DE2457042A1 - ROTARY SHOCK ABSORBER - Google Patents
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Description
DIPL-ING. HORST ROSE DF PL- ING. PETER KOSELDIPL-ING. HORST ROSE DF PL- ING. PETER KOSEL
33S3BadGandenheb!!,"-2. Dezember 197433S3BadGandenheb !!, "- December 2, 1974
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Patentgesuch vom 2. Dezember 1974Patent application dated December 2, 1974
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15, Avenue d1EyIau
75116 Paris / FRANKREICH MESSIER '
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75116 Paris / FRANCE
Die Erfindung betrifft einen Dreh-Stoßdämpfer, vorzugsweise für die Aufhängung von Fahrzeugen aller Art.The invention relates to a rotary shock absorber, preferably for the suspension of vehicles of all types.
Ein erfindungsgemäßer Dreh-Stoßdämpfer ist gekennzeichnet durch ein vorzugsweise etwa rohrförmiges Gehäuse, dessen Arbeitsraum mit einer hochviskosen Dämpffiüssigkeit gefüllt ist und mindestens zwei feststehende innere Flügel aufweist, welche sich vorzugsweise diametral gegenüberliegen und welche in Richtung zur Längsachse des Gehäuses verlaufen, wobei der Arbeitsraum an einem Ende durch einen Boden und am anderen Ende durch ein entfernbares Schließglied verschlossen ist, ferner gekennzeichnet durch eine Welle, welche außen über ein Übertragungsglied (8) mit einem zu dämpfenden System verbindbar und in Lagern drehbar angeordnet ist, welch letztere sich in dem Boden und dem Schließglied befinden, wobei der im Arbeitsraum befindliche Wellenabschnitt ein relativ kleines Spiel mit den Enden der feststehenden Flügel aufweist und auf praktisch seinerA rotary shock absorber according to the invention is characterized by a preferably approximately tubular housing, the working space of which with a highly viscous damping fluid is filled and has at least two fixed inner wings, which are preferably diametrically opposed and which run in the direction of the longitudinal axis of the housing, the working space at one end by a floor and is closed at the other end by a removable locking member, further characterized by a shaft, which can be connected externally via a transmission element (8) to a system to be damped and rotatably arranged in bearings is, which latter are located in the floor and the closure member, with the one located in the working space Shaft section has a relatively small play with the ends of the fixed wing and practically his
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gesamten Länge mit mindestens zwei Drehflügeln versehen ist, welche jeweils abwechselnd mit den feststehenden Flügeln angeordnet sind und die Enden dieser Drehflügel mit der Wand des Arbeitsraums ein relativ großes radiales Spiel bilden. Ein wesentlicher Vorteil eines solchen Stoßdämpfers ist darin zu sehen, daß die viskose Flüssigkeit keine Abdichtung erfordert, also keine präzisen Toleranzen zwischen den verschiedenen Teilen des Stoßdämpfers und auch keine komplizierten Ventile zum Erzeugen der Dämpfungskräfte. Dies steht im Gegensatz zu den üblichen Verfahren, wo übliche hydraulische Flüssigkeiten verwendet werden. Man erhält also durch die Erfindung einen besonders wirtschaftlichen Stoßdämpfer. ·is provided with at least two rotating leaves over the entire length, which are arranged alternately with the fixed blades and the ends of these rotary blades with the Wall of the working space form a relatively large radial play. A major advantage of such a shock absorber it can be seen that the viscous liquid does not require a seal, so no precise tolerances between the different parts of the shock absorber and no complicated valves to generate the damping forces. This is in contrast to the common methods where common hydraulic fluids are used. Man thus receives a particularly economical shock absorber through the invention. ·
Mit besonderem Vorteil kann man einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer so ausbilden, daß der Boden und das Schließglied jeweils mit den Enden der Drehflügel ein ziemlich großes Spiel bilden, um eine Teilefertigung mit großen Toleranzen zu ermöglichen.It is particularly advantageous to design a shock absorber according to the invention in such a way that the bottom and the closing element in each case with the ends of the rotary vane form a fairly large play in order to produce parts with large tolerances to enable.
Das relativ große Spiel, welches einerseits zwischen den feststehenden Flügeln und dem inneren Abschnitt der' Welle und andererseits zwischen den Drehflügeln und der Wand des Arbeitsraums vorhanden ist, ermöglichen es, diese Flügel und diese Wand durch Vorrichtungen herzustellen, welche keine: präzisen Bearbeitungsvorgänge erfordern,, Diese Teile können im rohgegossenen oder roh- gesenkgeschmiedeten Zustand bleiben und brauchen nur kugelgestrahlt zu werden, um eine für die angestrebte Verwendung ausreichende Oberflächenqualität zu erhalten. Gerade die Verwendung einer hochviskosen Flüssigkeit ermöglicht es, den Arbeitsspielen zwischen den aktiven Teilen des Stoßdämpfers entsprechend hohe Werte zu geben. . ■The relatively large play that exists between the fixed wings and the inner section of the ' Shaft and on the other hand between the rotating vanes and the wall of the working space, make it possible to do this Manufacture of wings and this wall by devices that do not require precise machining operations, These Parts can remain in the raw cast or raw drop forged condition and only need to be shot peened, in order to obtain a surface quality sufficient for the intended use. Just using one highly viscous liquid makes it possible to adjust the work cycles between the active parts of the shock absorber accordingly to give high values. . ■
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben'sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unteransprüchen. Es. zeigen:Further details and advantageous developments of the invention result from what is described below and the embodiment shown in the drawing, as well as from the subclaims. It. demonstrate:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers, gesehen längs der Linie I-I der Fig. 2, undFig. 1 is a longitudinal section through an embodiment of a shock absorber according to the invention, seen along the Line I-I of Fig. 2, and
Fig. 2 einen Schnitt gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1. ■Fig. 2 is a section seen along the line II-II of Fig. 1. ■
Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Dreh-Stoßdämpfer hat ein Gehäuse 1, welches mit einer Ausnehmung 2 ; versehen ist, die an einem Ende mit einem Boden 3 und am anderen Ende mit einem Schließglied 4 versehen ist, das z.B. mittels eines Gewindes 5 befestigt ist. Von der Innenwand des Gehäuses 1 springen zwei feststehende Flügel 6, 7, vor, welche einander diametral gegenüberliegen und zur Längsachse des Gehäuses 1 hin gerichtet sind. An einem Ende einer Welle 10 ist ein äußerer Steuerhebel 8 in geeigneter Weise befestigt, z.B. wie dargestellt mittels eines Konus ' und einer Sicherungsmutter 9· Der Hebel 8 ist an seinem ; freien Ende mit einem nicht dargestellten System verbunden, j dessen Schwingungen gedämpft werden sollen. (Dies könnte ! z.B. ein Rad eines Fahrzeugs sein.) Die-linearen Schwingungs-:The rotary shock absorber shown in the exemplary embodiment has a housing 1, which is provided with a recess 2 ; is provided, which is provided at one end with a bottom 3 and at the other end with a closing member 4 which is fastened by means of a thread 5, for example. Two fixed wings 6, 7 project from the inner wall of the housing 1, which are diametrically opposite one another and are directed towards the longitudinal axis of the housing 1. At one end of a shaft 10, an outer control lever 8 is fastened in a suitable manner, for example by means of a cone and a lock nut 9 as shown. The lever 8 is at its; free end connected to a system, not shown, j whose vibrations are to be damped. (This could, for example, be a wheel of a vehicle.) The linear oscillation:
bewegungen dieses Systems werden auf die Welle 10 übertragen ; und dort in alternierende Drehbewegungen umgeformt. · Imovements of this system are transmitted to the shaft 10; and transformed there into alternating rotary movements. · I
Im Boden 3 und im Schließglied 4 sind axiale AusnehmungenIn the bottom 3 and in the closing member 4 there are axial recesses
zur Aufnahme der Enden der Welle 10 vorgesehen, wobei je- j weils Lager 11 bzw. 12 und Dichtglieder 13, 14, 15.vorgesehenprovided for receiving the ends of the shaft 10, bearings 11 or 12 and sealing members 13, 14, 15 being provided in each case
sind. Wie Fig. 2 klar zeigt, trägt der im Inneren der Ausnehmung 2 befindliche Abschnitt der Welle 10 auf seiner ganzen Länge zwei Drehflügel 16, 17, die zweckmäßig einstückig mit diesem Wellenabschnitt ausgebildet sind und etwa radial zu ihm verlaufen. Die Flügel 16, 17 sind wie dargestellt abwechselnd mit den Flügeln 6, 7 angeordnet"und sie könnten auch getrennt von der Welle 10 hergestellt und auf dieser in geeigneter Weise befestigt werden. Auch sindare. As Fig. 2 clearly shows, the inside carries the Recess 2 located section of the shaft 10 over its entire length two rotary vanes 16, 17, which are expediently in one piece are formed with this shaft section and run approximately radially to him. The wings 16, 17 are as shown arranged alternately with the wings 6, 7 "and they could also be made separately from the shaft 10 and be attached to this in a suitable manner. Also are
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natürlich im Rahmen der Erfindung andere Flügelzahlen möglich, doch wird die Flügelzahl nach dem Ausführungsbeispiel bevorzugt. Of course, other numbers of blades are possible within the scope of the invention, but the number of blades according to the exemplary embodiment is preferred.
Der Durchmesser der Welle 10 im Raum 2 ist etovas kleiner als der Abstand zwischen den freien Enden der feststehenden Flügel 6, 7· In der Praxis sieht man zwischen der Welle 10 und den Enden dieser Flügel 6, 7 ein relativ großes radiales Spiel J1 vor, das mindestens ausreicht, um eine relativ grobe Bearbeitung dieser Teile ausreichen zu lassen. Zwischen den Enden der Drehflügel 16, 17 und der Wand der Ausnehmung 2 wird ein Radialspiel J2 vorgesehen, das größer ist als das Radialspiel J1. Schließlich werden relativ kleine Längsspiele J3 und J4 zwischen den Endflächen der Drehflügel und den Innenseiten- 18 und 19 des Bodens 3 bzw. des Schließglieds 4 vorgesehen.The diameter of the shaft 10 in space 2 is etovas smaller than the distance between the free ends of the fixed wings 6, 7 · In practice one sees between the shaft 10 and the ends of these blades 6, 7 have a relatively large radial play J1, which is at least sufficient, to allow a relatively rough machining of these parts to be sufficient. Between the ends of the rotary blades 16, 17 and the wall of the recess 2 is provided with a radial play J2 which is greater than the radial play J1. In the end there are relatively small longitudinal clearances J3 and J4 between the end faces of the rotary blades and the inner sides 18 and 19 the bottom 3 or the closing member 4 is provided.
Das Schließglied 4 geht auf seiner vom Raum 28 abgewandten Seite über in einen rohrförmigen Abschnitt kleineren Durchmessers, auf dessen Außenseite ein Kolben 21 verschiebbar angeordnet ist. Dieser Kolben 21 gleitet auch auf der Innenwand der hier zylindrischen Ausnehmung 2, wobei , zur Abdichtung nach außen und innen wie dargestellt zwei Dichtglieder 22 und 23 dienen. Der Kolben 21 wird durch ein Federglied in Richtung zum Schließglied 4 gedrückt, welches Federglied hier die Form eines Stapels von Tellerfedern 24 hat, die sich einerseits am Kolben 21 und andererseits an einem Verschlußdeckel 25 abstützen, welch letzterer am Gehäuse 1, z.B. wie dargestellt mittels Schrauben 26, befestigt ist.The closing member 4 goes on its facing away from the space 28 Side over into a tubular section of smaller diameter, on the outside of which a piston 21 is displaceable is arranged. This piston 21 also slides on the inner wall of the cylindrical recess 2 here, wherein two sealing members 22 and 23 are used for sealing to the outside and inside as shown. The piston 21 is through a spring member is pressed in the direction of the closing member 4, which spring member here is in the form of a stack of disc springs 24 has, which are supported on the one hand on the piston 21 and on the other hand on a cap 25, which the latter is fastened to the housing 1, e.g. by means of screws 26 as shown.
An seinem flanschartig verbreiterten Abschnitt sind im Schließglied 4 mehrere relativ enge Bohrungen 27 vorgesehen, welche eine ständige Verbindung herstellen zwischen dem Arbeitsraum 28 (zwischen der Ausnehmung 2 und den verschiedenen Flügeln) und einer Ausdehnungskammer 29 zwischen dem Kolben 21 und dem Schließglied 4. An diesemA plurality of relatively narrow bores 27 are provided in the closing element 4 on its section, which is widened in the manner of a flange, which establish a permanent connection between the working space 28 (between the recess 2 and the different wings) and an expansion chamber 29 between the piston 21 and the closing member 4. On this
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flanschartig verbreiterten Abschnitt sind ferner mehrere. Bohrungen 30 größeren Durchmessers vorgesehen, und diese sind mit Rückschlägventilen versehen, z.B. in Form von elastischen Streifen 31» welche diejenigen Enden dieser Bohrungen 30 überdecken, die iin Arbeitsraum 28 münden. Die Streifen 31 sind wie dargestellt am Schließglied 4 befestigt, z.B. mittels Schrauben oder Nieten 32.There are also several flange-like widened sections. Holes 30 larger diameter provided, and this are provided with non-return valves, e.g. in the form of elastic strips 31 »which those ends of these Cover bores 30 which open into working space 28. The strips 31 are on the closing member 4 as shown attached, e.g. by means of screws or rivets 32.
Der Arbeitsraum 28 und die Ausdehnungskammer 29 sind ganz mit einer hochviskosen Flüssigkeit gefüllt,- z.B. mit einem Öl auf Silikonbasis.· Zum vollständigen Füllen sind eine Füllöffnung und eine Entlüftungsöffnung vorgesehen, die durch Schrauben 33 und 34 verschlossen sind.The working space 28 and the expansion chamber 29 are completely filled with a highly viscous liquid - e.g. with a silicone-based oil. · For complete filling a filling opening and a vent opening are provided, which are closed by screws 33 and 34.
Die feststehenden Flügel 6, 7 und die Drehflügel 16, 17 unterteilen den Arbeitsraum 28 in vier Arbeitskammern 28a bis 28d, vgl. Fig. 2. Die Kammern 28a und 28b sowie die Kammern 28c und 28d sind durch das relativ große radiale Spiel J2 getrennt. Andererseits sind die Kammern "28a und 28c sowie die Kammern 28b und 28d durch das relativ kleine radiale Spiel J1 getrennt. Wie oben bereits ausgeführt wurde, ist das Spiel J1 groß genug, um Anpassungsarbeiten zwischen der Welle 10 und den" Enden der Flügel 6, 7 entbehrlich zu machen.The fixed blades 6, 7 and the rotary blades 16, 17 divide the work space 28 into four work chambers 28a to 28d, see FIG. 2. The chambers 28a and 28b as well as the chambers 28c and 28d are relatively large because of the relatively large size radial clearance J2 separated. On the other hand, the chambers ″ 28a and 28c and the chambers 28b and 28d are through the relatively small radial clearance J1 separately. As stated above, game J1 is big enough to Adjustment work between the shaft 10 and the "ends to make the wing 6, 7 dispensable.
Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers beruht im wesentlichen auf den von der viskosen Flüssigkeit erzeugten Viskositätskräften. Diese Flüssigkeit hat das Bestreben, sich der Verschiebung der Flügel 16, 17 zu widersetzen, wenn die Welle 10 durch die Schwingungen des zu bedämpfenden Systems in alternierende Drehbewegungen versetzt wird. Während der Schwingungen nehmen die Volumina der Arbeitskammern 28a und 28b jeweils ab oder zu, und zwar wächst bei einer Drehbewegung des Flügels 17 jeweils das Volumen der einen Kammer, während das der anderen abnimmt. Genau dasselbe gilt für die Kammern 28c und 28d. Es wird also durch die radialen Spalte J2 viskoseThe operation of the shock absorber according to the invention is essentially based on that of the viscous liquid generated viscosity forces. This liquid tends to move the wings 16, 17 oppose when the shaft 10 by the vibrations of the system to be damped in alternating rotary movements is moved. During the oscillations, the volumes of the working chambers 28a and 28b decrease or increase, and although it grows with a rotary movement of the wing 17 in each case the volume of one chamber while that of the other decreases. Exactly the same applies to chambers 28c and 28d. So it becomes viscous due to the radial gap J2
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Flüssigkeit von der einen Arbeitskammer zur nächsten überführt. Die bei dieser Überführung entstehenden Viskositätskräfte wirken auf die Flügel und ergeben das gewünschte Dämpfmoment. Da das Spiel J1 nur klein ist, ist die Überführung von Flüssigkeit zwischen den Kammern 28a, 28c und den Kammern 28b 28d praktisch vernachlässigbar.Liquid transferred from one working chamber to the next. The viscosity forces that arise during this transfer act on the blades and produce the desired result Damping torque. Since the game J1 is only small, the overpass is of liquid between the chambers 28a, 28c and the chambers 28b, 28d are practically negligible.
Infolge ihres kleinen Werts beeinflussen die Spiele J1, J3 und J4 nicht die Übertragungscharakteristiken zwischen den Arbeitskammern 28a, 28b einerseits und 28c, 28d andererseits. Because of their small value, the games J1, J3 and J4 do not affect the transfer characteristics between the working chambers 28a, 28b on the one hand and 28c, 28d on the other hand.
Wie Fig. 2 klar zeigt, sind die Drehflügel 16, 17 symmetrisch bezüglich der Achse O der. Welle 10, aber •unsymmetrisch bezüglich der Achse Xf-X, welche senkrecht zur Symmetrieebene der feststehenden Flügel 6, 7 verläuft. Diese Unsymmetrie bewirkt je nach Drehrichtung verschieden große Dämpfkräfte, also eine Unsymmetrie dieser Dämpfkräfte, was bei vielen Anwendungsfällen erwünscht ist. Diese Unsymmetrie ist eine Folge davon, daß die Strömungsgesetze der Flüssigkeit um diese unsymmetrischen Flügel herum modifiziert werden.As Fig. 2 clearly shows, the rotary vanes 16, 17 are symmetrical with respect to the axis O of. Shaft 10, but • asymmetrical with respect to the axis X f -X, which runs perpendicular to the plane of symmetry of the fixed blades 6, 7. This asymmetry causes damping forces of different magnitudes depending on the direction of rotation, i.e. an asymmetry of these damping forces, which is desirable in many applications. This asymmetry is a result of the fact that the laws of flow of the liquid around these asymmetrical wings are modified.
Die engen Bohrungen 27 wirken als Drosseln; durch sie wird bei einer Temperaturerhöhung das überschüssige Flüssigkeitsvolumen in die Ausdehnungskammer 29 übertragen, welche ihr Volumen durch Verschiebung des Kolbens 21 entgegen der Kraft der Tellerfedern 24 vergrößern kann.The narrow bores 27 act as throttles; through them, the excess becomes when the temperature rises Liquid volume transferred into the expansion chamber 29, which increases its volume by moving the piston 21 against the force of the disc springs 24 can increase.
Bei abnehmender Temperatur nimmt das Flüssigkeitsvolumen im Raum 28 ab. Dann drückt der Kolben 21 unter der Wirkung der Tellerfedern 24 die Flüssigkeit aus der Ausdehnungskammer 29 in den Arbeitsraum 28 des Stoßdämpfers, da dieser Arbeitsraum ständig voll gefüllt sein muß, um ein optimales Arbeiten des Stoßdämpfers sicherzustellen. Dabei strömt die Flüssigkeit durch die relativ weiten Bohrungen 30 und die - sich hierbei öffnenden - Rückschlagventile 31, welche der Strömung nur einen sehr kleinenAs the temperature decreases, the volume of liquid in space 28 decreases. Then, under the action of the disc springs 24, the piston 21 pushes the liquid out of the expansion chamber 29 into the working space 28 of the shock absorber, since this working space must be constantly full to ensure that the shock absorber works optimally. Is in this case openable - - Here, the liquid through the relatively wide bores 30 and flowing non-return valves 31, which the flow only a very small
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Widerstand entgegensetzen. Die Aufgabe der Rückschlagventile 31 in Verbindung mit den engen Bohrungen 27 ist es, zu verhindern, daß beim Betrieb des Stoßdämpfers unter der Wirkung evtl. Schwankungen des Innendrucks im Arbeitsraum 28 die dort befindliche Flüssigkeit in die Ausdehnungskammer 29 fließt, was die richtige Arbeitsweise des Stoßdämpfers beeinträchtigen könnte, da dann die richtige Füllung aller Arbeitskammern 28a bis 28d nicht mehr gewährleistet wäre.Oppose resistance. The task of the check valves 31 in connection with the narrow bores 27 is it to prevent any fluctuations in the internal pressure in the operation of the shock absorber under the effect Working chamber 28, the liquid located there flows into the expansion chamber 29, which is the correct way of working of the shock absorber, since then the correct filling of all working chambers 28a to 28d is not would be more guaranteed.
Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter KoselDipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel
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Legal Events
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