DE3413815C2 - Hydraulic, lockable twin-tube vibration damper - Google Patents
Hydraulic, lockable twin-tube vibration damperInfo
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Abstract
Es sollte ein Zweirohr-Schwingungsdämpfer geschaffen werden, bei dem in jeder beliebigen Stellung die komplette Fahrzeugfederung, d. h. die Ein- und Ausfederung blockiert werden kann, z. B. bei Kranfahrzeugen während der Arbeitsphase. Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß die Kolbenstangenführung eine in die Strömungsverbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum hineinverlaufende Ausnehmung aufweist, in der ein axial verschiebbarer Steuerkolben aufgenommen ist, wobei durch Druckbeaufschlagung der Stirnflächen eine Unterbrechung der Strömungsverbindung zwischen Arbeitszylinder und dem Ausgleichsraum hergestellt werden kann.The aim was to create a two-tube vibration damper in which the complete vehicle suspension, i.e. the compression and rebound, can be blocked in any position, e.g. in crane vehicles during the working phase. This problem is solved by the piston rod guide having a recess running into the flow connection between the working chamber and the compensation chamber, in which an axially displaceable control piston is accommodated, whereby an interruption in the flow connection between the working cylinder and the compensation chamber can be created by applying pressure to the end faces.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen, sperrbaren Zweirohr-Schwingungsdämpfer, bei welchem ein an einer Kolbenstange befestigter, ventilbestückter Kolben einen Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, wobei der untere Arbeitsraum über mindestens ein im Boden des Arbeitszylinders angeordnetes Bodenventil mit einem koaxial um den Arbeitszylinder angeordneten Ausgleichsraum in Verbindung steht und daß die Kolbenstange im Bereich des oberen Arbeitsraumes durch eine Kolbenstangenführung geführt ist, dabei ist eine Strömungsverbindung zwischen dem oberen und dem unteren Arbeitsraum vorgesehen, die durch einen axial verschiebbaren, von außen über einen Druckanschluß beaufschlagten Steuerkolben gesteuert wird.The invention relates to a hydraulic, lockable two-tube vibration damper in which a valve-equipped piston attached to a piston rod divides a working cylinder into two working chambers, the lower working chamber being connected to a compensation chamber arranged coaxially around the working cylinder via at least one bottom valve arranged in the bottom of the working cylinder and the piston rod being guided by a piston rod guide in the region of the upper working chamber, a flow connection being provided between the upper and lower working chambers, which is controlled by an axially displaceable control piston acted upon from the outside via a pressure connection.
Es sind Vorrichtungen dieser Art bekannt (z. B. deutsche Patentanmeldung F 14 592/47A/14.7.55), bei denen ein Kolben in einem Zylinder bewegbar ist und bei welchem zwischen den beiden Druckkammern ein durch eine Umlaufleitung stets in eine Richtung fließender Ölstrom erzeugbar ist und wobei zur Sperrung des Ölstromes und damit zur Blockierung des Stoßdämpfers in die Umlaufleitung eine Sperreinrichtung eingeschaltet ist. Diese Sperreinrichtung befindet sich im Stoßdämpferboden, wobei zusätzlich zum Steuerkolben mehrere hintereinander angeordnete Federn für die Steuerung der Umlaufleitung notwendig sind. Außerdem muß über einen zweiten Ringraum die Umlaufleitung gebildet werden, wobei sich der zweite Ringraum über die gesamte axiale Länge des Arbeitsraumes erstreckt und die Umlaufleitung vom oberen Arbeitsraum über das Bodenventil zum unteren Arbeitsraum herstellt. Eine derartige Konstruktion ist aufwendig. Außerdem muß für den Steuerkolben einschließlich der Rückholfedern ein entsprechend großer axialer Platzbedarf vorgesehen werden.Devices of this type are known (e.g. German patent application F 14 592/47A/14.7.55) in which a piston can be moved in a cylinder and in which an oil flow can be generated between the two pressure chambers through a circulation line that always flows in one direction, and in which a locking device is inserted to block the oil flow and thus to block the shock absorber in the circulation line. This locking device is located in the shock absorber base, and in addition to the control piston, several springs arranged one behind the other are necessary to control the circulation line. In addition, the circulation line must be formed via a second annular space, with the second annular space extending over the entire axial length of the working space and creating the circulation line from the upper working space via the base valve to the lower working space. Such a construction is complex. In addition, a correspondingly large axial space must be provided for the control piston including the return springs.
Desweiteren sind Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE-GM 75 05 369), bei denen der Dämpfungskolben mit Durchlässen versehen ist, die sich abdichten lassen, so daß im verriegelten Zustand des Steuerschiebers eine Durchströmung des Arbeitskolbens vollkommen unterbunden ist. Nachteilig ist bei diesem System, daß durch das vorhandene Bodendruckventil nur eine bedingt erreichbare Blockierkraft in Druckrichtung erzielt werden kann. Die erreichbare Blockierkraft steht in Abhängigkeit des Bodenventilöffnungsdruckes, der jeweils durch die abgestimmte erforderliche Dämpfung des Schwingungsdämpfers vorgegeben ist.Furthermore, vibration dampers are known (e.g. DE-GM 75 05 369) in which the damping piston is provided with passages that can be sealed so that when the control slide is locked, flow through the working piston is completely prevented. The disadvantage of this system is that the existing bottom pressure valve can only achieve a limited blocking force in the pressure direction. The achievable blocking force depends on the bottom valve opening pressure, which is predetermined in each case by the coordinated required damping of the vibration damper.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer zu schaffen, der in jeder beliebigen Stellung die komplette Fahrzeugfederung, d. h. die Ein- und Ausfederung blockiert und dabei axial kurzbauend und einfach aus wenigen Bauteilen bestehend ausgebildet ist.Based on this, it is the object of the invention to create a two-tube vibration damper which blocks the entire vehicle suspension, i.e. the compression and rebound, in any position and is axially short and simple and consists of a few components.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Steuerkolben in einer Ausnehmung der Kolbenstangenführung angeordnet ist, wobei die Ausnehmung in die als Kanäle ausgebildete, zwischen dem oberen Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum angeordnete Strömungsverbindung hinein verläuft. Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, daß je nach Druckbeaufschlagung des Steuerkolbens eine Blockierung des Dämpfungsmittels sowohl vom unteren Arbeitsraum in den Ausgleichsraum wie auch vom oberen Arbeitsraum in den Ausgleichsraum geschaffen werden kann, die einfach und axial kurzgebaut werden kann. Dabei soll das System sowohl in der Zugstufe wie auch in der Druckstufe blockiert werden können. Dieses kann z. B. bei Kranfahrzeugen oder dergleichen während der Arbeitsphase gewünscht werden.To solve this problem, the control piston is arranged in a recess in the piston rod guide, with the recess running into the flow connection formed as a channel between the upper working chamber and the compensation chamber. The advantage of this embodiment is that, depending on the pressure applied to the control piston, a blockage of the damping agent can be created both from the lower working chamber into the compensation chamber and from the upper working chamber into the compensation chamber, which can be constructed simply and axially short. The system should be able to be blocked in both the rebound and compression stages. This can be desired, for example, in crane vehicles or the like during the working phase.
Nach einem wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß der Steuerkolben einen mit den Kanälen zusammenarbeitenden Ringkanal aufweist, wobei zu beiden Seiten des Ringkanales jeweils eine gegenüber der Ausnehmung abdichtende Dichtung vorgesehen ist. Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß die Strömungsverbindung vom Arbeitsraum in den Ausgleichsraum gegenüber der Ausnehmung abgedichtet ist. Außerdem beeinflußt auch der den Steuerkolben beaufschlagende Druck nicht das System. Als Druckmedium für ein solches System könnte über den Druckanschluß eine hydraulische oder pneumatische Betätigung des Steuerkolbens vorgesehen werden. Es wäre dabei ohne weiteres denkbar, daß die Kolbenstangenführung mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Steuerkolben vorsieht. Dies ist abhängig von der Auslegung des Systems.According to an essential feature, the control piston has an annular channel that works together with the channels, with a seal on both sides of the annular channel that seals off the recess. The advantage of this design is that the flow connection from the working chamber to the compensation chamber is sealed off from the recess. In addition, the pressure acting on the control piston does not affect the system. A hydraulic or pneumatic actuation of the control piston could be provided as a pressure medium for such a system via the pressure connection. It would be entirely conceivable for the piston rod guide to provide several control pistons distributed around the circumference. This depends on the design of the system.
Ein axial kurzbauender Steuerkolben wird erreicht, wenn in Ausgestaltung der Erfindung der Steuerkolben eine Bohrung aufweist, in deren Innenraum eine Druckfeder aufgenommen ist. Hierbei entfällt ein zusätzlicher axialer Raumbedarf für die Anordnung einer entsprechenden Spiralfeder.An axially short control piston is achieved if, in an embodiment of the invention, the control piston has a bore in the interior of which a compression spring is accommodated. This eliminates the need for additional axial space for the arrangement of a corresponding spiral spring.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß die Druckfeder sich an einer zwischen der Kolbenstangenführung und der Kolbenstange angeordneten Hülse abstützt.A further embodiment provides that the Compression spring is supported on a sleeve arranged between the piston rod guide and the piston rod.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigtA preferred embodiment according to the invention is shown schematically in the drawing. It shows
Fig. 1 einen Zweirohrschwingungsdämpfer im Schnitt mit einem in der Kolbenstangenführung angeordneten Steuerkolben. Fig. 1 shows a two-tube vibration damper in section with a control piston arranged in the piston rod guide.
Der in Fig. 1 dargestellte Zweirohr-Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 19, wobei der Dämpfungskolben 20 den Arbeitszylinder in einen oberen Arbeitsraum 21 und einen unteren Arbeitsraum 22 unterteilt. Der Dämpfungskolben 20 besitzt Druckdämpfungsventile 2. Der Arbeitszylinder 19 wird koaxial von dem Mantelrohr 23 umgeben, die zusammen den Ausgleichsraum 6 bilden. Der untere Arbeitsraum 22 ist über das Bodenventil 7 mit dem Ausgleichsraum verbunden.The two-tube vibration damper shown in Fig. 1 consists essentially of the working cylinder 19 , with the damping piston 20 dividing the working cylinder into an upper working chamber 21 and a lower working chamber 22. The damping piston 20 has pressure damping valves 2. The working cylinder 19 is coaxially surrounded by the jacket tube 23 , which together form the compensation chamber 6. The lower working chamber 22 is connected to the compensation chamber via the bottom valve 7 .
Die den Dämpfungskolben 20 aufnehmende Kolbenstange 17 wird von einer Kolbenstangenführung 11 geführt, welche den oberen Arbeitsraum 21 gegenüber dem Ausgleichsraum 6 abschließt. Die Kanäle 3 stellen über den Ringkanal 4 und das Dämpfungsventil 1 die Verbindung vom oberen Arbeitsraum 21 zum Ausgleichsraum 6 dar. Dem Dämpfungsventil 1 nachgeschaltet ist noch ein weiterer Ringraum 24 sowie die Rücklauföffnungen 5.The piston rod 17 , which accommodates the damping piston 20, is guided by a piston rod guide 11 , which closes off the upper working chamber 21 from the compensation chamber 6. The channels 3 form the connection from the upper working chamber 21 to the compensation chamber 6 via the annular channel 4 and the damping valve 1. Downstream of the damping valve 1 there is another annular chamber 24 and the return openings 5 .
Die in der Kolbenstangenführung 11 vorgesehene Ausnehmung 12 nimmt den axial verschiebbaren Steuerkolben 9 auf, wobei über den Druckanschluß 8 die Stirnfläche 13 des Steuerkolbens über eine hydraulische oder pneumatische Betätigungsvorrichtung axial verschoben werden kann. Bei Verschiebung des Steuerkolbens 9 wird der Kanal 3 unterbrochen. Als Rückstellkraft wird die Feder 10 verwendet, die bei fehlender Druckbeaufschlagung der Stirnfläche 13 die Strömungsverbindung der Kanäle 3 über den Ringkanal 4 gewährleistet.The recess 12 provided in the piston rod guide 11 accommodates the axially displaceable control piston 9 , whereby the front face 13 of the control piston can be axially displaced via the pressure connection 8 using a hydraulic or pneumatic actuating device. When the control piston 9 is displaced, the channel 3 is interrupted. The spring 10 is used as the restoring force, which ensures the flow connection of the channels 3 via the ring channel 4 when there is no pressure on the front face 13 .
Die Wirkungsweise erfolgt, indem mit Hilfe eines Druckmediums über den Druckanschluß 8 ein oder mehrere am Umfang vorgesehene Steuerkolben 9 betätigt werden, die die Kanäle 3 zum Dämpfungsventil 1 verschließen. In diesem Zustand ist sowohl für die Zug- als auch für die Druckrichtung der Ölaustausch zum Ausgleichsraum 6 gesperrt und eine absolute Blockierung des Schwingungsdämpfers in beiden Bewegungsrichtungen gegeben. Bei Wegnahme der Druckbeaufschlagung der Stirnfläche 13 wird oder werden die Steuerkolben 9 durch die vorhandene Druckfeder 10 in ihre Ausgangsposition zurückgebracht und durch die Verbindung der Kanäle 3 und des Ringkanales 4 die normale Schwingungsdämpferfunktion wieder hergestellt.The function is achieved by using a pressure medium via the pressure connection 8 to actuate one or more control pistons 9 provided on the circumference, which close the channels 3 to the damping valve 1. In this state, the oil exchange to the compensation chamber 6 is blocked for both the tension and compression directions and the vibration damper is completely blocked in both directions of movement. When the pressure on the front surface 13 is removed, the control pistons 9 are returned to their starting position by the existing compression spring 10 and the normal vibration damper function is restored by connecting the channels 3 and the ring channel 4 .
Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Zugdämpfung ausschließlich über das Dämpfungsventil 1. Hierbei wird die der Ringfläche des Dämpfungskolbens 20 entsprechende Ölmenge bei geschlossenem Druckdämpfungsventil 2, durch die Kanäle 3 in Verbindung des Ringkanales 4 über das Dämpfungsventil 1 und den Rücklauföffnungen 5 in den Ausgleichsraum 6 geleitet, wobei gleichzeitig die dem Volumen der austauchenden Kolbenstange 17 entsprechende Ölmenge durch das Bodenventil 7 in den unteren Arbeitszylinder 22 gelangt.In this embodiment, the tension damping takes place exclusively via the damping valve 1. In this case, the amount of oil corresponding to the ring surface of the damping piston 20 is guided through the channels 3 in connection with the ring channel 4 via the damping valve 1 and the return openings 5 into the compensation chamber 6 when the pressure damping valve 2 is closed, while at the same time the amount of oil corresponding to the volume of the emerging piston rod 17 passes through the bottom valve 7 into the lower working cylinder 22 .
Die Druckdämpfung erfolgt über das Druckventil 2 und dem Dämpfungsventil 1 bei geschlossenem Bodenventil 7. Hierbei wird die Ölmenge des unteren Arbeitsraumes 22 über das Druckventil 2 in den oberen Arbeitsraum 21 geleitet. Gleichzeitig wird die dem Volumen der eintauchenden Kolbenstange 17 entsprechende Ölmenge durch die Kanäle 3 in Verbindung mit dem Ringkanal 4 über das Dämpfungsventil 1 und den Rücklauföffnungen 5 in den Ausgleichsraum geleitet.
- Bezugszeichenliste
1 - Dämpfungsventil
2 - Druckdämpfungsventil
3 - Kanäle
4 - Ringkanal
5 - Rücklauföffnungen
6 - Ausgleichsraum
7 - Bodenventil
8 - Druckanschluß
9 - Steuerkolben
10 - Druckfeder
11 - Kolbenstangenführung
12 - Ausnehmung
13 - Stirnfläche
14 - Stirnfläche
15 - Dichtung
16 - Bohrung
17 - Kolbenstange
18 - Hülse
19 - Arbeitszylinder
20 - Dämpfungskolben
21 - oberer Arbeitsraum
22 - unterer Arbeitsraum
23 - Mantelrohr
24 - weiterer Ringraum
- List of reference symbols
1 - Damping valve
2 - Pressure damping valve
3 - Channels
4 - Ring channel
5 - Return openings
6 - Compensation space
7 - Bottom valve
8 - Pressure connection
9 - Control piston
10 - Compression spring
11 - Piston rod guide
12 - Recess
13 - Front face
14 - Front face
15 - Seal
16 - Bore
17 - Piston rod
18 - Sleeve
19 - Working cylinder
20 - Damping piston
21 - upper working area
22 - lower working area
23 - Jacket pipe
24 - additional annular space
Claims (4)
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