DE2359690C2

DE2359690C2 - Einziehbarer Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE2359690C2
Application number: DE19732359690
Authority: DE
Inventors: Felix Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt Wößner
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1973-11-30
Filing date: 1973-11-30
Publication date: 1983-09-15
Also published as: DE2359690A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener, mit Dämpfventilen versehener Kolben gleitet und den mit Dämpfmedium gefüllten Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei eines der relativ zueinander beweglichen Stoßdämpferteile mit dem Fahrzeugaufbau und das andere mit der Fahrzeugachse verbunden ist während ein willkürlich betätigbares Ein- und Ausfahren der Kolbenstange über eine mit einer Druckquelle in Verbindung stehende, in den oberen Arbeitsraum mündende Druckleitung und eine mit dem unteren Arbeitsraum in Verbindung stehende weitere Leitung erzielbar ist

Zur Aufhebung der Federwirkung de- zwischen Fahrzeugaufbau und Achsen angeordneten Fahrzeugfedern ist durch die DE-OS 19 13 778 ein Stoßdämpfer bekannt welcher durch Zufuhr von Druckmedium in einen Arbeitsraum den Kolben in der eingefahrenen Stellung festhält wodurch eine starre Verbindung zwischen Wagenaufbau und Radgestell entsteht. Diese starre Verbindung ist bei ortsfestem Betrieb von Feuerwehrfahrzeugen, Kranwagen u. ä. Spezialfahrzeugen erwünscht um die schnelle Betriebsbereitschaft dieser Fahrzeuge zu erreichen, ohne eine zusätzliche Abstützung des Wagenkastens am Boden vorzunehmen. Das willkürlich betätigbare Einfahren des Kolbens erfolgt in dem Druckflüssigkeit durch die hohle Kolbenstange und zylinderfeste Kanäle in den Raum oberhalb des Kolbens gepumpt wird. Die Durchflußkanäle im Zylinder bedeuten dabei einen sehr hohen Bauaufwand, denn sie müssen gegenüber den anderen Räumen abgedichtet werden und die Zentrierung des zylinderfesten Rohres gegenüber der Kolbenstange erfordert hohe Bearbeitungsgenauigkeiten. Bedingt durch die Anordnung eines Trennkolbens, der sowohl gegenüber der Kolbenstange als auch gegenüber dem Zylinderrohr abgedichtet sein muß, ist eine Entlüftung des Zweirohrdämpfers nicht möglich, denn der kolbcnstangenaustrittsseitige Arbeitsraum wird zur Kolbenstangenführung hin durch den Trennkolben abgedichtet so daß im Öl gelöstes bzw. aus dem Ausgleichsraum mitgerissenes Gas nicht über die Kolbenstangenführung in den Ausgleichsraum zurückströmen kann. Auch die Abdichtungen zwischen Kolbenstange und Trennkolben sowie zwischen Kolbenstangenbolirung und im Zylinderboden befestigtem Drucker sind während des normalen Stoßdämpferbetriebes dem Verschleiß ausgesetzt.

Eine Einrichtung zur Erleichterung des Ein- und Aussteigens bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Omnibussen, ist durch die DE-PS 8 96 311 bekannt, wobei eine mit einer Druckquelle in Verbindung stehende Leitung in den oberen Arbeitsraum eines Teleskopstoßdän^jfers mündet. Der untere Arbeitsraum ist mit einer Abflußleitung verbunden. Zum Absenken des Fahrzeugaufbaues wird dem oberen Arbeitsraum oberhalb des Kolbens Flüssigkeit zugeführt, wodurch sich in diesem Raum ein Druck aufbaut, der allerdings von der Schließkraft der der Zugdämpfung zugeordneten Kolbenventile abhängig ist. Wird die Ventilschließkraft überschritten, so öffnet dieses und läßt die Flüssigkeit in den Arbeitsraum unterhalb des Kolbens abfließen und es ist Sorge zu tragen, daß aus diesem Arbeitsraum die Flüssigkeit ausströmen kann. Somit ist beim Absenken des Fahrzeugaufbaues ein Ständiger Flüssigkeitsdurchfluß durch den Stoßdämpfer erforderlich, um die gewünschte Absenkkraft zu erhalten. Hieraus resultiert, daß die Druckqueile mit einem relativ großen Förderstrom bei hohem Druck arbeiten muß und die Flüssigkeit infolge der Drosselwirkung des Zugdämpfventiles erwärmt wird, d. h., es muß ständig Energie aufgewendet werden, die wiederum zum großen Teil in Wärme umgewandelt wird.

Durch die DE-AS 11 63 693 ist es bekannt, daß zur Blockierung der Koibenbewegung des Dämpfers die Durchtrittsquerschnitte zwischen den Arbeitsräumen verschlossen werden. Der Stoßdämpfer wird also lediglich hydraulisch in der jeweiligen Kolbenstellung blockiert

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen im Aufbau einfachen und eine hohe Funktionssicherheit aufweisenden, einziehbaren Stoßdämpfer zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Konstruktionen vermeidet und in der Lage ist, durch eine willkürlich vorgenommene Betätigung eine Nachfaufachse anzuheben und während des Fahrbetriebes in dieser Position zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im oberen Arbeitsraum an der Kolbenstange ein Hilfszylinder angeordnet ist, in welchem sich ein Hilfskolben befindet, welcher durch Axialbewegung die Dämpfventile verschließt und der von Hilfszylinder und Hilfskolben-Stirnfläche begrenzte Zylinderringraum über die Kolbenstange mit der äußeren Druckquelle in Verbindung steht und der Hiliszylinder ein Überdruckventil aufweist, welches nach dem Ausfahren des Hilfskolbens und bei weiterem Druckanstieg den Zylinderringraum mit dem oberen Arbeitsraum verbindet- Durch das Verschließen der Dämpfventile mittels Hilfszylinder und Hilfskolben sowie durch das am Hilfszylinder angeordnete Überdruckventil wird auf einfache Weise eine wirkungsvolle und mit hoher Funktionssicherheit arbeitende Einrichtung geschaffen, die eine große Einziehkraft auf die Kolbenstange ausübt Für diese Einfahrbewegung der Kolbenstange wird eine relativ geringe Flüssigkeitsmenge erforderlich, da in dieser Phase kein Durchfluß der Flüssigkeit zwischen den Arbeitsräumen stattfindet. Ebenso ist der Energieaufwand, um die Nachlaufachse in der angehobenen Position zu halten, äußerst gering und wird lediglich durch die Leckverluste im Inneren des Stoßdämpfers bestimmt Außerdem gestattet die die Dämpfventile verschließende Einrichtung eine sehr einfache Ausoildung der Zuführungskanäle für die Druckflüssigkeit Von Vorteil ist ferner, daß während des Stoßdämpferbetriebes keine Reibung zwischen der die Dämpfventile verschließenden Einrichtung und einem Stoßdämpferbauteil entstehen kann, so daß dadurch kein Verschleiß auftritt.

Eine sehr einfache Ausführung wird erhalten, indem erfindungsgemäß der Hilfskolben einen glockenförmig ausgebildeten Ansatz aufweist, wobei der äußere Rand dieses Ansatzes der Stirnfläche des Dämpfkolbens angepaßt ist. Die Dichtflache zum Verschließen der Dämpfventile wird dadurch auf einfache Weise ohne zusätzliche Dichtelemente von Dämpf- und Hilfskolben gebildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Rückführung des Kolbens in seine Ausgangslage deBoden des Hilfskolbens die Anlagefläche für eine Feder, deren zweite Anlagefläche durch die Druckventilplatte des Däinpfkolbens gebildet wird.

Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, wird das Überdruckventil durch Bohrungen im Boden des Hilfszylinders, die durch eine federbelastete Ventilplatte abgedeckt werden, gebildet.

Zur einfachen Abdichtung des Hilfskolbens wird erfindungsgemäß zwischen der Stirnfläche des Hilfszylinders und einerti Ansatz an der Kolbenstange eine Dichtung angeordnet. Hierbei bildet die Dichtung erfind jngsgemäß mit dei äußeren Mantelfläche die

Zentrierung für die federbelastete Ventilplatte.

Eine sehr einfache Verbindung des Zylinderinnenraumes mit riem Hohlraum der Kolbenstange wir«· entsprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch erhalten, daß der Hubzylinder einen Ringkanal aufweist, welcher mit dem Hohlraum der Kolbenstange und dem Zylinder-Ringraum über Kanäle in Verbindung steht.

Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 einen einziehbaren Stoßdämpfer gemäß der Erfindung im Längsschnitt;

F i g. 2 die die Dämpfventile verschließende Einrichtung gemäß der Ausführung nach F i g. 1 in vergrößerter Darstellung.

Der in den F i g. 1 und 2 gezeigte, willkürlich einziehbare Stoßdämpfer ist zum Einbau an einer Nachlaufachse bei dreiachsigen L · ^fahrzeugen bestimmt Zum Anheben dieser N'achiauia'hse sind zwei derartige Stoßdämpfer vorgesehen, die durch eine willkürlich vornehmbare Betätigung in der Lage sind, die Nachlaufachse anzuheben und während des Fährbetriebes in dieser Position zu halten. Dieser einziehbare Stoßdämpfer besteht aus dem Stoßdämpferzylinder 1, in welchem der mit der Kolbenstange 2 verbundene Dämpfkolben 5 gleitet Die Kolbenstangenführung 3 nimmt die KoIbenstangendLhtnngen 4 auf und zentriert den Arbeitszylinder 1 im Behälterrohr 12. Der Dämpfkolben 5 trägt die Dämpfventile 6 und 7 und trennt den Arbeitsraum 8 vom Arbeitsraum 9. Über das Bodenventil 10 steht der Arbeitsraum 9 mit dem Ausgleichsraum 11 in Verbindung. Durch den zwischen Innendurchmesser der Kolbenstangenführung 3 und Außendurchmesser der Kolbenstange 2 gebildeten Ringspalt können geringe Mengen von Gas und Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 8 in den unterhalb der Kolbenstangendichtung befindlichen Ringkanal strömen und gelangen von dort durch die Entlüftungskanäle 13 in den teilweise mit Gas und Flüssigkeit gefüllten Ausgleichsraum U. Am kolbenstangenseitigen Befestigungsauge befindet sich der Anschluß 14 für die Leitung

35. die wiederum mit dem Verteilerventil 33 verbunden ist. Zwischen Anschluß 14 und Hohlraum 16 in der Kolbenstange 2 befindet sich ein Kanal. Die Querkanäle 17 münden sowohl in den Hohlraum 16 der Kolbenstange 2 als auch in den Ringkanal 22 des auf der Kolbenstange 2 befestigten Hilfszylinders 18. Dieser Ringkanal 22 wird durch eine Aussparung im Bereich des inneren Durchmessers des Hilfszylinderboden* gebildet, wobei zwischen Hilfszylinderboden und Ansatz 24 der Kolbenstange 2 die Dichtung 23 beim

³"' Befestigen des Hilfszylinders 18 eingespannt wird. Diese Dichtung 23 bildet Mit dem äußeren Durchmesser die Zentrierung für die Ventilplatte 25 des Überdruckventiles; dabei wird die Ventilplatte 25 durch die Ventilfeder 27 auf ihren Ven'ilsitz gedrückt und deckt die in den Zylinderringraum 3o führenden Bohrungen 26 ab. Im Hilfszylinder 18 gleitet der Hilfskolben 19, der gegenüber der Zylinderwand mittels O-Ringen abgedichtet sein kann und einen glockenförmigen Ansatz 20 aufweist. Beim Ausfahren des Hilfskolbens 19 aus dem Hilfszylinder 18 kommt der äußere Rand des glockenförmigen Ansatzes 20 auf der Stirnfläche 21 des Dämpfkolbens 5 zur Anlage und verschließt somit die /wischen Arbeitsraum 9 und Arbeitsraum 8 befindlichen

Durchflußkanäle. Die /wischen ik>den 29 des Hilfskolbens 19 und Druckventil 6 des Dämpfkolbens 5 eingespannte Feder 28 dient als Rückholfeder für den Hilfskolben 19 und als Ventilfeder für das Druckventil 6.

In das Verteilerventil 3.3 mündet die Flüssigkeilsleitung 36. die über den Anschluß 15 mit dem Behälierrohr 12 verbunden ist. Eine Pumpe 32 saugt die Druckflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 34, während die willkürliche Beiätigung zur Festlegung des Kolbens in der unteren Endlage durch die Betätigung des Verteilerventiles 33 vorgenommen wird.

Da die Funktion eines hydropneumntischen Stoßdämpfers hinreichend bekannt ist, wird bei der nachfolgenden Beschreibung der Wirkungsweise lediglich die Funktion beschrieben, die zum Einfahren des Dämpfkolbens führt.

Die schematisch dargestellte Einrichtung zur Versorgung des Stoßdämpfers mit Druckflüssigkeit weist die Pumpe 32 auf. die jedoch nicht nur zur Beaufschlagung uCS ^cGuvjuiTipiCrS ffiii Druckflüssigkeit dicni, sutiuei Il ill den meisten Fällen weitere hydraulische Aggregate betätigt. Wird über das Verteilerventil 33 die Leitung 35 von der Pumpe 32 mit Druckflüssigkeit versorgt, so gelangt diese über den Anschluß 14, den Hohlraum 16 in der Kolbenstange 2 und die Querkanäle 17 in den Ringkana! 22. Von dort strömt die Druckflüssigkeit über Kanäle in den Zylinderringraum 38 und wirkt auf die Stirnfläche des Hilfskolben 19. Durch diese Druckflüssigkeitszufuhr im Zylinderringraum 38 wird der Hilfskolben 19 entgegen der Wirkung der Feder 28 mit der Stirnfläche des glockenförmigen Ansatzes 20 gegen die Stirnfläche 21 des Dämpfkolbens 5 gedrückt und verschließt so die zwischen den Arbeitsräumen 8 und 9 befindlichen Durchflußkanäle im Dämpfkolben 5. Diese Stellung des Hilfskolbens 19 ist in Fig. 1 in der rechten Hälfte dargestellt. Bei weiterer Förderung von Druckflüssigkeit in den Zylinderringraum 38 steigt der Druck in diesem Rnnm an. und zwar solange, bis die Kraft der Ventilfedern 27 überwunden wird und die Ventilplatte 25 sich vom Ventilsitz abhebt, wodurch die Druckflüssigkeit über die Bohrungen 26 aus dem Zylinderringraum in den Arbeitsraum 8 fließt. Da beim Betätigen des Ver'.eilerventiies 33 gleichzeitig der Durchfluß durch die Leitung 36 zum Vorratsbehälter 34 hin geöffnet wird. kann aus dem Ausgleichsraum 11 Flüssigkeit in den Vorratsbehälter 34 abfließen. Über das von der Ventilplatte 25 und den Ventilfedern 27 gebildete Überdruckventil fließt solange druckflüssigkeit in den Arbeitsraum 8. bis der Dämpfkolben 5 oder ein fest mi: dem Dämpfkolben 5 verbundenes Bauteil an einem unten im Arbeitszylinder angeordneten Bauteil zur Anlage kommt. Dabei wird die im Arbeitsraum 9 befindliche Flüssigkeit über das Bodenventil 10 in den Ausgleichsraum 11 verdrängt und kann über den Anschluß 15 und die Leitung 36 in den Vorratsbehälter abfließen. 1st nun eine der nachlaufenden Achsen mit zwei solchen Stoßdämpfern verbunden, so wird durch das Einfahren des Kolbens in den Stoßdämpfer die

ι,

Achse angehoben und in dieser Position festgehalten.

Da durch den Ringspalt /wischen Kolbenstangenführung 3 und Kolbenstange 2 ständig geringe Mengen Drucköl über die Entlüftiingskanäle IS in den Ausgleichsraum 11 gelangen und diese Druckflüssigkeit über den Anschluß 15 in den Vorratsbehälter 34 abfließen kann und gleichzeitig die diesen Leckverlusten entsprechende ölmenge von der Pumpe 32 in den Arbeitsraum 8 nachgefördert wird, ist diese Position des Stoßdämpfers solang erhalten, bis der Zufluß von Druckflüssigkeit durch die Leitung 35 unterbrochen wird. Die beim Einziehen der Fahrzeugachse vom Stoßdämpfer ausgeübte Kraft entspricht dabei der Fläche des Dämpfkolbens 5 abzüglich der Querschnittsfläche der Kolbenstange 2 und dem Öldruck im Arbeitsraum 8. Die Auslegung des aus Ventilplatte 25 und Ventilfedern 27 bestehenden Rückschlagventiles ist für die Funktion des F.inziehvorganges sehr wichtig. Die Anpreßkraft der Ventilfedern 27 ist so bemessen, daß die Buhl UiIgCIi 26 ei si ficigcgcucfi werden, wciin uci' Druck im Zylinderringraum 38 ein einwandfreies Andrücken der Stirnfläche des glockenförmigen Ansatzes 20 des Hilfskolbens 19 auf der Stirnfläche 21 des Dämpfkolbens 5 gewährleistet. Dabei muß auch die Federkraft der Feder 28 von der auf den Hilfskolben 19 wirkenden Kraft überwunden werden.

Zum Absenken der Achse wird das Verteilerventil 33 geschlossen, wodurch der Zufluß von Drucköl über die Leitung 35 und der Abfluß über die Leitung 36 unterbrochen werden. Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung des Hilfskolbens 19 im Hilfszylinder 18 sind keine Dichtelemente zwischen Zylinderwand des Hilfszylinders 18 und des Hilfskoibens 19 vorhanden, so daß bei vollkommen abgesperrter Leitung 35 die Feder 28 in der Lage ist, das im Zylinderringraum 38 vorhandene Drucköl über die Kolbenlauffläche in den Arbeitsraum 8 zu verdrängen. Dagegen ist bei Anordnung von Dichtelementen zwischen Zylinderwand des Hilfszylinders 18 und Hilfskolben 19 eine Abflußmöglichkeit über die Leitung 35 in den Vorratsraum 34 zumindest kurzzeitig erforderlich, um das im Zylinderringraum 38 befindliche Drucköl durch die Kraft der Feder 28 in den Vorratsraum 34 zu verdrängen. Der Kolben nimmt dann wieder die in Fig. 1 und in Fig. 2 auf der linken Seite gezeichnete, geöffnete Lage ein, wodurch die Dämpfeinrichtung des Dämpfkolbens 5 freigegeben wird. Der Druckausgleich zwischen Arbeitsraum 8 und Arbeitsraum 9 erfolgt nun vorwiegend über die Dämpfeinrichtung des Dämpfkolbens 5. Da die den Arbeitsraum 9 begrenzende, wirksame Kolbenfläche des Dämpfkolbens 5 größer als die des Arbeitsraumes 8 ist, wird der Stoßdämpterkolben 5 nach oben geschoben, wobei die Achsfederung und das Gewicht der Achse in derselben Richtung wirken. Die Fahrzeugachse ist dann wieder voll tragfähig und der einziehbare Dämpfer wirkt wieder ausschließlich als Stoßdämpfer.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stoßdampfer, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener, mit Dämpfventilen versehener Kolben gleitet und den mit Dämpfmedium gefüllten Zylinderinnenraum in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei eines der relativ zueinander beweglichen Stoßdämpferteile mit dem Fahrzeugaufbau und das andere mit der Fahrzeugachse verbunden ist, während ein Willkür- ι ο lieh betätigbares Bn- und Ausfahren der Kolbenstange über eine mit einer Druckquelle in Verbindung stehende, in den oberen Arbeitsraum mündende Druckleitung und eine mit dem unteren Arbeitsraum in Verbindung stehende weitere Lei- rs tung erzielbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Arbeitsraum (8) an der Kolbenstange (2) ein Hilfszylinder (18) angeordnet ist, in welchem sich ein Hilfskolben (19) befindet welcher durch Axialbewegung die Dämpfventile (6, 7) versrWießt und der von Hilfszylinder (18) und Hiifskoiben-Stirnfiäche begrenzte Zyiinderringraum (38) über die Kolbenstange (2) mit der äußeren Druckquelle in Verbindung steht und der Hilfszylinder (18) ein Oberdruckventil aufweist, welches nach dem Ausfahren des Hilfskolben (19) und bei weiteren Druckanstieg der- Zyiinderringraum (38) mit dem oberen Arbeitsraum (8) verbindet

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (19) einen glockenförmig ausgebildeten Ansatz (20) aufweist wobei det äußere Rand dieses Ansatzes (20) der Stirnfläche (21) des Dämp^olbens (5) angepaßt ist

3. Stoßdämpfer nsch den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet da? der Boden (29) des Hilfskolben (19) die Anlagetlächo für eine Feder (28) ist, deren zweite Anlagefläche durch die Druckventilplatte (6) des Dämpfkolbens (5) gebildet wird.

4. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß das Oberdruckventil durch Bohrungen (26) im Boden des Hilfszylinders (18), die durch eine federbelastete Ventilplatte (25) abgedeckt werden, gebildet wird.

5. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stirnfläche des Hilfszylinders (18) und einem Ansatz (24) an der Kolbenstange (2) eine Dichtung (23) angeordnet ist.

6. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet daß die Dichtung (23) mit der äußeren Mantelfläche die Zentrierung für die federbelastete Ventilplatte(25) bildet.

7. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet daß der Hilfszylinder (18) einen Ringkanal (22) aufweist, welcher mit dem Hohlraum (16) der Kolbenstange (2) und dem Zyiinderringraum (38) über Kanäle in Verbindung steht.