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Teleskop-Schwingungsdämpfer
Die Erfindung bezieht sich auf einen Teleskop-Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem aut seiner oberen Stirnseite geschlossenen, eine Damplungstlüssigkeit und ein Gas enthaltenden
Zylinder, mit einer durch die untere Stirnseite des Zylinders abgedichtet geführten Kolbenstange, die im
Inneren des Zylinders einen axiale Durchbrechungen aufweisenden Kolben trägt und mit einem in dem
Zylinder zwischen dem Kolben und der oberen Stirnseite des Zylinders liegenden, mit dem Zylinder oder dem Kolben verbundenen, Durchgänge freilassenden Trennelement.
Es ist ein Teleskop-Schwingungsdämpferbekaiint, in dem Trennwände vorgesehen sind, die einen Reserveraum vom Arbeitsraum des Stossdämpfers trennen. Der Gasraum dieses Schwingungsdämpfers enthält kein Gas, das auch bei völlig ausgefahrenem Kolben unter Druck steht. Dadurch kann bei Aufwärtsbewegung des Kolbens die Flüssigkeit unterhalb des Kolbens abreissen, was eine Schaumbildung zur Folge hat. Das Gas in diesem bekannten Schwingungsdämpfer dient allein dazu, das verdrängte Kolbenstangenvolumen aufzunehmen. Kennzeichnend ist für diesen Schwingungsdämpfer ferner, dass bei Senkrechtstellen des Zylinders die untere Fläche des Trennelementes nicht oberhalb des in ausgefahrener Stellung befindlichen Kolbens in der Dämpfungsflüssigkeit liegt.
Bei einem andern bekannten Teleskop-Schwingungsdämpfer steht das Gas auch bei völlig ausgefahrener Kolbenstange unter Druck. Bei diesem Schwingungsdämpfer ist jedoch das Trennelement selbst als Kolben ausgebildet, der abgedichtet innerhalb des Zylinders verschiebbar ist. Durch dieses Trennelement kann also die Flüssigkeit nicht hindurch. Dementsprechend liegt ein grundsätzlich anderes Prinzip als bei dem Schwingungsdämpfer eingangs genannter Art vor. Die Abdichtung des Trennkolbens, der nach diesem Prinzip arbeitet, bereitet bei der Herstellung und im Betrieb grosse Schwierigkeiten. Zwar grenzt die Flüssigkeit an die untere Fläche des Trennelementes an, das hat aber nicht die Bedeutung wie bei einem Trennelement in einem Schwingungsdämpfer eingangs genannter Art, das Durchgänge nach oben aufweist.
Bei einem Kolben, der einen Gasraum von einem Flüssigkeitsraum undurchlässig trennt, ist es selbstverständlich, dass eine Seite des Kolbens an die Flüssigkeit angrenzt. Bei einem durchbrochenen Trennelement ist dies nicht erforderlich.
Der erfindungsgemässe Teleskop-Schwingungsdämpfer eingangs genannter Art ist dadurch gekennzeichnet, dass, wie an sich bekannt, das im Zylinder enthaltene Gas auch bei völlig ausgefahrener Kolbenstange unter Überdruck von beispielsweise 5 atü steht und dass bei Senkrechtstellen des Zylinders und vollem Ausfahren der Kolbenstange die durch die maximale Horizontalquerschnittsfläche des Trennelementes randseitig begrenzte untere Stirnfläche des Trennelementes in der angegebenen Stellung tiefer als der Spiegel der Dämpfungsflüssigkeit in derselben liegt.
Durch die erfindungsgemässe Konstruktion wird das Verschäumen der Dämpfungsflüssigkeit vermieden, ohne dass eine bewegliche Trennwand zwischen Flüssigkeit und Gas anzuordnen ist. Es ist nicht erforderlich, wie bei der eingangs erwähnten bekannten Konstruktion, einen Reserveraum neben einem Hauptraum vorzusehen. Dadurch wird der erfindungsgemässe Schwingungsdämpfer in seinem Aufbau besonders einfach und damit billig.
Überdies kann Schaumbildung infolge eines Abreissens der Flüssigkeit unterhalb des Kolbens wegen des Druckgases nicht auftreten, selbst dann, wenn die Kolbenstange völlig ausgefahren ist. Da das Trenn-
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element stets in die Flüssigkeit eintaucht, trifft die Flüssigkeit beim Hochfahren des Kolbens nicht erst auf die Unterseite des Trennelementes, was ebenfalls die unerwünschte Schaumbildung im Gasraum ver- meiden hilft.
Durch die erfindungsgemässe Konstruktion werden durch die Unterdrückung der Schaumbildung auch
Zischgeräusche völlig vermieden. Ventile im Kolben oder im Trennelement sind, wie bei andern bekannten Konstruktionen, nicht nötig, was die Konstruktion ebenfalls sehr einfach macht. Die Dämpfung der Flüssigkeit erfolgt allein durch ihre Drosselung auf ihrem Weg durch die Kolbendurchbrechung. Die Erfahrung hat erwiesen, dass ein erfindungsgemässer Schwingungsdämpfer temperaturunempfindlich arbeitet und kaum einem Verschleiss unterliegt.
In Ausbildung der Erfindung sind in einem erfindungsgemässen Schwingungsdämpfer noch näher zu beschreibende Endanschlag-Stossdämpfer vorgesehen. Diese verhindern eine Zerstörung des Schwingungsdämpfers beim Durchschlagen des Kolbens, also beim Anschlagen des Kolbens an die ihm gegenüberstehende Zylinderstirnwand.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Figuren. Es stellen dar : Fig. 1 einen erfindungsgemässen Schwingungsdämpfer mit einem starr und zentral befestigten Trennelement, Fig. 2 einen erfindungsgemässen Schwingungsdämpfer mit einem elastisch aufgehängten Trennelement, Fig. 3 einen erfindungsgemässen Schwingungsdämpfer mit einem elastisch geführten Trennelement, Fig. 4-10 erfindungsgemässe Schwingungsdämpfer mit Trennelementen verschiedener Form und Befestigung, Fig. 11-14 ertindungsgemässe Schwingungsdämpter mit an der Zylinderinnenwand starr befestigten Trennelementen, Fig. 15 einen erfindungsgemässen Schwingungsdämpfer dessen Trennelement als hydraulischer Anschlag wirken kann, Fig.
16 ein erfindungsgemässes Trennelement, das als körperelastischer Endanschlag wirken kann und Fig. 17 einen erfindungsgemässen Schwingungsdämpfer mit einem elastisch aufgehängten Trennelement, das als hydraulischer Endanschlag wirken kann.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleichartige Bauteile. Die in den Figuren dargestellten, für die Erfindung beispielhaften Schwingungsdämpfer bestehen aus einem auf seiner einen Stirnseite 42 geschlossenen, Dämpfungsflüssigkeit 5 und Druckgas 4 enthaltenden Zylinder 1. Durch die gegenüberliegende Stirnseite 43 des Zylinders 1 ist abgedichtet eine Kolbenstange 3 geführt, die im Inneren des Zylinders 1 einen axiale Durchbrechungen 6 aufweisenden Kolben 2 trägt.
Allgemein ist bei allen Ausführungsformen in dem Zylinder 1 zwischen dem Kolben und der Stirnwand 42 des Zylinders ein Trennelement 8-21, 25-27 angeordnet, das sich nur über einen Teil des Querschnitts des Zylinders, im wesentlichen den Durchbrechungen 6 im Kolben 2 gegenüberstehend, erstreckt. Die Menge der Dämpfungsflüssigkeit 5 ist derart bemessen, dass bei Senkrechtstellen des Zylinders 1 die durch die maximale Horizontalquerschnittsfläche des Trennelementes randseitig begrenzte untere Stirnfläche 8a-21a, 25a-27a des Trennelementes 8-21, 25-27 oberhalb des Kolbens 2 in der Dämpfungsflüssigkeit 5 liegt. Der tiefste Flüssigkeitsspiegel im Zylinder, der sich bei voll aus dem Zylinder 1 gezogener Kolbenstange 3 ergibt, ist jeweils mit 80 bezeichnet.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht das Trennelement 8 aus einer Scheibe, die an einem, seinerseits an der Stirnwand 42 befestigten Stiel 44 befestigt ist. Zwischen der Scheibe 8 und der Innenwand des Zylinders 1 liegt ein Ringspalt 7.
Dieser Schwingungsdämpfer wirkt wie folgt :
Beim Herausziehen des Kolbens 2 aus dem Zylinder schiessen Ölstrahlen durch die Durchbrechungen 6 in den Raum oberhalb des Kolbens. Die Flüssigkeit oberhalb des Kolbens kann diese Flüssigkeitsstrahlen nicht hinreichend bremsen. Sie hat daher das Bestreben, wenn ein Trennelement 8 nicht vorhanden ist, aus der Oberfläche der Flüssigkeit 5 (angedeutet durch ein auf der Spitze stehendes Dreieck) auszutreten, in den Gasraum einzudringen und an der Stirnwand 42 des Zylinders 1 zu zersprühen. Hiedurch entsteht die eingangs beschriebene unerwünschte Schaumbildung. Diesem Vorgang steht nunmehr das er- findungsgemässe Trennelement 8 entgegen. Dieses Trennelement drängt die aus den Durchbrechungen 6 hochschiessenden Flüssigkeitsstrahlen ab.
Durch den Ringspalt 7 fliesst nur so viel Dämpfungsflüssigkeit, wie der Verringerung des freien Zylinderinnenraumes durch die einfahrende Kolbenstange 3 entspricht. Der Gesamtquerschnitt des Ringspaltes ist, obwohl der Ringspalt selbst verhältnismässig eng ist, ziemlich gross.
Deshalb ist die Strömungsgeschwindigkeit durch den Ringspalt 7 verhältnismässig klein und die Strömung durch den Ringspalt führt zu keiner Schaumbildung. Selbst wenn einige Schaumblasen auftreten, so werden sie beim Herausziehen des Kolbens 2 nicht durch den Ringspalt nach unten ziehen, da sie auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmen und ihre Anzahl nur gering ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hat das Trennelement 9 in Richtung auf den Kolben 2 einen stumpfkegelförmigen Aufsatz 45. Es ist in der Stirnwand 42 des Zylinders mit einer Feder 46 aufgehängt.
Durch die federnde Aufhängung wird die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Ringspalt
7 beim Einfahren des Kolbens 2 noch weiter verringert.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das Trennelement 10 in der Mitte topfförmig ausgebildet.
Durch den Boden des Topfes dringt ein an der Stirnwand 42 des Zylinders 1 befestigter Stiel 47, an dessen Ende sich eine Widerlagerscheibe 48 befindet. Eine Feder 49 drückt das Trennelement 10 nach unten.
Durch die Widerlagerscheibe 48 ist die Bewegung des Elementes 10 nach unten begrenzt. Ausserdem kann es nicht an die Innenwand des Zylinders 1 anschlagen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 hat das Trennelement 11 die Form eines mit seiner hohlen Seite der Stirnwand 42 zugewandten Topfes und ist mittels eines Stiels 49 an der Stirnwand 42 des Zylinders 1 starr befestigt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 hat das Trennelement 12 die Form eines mit seiner hohlen Seite der Stirnwand 42 abgewandten Topfes und ist an dieser mittels eines Stiels 50 starr befestigt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 hat das Trennelement 13 die Form einer mit einem beidseitigen Randflansch versehenen Scheibe. Die Mitte dieser Scheibe ist mittels eines Stiels 51 an der Stirnwand 42 befestigt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 hat das Trennelement 14 die Form einer zur Stirnwand 42 geöffneten Schale. Die Mitte der Schale ist an der Stirnwand 42 mittels eines Stiels 52 befestigt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 hat das Trennelement 15 in Richtung zum Kolben einen stumpfkegelförmigen Ansatz. Es ist mittels Feder 53 an der Stirnwand 42 befestigt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 hat das Trennelement 16 die Form eines zur Stirnwand 42 offenen Topfes. Es ist an der Stirnwand 42 mittels einer Feder 54 befestigt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 hat das Trennelement die Form einer mit Durchbrechungen 40 versehenen, in der Zylinderwand 1 ringsum gleitenden Scheibe 17, die auf der Unterseite eine spitzkegelige Ausnehmung hat. Diese Scheibe 17 ist mit einer Feder 56 an der Stirnwand 42 befestigt.
Die in den Fig. 4-10 dargestellten Formen der Trennelemente bewirken eine verstärkte Beruhigung des Flüssigkeitsdurchflusses durch den Ringspalt 7 entweder dadurch, dass sie den Ringspalt 7 verlängern oder dass sie auf Grund ihrer Form die Dämpfungsflüssigkeit möglichst wirbelfrei in den Ringspalt leiten.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 besteht das Trennelement 18 aus einem Sieb, das ringsum an der Wand des Zylinders 1 befestigt ist. Durch die Durchbrechungen 36 im Sieb 18 kann die Flüssigkeit strömen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 besteht das Trennelement aus einer im wesentlichen spitzkegeligen, Durchbrechungen 37 aufweisenden Scheibe 19. Die Kegelspitze weist zur Stirnwand 42.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 besteht das Trennelement 20 aus einem Topf, dessen Boden zur Stirnwand 42 weist und dessen Rand ringsum an dem Zylinder 1 befestigt ist. In den Topfwänden befinden sich Durchbrechungen 38.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 besteht das Trennelement 21 aus einem Topf, dessen Öffnungsseite zur Stirnwand 42 weist und der mit seinem Rand ringsum am Zylinder 1 befestigt ist. In der Wand des Topfes befinden sich Durchbrechungen 39.
Alle diese Ausführungsformen der Erfindung bewirken, dass beim Ausfahren des Kolbens Flüssigkeitsstrahlen nicht ungestört bis zur Oberfläche der Flüssigkeit gelangen und daher im Gasraum 4 keine Schaumbildung auftritt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 15 besteht das Trennelement 25 aus einem Topf, dessen Öffnung dem Kolben zugewandt ist. Im Boden des Topfes befindet sich eine Bohrung 31. Bodenseitig ist der Topf mittels einer Feder 58 an der Stirnwand 42 befestigt. Trifft der Kolben 2, wenn er einwärts gestossen wird, auf das topfförmige Trennelement 25, so schliesst dieses die Kolbendurchbrechungen 6 und es besteht keine Möglichkeit mehr, dass Flüssigkeit aus dem Bereich oberhalb des Kolbens in den Raum unterhalb des Kolbens dringen kann (sieht man von der Bohrung 31 ab). Daher kann die Kolbenstange 3 nicht weiter in den Zylinder 1 eindringen, es sei denn unter Kompression des Druckgasraumes 4 mitdergesam- ten Kolbenfläche.
(Bei 20 atü Gasdruck und 45 mm Kolbendurchmesser ist die minimale Kraft hiefür 320 kg. ) Die Bohrung 31 verhindert, dass der Anschlag zu hart wird und gestattet ferner, dass Gasblasen, die in den Topfraum eindringen, nach oben aufsteigen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 16 trägt das Trennelement 26 einen zum Kolben 2 weisenden Gummipuffer 33. An der Stirnwand 42 befindet sich ein Gummipuffer 32, der zum Trennelement 26
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hinweist. Das Trennelementist an der Stirnwand 42 mittels einer Feder 59 befestigt. Dieses Trennelement wirkt als körperelastischer Endanschlag im Zusammenwirken mit dem Gummipuffer 32.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 17 besteht das Trennelement 27 aus einem zum Kolben 2 geöffne- ten schalenförmigen Teil, der über einen Ziehharmonikabalg an der Stirnwand 42 befestigt ist, u. zw. mittels eines topfförmigen elastischen Einsatzes 34, der genau in das Zylinderende an der Stirnwand 42 passt. Dieser Topfeinsatz 34 deckt eine Bohrung 60 in der Aussenwand des Zylinders 1 ab, durch die
Dämpfungsflüssigkeit einzufüllen ist. Der schalenförmige Teil 27, der Balg 35 und der Topf 34 bestehen aus einem Stück. In dem schalenförmigen Teil 27 befindet sich ein Loch 61, das dazu dient, beim
Anschlag des Kolbens 2 an den Teil 27 den Flüssigkeitsdurchtritt durch die Durchbrechungen 6 nicht ganz zu verschliessen. Dieses Loch 21 hat also die gleiche Bedeutung wie das Loch 31 nach Fig. 18.
Es ist im Prinzip auch möglich, das Trennelement starr oder elastisch mit der Kolbenstange 3 des
Kolbens 2 zu verbinden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Teleskop-Schwingungsdämpfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem auf seiner oberen Stirnfläche geschlossenen, eine Dämpfungsflüssigkeit und ein Gas enthaltenden Zylinder, mit einer durch die untere Stirnseite des Zylinders abgedichtet geführten Kolbenstange, die im Inneren des Zylinders einen axiale Durchbrechungen aufweisenden Kolben trägt, und mit einem in dem Zylinder zwischen dem Kolben und der oberen Stirnseite des Zylinders liegenden, mit dem Zylinder oder dem Kolben verbundenen, Durchgänge freilassenden Trennelement, dadurch gekennzeichnet, dass wie an sich bekannt, das im Zylinder (1) enthaltene Gas auch bei völlig ausgefahrener Kolbenstange (3)
unter Überdruck-von beispielsweise 5 atü-steht und dass bei Senkrechtstellen des Zylinders und vollem Ausfahren der Kolbenstange die durch die maximale Horizontalquerschnittsfläche des Trennelementes (8-21, 25-27) randseitig begrenzte untere Stirnfläche (8a-21a, 25a-27a) des Trennelementes in der angegebenen Stellung tiefer als der Spiegel (50) der Dämpfungsflüssigkeit in derselben liegt.