DE3002948A1

DE3002948A1 - Hydraulic shock damper with thixotropic damping liq. - has piston with throttling bores of different geometry

Info

Publication number: DE3002948A1
Application number: DE19803002948
Authority: DE
Inventors: Fritz R. Dipl.-Ing. 8871 Haldenwang Stolberg
Original assignee: Individual
Current assignee: SCHUERMANN, HELMUT, 8060 DACHAU, DE
Priority date: 1980-01-29
Filing date: 1980-01-29
Publication date: 1981-07-30

Abstract

The hydraulic shock damper uses a Bingham-type thixotropic liquid as damping agent in a chamber (7) which is divided into an upper (9) and a lower space (10). The spacer is connected via throttling bores (11,12) in the damper piston (4) and gas-pressurised via a floating piston (6) in the lower space. The throttle bores have different geometry so that the liquid reaches its flow limit at different pressure levels. The bores may be of equal or different lengths and/or constant or varying cross-sectional flow area.

Description

Hydraulischer Stoßdämpfer mit Binghamscher FlüssigkeitHydraulic shock absorber with Bingham's fluid

als Druckmedium Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Stoßdämpfer mit Binghamscher Flüssigksit als Druckmedium. as a pressure medium The invention relates to hydraulic shock absorbers with Bingham liquid as a pressure medium.

Hydraulische Stoßdämpfer sind bekanntlich Geräte, in welchen eine Dämpfkraft einen Flüssigkeitsstrom durch eine Drosselstelle bewirkt, dessen Strömungsverluste in Wärme verwandelt werden.Hydraulic shock absorbers are known devices in which a Damping force causes a flow of liquid through a throttle point, its flow losses to be transformed into warmth.

Binghamsche Flüssigkeiten sind bekanntlich pastenartige Flüssigkeiten, die in begrenztem Maß Schubspannungen aufnehmen können, ohne zu fließen.Bingham liquids are known to be paste-like liquids, which can absorb shear stresses to a limited extent without flowing.

Die Drosselstelle bisher bekannter hydraulischer Stoßdämpfer mit Binghamscher Flüssigkeit als Druckmedium besteht entweder aus einer oder mehreren, geometrisch und somit strömungstechnisch gleichen Bohrungen mit konstantem oder längs der Bohrungsachse variierendem Durchmesser, in welchen eine laminare Rohrströmung erzeugt wird, so daß vorwiegend viskositätsbedingte Strömungsverluste entstehen.The throttle point of previously known hydraulic shock absorbers with Bingham shear Liquid as a pressure medium consists of either one or more, geometrically and thus the same bores with a constant flow or along the bore axis varying diameter, in which a laminar pipe flow is generated, so that mainly viscosity-related flow losses arise.

Binghamsche Flüssigkeiten fließen in einem Rohr nur, wenn die durch Druckdifferenz, Rohrquerschnittsabmessungen und Rohrlänge gekennzeichnete Wandschubspannung größer ist als die Fließgrenze der Flüssigkeit.Bingham fluids only flow in a pipe when it is through Pressure difference, pipe cross-sectional dimensions and pipe length marked wall shear stress is greater than the yield point of the liquid.

Bei sinkender Druckdifferenz hört folglich die Durchströmung geometrisch gleicher Drosselkanäle gleichzeitig auf sobald die Wandschubspannung die Fließgrenze der Binghamschen Flüssigkeit unterschreitet. Dieser Effekt, der auch schon den Verlauf der Dämpfungscharakteristik im Bereich höherer Geschwindigkeiten und Druckdifferenzen weitgehend festlegt, ist aber in vielen Anwendungsfällen, in welchen ein besonderer Verlauf dar Dämpfcharakteristik gefordert wird, unerwünscht.When the pressure difference falls, the flow ceases geometrically same throttle channels at the same time as soon as the wall shear stress reaches the yield point falls below Bingham's liquid. This effect, which is also the course the damping characteristics in the range of higher speeds and pressure differences largely stipulates but is in many applications in which a special curve for the damping characteristic is required is undesirable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diesen Nachteil zu beseitigen. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man eine Drosselstelle aus strömungstechnisch unterschiedlichen Strömungskanälen bildet.The invention is based on the object of eliminating this disadvantage. This is achieved according to the invention in that a throttle point is made from fluidic forms different flow channels.

Dadurch erreicht man nämlich, daß je nach Druckdifferenz eine größere oder kleinere Zahl von Strömungskanälen eigener Durchflußcharakteristik durchströmt werden.In this way one achieves that, depending on the pressure difference, a greater one or a smaller number of flow channels with their own flow characteristics will.

Man erhält somit ein Zusammenwirken mehrerer parallelgeschalteter Einzeldrosseln unterschiedlichen Öffnungsdruckes und unterschiedlicher Durchflußcharakteristik.This results in an interaction of several connected in parallel Individual throttles with different opening pressures and different flow characteristics.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, als Strömungskanäle runde Bohrungen zu verwenden, weil sie fertigungstechnisch am einfachsten herzustellen und bei der Strömungsberechnung am einfachsten @rfaßbar sind.It has proven advantageous to use round bores as flow channels to use because they are the easiest to manufacture in terms of manufacturing technology and when it comes to the Flow calculations are the easiest to grasp.

Zweckmäßigerweise hält man die Länge aller Kanäle einer Drossel gleich und variiert den Querschnitt der einzelnen Kanäle. Dadurch lassen sich solche Drosseln nämlich mit dem geringsten Aufwand herstellen.It is expedient to keep the length of all channels of a throttle the same and varies the cross-section of the individual channels. This allows such throttles namely manufacture with the least amount of effort.

Es kann sich aber zur Erreichung der gewünschten Dämpfercharakteristik als notwendig erwisen, einzelne Kanäle unterschiedlicher Länge zu kombinieren.However, it can be used to achieve the desired damper characteristics prove necessary to combine individual channels of different lengths.

Schließlich kann man auch noch Kanäle mit mehreren abgestuften Querschnitten in die Kombination mit aufnehmen.Finally, you can also have channels with several graduated cross-sections in the combination with include.

Im filgenden sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher beschrieben.In the following, two exemplary embodiments of the invention are referred to described in more detail on the schematic drawings.

Figur 1 zeigt einen Stoßdämpfer mit je 3 Bohrungen von zwei verschiedenen Durchmessern und gleicher Länge als Drossel.Figure 1 shows a shock absorber with 3 holes of two different Diameters and the same length as the throttle.

In einem Zylinderrohr 1, das an beiden Enden durch Endstücke 2 und 3 verschlossen ist, ist ein Kolben 4 mit einer Kolbenstange 5 axial verschiebbar angeordnete Ein Schwimmkolben 6 trennt den Zylinderruam in eine Flüssigkeitskammer 7 und eine Gaskammer 8. Die mit Binghamscher Flüssigkeit gefüllte Flüssigkeitskammer 7 wird durch den Kolben 4 in eine obere Flüssigkeitskammer 9 und eine untere Flüssigkeitskammer 10 unterteilt. Die obere Flüssigkeitskammer 9 ist mit der unteren Flüssigkeitskammer 10 durch 3 Bohrungen 11 mit großem Durchmesser und durch 3 weitere Bohrungen 12 mit kleinerem Durchmesser jedoch gleicher Länge wie die Bohrungen 11 verbunden.In a cylinder tube 1, which at both ends by end pieces 2 and 3 is closed, a piston 4 with a piston rod 5 is axially displaceable arranged a floating piston 6 separates the cylinder ruam into a liquid chamber 7 and one Gas chamber 8. The one filled with Bingham's liquid Liquid chamber 7 is converted into an upper liquid chamber 9 by piston 4 and a lower liquid chamber 10 divided. The upper liquid chamber 9 is connected to the lower liquid chamber 10 through 3 holes 11 with a large diameter and through 3 further bores 12 with a smaller diameter but the same length how the holes 11 are connected.

Das Endstück 3 ist mit einem Gelenkauge 13 versehen.The end piece 3 is provided with a hinge eye 13.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Treten zwischen Kolbenstange 5 und Gelenkauge 13 stoßartige Zugkräfte auf, so wird die Flüssigkeitskammer 9 unter hohen Druck gesetzt. Dadurch fließt Binghamsche Flüssigkeit aus der oberen Flüssigkeitskammer 9 durch die Drossslbohrungen 11 und 12 in die untere Flüssigkeitskammer 10. Klingt die Zugkraft allmählich ab, so sinkt der Überdruck in der oberen Flüssigkeitskammer 9 soweit ab, bis er einen Wert erreicht, der nicht mehr ausreicht, um die Binghamsche Flüssigkeit durch die Bohrungen 12 mit dem kleinen Durchmesser zu drücken, während er für die Durchströmung der Bohrungen 11 mit dem größeren Durchmesser noch ausreicht.The operation of the device is as follows: Stepping between the piston rod 5 and hinge eye 13 shock-like tensile forces, the liquid chamber 9 is below high pressure set. This causes Bingham's liquid to flow out of the upper liquid chamber 9 through the throttle bores 11 and 12 into the lower liquid chamber 10. Sounds If the tensile force gradually decreases, the overpressure in the upper liquid chamber drops 9 so far until it reaches a value that is no longer sufficient to the Binghamsche To press liquid through the bores 12 with the small diameter while it is still sufficient for the flow through the bores 11 with the larger diameter.

Man kann diese Blockade der Bohrungen 12 als eine durch die rheologischen Eigenschaften der Binghamschen Flüssigkeit bestimmte, druckabhängige Veränderung des Drosselquerschnittes ansehen.One can this blockade of the bores 12 as one by the rheological Characteristics of the Bingham's fluid determined, pressure-dependent change view the throttle cross-section.

Figur 2 zeigt einen vom Aufbau her gleichen Stoßdämpfer wie Figur 1, jedoch sind andere Bohrungen 14, 15 und 16 als Drossel angeordnet. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Bohrungen 14 ist weit größer als das der Bohrungen 15.FIG. 2 shows a shock absorber of the same structure as FIG 1, but other bores 14, 15 and 16 are arranged as a throttle. The relationship from length to diameter of the bores 14 is far greater than that of the bores 15th

Die Bohrungen 16 sind Stufenbohrungen mit einer Stufe.The bores 16 are stepped bores with a step.

Setzt man für die gezeichneten Bohrungen 14,15 und 16 Maßstäblichkeit voraus, so wird das für den Strömungsbeginn in Rechnung zu setzende Längen- Durchmesserverhältnis der Bohrung 16 wird zwischen dem der Bohrung 14 und der Bohrung 15 liegen.If the holes 14, 15 and 16 are drawn to scale ahead, then the length-diameter ratio to be taken into account for the beginning of the flow the bore 16 will lie between that of the bore 14 and the bore 15.

Nehmen die im Funktionsbeispiel beschriebenen stoßartigen Zugkräfte ab, so werden demzufolge erst die Bohrungen 14, dann die Bohrungen 16 und letztlich bei Stillstand auch die Bohrungen 15 durch die Binhameche Flüssigkeit blockiert.Take the sudden tensile forces described in the functional example from, the holes 14, then the holes 16 and ultimately also the bores 15 through the Binhameche fluid when it comes to a standstill blocked.

Aus den in der Fachliteratur über die Strömung Binghamscher Flüssigkeiten angeführten Gesetzmäßigkeiten geht hervor, daß die geometrische Form der Drosselbohrungen natürlich nicht nur die druckabhängige Blockade einzelner Teilquerschnitte der Drossel sondern auch die gesamte Dämpfercharakteristik des Stoßdämpfers beeinflußt, sodaß durch geschickte Kombination geometrisch verschiedener Bohrungsformen eine unendliche Vielzahl von Dämpfcharakteristiken erreicht werden kann.From the literature on the flow of Bingham fluids cited regularities it can be seen that the geometric shape of the throttle bores of course, not just the pressure-dependent blocking of individual partial cross-sections of the throttle but also affects the entire damper characteristics of the shock absorber, so that through a clever combination of geometrically different hole shapes an infinite one Variety of damping characteristics can be achieved.

Claims

Protection claims Hydraulic shock absorber with Bingham liquid as a pressure medium, that is, the throttle point is formed from fluidically different flow channels.

2. Hydraulic shock absorber with Bingham's fluid as the pressure medium according to claim 1, characterized in that the flow channels consist of round bores exist.

3. Hydraulic shock absorber with Bingham's fluid as the pressure medium according to claim 1 or 2, characterized in that the channels are equally long.

4. Hydraulic shock absorber with Bingham's fluid as the pressure medium according to claim 1 or 2, characterized in that the channels are of different lengths are.

5. Hydraulic shock absorber with Bingham's fluid as the pressure medium according to claim 1 or 2, characterized in that individual channels in the direction of flow have varying flow cross sections.