DE2806540A1

DE2806540A1 - Stossdaempfer oder federbein mit wegabhaengig gesteuertem, hydraulisch-mechanischem zuganschlag

Info

Publication number: DE2806540A1
Application number: DE19782806540
Authority: DE
Inventors: Guenther Handke; Hermann Itzinger; Wilhelm Koch; Felix Dipl Ing Woessner
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1978-02-16
Filing date: 1978-02-16
Publication date: 1979-08-23
Anticipated expiration: 1998-02-17
Also published as: DE2806540C2; US4312499A; DE7804572U1; DE2806540C3

Description

FICHTEL & SACHS AG^- SCHWEINFURT PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

Stoßdämpfer oder Federbein mit wegabhängig gesteuertem, hydraulisch-mechanischem Zuganschlag

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer oder ein Federbein mit hydraulisch-mechanischem Zuganschlag, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener und Dämpfeinrichtungen für die Zug- und Druckdämpfung aufweisender Kolben axial beweglich angeordnet ist und sich an einem Zylinderende eine Führung und Dichtung für die Kolbenstange befindet, während der hydraulisch-mechanische Zuganschlag im Ringraum zwischen Zylinder und Kolbenstange angeordnet ist und eine in Abhängigkeit des Ausfahrweges veränderliche Anschlagdämpfung aufweist.

Hydraulisch-mechanische Zuganschläge, die ab einem vorbestimmten Ausfahrweg der Kolbenstange eine Zusatzdämpfung erzeugen, sind bekannt. Beim Einsatz solcher hydraulischer Zuganschläge verändern sich die wirksamen Durchflußquerschnitte für die Zugdämpfung schlagartig, so daß bei relativ hohen Ausfahrgeschwindigkeiten der Kolbenstange beim Einsatz der hydraulischen Zugdämpfung ein sehr steiles Ansteigen der Dämpfkraft-Kennlinie hervorgerufen wird, was nicht nur den Fahrkomfort beeinträchtigt, sondern auch störende Geräusche verursacht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hydraulischmechanischen Zuganschlag zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Konstruktionen vermeidet, ein weiches Ansprechen beim Einsetzen des Zuganschlages gewährleistet, keine störenden Geräusche verursacht und eine hohe Funktionssicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dämpfeinrichtung des Zuganschlages durch einen mindestens unter der Einwirkung einer Feder stehenden _Ri_ng gebildet wird, welcher zur

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Veränderung des Dämpfquerschnittes mit einem auf der Kolbenstange oder im Zylinder angeordneten Bauteil zusammenwirkt. Eine solche Veränderung des Dämpfquerschnittes ermöglicht es, daß die hydraulische Dämpfung des Zuganschlages auch bei relativ hohen Ausfahrgeschwindigkeiten der Kolbenstange recht weich einsetzt .und dadurch ein sehr guter Fahrkomfort erzielt wird. Dieses weiche Ansprechen der Dämpfung des Zuganschlages gewährleistet außerdem, daß keine störenden Geräusche verursacht werden.

Wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, wird zur Veränderung des Dämpfquerschnittes der Zylinder mit mindestens einer in Längsrichtung verlaufenden Nut versehen. Eine solche Ausführungsform eignet sich insbesondere bei dickwandigen Zylinderrohren. Für dünnwandige Zylinder wird, wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, jede in Längsrichtung verlaufende Nut mittels einer konisch verlaufenden und durch Kaltverformung hergestellten Sicke gebildet. Merkmalsgemäß- ist dabei die Sicke so ausgebildet, daß der zwischen der Sicke und dem Ring gebildete Durchlaßquerschnitt bei Bewegung des Ringes in Richtung auf die Kolbenstangenführung kontinuierlich kleiner wird. Ein solcher ständig kleiner werdender Durchlaßquerschnitt beim Ausfahren der Kolbenstange ergibt ein sehr weiches Einsetzen der hydraulischen Zugdämpfung.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auf einfache Weise eine wegabhängige Veränderung des Durchlaßquersehnittes für die hydraulische Zugdämpfung dadurch erzielt, daß der Zylinder mit einer auf der Außenfläche angeordneten Hülse versehen ist, die mit dem Zylinder einen Ringraum bildet, in welchen in dem Zylinder angebrachte Radialbohrungen münden.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine Veränderung des Durchlaßquersehnittes für den Zuganschlag dadurch erreicht, daß auf der Kolbenstange eine mit einer schwach kegelförmig ausgebildeten Außenfläche versehene Steuerbüchse befestigt und auf dieser Steuerhülse ein durch Betätigungshülsen geführter, geschlitzter Ring axial verschiebbar angeordnet ist, wobei jede Betätigungshülse eine als Anlagefläche für eine Feder ausgebildete Stirnfläche aufweist.

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Weitere Ausführungsformen für wegabhängig gesteuerte, hydraulischmechanische Zuganschläge erhält man merkmalsgemäß dadurch, daß die Kolbenstange mit einer Dämpfhülse versehen ist, die mindestens einen keilförmigen Schlitz besitzt und auf der ein federbelasteter Betätigungsring axial beweglich angeordnet ist, der den Anschlag für den Ring bildet. Bei einer solchen Ausführungsform ist es ohne weiteres möglich, den keilförmigen Schlitz 24 so auszubilden, daß ein Restquerschnitt freigegeben ist, wenn der Betätigungsring 26 in seiner untersten Position liegt, d. h., wenn die zwischen dem Betätigungsring und dem Anschlagring befindliche Feder auf Block zusammengedrückt ist.

Wie die Erfindung zeigt, wird eine einfache Ausführungsform des Zuganschlages- geschaffen, indem am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende des Zylinders auf dessen Innenfläche eine Zylinderbüchse mit mindestens einem keilförmigen Schlitz angeordnet ist und den federbelasteten Ring aufnimmt. Dabei ist entsprechend einem Merkmal der Erfindung die Zylinderbüchse an ihrem dem Kolben zugekehrten Ende mit einem nach innen gebogenen Bund versehen, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des auf der Kolbenstange befestigten Anschlagringes, wobei dieser Bund den Anschlag für den federbelasteten Ring bildet.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen noch ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Pig. I einen Zweirohrstoßdämpfer, dessen wegabhängig veränderlicher Durchtrittsquerschnitt durch im Zylinder vorhandene Sicken gebildet wird;

Fig. 2 einen Stoßdämpfer, bei dem die wegabhängige Änderung des Dämpfquerschnittes durch Radialbohrungen im Zylinder gebildet wird;

Fig. 3 eine Durchlaßquersehnittsänderung mit einem geschlitzten Ring, der mittels einer kegelförmigen Außenfläche im Durchmesser verändert wird;

Fig. 4 den Stoßdämpfer gem. Fig. 3, wobei der geschlitzte Ring an der Zylinderinnenwand anliegt;

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Fig. 5 eine Ausfuhrungsform, bei der eine Dämpfhülse auf der Kolbenstange angeordnet ist, und

Fig. 6 den Längsschnitt durch einen Stoßdämpfer mit einer im Zylinder befindlichen Zylinderhülse 27.

Der Stoßdämpfer entspr. Fig. 1 besteht aus dem Zylinder I₃ in welchem die mit dem Kolben 3 verbundene Kolbenstange 2 mittels der Kolbenstangenführung 4 geführt und durch die Kolbenstangendichtung 5 nach außen abgedichtet ist. Die Kolbenstangenführung 4 zentriert auch den Zylinder 1 im Behälter 6. Der Innenraum des Zylinders 1 wird durch den mit den Dämpfeinrichtungen für die Zug- und Druckdämpfung versehenen Kolben 3 in den ringförmigen, von Kolbenstange 2 und Zylinder 1 begrenzten Arbeitsraum 7 und den unterhalb des Kolbens angeordneten Arbeitsraum 8 unterteilt. Zwischen dem Zylinder 1 und dem Behälter 6 ist der Ausgleichsraum vorgesehen, der über das am unteren Ende des Zylinders 1 angeordnete Bodenventil mit dem Arbeitsraum 8 verbindbar ist. Zumindest in axialer Richtung ist der Anschlagring 10 auf der Kolbenstange befestigt, während die unter der Einwirkung der Feder 14 stehende Steuerhülse 12 den Ring 11 aufnimmt. Dieser Ring 11 ist geschlitzt und wird infolge seiner Spreizkraft gegen die Innenwand des Zylinders 1 gedrückt. Durch die axial bewegliche Anordnung des Ringes 11 in der Steuerhülse 12 können die Durchlaßöffnungen 13 der Steuerhülse 12 abgedeckt bzw. geöffnet werden, so daß der Ring zusammen mit der Steuerhülse 12 eine Art Rückschlagventil bildet. Im Zylinder 1 ist die Sicke 15 angebracht, die zusammen mit dem Ring 11 den Durchlaßquerschnitt 16 bildet. Diese Sicke 15 ist so ausgeführt, daß der Durehlaßquerschnitt 16 bei Bewegung des Ringes 11 in Richtung auf die Kolbenstangenführung 4 kleiner wird.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise des wegabhängig gesteuerten, hydraulisch-mechanischen Zuganschlages, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, beschrieben:.

Fährt die Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1 aus, so kommt ab einem bestimmten Ausfahrweg der mit der Kolbenstange 2 verbundene Anschlagring 10 an der Stirnfläche der Steuerhülse 12 zur Anlage und bewirkt, daß bei weiterem Ausfahren der Kolbenstange der Ring 11 in der Steuerhülse 12 nach unten verschoben wird und so-

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rait die Durchlaßöffnungen 13 der Steuerhülse 12 verschließt. Da zwischen dem Ring 11 und der Sicke 15 der Durchlaßquerschnitt 16 wirksam ist, bildet dieser Durchlaßquerschnitt 16 zusammen mit dem ständig geöffneten Querschnitt, der beispielsweise durch den Schlitz des Ringes 11 entsteht, den für die hydraulische Dämpfung des Zuganschlages maßgebenden Durchtrittsquerschnitt. Bei weiterem Ausfahren der Kolbenstange 2 wird der Durchlaßquerschnitt 16 immer kleiner und am Ende der Nut bzw. der Sicke 15 null, so daß nur noch der Spaltquerschnitt des Ringes 11 wirksam ist. Die hydraulische Dämpfwirkung nimmt somit ständig zu und es wird ein sanftes Ansteigen der Dämpfkraft-Kennlinie erzielt, wobei die durch die Feder Ik hervorgerufene Kraft der ebenfalls der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 2 entgegengerichtet ist. Ist die Kolbengeschwindigkeit null, so wirkt nur die Federkraft der Feder Ik als Einschubkraft auf die Kolbenstange 2.

Fährt nun die Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 ein, so bewegt sich die Steuerhülse 12 nach unten, wobei der Ring 11 infolge Reibung an der Innenwand des Zylinders 1 axial in der Steuerhülse 12 nach oben verschoben wird und dadurch die Durchlaßöffnungen 13 freigibt. Die Einfahrbewegung der Kolbenstange erfolgt somit ohne hydraulische Dämpfung und wird durch die Feder Ik so lange unterstützt, bis sich die Steuerhülse 12 vom Anschlagring 10 abhebt. Um ein exaktes Einsetzen des Zuganschlages bei einem vorgegebenen Ausfahrweg der Kolbenstange 2 zu erzielen und um die Steuerhülse 12 bzw. den Ring 11 in seiner Ausgangsposition zu fixieren, ist es ohne weiteres denkbar, im Zylinder einen Anschlag für den Ring 11 anzubringen, der die Einfahrbewegung des Ringes 11 in axialer Richtung zum Kolben 3 hin begrenzt. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß der Ring 11 vor dem Einsetzen des Zuganschlages in jedem Falle in der Position im Zylinder 1 gehalten ist, in der der Durchlaßquerschnitt 16 am größten ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen durch die Anordnung der Hülse 17 an der Außenfläche des Zylinders 1. Die Hülse 17 bildet mit dem Zylinder 1 einen Ringraum, in welchen die im Zylinder 1 angeordneten Radialbohrungen 18 münden. Durch diese Bohrungen 18 und die Hülse 17 wird ein wegabhängig veränderlicher Durchlaßquerschnitt zwischen dem Raum, in welchem die Feder Ik angeordnet ist ₃ und dem unter-

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halb des Anschlagringes 10 befindlichen Teilraum des Arbeitsraumes 7 geschaffen. Die Änderung des Durchlaßquerschnittes erfolgt bei dieser Ausführungsform in Stufen, und zwar durch überfahren der Radialbohrungen 18.

Der Stoßdämpfer entspr. Fig. 3 u. 4 besitzt einen hydraulischmechanischen Zuganschlag, welcher außer dem auf der Kolbenstange befestigten Anschlagring 10 eine ebenfalls auf der Kolbenstange befestigte Steuerbüchse 19 besitzt. Diese Steuerbüchse 19 ist mit einer kegelförmigen Außenfläche 20 versehen, auf welcher der geschlitzte Ring 11 axial beweglich durch die Betätigungshülsen 21 geführt ist. Jede dieser Betätigungshülsen 21 besitzt eine Stirnfläche als Anlage für eine Feder. So ist zwischen der unteren Betätigungshülse 21 und dem Anschlagring 10 die Feder 22 eingespannt, während die obere Betätigungshülse 21 die Anlagefläche für die Feder 14 bildet.

Die Stellung der Betätigungshülsen 21 in Fig. 3 bewirkt, daß zwischen dem geschlitzten Ring 11 und der Innenwand des Zylinders 1 ein Ringspalt vorhanden ist, der den Raum, in welchem die Feder liegt, mit dem Raum, in welchem sich die Feder 14 befindet, flüssigkeitsleitend verbindet. Bei dieser Stellung des Ringes 11 findet keine hydraulische Dämpfung des Zuganschlages statt. Bewegt sich dagegen die Kolbenstange 2 über ein vorbestimmtes Maß aus dem Zylinder 1, so legt sich die Feder 14 mit der einen Stirnfläche an der Kolbenstangenführung 4 an und wird vorgespannt. Die Feder 14 ist so ausgelegt, daß diese die Federkraft der Feder 22 überwindet und die Betätigungshülsen 21 nach unten drückt, wobei der geschlitzte Ring 11 auf der kegelförmigen Außenfläche 20 der Steuerhülse 19 nach unten verschoben und gleichzeitig infolge der Durchmesserzunahme gegen die Innenwand des Zylinders 1 geführt wird. Als Dämpfquerschnitt ist in dieser Stellung nur noch der durch den Schlitz des Ringes 11 gebildete Querschnitt vorhanden, so daß in der in Fig. 4 gezeigten Stellung die hydraulische Dämpfung des fuganschlages voll wirksam ist.

Der Zuganechlaf entspr. Fig. 5 besteht im wesentlichen aus dem auf der Kolbenstange 2 befestigten Anschlagring l6, welcher die Anlage für die Dämpfhülee 23 bildet. Diese Dämpfhülse 23 besitzt

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einen keilförmigen Schlitz 24 - gestrichelt eingezeichnet -, welcher von dem durch die Feder 25 belasteten Betätigungsring 26 überfahren werden kann, da dieser Betätigungsring 26 axial beweglich auf der Dämpfhülse 23 geführt ist. Ab einem vorbestimmten Ausfahrweg der Kolbenstange 2 kommt dieser Betätigungsring 26 an dem durch die Feder 14 belasteten Ring 11 zur Anlage und wird bei weiterem Ausfahren der Kolbenstange 2 axial nach unten verschoben, so daß der Durchtrittsquerschnitt, bedingt durch die Ausbildung des Schlitzes. 24, ständig verkleinert wird. Dieser keilförmige Schlitz 24 kann so ausgebildet sein, daß bei maximal eingefahrenem Betätigungsring 26 auf der Dämpfhülse 23, d. h., wenn die Windungen der Feder 25 aneinander anliegen, noch ein kleiner Durchtrittsquerschnitt vorhanden ist, der den Dämpfquerschnitt bildet, der der maximalen hydraulischen Zugdämpfung zugeordnet wird.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Zuganschlages, wobei die Zylinderhülse 27 am oberen Ende des Zylinders 1 angeordnet ist und den Ring 11 aufnimmt. Die Feder 14 stützt sich einerseits auf der Kolbenstangenführung 4 und andererseits auf dem Ring 11 ab. Zur Begrenzung der axialen Bewegung des Ringes 11 besitzt die Zylinderhülse 27 den Bund 29- Die wegabhängige Steuerung der Durchflußöffnung erfolgt durch den keilförmigen Schlitz 28 in der Zylinderhülse 27 in Verbindung mit der Stellung des Ringes 11 beim Ausfahren der Kolbenstange 2 aus dem Zylinder 1. Bei dieser Ausfahrbewegung der Kolbenstange 2 nimmt der Anlagering 10 den Ring 11 mit und verschiebt ihn entgegen der Kraft der Feder 14 in der Zylinderhülse 27. Der durch den keilförmigen Schlitz 28 gebildete Durchflußquerschnitt nimmt bei dieser Ausfahrbewegung ständig ab, so daß zuletzt nur noch der beispielsweise durch den Schlitz des Ringes 11 gebildete Durchflußquerschnitt als Dämpfquerschnitt übrig bleibt.

Die vorstehend beschriebenen hydraulisch-mechanischen Zuganschläge sind nicht nur bei Zweirohr-Schwingungsdämpfern anwendbar, denn sie können ebenso gut bei Einrohrstoßdämpfern verwendet werden. Ebenso ist es ohne' weiteres denkbar, diese Dämpf einrichtungen auch für Gasfedern zu verwenden.

06.02.1978
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it

Claims

PATENTANSPRÜCHE

(1.)Stoßdämpfer'oder Federbein mit hydraulisch-mechanischem Zuganschlag, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein mit einer Kolbenstange verbundener und Dämpfeinrichtungen für die Zug- und Druckdämpfung aufweisender Kolben axial beweglich angeordnet iat und sich an einem Zylinderende eine Führung und Dichtung für die Kolbenstange befindet, während der hydraulischmechanische Zuganschlag im Ringraum zwischen Zylinder und Kolbenstange angeordnet ist und eine in Abhängigkeit des Ausfahrweges veränderliche Anschlagdämpfung aufweist, dad. gek., daß die Dämpfeinrichtung des Zuganschlages durch einen mindestens unter der Einwirkung einer Feder (14) stehender Ring (11) gebildet wird, welcher zur Veränderung des Dämpfquerschnittes mit einem auf der Kolbenstange (2) oder dem Zylinder (1) angeordneten Bauteil zusammenwirkt.
2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß zur Veränderung des Dämpfquerschnittes der Zylinder (1) mit mindestens einer in Längsrichtung verlaufenden Nut versehen ist.
3. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dad. gek., daß jede in Längsrichtung verlaufende Nut mittels einer konisch verlaufenden und durch Kaltverformung hergestellten Sicke (15) gebildet ist.
4. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3,' dad. gek., daß der zwischen der Sicke (15) und dem Ring (11) gebildete Durchlaßquerschnitt (16) bei Bewegung des Ringes (11) in Richtung auf die Kolbenstangenführung (4) kontinuierlich kleiner wird.
5. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß der Zylinder (1) mit einer auf der Außenfläche angeordneten Hülse (17) versehen ist, die mit dem Zylinder (1) einen Ringraum bildet, in welchen in dem Zylinder (1) angebrachte Radialbohrungen (18) münden.
6. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß auf der Kolbenstange (2) eine mit einer schwach kegelförmig ausgebildeten Außen-

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fläche (20) versehene Steuerbüchse (19) befestigt und auf dieser Steuerbüchse (19) ein durch Betatigungshülsen (21) geführter , geschlitzter Ring (11) axial verschiebbar angeordnet ist, wobei jede Betätigungshülse (21) eine als Anlagefläche für eine Feder (14, 22) ausgebildete Stirnfläche aufweist.
7. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß die Kolbenstange (2) mit einer Dämpfhülse (23) versehen ist, die mindestens einen keilförmigen Schlitz (24) besitzt und auf der ein federbelasteter Betätigungsring (26) axial beweglich angeordnet ist, der den Anschlag für den Ring (11) bildet.
8. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dad. gek., daß am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende des Zylinders (1) auf dessen Innenfläche eine Zylinderbüchse (27) mit mindestens einem keilförmigen Schlitz (28) angeordnet ist und den federbelasteten Ring (11) aufnimmt.
9. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 8, dad. gek., daß die Zylinderbüchse (27) an ihrem dem Kolben (3) zugekehrten Ende einen nach innen gebogenen Bund (29) aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des auf der Kolbenstange (2) befestigten Anschlagringes (10) und dieser Bund (29) den Anschlag für den federbelasteten Ring (11) bildet.

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