DE2331852A1

DE2331852A1 - Hydropneumatischer einrohr-schwingungsdaempfer, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2331852A1
Application number: DE2331852A
Authority: DE
Inventors: Adolf Adrian; Johannes J De Baan
Original assignee: August Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 1973-06-22
Filing date: 1973-06-22
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FR2234489A1; IT1013838B; FR2234489B1; GB1423466A; DE2331852B2; US3904002A; JPS5036878A; DE2331852C3; JPS5723134B2; BR7405075D0

Description

DR. ING. DIPL. THYS. H. STURIES « ο ο ι

PATENTANWÄLTE « ™ . „ 233 I

DIPL. ING. P. EICHLER

56 WUPPERTAL 2, BRAHMSSTRASSE 29

20, Jj₁ ij 1973

Firma August BiIstein, 5828 Ennepetal 13

'Hydropneumatischer Einrohrschwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge"

Die Erfindung bezieht sich auf einen insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmten hydropneumatisehen Einrohrschwingungsdämpfer mit einem mit Dämpfungsflüssigkeit und Druckgas gefüllten Dämpferzylinder, einem darin im Bereich der Dämpfungsflüssigkeit verschieblich geführten, mit Drosselöffnungen für die Dämpfungsflüssigkeit versehenen Arbeitskolben mit nach unten aus dem Dämpferzylinder abdichtend herausgeführter Kolbenstange und mit einem unterhalb der Grenzfläche zwischen Druckgas und Dämpfungsflüssigkeit vorhandenen beweglichen Prallelement, das an seinem Außenumfang mit an der Dämpferzylinderwandung gleitverschieblich anliegenden Führungsvorsprtingen und jeweils dazwischen gelegenen Aussparungen für den Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit versehen sowie gegen zu tiefes Absinken in den Dämpfungsflüssigkeitsraum durch Begrenzungsanschläge gehindert ist.

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Bei hydropneumatischen Einrohr-Schwingungsdämpfern obiger Art fällt dem unterhalb der Grenzfläche zwischen dem Druckgas und der Dämpfungsflüssigkeit vorhandenen beweglichen Prallelement die Aufgabe zu, die bei der Ausfahrbewegung des Kolbens aus dessen Drosselöffnungen mit großer Intensität nach oben ausströmenden Dämpfungsflüssigkeiten strahlen zu bremsen bzw. so zu zerstreuen, daß es an der Flüssigkeitsoberfläche möglichst zu keiner entsprechenden Aufwirbelung bzw. Zersprühung kommt, da andernfalls die Dämpfungsflüssigkeit entsprechend verschäumen würde, wodurch die Dämpfungswirkung wesentlich herabgesetzt und zugleich auch störende Geräuschbildung auftreten würde. Um solche Schaumbildung zu vermeiden, hat man zwischen dem Druckgasraum und der Dämpfungsflüssigkeit abdichtende Trennkolben verwendet. Diese bringen zwar eine vollständige Trennung zwischen Druckgas und Dämpfungsflüssigkeit und damit auch eine weitestgehende Verschäumungsfreiheit mit sich, haben jedoch den Nachteil, daß sie recht kostenaufwendig sind, zumal solche abdichtenden Trennkolben auch besonders bearbeitete Zylinderinnenwandflächen in ihrem Arbeitsbereich erfordern. Daher hat man sich bereits mit Prallelementen zu behelfen versucht, die aus im Dämpferzylinder an entsprechender Stelle fest eingebauten Prallblechen oder dergleichen Strömungshindernissen bestehen. Durch diese fest eingebauten Prallelemente wird zwar den bei der Ausfahrbewegung der Kolbenstange aus den Arbeitskolben-Drosselöffnungen auftrömenden Flüssigkeitsstrahlen

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ein Großteil ihrer Intensität genommen. Jedoch tritt durch solche festen Prallelementeinbauten eine zusätzliche Behinderung bzw. Verwirbelung der an ihnen vorbeiströmenden Dämpfungsflüssigkeit auf, insbesondere auch bei der jeweiligen Einfahrbewegung der Kolbenstange, wo die mit steigendem Flüssigkeitsspiegel aufsteigenden Strömungswirbel zusätzlich auch die Flüssigkeitsoberfläche beunruhigen. Um diese störenden Begleiterscheinungen zu vermeiden, ist magbei solchen Einrohrdämpfern dazu übergegangen, beweglich angeordnete Prallelemente zu verwenden, die den beim jeweiligen Ein- und Ausfahren der Kolbenstange zustandekommenden Flüssigkeitsbewegungen bzw. den entsprechenden Verlagerungen der Flüssigkeit weitestgehend folgen sollen, umdabei also keinen Anlaß zu zusätzlicher Flüssigkeitsverwirbelung zu geben.

Bei bekannten hydropneumatischen Einrohr-Schwingungsdämpfern der eingangs erwähnten Gattung besteht das bewegliche Prallelement aus einem hohl ausgebildeten Schwimmkolben, der in die Dämpfungsflüssigkeit eintaucht. Der Schwimmkolben besitzt einen etwas kleineren Durchmesser als der Dämpferzylinder. Um dabei eine entsprechende Führung im Dämpferzylinder zu gewährleisten, ist der hohle Schwimmkolben an seiner Ober- bzw. Unterseite mit einer am Umfang zahnartig ausgebildeten Blechscheibe versehen, deren Zähne die an der Dämpferzylinderwandung gleitverschieblich anliegenden Führungsvorsprünge und deren Zahnlücken die

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Aussparungen für den Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit bilden. Um ein zu tiefes Absinken des Schwimmkolbens in den Dämpfungsflüssigkeitsraum zu verhindern, ist an entsprechender Stelle im Dämpferzylinder ein Siebeinsatz befestigt, gegen den der Schwimmkolben bei den jeweiligen Ausfahrbewegungen der Kolbenstange und den dabei zustandekommenden nach unten erfolgenden FlüssigkeitsVerlagerungen auftrifft. Ein solches Sieb stellt aber wiederum einen festen,zu unerwünschten Verwirbelungen der Dämpfungsflüssigkeit Anlaß gebenden Einbaukörper dar. Auch der hohl ausgebildete Schwimmkolben ist von erheblichem Nachteil, da er nicht nur schwierig herzustellen und noch schwieriger dicht zu halten ist, sondern mit seinen verhältnismäßig scharfkantigen Führungsvorsprüngen zum Verklemmen im Dämpferzylinder neigt, mithin infolgedessen seine Beweglichkeit verliert und letztlich doch zu entsprechender Verwirbelung der Dämpfungsflüssigkeit und damit verbundener Schaumbildung führt. Das gilt auch für andere bewegliche Prallelemente in Form von lose im Dämpferzylinder geführten Schwimmkolben, die schon bei geringen Schrägstellungen des Dämpfers und Fahrerschütterungen zu Verkantungen bzw. Verklemmung im Dämpferzylinder neigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydropneumatisehen EiEinrohr-Schwingungsdämpfer der eingangs erwähnten Gattung bezüglich seines beweglich angeordneten Prallelements so zu verbessern und zu vervollkommnen, daß es die vorerwähnten, den bekannten Prallelementen anhaftenden

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Mängel nicht aufweist, vielmehr äußerst kosten- und raumsparend herzustellen ist, verkantungs- und verklemmungsfrei arbeitet, eine wirksame Zerstreuung bzw. Beruhigung der vom Arbeitskolben erzeugten Dämpfungsflüssigkeitsstrahlen bringt und schließlich auch noch eine rasche Kontrolle der Dämpfungsflüssigkeitsfüllung ermöglicht. Dabei soll durch Aufdenkopfstellen des Dämpfers das Druckgas innerhalb weniger Sekunden in das andere, dem Kolbenstangendurchtritt dienende Ende des Dämpderzylinders gelangen, wonach der zunächst voll ausgezogene Arbeitskolben dann soweit hereingedrückt wird, bis man durch dessen Auftreffen auf die Flüssigkeitsoberfläche den jeweiligen Füllstand ohne weiteres ermitteln kann. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem hydropneumatisehen Einrohrschwingungsdämpfer der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Prallelement aus einem gestanzten Blechhut mit zum Druckgasraum durchgedrücktem Kopfteil und parallel zur Dämpferzylinderwandung verlaufenden, zylindersegmentartigen Führungszungen besteht. Ein solches Prallelement kann nicht nur außerordentlich einfach, nämlich aus einem entsprechend gestanzten und geformten Blech hergestellt werden, sondern es ist auch sehr raumsparend, da der Prallblechhut mit seinem zum Druckgasraum durchgedrückten Kopfteil den Arbeitskolben bzw. die an seinem oberen Ende zumeist vorhandene Einspannmutter in der eingefahrenen Stellung der Kolbenstange aufzunehmen vermagί Weiterhin gewährleisten die breitflächig an der Dämpferzylinder-

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wandung lose anliegenden, zylindersegmentartigen Führungszungen eine einwandfreie Gleitverschiebeführung des Prallblechhuts im Dämpferzylinder unter allen praktisch vorkommenden Arbeitsbedingungen, insbesonder auch bei Schrägstellungen und starken Fahrerschütterungen des Dämpferzylinders,

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung besitzt der Prallblechhut eine ringsumlaufende Krempe, von der die Führungszungen nach oben abgebogen sind, wobei zwischen den Führungszungen in den Krempenrand kreisbogenförmige Aussparungen für den Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit eingeschnitten sind. Dadurch kommt man zu einer weiteren baulichen Verkürzung des Prallblechhutes, da dessen Führungszungen im wesentlichen in gleicher Höhe wie sein ausgedrücktes Kopfteil liegen, mithin insgesamt nur wenig an Einbauhöhe für den Prallblechhut benötigt wird. Die am Krempenrand des Prallblechhuts vorhandenen Aussparungen besitzen zusammen zweckmäßig einen Flächenquerschnitt, der in etwa dem Querschnitt der Kolbenstange entspricht. Dadurch kann die Dämpfungsflüssigkeit auch bei auf den Begrenzungsanschlägen im Dämpferzylinder aufsitzendem Prallblechhut diesen praktischen ungehindert passieren, so daß auch insoweit Flüssigkeitsverwirbelungen weitestgehend vermieden werden.

Die den Prallblechhut gegen zu tiefes Absinken in den Dämpfungsflüssigkeitsraum hindernden Begrenzungsanschläge können aus in entsprechender Höhe in die Dämpferzylinderwandung eingedrückten Begrenzungsnocken bestehen,

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auf die der Prallblechhut mit seinem Krempenrand aufzutreffen vermag. Weiterhin die Bregnzungsanschläge aber auch aus einem in den Dämpferzylinder eingeschobenen Klemmring bestehen. Ein solcher Klemmring kann vorteilhaft aus einem gewellten Federblechstreifen bestehen, der mit Hilfe des Arbeitskolbens an die entsprechende Stelle im Dämpferzylinder eingeschoben wird.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäß ausgebildeten hydropneumatisehen Einrohrdämpfern in Teilansichten dargestellt, die den Prallelement-Bereich des Dämpfers wiedergeben. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform des Dämpfers,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform und

Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

Der in Fig. 1 und 2 teilweise dargestellte hydropneumatisehe Einrohrschwingungsdämpfer besitzt einen Dämpferzylinder 1, der in seinem oberen nicht dargestellten Bereich mit Druckgas und im übrigen mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist. Im Bereich der Dämpfungsflüssigkeit ist der Arbeitskolben

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verschieblich gelagert, dessen Kolbenstange 3 nach unten aus dem Dämpferzylinder 1 abdichtend herausgeführt ist. Der Arbeitskolben 2 ist mit nicht dargestellten Drosselöffnungen für den Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit versehen. Die Drosselöffnungen sind jeweils abwechselnd durch mittig eingespannte Ventilfederscheiben 4 bzw. 4' abgedeckt, die den Flüssigkeitsdurchlaß in der einen oder anderen Richtung steuert. Durch die Einspannmutter 5 werden die Ventilfederscheiben zusammen mit dem Arbeitskolben 2 am inneren Ende der Kolbenstange 3 befestigt.

Unterhalb der Grenzfläche zwischen dem Druckgas und der Dämpfungsflüssigkeit ist im Dämpferzylinder 1 ein bewegliches Prallelement 6 angeordnet, das erfindungsgemäß aus einem gestanzten Blechhut mit zum Druckgasraum durchgedrücktem Kopfteil 6¹ und parallel zur Dämpferzylinderwandung verlaufenden, zylindersegmentartigen Führungszungen 6¹¹ besteht. Der vorzugsweise aus Stahlblech bestehende Prallblechhut 6 besitzt eine ringsumlaufende Krempe 6''' , von der die Führungszungen 6" nach oben abgebogen sind, wobei zwischen den Führungszungen in den Krempenrand kreisbogenförmige Aussparungen 7 für den Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit eingeschnitten sind. Diese Aussparungen 7 besitzen zusammen einen Flächenquerschnitt, der in etwa dem Querschnitt der Kolbenstange 3 entspricht. Vorzugsweise hat der Prallblechhut jeweils drei in ümfangsrichtung gleichmäßig

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verteilt angeordnete Führungszungen 6¹¹ und Aussparungen 7, wobei letztere in ümfangsrichtung gesehen etwa doppelt so breit wie die Führungszungen sind, wie das insbesondere Fig. 2 erkennen läßt.

Um ein zu tiefes Absinken des Prallblechhuts 6 in den Dämpfungsflüssigkeitsraum hinein zu verhindern, sind in entsprechender Höhe in die Dämpferzylinderwandung Begrenzungsnocken 8 warm eingedrückt, auf die der Prallblechhut 6 mit seinem Krempenrand normalerweise aufliegt oder aber bei entsprechenden Hub- und damit auch Flüssigkeitsbewegungen des Dämpferzylinders aufzutreffen vermag, so wie das Fig. 1 zeigt.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen nur dadurch, daß hier als Begrenzungsanschlag für den Prallblechhut 6 ein in den Dämpferzylinder 1 eingeschobener und an dessen Innenwandung haftender Klemmring 9 dient. Dieser Klemmring besteht vorteilhaft aus einem gewellten Federblechstreifen, wie das insbesondere Fig. 4 zeigt. Der Einbau dieses gewellten Klemmringes 9 kann einfach in der Weise erfolgen, daß der Ring durch den Arbeitskolben 2 in den Zylinder 1 eingeschoben wird, und zwar bis in die tiefste Einfahrstellung der Kolbenstange 3. Auch in diesem Falle dient der Wellring 9 dazu, ein zu tiefes Absinken des Prallblechhuts 6 in den Dämpfungsflüssigkeitsraum hinein . zu verhindern.

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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind mancherlei Abwandlungen möglich. So kann der Prallblechhut 6 auch so geformt sein,daß er ein im wesentlich durchgehend flach verlaufendes Kopfteil 6* mit daran unmittelbar nach unten abgewinkelten Führungszungen 6'' besitzt. Allerdings ist eine solche Ausbildung des Prallblechhuts 6 deswegen weniger vorteilhaft als die dargestellte, weil bei letzterer durch die mehrfache gegenläufige Abwinkelung

noch des Kopfteiles 6¹ und der Führungszungen 6''/eine entsprechende Versteifung des Prallblechhuts erzielt wird, so daß dieser aas verhältnismäßig dünnwandigem Blech gestanzt werden kann.

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Claims

Patentansprüche;

/l.) Hydropneumatischer Einrohrschwingungsdämpfer, Insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem mit Dämpfungsflüssigkeit und Druckgas gefüllten Dämpferzylinder, einem darin im Bereich der Dämpfungsflüssigkeit verschieblich geführten, mit Drosselöffnungen für die Dämpfungsflüssigkeit versehenen Arbeitskolben mit nach unten aus dem Dämpferzylinder abdichtend herausgeführter Kolbenstange und mit einem unterhalb der Grenzfläche zwischen Druckgas und Dämpfungsflüssigkeit vorhandenen beweglichen Prallelement, das an seinem Außenumfang mit an der Dämpferzylinderwandung gleitverschieblich anliegenden Führungsvorsprüngen und jeweils dazwischen gelegenen Aussparungen für den Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit versehen sowie gegen zu tiefes Absinken in den Dämpfungsflüssigkeitsraum durch Begrenzungsanschläge gehindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Prallelement (6) aus einem gestanzten Blechhut mit zum Druckgasraum durchgedrücktem Kopfteil (6*) und parallel zur Dämpferzylinderwandung (1) verlaufenden, zylindersegmentartigen Führungszungen (6*¹) besteht.
2. Einrohr-Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Prallblechhut (6) eine ringsumlaufende Krempe (6¹¹¹) besitzt, von der die Führungszungen (6") nach'oben abgebogen sind, wobei zwischen den Führungszungen (6'') in den Krempenrand kreisbogenförmige Aussparungen (7) für den Durchtritt der Dämpfungsflüssigkeit eingeschnitten sind.

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3. Einrohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Krempenrand (6^lfl) des Prallblechhuts (6) vorhandenen Aussparungen (7) zusammen einen Flächenquerschnitt besitzen, der in etwa dem Querschnitt der Kolbenstange (3) entspricht.
Einrohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallblechhut (6) jeweils drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Führungszungen (6¹¹) und Aussparungen (7) besitzt, wobei letztere in Umfangsrichtung etwa doppelt so breit wie die Führungszungen (6¹¹) sind.
5. Einrohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4, d adurch gekennzeichnet, daß die den Prallblechhut (6) gegen zu tiefes Absinken in den Dämpfungsflüssigkeitsraum hindernden Begrenzungsanschläge aus in entsprechender Höhe in die Dämpferzylinderwandung (1) eingedrückten Begrenzungsnocken (8) bestehen, auf die der Prallblechhut (6) mit seinem Krempenrand aufzutreffen vermag.
6. Einrohr-Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 4,, dadurch gekennzeichnet, daß die den Prallblechhut (6) gegen zu tiefes Absinken in den Dämpfungsflüssigkeitsraum hindernden Begrenzungsanschlage aus einem in den Dämpferzylinder (1) eingeschobenen Klemmring (9) bestehen, auf den der Prallblechhut (6) mit seinem Krempenrand aufzutreffen vermag.

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7. Einrohrschwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (9) aus einem gewellten Federblechstreifen besteht.

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