DE1430494B1

DE1430494B1 - Hydropneumatic single tube shock absorber for motor vehicles

Info

Publication number: DE1430494B1
Application number: DE19621430494
Authority: DE
Inventors: Erwin Hausmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-01-22
Filing date: 1962-01-22
Publication date: 1970-04-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Einrohr-Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge mit einem teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit und zum Kolbenstangenvolumenausgleich dienendem Gas gefüllten Zylinder, einem darin im Bereich der Dämpfungsflüssigkeit hin- und herbeweglichen, ventilgesteuerte Drosselöffnungen für die Dämpfungsflüssigkeit aufweisenden Dämpfungskolben und zwei beidseitig davon angeordneten, den Aus- und Einfahrhub des Dämpfungskolbens durch vollständiges oder teilweises Abdecken seiner Drosselöffnungen hydraulisch begrenzenden Bremsringscheiben, die an Stützfedern frei tragend befestigt sind und von denen die den Ausfahrhub des Dämpfungskolbens begrenzende Bremsringscheibe mit ihrer Stützfeder um die Kolbenstange herum angeordnet und am Kolbenstangen-Durchtrittsende des Zylinders abgestützt ist.The invention relates to a single-tube hydropneumatic shock absorber for motor vehicles with a partially with damping fluid and for piston rod volume compensation serving gas, one in it in the area of the damping fluid reciprocating, valve-controlled throttle openings for the damping fluid having damping pistons and two arranged on both sides thereof, the Aus and Retraction stroke of the damping piston by completely or partially covering it Throttle openings hydraulically limiting brake ring disks attached to support springs are cantilevered and of which the extension stroke of the damping piston limiting ring disc with its support spring arranged around the piston rod and is supported on the piston rod passage end of the cylinder.

Bei einem vorbekantnen Einrohr-Stoßdämpfer im wesentlichen obiger Art (deutsche Patentschrift 428 520), der jedoch wegen fehlenden Druckgaspolsters nicht zu den hydropneumatischen Dämpfern im engeren Sinn gerechnet werden kann, ist die zur hydraulischen Begrenzung des Einfahrhubes des Dämpfungskolbens vorhandene Bremsringscheibe über ihre Stützfeder am Zylinderboden abgestützt, wobei der obere Teil der Stützfeder sich in dem zum notwendigen Kolbenstangenausgleich mit Luft bzw. Gas - ohne Trennung an die Dämpfungsflüssigkeit grenzend - gefüllten Raum des Zylinders befindet. Eine wirksame hydraulische Begrenzung des Dämpfungskolben-Einfahrhubes kann hier deswegen nicht erreicht werden, weil es bei Auftreffen des Dämpfungskolbens auf die Bremsringscheibe lediglich zu einer Blockierung des Flüssigkeitsdurchtritts, jedoch nicht zu der erwünschten stark vergrößerten Dämpfung kommt, da sich dann der Dämpfungskolben mit der über ihm befindlichen Dämpfungsflüssigkeit praktisch ungehindert gegen das darüber befindliche Ausgleichsluftpolster weiter vorbewegen kann. Der dadurch bedingte Druckanstieg im Ausgleichsluftpolster über den Atmosphärendruck sowie die zunehmende Kompression der an der Bremsringscheibe angreifenden Schraubenfeder reichen jedenfalls nicht aus, um eine wirksame Begrenzung der weiteren Kolbeneinfahrbewegung zu gewährleisten. Vielmehr kommt es dabei letztlich zu einem stoßartigen Aufeinanderschlagen der mechanischen Teile, was sowohl zu für den Fahrkomfort abträglichen Stößen als auch zu einer überbeanspruchung und damit Zerstörung der betreffenden Stoßdämpferteile führen kann.In the case of a previously known single-tube shock absorber, essentially the above Art (German patent specification 428 520), but due to the lack of a pressurized gas cushion cannot be counted among the hydropneumatic dampers in the narrower sense, is the existing one for the hydraulic limitation of the retraction stroke of the damping piston Brake ring disc supported by its support spring on the cylinder base, the upper Part of the support spring is in the piston rod that is necessary for balancing with air or gas - bordering on the damping liquid without separation - filled space of the Cylinder is located. An effective hydraulic limitation of the damping piston retraction stroke cannot be reached here because it occurs when the damping piston hits on the brake ring disc only to block the passage of fluid, However, the desired greatly increased damping does not come about, since then the damping piston with the damping fluid above it is practical Move forward unhindered against the compensating air cushion above can. The resulting increase in pressure in the compensation air cushion above atmospheric pressure as well as the increasing compression of the helical spring acting on the brake ring disc are in any case not sufficient to effectively limit the further piston retraction movement to ensure. Rather, there is ultimately a jolting impact of the mechanical parts, which leads to impacts that are detrimental to driving comfort as well as also to overstressing and thus destruction of the shock absorber parts concerned can lead.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten hydropneumatischen Einrohr-Stoßdämpfer dahingehend zu verbessern, daß auch seine Dämpfungskolben-Einfahrbewegung wirksam hydraulisch gebremst werden kann.The invention is based on the object of the hydropneumatic To improve monotube shock absorber so that its damping piston retraction movement can be effectively braked hydraulically.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Einfahrhub des Dämpfungskolbens hydraulisch begrenzende Bremsringscheibe mit ihrer Stützfeder an einem abdichtenden Trennkolben befestigt ist, der in bekannter Weise gegenüber dem Zylinderboden durch ein unter hohem Druck stehendes Druckgaspolster abgestützt ist.According to the invention, this object is achieved in that the retraction stroke of the damping piston hydraulically limiting brake ring disc with its support spring is attached to a sealing piston that is opposite in a known manner the cylinder base is supported by a pressurized gas cushion under high pressure is.

Auf diese Weise läßt sich die Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens hydraulisch sicher begrenzen, weil im Augenblick des Ansprechens der hydraulischen Bremse, also beim Auftreffen des Dämpfungskolbens auf die seinen Einfahrhub begrenzende Bremsringscheibe, das hinter dem Trennkolben befindliche Hochdruckgaspolster der weiteren Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens und der vor ihm befindlichen Dämpfungsflüssigkeit einen ausreichend hohen Gegendruck entgegensetzt. Ein solcher Gegendruck kann im Rahmen der herkömmlichen Stoßdämpfer-Abmessungen mit mechanischen Federn kaum erzielt werden, da dann entsprechend stark dimensionierte Schrauben- oder Tellerfedern verwendet werden müßten, die aus Platzgründen in einem Stoßdämpfer herkömmlicher Abmessungen kaum unterzubringen sind. Somit ist es für die Erfindung nicht nur wesentlich, daß die die Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens hydraulisch begrenzende Bremsringscheibe mit ihrer Stützfeder an einem Trennkolben schlechthin abgestützt wird, sondern daß der Trennkolben selbst gegen den Zylinderboden durch ein unter sehr hohem, nämlich etwa 20 und mehr Atmosphärendruck stehenden Gaspolster abgestützt ist, da allein letzteres im Rahmen der zur Verfügung stehenden baulichen Abmessungen des Einrohr-Stoßdämpfers einen entsprechend hohen Gegendruck der weiteren, zusätzlich gebremst erfolgenden Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens entgegenzusetzen vermag.In this way, the retraction movement of the damping piston Hydraulic limit safely, because at the moment of response of the hydraulic Brake, i.e. when the damping piston hits the one that limits its retraction stroke Brake ring disc, the high-pressure gas cushion behind the separating piston of the further retraction movement of the damping piston and the damping fluid in front of it opposes a sufficiently high counter pressure. Such a back pressure can be im Frame of the conventional shock absorber dimensions with mechanical springs hardly achieved are used, since then correspondingly large helical or disc springs are used would have to be, for reasons of space, in a shock absorber of conventional dimensions can hardly be accommodated. Thus it is not only essential to the invention that the brake ring disc which hydraulically limits the retraction movement of the damping piston is simply supported with its support spring on a separating piston, but that the separating piston itself against the cylinder base by a very high, namely about 20 and more atmospheric pressure standing gas cushion is supported because alone the latter within the framework of the available structural dimensions of the single-tube shock absorber a correspondingly high back pressure of the other, additionally braked ones Able to oppose retraction movement of the damping piston.

Es ist bei einem Einrohr-Stoßdämpfer bereits vorgeschlagen worden, die den Einfahrhub des Dämpfungskolbens hydraulisch bremsende Ringscheibe über eine Stützfeder an einem abdichtenden Trennkolben abzustützen. Abgesehen davon, daß hier die Ausfahrbewegung ,des Dämpfungskolbens nicht hydraulisch begrenzt wird, ist der die Bremsringscheibe abstützende Trennkolben nur über eine Schraubenfeder gegen den Zylinderboden abgestützt.It has already been proposed for a single-tube shock absorber that the washer that hydraulically brakes the retraction stroke of the damping piston via a Support spring on a sealing separating piston. Besides that here the extension movement of the damping piston is not limited hydraulically, is the the separating piston supporting the brake ring disc is only counteracted by means of a helical spring supported the cylinder base.

Unbefriedigende Verhältnisse in bezug auf die Einfahrbegrenzung des Dämpfungskolbens liegen auch bei bekannten Mehrrohr-Stoßdämpfern vor (USA.-Patentschriften 2 456 736 und 2 599 477), die zwei zu beiden Seiten des Kolbens angeordnete, federnd an Teilen des Innenzylinders abgestützte, hydraulisch wirksame Bremsringscheiben aufweisen. Hier ist die Einfahrbewegung des Dämpfungskolbens deswegen nur in begrenztem Umfang hydraulisch abzubremsen, weil wegen des Vorhandenseins federbelasteter Bodenventile bei Auftreffen des Stoßdämpferkolbens auf die oberhalb des Bodenventils angeordnete Bremsringscheibe lediglich noch die mechanische Federkraft des Bodenventils zu überwunden werden braucht, mithin auch hier keine ausreichend hohe Gegenkraft vorhanden ist. Die die Bodenventilplatten beaufschlagenden mechanischen Federn sind infolge ihrer Abstimmung auf die normale Druckstufendämpfung nicht in der Lage, der weiteren Einfahrbewegung des durch das Auftreffen auf die Bremsringscheibe nunmehr mit geschlossenen Drosselöffnungen versehenen Dämpfungskolbens einen hinreichend starken Widerstand entgegenzusetzen. Daher ist es in diesen Fällen unvermeidlich, daß die hinter dem Dämpfungskolben befindliche Dämpfungsflüssigkeit wegen des sich bei der weiteren Einfahrbewegung vergrößernden Volumens zersprühen muß, wodurch es in der Dämpfungsflüssigkeit zu schädlicher Schaumbildung kommt.Unsatisfactory conditions with regard to the entry limitation of the Damping pistons are also used in known multi-tube shock absorbers (USA patents 2 456 736 and 2 599 477), the two on either side of the piston are springy Hydraulically effective brake ring disks supported on parts of the inner cylinder exhibit. The retraction movement of the damping piston is therefore only limited here Hydraulically brake the scope because of the presence of spring-loaded bottom valves when the shock absorber piston hits the one above the bottom valve Brake ring disc only has to overcome the mechanical spring force of the bottom valve is needed, so here too there is no sufficiently high counterforce. The mechanical springs acting on the base valve plates are due to their Adjustment to the normal compression damping not able to continue the retraction movement the now with closed throttle openings due to the impact on the brake ring disc provided damping piston to oppose a sufficiently strong resistance. Therefore, in these cases it is inevitable that the rear of the damping piston Damping fluid present because of the further retraction movement increasing volume must be sprayed, causing it to become in the damping fluid harmful foaming occurs.

Alle diese vorerwähnten Mängel treten beim Erfindungsgegenstand nicht auf, wofür aber Voraussetzung ist, daß sämtliche Merkmale der Gesamtkombination des Patentanspruchs 1 vorhanden sind, die mit Anspruch 1 allein unter Schutz gestellt wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Befestigung der die Bremsringscheibe zur hydraulischen Begrenzung des Kolbeneinfahrhubes frei tragenden Stützfeder an dem Trennkolben über eine an der Stützfeder angelötete Schlitzschraube, die unter Zwischenschaltung einer Dichtungsscheibe mit ihrem Schraubenschaft den Trennkolben durchdringt und durch eine auf dessen Rückseite angeordnete Kontermutter gehalten ist. Für diese Maßnahme wird Schutz nur in Verbindung mit der vorerwähnten Gesamtmerkmalskombination begehrt.None of these defects mentioned above do not occur with the subject matter of the invention on, but for which it is a prerequisite that all features of the overall combination of claim 1 are present, which are placed under protection with claim 1 alone will. According to a further feature of the invention, the fastening takes place which releases the brake ring disc to hydraulically limit the piston retraction stroke load-bearing support spring on the separating piston via a slotted screw soldered to the support spring, with the interposition of a sealing washer with its screw shaft Separating piston penetrates and through a lock nut arranged on its rear side is held. For this measure, protection is only given in conjunction with the aforementioned Overall combination of features sought after.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des hydropneumatischen Einrohr-Stoßdämpfers 'nach der Erfindung in axialem Längsschnitt dargestellt.In the drawing is an embodiment of the hydropneumatic Single-tube shock absorber 'according to the invention shown in axial longitudinal section.

Der abgebildete hydropneumatische Einrohr-Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge besteht im wesentlichen aus dem Zylindergehäuse 1 und dem darin hin- und herbeweglichen Dämpfungskolben 2, dessen Kolbenstange 3 durch eine mehrschichtige Dichtung 4 und einen Abschlußdeckel 5 am einen Stirnende des Zylinders 1 hindurchgeführt ist. Die Kolbenstange weist an ihrem freien Ende 6 ein Schraubgewinde zum Anschließen eines am Fahrgestell oder an der Fahrzeugachse gelenkig gelagerten Halteorgans auf. An seinem anderen Ende ist das Zylindergehäuse 1 mit einem Befestigungsauge 7 versehen, das zum Anschluß der über Blatt- oder Schraubendruckfedern oder ähnlicher Federungsmittel federnd am Fahrgestell abgestützten Radachse bzw. des Fahrgestellrahmens dient. Ein im Zylindergehäuse 1 befindlicher Trennkolben 8 unterteilt das Zylinderinnere in zwei Teilkammerräume 9 und 10, von denen ersterer mit Dämpfungsflüssigkeit und letzterer mit einem unter hohem Druck von z. B. 20 und mehr Atmosphären stehenden Gas gefüllt ist. Das Druckgaspolster 10 dient zum Ausgleich des durch das mehr oder weniger weite Einfahren der Kolbenstange 3 verdrängten Flüssigkeitsvolumens und zur Unterdrückung der Hohlraumbildung in der Dämpfungsflüssigkeit. Im Dämpfungskolben 2 sind für beide Arbeitsrichtungen wirksame Drosselöffnungen 11 vorgesehen, die durch Ventilfederscheiben 12 und 13 mehr oder weniger weit abgedeckt sind und dadurch die gewünschte Dämpfungswirkung während des normalen Fahrbetriebes hervorrufen.The depicted hydropneumatic single-tube shock absorber for motor vehicles consists essentially of the cylinder housing 1 and the damping piston 2 that moves back and forth therein, the piston rod 3 of which is passed through a multilayer seal 4 and a cover 5 at one end of the cylinder 1. At its free end 6, the piston rod has a screw thread for connecting a holding member articulated on the chassis or on the vehicle axle. At its other end, the cylinder housing 1 is provided with a fastening eye 7, which serves to connect the wheel axle or the chassis frame, which is resiliently supported on the chassis via leaf or helical compression springs or similar spring means. A separating piston 8 located in the cylinder housing 1 divides the interior of the cylinder into two sub-chamber spaces 9 and 10, the former with damping fluid and the latter with a high pressure of z. B. 20 and more atmospheres standing gas is filled. The compressed gas cushion 10 serves to compensate for the volume of liquid displaced by the more or less wide retraction of the piston rod 3 and to suppress the formation of cavities in the damping liquid. In the damping piston 2 effective throttle openings 11 are provided for both working directions, which are more or less covered by valve spring washers 12 and 13 and thereby produce the desired damping effect during normal driving.

Zwischen dem Dämpfungskolben 2 und der den Kolbenstangendurchtritt bildenden Stirnwand des Zylinders 1 ist eine Bremsringscheibe 14 vorgesehen, die die Kolbenstange 3 mit Abstand umgreift und über eine kegelig ausgebildete Schraubenfeder 15 an dem Stützkörper 16 des Kolbenstangendurchtrittsendes abgestützt ist. Die Bremsringscheibe 14 wird durch die Schraubenfeder 15 normalerweise in bestimmtem Abstand von gern Stützkörper 16 frei tragend gehalten, wobei sie nur an der Zylinderwand seitlich geführt wird. Sie besitzt an ihrer dem Kolben 2 zugekehrten Seite eine dessen Oberseite angepaßte Gestalt, derart, daß die Drosselöffnungen 11 bei Auftreffen des Kolbens 2 auf die Bremsringscheibe 14 von letzterer ganz oder zumindest teilweise abgedeckt bzw. verschlossen werden. Sofern daher der Kolben 2 eine über seine normale Hubbewegung hinausgehende Ausfahrbewegung beschreibt und dabei auf die Bremsringscheibe 14 trifft, tritt eine zusätzliche hydraulische Bremsung des Kolbens auf, und zwar entsprechend der Vergrößerung des durch das Maß der durch die Bremsringscheibe 14 abgedeckten Kolben-Drosselöffnungen 11 vermehrten Dämpfungswiderstandes.Between the damping piston 2 and the piston rod passage forming the end wall of the cylinder 1, a brake ring disk 14 is provided which the piston rod 3 engages at a distance and via a conical helical spring 15 is supported on the support body 16 of the piston rod passage end. The brake ring disc 14 is normally at a certain distance of like by the coil spring 15 Support body 16 held in a cantilevered manner, with it only on the side of the cylinder wall to be led. On its side facing the piston 2, it has a top side thereof adapted shape, such that the throttle openings 11 upon impact of the piston 2 on the brake ring disc 14 completely or at least partially covered by the latter or closed. If, therefore, the piston 2 has a normal stroke movement describes the outgoing movement and hits the brake ring disc 14, an additional hydraulic braking of the piston occurs, and accordingly the enlargement of the area covered by the brake ring disk 14 Piston throttle openings 11 increased damping resistance.

Weiterhin ist eine der Scheibe 14 entsprechend ausgebildete Bremsringscheibe 17 auch zur hydraulischen Abbremsung des Kolbeneinfahrhubes vorgesehen. Die Bremsringscheibe 17 ist gleichfalls frei tragend an einer kegelförmigen, als Schraubenfeder ausgebildeten Stützfeder 18 befestigt, die ihrerseits über eine angelötete Schlitzschraube 19 unter Zwischenschaltung der Dichtungsscheibe 20 an dem Trennkolben 8 befestigt ist. Die Schlitzschraube 19 durchsetzt dabei mit ihrem Schraubenschaft 19' den Trennkolben und wird darin durch eine auf dessen Rückseite angeordnete Kontermutter 21 sicher gehalten. Ein in eine entsprechend ausgebildete Nut 8' des Trennkolbens eingelegter Dichtungsring 22 bewirkt eine hinreichende Abdichtung des Druckgaspolsters 10 gegenüber dem Flüssigkeitsraum 9.Furthermore, one of the disk 14 is designed correspondingly to the brake ring disk 17 also provided for hydraulic braking of the piston retraction stroke. The brake ring disc 17 is also cantilevered on a conical, designed as a helical spring Support spring 18 attached, which in turn via a soldered slotted screw 19 is attached to the separating piston 8 with the interposition of the sealing washer 20. The slotted screw 19 penetrates the separating piston with its screw shank 19 ' and is secured therein by a lock nut 21 arranged on its rear side held. One inserted into a correspondingly designed groove 8 'of the separating piston Sealing ring 22 effects an adequate seal between the compressed gas cushion 10 the liquid space 9.

Für die vorliegende Erfindung ist also wesentlich, daß nicht nur der Kolbenausfahrhub durch die Bremsringscheibe 14, sondern vor allem auch der Einfahrhub des Kolbens durch die Bremsringscheibe 17 wirksam hydraulisch begrenzt bzw. abgebremst werden kann, die sich dabei über die Stützfeder 18 gegen den unter dem Einfluß des hochgespannten Druckgases stehenden Trennkolben 8 abstützt. Dadurch können die sonst üblichen Begrenzungsanschläge am Fahrzeug bzw. an der Fahrzeugfederung entfallen. Da beide Bremsringscheiben frei tragend an der sie haltenden kegelförmigen Feder 15 bzw. 18 befestigt sind und beliebig weit in das Zylinderinnere hineinragen können, kann die Dämpfungscharakteristik des hydropneumatischen Stoßdämpfers in den äußeren Hubbereichen des Dämpfungskolbens 2 beliebig verändert bzw. der Dämpfungswiderstand hier entsprechend vergrößert werden. Dabei kann es zuweilen von Vorteil sein, in den Bremsringscheiben 14 und 17 noch besondere überströmungs- bzw. Drosselkanäle vorzusehen, beispielsweise an dem Umfang der Bremsringscheiben, um auf diese Weise auch in den äußeren Aus- und Einfahrhubbereichen des Dämpfungskolbens 2 noch ein gewisses Überströmen der Dämpfungsflüssigkeit von der einen in die andere Arbeitskammerhälfte des Dämpfers zu ermöglichen.For the present invention it is therefore essential that not only the piston extension stroke by the brake ring disk 14, but also the retraction stroke of the piston by the brake ring disk 17 can be effectively hydraulically limited or braked, which is thereby via the support spring 18 against the under the Influence of the high pressure compressed gas standing separating piston 8 is supported. This means that the usual limit stops on the vehicle or on the vehicle suspension can be dispensed with. Since both brake ring disks are cantilevered on the conical spring 15 or 18 holding them and can protrude as far into the interior of the cylinder, the damping characteristics of the hydropneumatic shock absorber can be changed as desired in the outer stroke areas of the damping piston 2 or the damping resistance can be increased accordingly. It can sometimes be advantageous to provide special overflow or throttle channels in the brake ring disks 14 and 17, for example on the circumference of the brake ring disks, in order in this way to still have a certain overflow of the damping piston 2 in the outer extension and retraction stroke areas of the damping piston 2 To enable damping fluid from one working chamber half of the damper to the other.

Claims

Claims: 1. Hydropneumatic single-tube shock absorber for motor vehicles, with a cylinder partially filled with damping fluid and gas used to compensate for piston rod volume, a valve-controlled throttle openings for the damping fluid that are movable to and fro therein in the area of the damping fluid, and two damping pistons arranged on both sides of the cylinder - and retraction stroke of the damping piston by completely or partially covering its throttle openings hydraulically limiting brake ring disks which are cantilevered on support springs and of which the braking ring disk limiting the extension stroke of the damping piston is arranged with its support spring around the piston rod and at the piston rod end of the cylinder is supported, characterized in that the retraction stroke of the damping piston (2) hydraulically limiting brake ring disc (17) with its support spring (18) is attached to a sealing separating piston (8) is estigt, which is supported in a known manner with respect to the cylinder bottom by a pressurized gas cushion (10) under high pressure.

2. Hydropneumatic single-tube shock absorber according to claim 1, characterized in that the fastening of the brake ring disc (17) for the hydraulic limitation of the piston retraction stroke cantilevered support spring (18) on the separating piston (8) takes place via a slotted screw (19) soldered to the support spring which, with the interposition of a sealing washer (20), penetrates the separating piston with its screw shaft (19 ') and is held in place by a lock nut (21) arranged on its rear side.