DE1214055B

DE1214055B - Indirect liquid-cooled shock absorbers for vehicle suspensions

Info

Publication number: DE1214055B
Application number: DEH53694A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Hausenblas
Original assignee: Rheinstahl Henschel AG
Current assignee: Rheinstahl Henschel AG
Priority date: 1964-09-02
Filing date: 1964-09-02
Publication date: 1966-04-07

Description

Indirekt flüssigkeitsgekühlter Stoßdämpfer für Fahrzeugfederungen In den als Schwingungsdämpfer für Fahrzeugfederungen verwendeten sogenannten Stoßdämpfern wird die Schwingungsenergie in Wärme umgesetzt und letztere an die Umgebung abgegeben. Mit den wärmeabgebenden Oberflächen verglichen, sind die abzuführenden Wärinemengen hoch, was bekanntlich oft zu Schwierigkeiten durch zu hohe Betriebstemperaturen der Stoßdämpfer führt und die häufig geringe Lebensdauer der Stoßdämpfer bedingt. Dies trifft vor allem zu, wenn es sich um Ausführungen für schwere, insbesondere gepanzerte Fahrzeuge handelt, wo oft die Stoßdämpfer nicht so groß gebaut werden können, wie es wünschenswert wäre, und die Verschmutzung die Wärmeabfuhr behindert.Indirect liquid-cooled shock absorbers for vehicle suspensions In the so-called shock absorbers used as vibration dampers for vehicle suspensions the vibration energy is converted into heat and the latter is released into the environment. The amounts of heat to be dissipated are compared with the heat-emitting surfaces high, which, as is well known, often leads to difficulties due to excessively high operating temperatures the shock absorber leads and the often short service life of the shock absorber causes. This is especially true when it comes to designs for heavy, in particular armored vehicles, where often the shock absorbers are not built that big can, as it would be desirable, and the pollution hinders the heat dissipation.

Normalerweise erfolgt die Wärmeabfuhr von den Stoßdämpfern im wesentlichen durch Konvektion und Strahlung direkt an die Umgebungsluft. Es sind aber auch Ausführungen bekannt, bei denen das Stoßdämpfergehäuse von einem Wassermantel umschlossen ist, so daß die Stoßdämpfer über das Wasser indirekt gekühlt werden. Hierbei wird ausgenutzt, daß die Wäimeübergangszahlen an Wasser bei gerin-P 0, rem Aufwand höhere Werte erreichen als für Luft. Der Nachteil dieser Ausführungsform ist das durch den Wassermantel merklich erhöhte Bauvolumen solcher Stoßdämpfer.Normally, heat is dissipated from the shock absorbers mainly by convection and radiation directly to the ambient air. However, designs are also known in which the shock absorber housing is enclosed by a water jacket, so that the shock absorbers are cooled indirectly via the water. This makes use of the fact that the heat transition numbers for water reach higher values with low P 0, rem effort than for air. The disadvantage of this embodiment is the noticeably increased structural volume of such shock absorbers due to the water jacket.

Es ist auch bekannt, ein Gas als Kühlmittel zu verwenden. Wegen der schlechten Wärmeübergangszahlen sind bei dem Stoßdämpfermantel Kühlrippen erforderlich, was einen größeren Unterschied zwischen wirksamem Kolbendurchmesser und Außendurchmesser des Dämpfers notwendig macht als bei normalen Stoßdämpfern. Wird dagegen als Kühknittel statt Gas eine Flüssigkeit verwendet, so ist die bekannte Anordnung unbrauchbar, da es untragbar ist, das flüssige Kühlmittel an die Umgebung ab- und damit verlorenzugeben. Es müssen daher bei der bekannten Anordnung am unteren Ende des Stoßdämpfermantels Dichtungen angebracht werden, die schwierig zu gestalten sind. Außerdem müßte eine Rückführung der Kühlflüssigkeit nach dem oberen Befestigungsauge des Stoßdämpfers hinzugefügt werden, die nur als zusätzlicher, den Stoßdämpfer umhüllender Mantel ausgeführt werden kann, so daß der Außendurchmesser des Stoßdämpfers zumindest örtlich noch weiter vergrößert werden müßte.It is also known to use a gas as a coolant. Because of the bad heat transfer coefficients are required for the shock absorber jacket cooling fins, which is a bigger difference between effective piston diameter and outside diameter of the damper is necessary than with normal shock absorbers. On the other hand, it is used as a coolant if a liquid is used instead of gas, the known arrangement is useless, since it is unacceptable to release the liquid coolant into the environment and thus lose it. It must therefore in the known arrangement at the lower end of the shock absorber shell Seals are attached, which are difficult to design. In addition, one would have to Return of the coolant to the upper attachment eye of the shock absorber are added, which only as an additional jacket surrounding the shock absorber can be performed so that the outer diameter of the shock absorber at least locally would have to be increased even further.

Eine andere bekannte Art der Kühlflüssigkeitszu-und -rückführung ist für Panzerfahrzeuge unbrauchbar, da wegen der seitlichen Schwingbewegungen des Stoßdämpfers für die Kühlmittelzu- und -abführung flexible Verbindungen, z. B. Schläuche, erforderlich sind, die z. B. gegen Splitterwirkung zu empfindlich sind.Another known type of cooling liquid supply and return is unusable for armored vehicles because of the lateral oscillating movements of the shock absorber flexible connections for coolant supply and discharge, e.g. B. hoses required are that z. B. are too sensitive to fragmentation.

Schließlich ist eine Stoßdämpferflüssigkeitskühlung bekannt, die aber den Nachteil hat, daß der ölseitige Wärmeübergang im Kühler entweder sehr niedrig liegt oder ein großer Druckverlust des öles in diesem Kühler in Kauf genommen werden muß, was dann zweifellos zur Notwendigkeit der Anwendung einer zusätzlichen Umwälzpumpe für die Stoßdämpferflüssigkeit im äußeren Kühlkreislauf führt.Finally, a shock absorber liquid cooling is known, but has the disadvantage that the heat transfer on the oil side in the cooler is either very low or a large pressure loss of the oil in this cooler must be accepted must, which then undoubtedly lead to the need to use an additional circulation pump for the shock absorber fluid in the external cooling circuit.

Bei diesem Schwingungsdämpfer dient der Stoßdämpfer selbst als Umlaufpumpe für die Stoßdämpferflüssigkeit. Da aber für die Pumpwirkung nur die Querschnittsfläche der Kolbenstange wirksam. wird, muß zwangsweise die irn äußeren Kühlkreislauf umlaufende Menge relativ gering sein, so daß im Kühler ölseitig schon aus Kontinuitätsgründen nur geringe Geschwindigkeiten und damit niedrige Wärmeübergangszahlen erreicht werden. Man könnte zwar diese Schwierigkeit umgehen, indem man den Querschnitt der ölröhrchen im Kühler extrem klein wählt, doch hätte das den Nachteil einer hohen Verstopfungsgefahr und/oder den Nachteil hohen ölseitigen Druckverlustes im Kühler.In this vibration damper, the shock absorber itself serves as a circulation pump for the shock absorber fluid. But there only the cross-sectional area for the pumping effect the piston rod effective. is, must necessarily be circulating in the outer cooling circuit Quantity should be relatively small, so that in the cooler on the oil side for reasons of continuity only low speeds and thus low heat transfer coefficients can be achieved. You could get around this difficulty by changing the cross-section of the oil tube selects extremely small in the cooler, but this would have the disadvantage of a high risk of clogging and / or the disadvantage of high pressure loss on the oil side in the cooler.

Zweck der Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer mit Kühlung durch ein flüssiges Kühlmittel anzugeben, dessen Bauvolumen durch den Einbau des Kühlsystems praktisch nicht vergrößert wird. Als flüssiges Kühlmittel kommt vorzugsweise Wasser oder eine Kühlflüssigkeit mit ähnlich günstigen Wärmeübergangseigenschaften in Frage.The purpose of the invention is to provide a shock absorber with cooling by a liquid coolant, the structural volume of which is practically not increased by the installation of the cooling system. The liquid coolant used is preferably water or a coolant with similarly favorable heat transfer properties.

Zur Lösung der Aufgabenstellung wird davon ausgegangen, daß der Wärmeübergang nicht nur auf der Kühlmittelseite (durch Verwendung. von z. B. Wasser) verbessert wird, sondern dasselbe auch auf der Seite der Stoßdämpferfüllflüssigkeit (z. B. öl) erzielt wird. Man erreicht dies am einfachsten durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Stoßdämpferfüllflüssigkeit entlang den auf der anderen Seite vom Kühlmittel bestrichenen Wänden. Dies wiederum wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kühlflächen in den Kolben des Stoßdämpfers in unmittelbarer Nähe der Drosselkanäle für die Stoßdämpferfüllflüssigkeit gelegt werden, da diese Kanäle beim Arbeiten des Stoßdämpfers von der Füllflüssigkeit mit relativ hohen Geschwindigkeiten durchströmt werden.To solve the problem, it is assumed that the heat transfer is not only improved on the coolant side (by using, for example, water), but the same is also achieved on the side of the shock absorber filling liquid (e.g. oil). The easiest way to do this is to increase the flow rate of the shock absorber fill fluid along the walls on the other side that are coated with coolant. This in turn is achieved according to the invention in that the cooling surfaces are placed in the piston of the shock absorber in the immediate vicinity of the throttle channels for the shock absorber filling fluid, since these channels are flowed through by the filling fluid at relatively high speeds when the shock absorber is working.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Kühlflächen im Dämpferkolben ist auch noch aus einem anderen Grunde besonders zweckmäßig. Die Dämpferwirkung entsteht dadurch, daß die Füllflüssigkeit den Kolben gedrosselt durchströmt, wobei sie sich erwärmt. Es ist also angebracht, der Füllflüssigkeit die Wärme so zu entnehmen, daß sie hierzu nicht erst die Zylinderwände des Stoßdämpfers erwärmen muß, wie dies z. B. bei den durch die Umgebungsluft oder über den bekannten Wassermantel gekühlten Stoßdämpfern der Fall ist.The inventive arrangement of the cooling surfaces in the damper piston is also particularly useful for another reason. The damper effect arises in that the filling liquid flows through the piston in a throttled manner, whereby it becomes warmed up. It is therefore advisable to take the heat from the filling liquid in such a way that that it does not have to first heat the cylinder walls of the shock absorber for this purpose, like this z. B. in the case of the cooled by the ambient air or via the well-known water jacket Shock absorbers is the case.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. - Für die Gegenstände der Unteransprüche wird nur Schutz in Verbindung mit dem Hauptanspruch begehrt.Further advantageous details of the invention are characterized in the subclaims. - For the subjects of the subclaims, protection is only sought in connection with the main claim.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt dargestellt, wobei die linke Hälfte des Schnittes durch den Kolben einer anderen Meridianebene entspricht als die übrigen geschnittenen Teile der Zeichnung.In the drawing, an embodiment of the invention is in section shown, with the left half of the section through the piston of another The meridian plane corresponds to the other cut parts of the drawing.

Der an der Kolbenstange 1 befestigte Dämpferkolben 2 läuft im Dämpferzylinder 3 und enthält mehrere Durchströmkanäle 4 bzw. 4'. Die in den Räumen 5 bzw. 5' befindliche Dämpferfüllflüssigkeit wird beim Durchströmen der Kanäle 4 bzw. 4' durch die Ventile 6 bzw. 6" gedrosselt, welche durch Fedem 7 bzw. 7' belastet sind, die sich auf die Federteller 8 bzw. 8' auf der Kolbenstange 1 abstützen. Der Federteller 8' wird z. B. durch einen Ring 9 gehalten, der durch einen Stift 10 mit der Kolbenstange 1 verbunden ist. Der Kolben 2 hat einen ringförmigen Kühlmittelraum 11, der durch einen ringförmigen Mantel 12 abgeschlossen wird. Der Mantel 12 ist mit dem Kolben 2 durch Schrumpfen und/oder Schweißen bzw. Löten dicht verbunden. The damper piston 2 attached to the piston rod 1 runs in the damper cylinder 3 and contains several through-flow channels 4 or 4 '. The damper filling liquid in the spaces 5 and 5 ' is throttled when it flows through the channels 4 and 4' by the valves 6 and 6 " , which are loaded by springs 7 and 7 ' , which are applied to the spring plates 8 and 7, respectively. 8 ' on the piston rod 1. The spring plate 8' is held, for example, by a ring 9 which is connected to the piston rod 1 by a pin 10. The piston 2 has an annular coolant space 11, which is surrounded by an annular jacket 12 The jacket 12 is tightly connected to the piston 2 by shrinking and / or welding or soldering.

Der Kühlmittelraum 11 ist so gestaltet, daß seine Wandungen gegenüber den Kanälen 4 bzw. 4' überall möglichst dünn sind, um geringe Wärmedurchgangswiderstände zu erzielen.The coolant space 11 is designed so that its walls opposite the channels 4 and 4 'are as thin as possible everywhere in order to reduce heat transfer resistance to achieve.

Die Kühlmittelzu- bzw. -abfuhr des Ringraumes 11 erfolgt vom (nicht gezeichneten) Fahrzeugaufbau her über den daran befestigten Auffiängebolzen 13 des Stoßdämpfers durch die Bohrungen 14 bis 18 bzw. 14' bis IS', wobei die Bohrungen 18 und 18' an diametral gegenüberliegenden Stellen in den Ringraum 11 einmünden. Die Rückkühlung des Kühlmittels erfolgt in einem (nicht gezeichneten) im Fahrzeug eingebauten Kühler.The coolant supply and discharge of the annular space 11 takes place from the vehicle body (not shown) via the attached catch bolt 13 of the shock absorber through the bores 14 to 18 or 14 'to IS', the bores 18 and 18 ' at diametrically opposite one another Places open into the annular space 11. The coolant is recooled in a radiator (not shown) installed in the vehicle.

Claims

Claims: 1. Indirect liquid cooled shock absorber for vehicle suspensions, d a d u rch g e k hen -z eichnet that the cooling are mounted the Dämpferfüllflüssigkeit serving heat transfer surfaces in the damper piston (2) in the immediate vicinity derDrosselkanäle ness for the damping liquid.

2. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the coolant space in the damper piston (2) is designed as a concentric annular space (11) . 3. Shock absorber according to claims 1 and 2 ", characterized in that the coolant inlet and outlet openings (18, 18 ') of the Küblmittelraumes (1) are mounted in the damper piston at diametrically opposite points. 4. Shock absorber according to one or more of the preceding claims , characterized in that for the coolant supply and discharge of the suspension bolt (13) and the piston rod (1) of the shock absorber ducts or holes are mounted (14 to 18, 14 'to 18'). 5. a shock absorber according to one or more of the preceding claims, characterized in that the coolant space (11) in the damper piston (2) is closed by an annular jacket (12) which is tightly connected to the piston by shrinking and / or welding or soldering. German Patent No. 893 762; German Auslegeschrift No. 1 041743; French Patent No. 1 144 380.