kolben -7- dient bei dem Schwingungsdämpfer laut Erfindung als Speicherkammer, worin das als Einfüllelement fungierende Rohr -4- hineinragt. Die lfündungaöffnung des Füllrohres -4- bestimmt bei oberer Totpunktetellung des Kolbens —7- den Stand -3-der aufzuspeichernden ölmenge. Das Einfüllrohr -4- 1st auaaen mit dem Sperrelement -17- versehen, über der oberen

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Spei ehe rlcanuner befindet sich der Gasraum -1-.

Im weiteren wird der Schwingungsdämpfer laut Erfindung in seiner Funktion bekanntgemacht.

Zuerst ist der Schwingungsdämpfer mit. öl aufzufüllen, was bei vertikaler Stellung durch das Einfüllrohr -4-vorzunehmen ist, während aich der Kolben -7- in oberer Tot-* punktstellung befindet. Durch das Rohr -4- wird so lange öl in den Schwingungsdämpfer eingefüllt, bis dessen Stand -3- das Äindungsniveau dee Füllrohres -4- erreicht. Nun, noch vor Einschrauben der Verschlussschraube -17-, den Schwingungsdämpfer ausdehnen bis der Kolben -7- seine untere Totpunktateilung erreicht. Hierauf mit Verschlussschraube -17- das Rohr -4- versperren.

Auf diese Weise wurde in den Gasraum -1- seine bestimmte Luftmenge eingesperrt; diese wird bei dem Einbau des Schwingungsdämpfer - indem man den Kolben in Mittelstellung bringt - in dem einer Temperatur von 2O°C entr sprechenden Zustand auf cca 0,5 atü Druck komprimiert» Bei dem im Laufe der Einbauarbeit vorzunehmenden Zusammendrücken des Schwingungsdämpfers leistet dieser Luftdruck keinen nennenswerten Wideretand, da aus der Konstruktion des Schwingungsdämpfers folgend, der Luftüberdruck bloss auf einer dem Kolbenstangenquerschnitt entsprechender Fläche den Druck ausübt.

Der Schwingungsdämpfer laut Erfindung - da es sich um einen sogenannten EInwegechwingungsdämpfer handelt verrichtet die Dämpfungsarbeit nur bei der Ausdehnung, d.h. während dem Abwärtsweg des Kolbens, undzwar indem der Kolben -7- während seinem Abwärtsweg aus dem darunter befindlichen Arbeitsraum durch die am besagten Kolben befindlichen Bohrungen -11-, -12- und -13- das öl in den Raum über dem Kolben mit grossem Druck hineinpresst. Die Bohrungen -12- und -13- sind von kleinem Querschnitt, so dass während der von der Schwingungszeit bestimmten kurzen Zeitspanne der Kolben eine entsprechend grosse Druckkraft entfalten muss um In dem darunter.befindlichen Arbeitsraum -2- einen zureichenden Druck hervorzurufen, welcher fähig ist, die von dem Sohwingungawog bestimmte ölmenge durch die Bohrungen des

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Kolbens -7- durchzupessen.

Die durch den Schwingungsdämpfer verrichtete Arbeit wandelt sich im Öl in Wärme um; diese wird vom Dämpfer über die Zylinderwand -5- durch Leitung und Strahlung der Umgebungsluft zugeführt. Die an der Kolbenstange- -6- zu entfaltende Dehnungskraft erhöht sich fast linear mit der Ziehgeschwindigkeit der Stange, d.h. mit der Schwingungsgeschwindigkeit. Diese schwingungstechnisch günstige Dämpfungsweise wird durch das am Kolben -7- vorgesehene VentilBystem gesichert.

Als die Kolbenstange -6- ihren Abwärtsweg beginnt, nehmen die Ventile die auf Fig. 1. ersichtliche Stellung ein und demgemäss verläuft die ölströmung. Der Ventilteller -10- wird von der schwachen, konischen Rückholfeder -16- und durch den von unten wirkenden Öldruck auf seinen Sitzgedrückt, wodurch die Bohrungen -11- mit grossem Quer- . schnitt, abgesperrt sind. Die im Ventilteller vorgesehenen Bohrungen -13- lassen aber einen Teil der Bohrungen -11-offen. .Dementsprechend kann das öl in der Stellung gemäas Pig. 1. auf dem mit Pfeil bezeichneten Weg nur durch die Bohrungen -13- in den oberen Raum strömen.

Diese Strömung fängt bereits auf die Wirkung eines äusserst geringen ganz kleinen Druckes all, wodurch erzielt wird, dass in der Zeitspanne, während welcher im Arbeitsraum -2- der Öldruck den durch Vorspannung der Ventilfeder -9- bestimmten Wert nicht erreicht, kein Spitzenwert der Dämpfung - welcher mit Zerren bzw. Anschlag verbunden wäre auftreten wird.

Während dem Abwärtsweg des Kolbens -7- erhöht sich der Druck im Arbeitsraum -2- noch weiter; dieser Öldruck, auf die Kreisringfläche -18- des Ventils -8- wirkend, wird gegen Kraft der Feder -9- das Ventil -8- heben und - wie auf Fig. 2. ersichtlich - es wird damit durch die Bohrung -19- die öffnung -12- für die ölströmung freigegeben. Diese öffnung wird sich zwischen den Sperrflächen des Kolbens -7- und des Ventils -8-.mit der Geschwindigkeit der Kolbenstange -6- erhöhen bzw. vermindern und auf diese

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Weise die Dämpferk-aft der erforderlichen Charakteristik entsprechend regeln.

Als der Kolben -7- des Schwingungsdämpfere, die untere TotpunktBteilung verlassend, seinen Aufwärteweg beginnt, ergibt βich die auf Abbildung 3. dargestellte Ventilstellung. Unter Wirkung der Ventilfeder -9- Bchllesst eich das Ventil -8-, dagegen Öffnet sich der Ventilteller -10-.

Demzufolge strömt aus der Speicherkammer über dem Kolben -7- das öl durch die Bohrungen -11-, mit Querschnitt grosser als 15% der Wirkungßfläche des Kolbens, in den Arbeiteraum ~2- ohne dabei einen bedeutenden Widerstand überwinden zu müssen« Der Druck, welcher dabei durch Komprimierung der in den Raum -1- eingeschlossenen Luft und durch den hydrostatischen Öldruck zur Verfügung steht, ist genügend dazu, in dem Raum unter dem Kolben -7- während dem Saugtakt die öldampfbildung, bzw. in der Speicherkammer die ölsohäumung zu verhindern.

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Claims (1)

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   PATEHTANSPRÜCHE

   Hydraulischer Teleskopschwingungsdärapfer für die Einweg-Dämpfung von vertikalen Fahrzeugschwingungen, mit in dem Kolben des Schwingungsdämpfers angeordneter Ventilsteuerung dadurch gekennze ichne-t, da^s der oberhalb des Kolben (7) befindliche Raum -1·^ von dem unter dem Kolben;befindlichen Arbeitsraum (2).durch den Kolben (7) selbst getrennte ÖlSpeicherkammer ist in wel- , eher sich mit der Oberfläche (3) des den Raum teilweise auffüllenden Öles unmittelbar in Berührung stehendes und bei der Montage unter Druck gesetztes Gas befindet und diese Speicherkammer mit einem bei der oberen Totpunktstellung des Kolbens in den erforderlichen ölstand mündenden, verschiiessbareη Füllelement (4) ausgestattet ist* ■

   2, Schwingungsdämpfer, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er über eine AnlaBSbohrung (13) verfügt, welche, gegenüber den sich nac ■ dem Arbeitsraum richtenden Kolbenbohrungen (ll) angeordnet, in dem Rückschlagventil (lO) ausgebildet ist.

   3. Schwingungsdämpfer nach Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennze ichne t, dass in die Sperrfläche des Schwingungskraft-Reglerventils (8)., gegenüber den sich nach der ölspeieherkammer (1) richtenden. Kolbenbohrungen (12) eine Kreisnute (18) ausgebildet ist.

   4« Schwingungsdämpfer nach Patentansprüche i, 2, und 3, dadurch ge kennze iohne t, dass der Querschnitt der Bohrungen (ll) welche bei der Ausdehnung des Schwingungsdämpfers das öl aus der ölapeicherkammer (I)'in den Arbeitsraum (2) leiten, mindestens 15% der wirksamen Kolbenfläche beträgt.

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