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Dämpfelement
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über einen weiten Temperaturbereich erzielen. Dies ermöglicht wieder eine gute Anpassung des Dämpf- verhaltens an ein vorgegebenes Dämpfungsdiagramm, eine bei der Entwicklung eines Dämpfelementes häufig gestellte Aufgabe. Der Fachmann ist daher in der Lage, das projektierte Dämpfelement sowohl hinsichtlich seines Temperaturverhaltens als auch seiner Dämpfungscharakteristik mit den erwünschten Eigenschaften auszustatten. Durch den Fortfall beweglicher Teile, wie solche in der Regel für Drosselorgane mit der Strömungsumkehr sich änderndem Drosselwiderstand verwendet werden, wird zugleich eine hohe Betriebssicherheit erreicht, wobei der von den zusätzlichen Drosselöffnungen geschaffen, zusätzliche Durchlass auch ein Blockieren des Stossdämpfers bei hohen Temperaturen mit Sicherheit verhindert.
Eine bevorzugte Ausführung des Dämpfelementes ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass
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deraxialenDurchströmöffnung derStrömungskammer bzw. -kammernder Drosselöffnungen einstellbar ist. Diese Möglichkeit zur Durchflussregelung ist sowohl für die anfängliche Justierung der serienmässig gefertigten Dämpfelemente als auch für eine nachträgliche Korrektureinstellung derselben von grosser Bedeutung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Strömungsquerschnitt der axialen Durchströmöffnung der Strömungskammer mittels einer drehbar gelagerten Lochscheibe mit mehreren verschieden ge- formten Durchbrüchen, die sämtlich von einem zum Drehpunkt der Lochscheibe konzentrischen Kreis geschnitten werden, oder mittels einer drehbar gelagerten Scheibe mit nach einer Spirale geformterBerandung, veränderbar sein. Diese Ausführung gestattet es, den Durchfluss sehr feinfühlig einzuregeln.
Der geringeRaumbedarf für die Lochscheibe ist ein besonderer Vorteil dieser Ausbildung, da die Baulänge des Dämpfelementes praktisch unverändert bleibt.
Die Einstellung des Dämpfelementes kann aber auch nach einer andern Ausführungsform der Erfindung dadurch erfolgen, dass der Strömungsquerschnitt der axialen Durchströmöffnung der Strömungskammer mittels eines mitseinemkonischenEnde in die Öffnung hineinragenden, axial verstellbaren Stiftes verändert wird.
Erfindungsgemäss ist es aber auch möglich, den Durchfluss durch die axiale Durchströmöffnung der Strömungskammer mittels einer in einstellbarem Abstand von der axialen Durchströmöffnung angeordneten Abdeckscheibe zu verändern. Der Strömungswiderstand wird bei dieser Ausführung auch durch die Umlenkung des Dämpfungsmediums zwischen Abdeckscheibe und Durchströmöffnung beeinflusst.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Strömungskammer an der einen Stirnseite des Dämpferzylinders vorgesehen, wobei der bzw. die tangential in die Strömungskammer einmündenden Kanäle bis zu der gegenüberliegenden Stirnseite des Dämpferzylinders geführt sind und dort, gegebenenfalls in verschiedenenHöhen in den Dämpferzylinder einmünden, und die Drosselöffnung bzw. -öffnun- gen in an sich bekannterweise im Dämpferkolben angeordnet ist bzw. sind. In Abwandlung dieser Aus- führungsform kann auch an Stelle der Kanäle ein Mantel um den Dämpferzylinder vorhanden sein, wobei die Flüssigkeit dann im Ringraum zwischen Zylinder und Mantel geführt wird.
Bei einer andern Ausführungsform des Dämpfelementes ist nach der Erfindung vorgesehen, dass im Dämpferkolben in an sich bekannter Weise eine Strömungskammer oder zwei durch einen zentralen Kanal miteinander verbundene koaxiale Strömungskammern, deren tangentiale Einlasskanäle an den beiden Stirnseiten des Dämpferkolbens in den Dämpferraum münden sowie in gleichfalls bekannter Weise die Drosselöffnung bzw. -öffnungen angeordnet ist bzw. sind. Für diese Dämpferausführung ergeben sich vereinfachte Montagebedingungen, da der Dämpferkolben allein alle für die Dämpfung massgeblichen Elemente enthält und daher in einfacher Weise ohne Demontage weiterer Bauteile ein-bzw. ausgebaut werden kann.
Erfindungsgemäss kann weiterhin in den axialen Durchströmöffnungen der Strömungskammern bzw. in dem zentralen Kanal zwischen den beiden Strömungskammern je ein axial verstellbarer Hohlzylinder angeordnet, z. B. eingeschraubt sein. Durch die Verstellung dieser Hohlzylinder kann das Dämpfverhalten in weiten Grenzen beeinflusst werden, wobei Ungenauigkeiten bei der Fertigung nachträglich ausgeglichen werden können. Ausserdem ist es durch diese Ausgestaltung möglich, ein und denselben Stoss- dämpfertyp für verschiedene Verwendungszwecke mit unterschiedlichem Dämpfverhalten anzuwenden.
Schliesslich kann erfindungsgemäss der zentrale Verbindungskanal zwischen den beiden Strömungskammern konisch ausgebildet sein. Auch damit ergibt sich ein unterschiedliches Dämpfungsverhalten in beiden Strömungsrichtungen.
Die Erfindung wird im folgenden in mehreren Ausführungsformen an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen Fig. l einen hydropneumatischen Stossdämpfer, bei dem das Dämpfelement im Boden des Dämpferzylinders angeordnet ist, Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. l,
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Fig. 3 einen hydropneumatischen Stossdämpfer, bei dem das Dämpfelement im Dämpferkolben angeordnet ist, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV- IV in Fig.3, Fig.5 einen Längsschnitt durch einen Stossdämpfer, Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig.5, Fig.7 einen Dämpferkolben in
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tenansicht eines Dämpferkolbens mit verstellbarem Hohlzylinder im Schnitt, Fig. 10 einen Dämpferkolben mit verstellbarem Zylinder im Schnitt, Fig.
11 die Anordnung eines scheibenförmigen Justierelementes vor der zentralen Bohrung einer Strömungskammer, Fig. 12 und 13 Ausbildungsformen derartiger Justierelemente und Fig. 14 ein Justierelement in Form eines Stiftes mit kegeliger Spitze.
Der Dämpferinnenzylinder 1 nach Fig. 1 wird von einem zweiten Zylinder 2 in geringem Abstand umgeben, so dass ein Ringraum 3 entsteht, der durch Bohrungen 4 mit dem Innenraum 5 des Dämpferinnenzylinders 1 verbunden ist. Eine druckdicht in diesem Raum 5 eingeführte Kolbenstange 6, die den Kolben 7 trägt, ist auf ihrer dem Kolben 7 zugewendetenSeite hohl ausgebildet, wobei dieser Hohlraum 8 durch eine Bohrung 9 im Dämpferkolben 7 mit dem Raum 5
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ist. Während der Raumsich im Hohlraum 8 in der Kolbenstange 6 Druckgas, das gegenüber der Dämpfungsflüssigkeit durch einenSchwimmkolben 10 abgeschlossen ist.
In demDämpferkolben 7 sind Durchlässe für die Dämp- fungsflüssigkeitvorgesehen, die je nach dem gewünschten Dämpfungsgrad zylindrischessohrungen 11 oder
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der Strömungsrichtung abhängigemDrosselwiderstand sein können. Im Boden des Stoss-dämpfersistdasDämpfelement 13 angeordnet, dessen Strömungskammer 14 mitdemRaum 5 durch die zentrale Bohrung 15 verbunden ist, während der Kanal 16, wie auch aus Fig. 2 zu ersehen ist, die Verbindung zum Ringraum 3 herstellt und tangential in die Strömungskammer 14 mündet.
BeimEinfahren des Kolbens 7 wird die Dämpfungsflüssigkeit aus dem Raum 5 durch das Dämpf- element 13 in den Ringraum 3 und durch die Bohrungen 4 in den oberen T eil des Raumes 5 zurückgeführt. Bei dieser Strömungsrichtung wird der Dämpfungsflüssigkeit in dem Dämpfelement 13, weitgehend unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit, ein mehr oder minder konstanter Drosselwiderstand entgegengesetzt.
Im Gegensatz dazu wird beiUmkehrung der Strömungsrichtung, d. h. beim Ausfahren des Dämpferkolbens 7, die Dämpfungsflüssigkeit durch den Kanal 16 tangential in die Strömungskammer 14 eingeführt und tritt von dort durch die Bohrung 15 in die Kammer 5 aus. In Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit bildet sich in der Strömungskammer 14 ein Wirbel aus, so dass die Dämpfungsflüssigkeit infolge der Fliehkraft von der Austrittsbohrung 15 weggedrängt wird. Die Wirkung der Fliehkraft ist umso grösser, je höher die Strömungsgeschwindigkeit ist, mit der die Dämpfungsflüssigkeit aus demKanal 16 in die Strömungskammer 14 einfliesst. Das heisst, dass die durch die Bohrung 15 in den Raum 5 strömende Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit umso kleiner ist, je grösser der Zulaufdruck im Kanal 16 ist.
Da nun aber dieser Druck im Kanal 16 unmittelbar von der Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens 7 abhängig ist, heisst dies mit andern Worten, dass der Dämpfungsgrad des Dämpfelementes 13 eine Funktion der Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens 7 ist und mit dieser steigt.
Der den einzelnenStrömungsgeschwindigkeiten zugeordnete Dämpfungsgrad des Dämpfelementes 13 kann durch Variieren seiner einzelnenAbmessungen in weiten Grenzen eingestellt werden. Ausserdem ist das Dämpfverhalten des ganzenSystems durchBohrungen 11 und einen von der Strömungsrichtung ab- hängigen Drosselwiderstand aufweisenden Düsen 12, die im Dämpferkolben 7 angeordnet werden können, zusätzlich zu beeinflussen.
Während in demAusführungsbeispiel nach denFig.1 und 2 dieDämpfungsflüssigkeit von demDämp- ferkolben 7 durch das Dämpfelement 13 hin-und hergepumpt wird, ist bei dem Ausführungsbei- spiel nach denFig. 3 und 4 dasDämpfelement 13 im Kolben 7 angeordnet. Um bei diesem Beispiel denDämpfungsgrad von derAusfahrgeschwindigkeit des Dämpferkolbens 7 abhängig zu machen, muss dasDämpfelement 13 so angeordnet werden, dass der tangential in die Strömungskammer 14 mündende Kanal 16 in Ausfahrrichtung und die Bohrung 15 in Einfahrrichtung aus dem Dämpferkol- ben 7 ausmünden, damit in der erstgenannten Richtung ein grösserer Drosselwiderstand auftritt als in der letztgenannten.
ZurAufrechterhaltung des Innendruckes ist am Boden des Dämpferzylinders 1 ein Gaspolster 17 angeordnet, der von der Dämpfungsflüssigkeit durch einen Schwimmkolben 18 getrennt ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Dämpfungsgrad durch zusätzliche Durchlässe mit oder ohne von der Strömungsrichtung abhängigem Drosselwiderstand im Dämpferkolben 7 beeinflusst werden.
An Stelle der Dämpfungsflüssigkeit kann-z. B. bei Gasfedern - hochverdichtetes Gas treten. In
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diesemFalle kann selbstverständlich auf dieGaspolster 8 bzw. 17 und die Schwimmkolben 10 bzw. 18 verzichtet werden. Die vorstehend beschriebene Wirkungsweise bleibt jedoch dieselbe, wenngleich das Dämpfelement entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck etwas anders ausgelegt werden mussund die Düsen 12 als Diffusoren, vorzugsweise nach Art von Laval- oder Venturidüsen, ausgebildet sind.
Bei der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 weist der Dämpferzylinder 21 auf seinen beiden Stirnseiten durch Querwände 22 und 23 von dem Dämpferraum 25 getrennte Strömungskammern 24 und 26 auf, die durch Leitungen 27, welche tangential in die Strömungskammern einmünden, untereinander verbunden sind, während die Verbindung zwischen den Strömungskammern und dem Dämpferraum 25 durch zentrale Bohrungen 28 und 29 in den Querwänden 22 und 23 hergestellt wird.
Der Dämpferraum 25 wird durch einen ventillosen, mit einem Dichtungsring 37 versehenen Kolben 30 in zwei Räume unterteilt. Zum Volumenausgleich ist in der hohl ausgebildeten Kolbenstange 38 ein Gaspolster 39 vorgesehen, der über die Bohrung 40 imDämpferkolben 30 vom Druck des Dämpfermediums beaufschlagt und gegenüber diesem durch einen Schwimmkolben 41 abgetrennt ist. In die zentralen Bohrungen 28 und 29 der Querwände 22 und 23 sind Hohlzylinder 31 und 32 eingeschraubt, die auf ihren dem Kolben 30 zugewendeten Seiten Stellanschläge 33 und 34 aufweisen, während die Gegenanschläge 35 und 36 am Dämpferkolben 30 angeordnet sind.
Mit- tels dieser Anschläge 33, 34, 35 und 36 können die Hohlzylinder 31 und 32 entsprechend dem ge- wünschten Dämpfverhalten des Stossdämpfers mehr oder weniger tief in die Strömungskammern 24 bzw. 26 eingeschraubt werden.
AnStellederindenZeichnungendargestelltenVerbindungsleitungen 27 kann ein einen Ringraum umschliessender zweiter Hohlzylinder vorgesehen werden. Weiterhin ist es möglich, die Leitungen 27 durch Kanäle in oder unmittelbar am Dämpferzylinder 21 zu ersetzen.
In dem Dämpferkolben 51 nach Fig. 7 und 8, der an einer Kolbenstange 63 befestigt ist und an seiner zylindrischen Begrenzungsfläche einen Dichtungsring 64 aufweist, sind koaxial dieStrö- mungskammern 52 und 53 angeordnet, die durch einen zentralen Kanal 54 miteinanderverbun- den sind und tangentiale Einlasskanäle 55 und 56 aufweisen, die die Strömungskammern 52 bzw. 53 mit der jeweiligen Stirnseite 57 bzw. 58 des Dämpferkolbens 51 verbinden. Es ist im allgemeinen ausreichend, pro Strömungskammer einen einzigen tangentialen Kanal vorzusehen, doch kann es z. B. aus Gründen der symmetrischen Belastung des Dämpferkolbens zweckmässig sein, pro Strömungskammer mehrere Einlasskanäle gleichmässig verteilt anzuordnen.
Um das Dämpfverhalten der Strömungskammern beeinflussen zu können, ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 an Stelle des zentralen Kanals 54 ein axial verstellbarer Hohlzylinder 59 angeordnet, durch dessen Verstellen die Dämpfwirkung der einen Strömungskammer gegenüber der andern und damit die Dämpfwirkung des Kolbens beim Ein- und Ausfahren verschieden gestaltet werden kann.
An Stelle des Hohlzylinders 59 ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ein Zylinder 60 vorgesehen, der eine zentrale Bohrung 61 zur Verbindung der beiden Strömungskammern 52 und 53 aufweist und ebenso wie der Hohlzylinder 59 axial verstellbar ist. Diese Verstellung kann in beiden Fällen in an sich bekannterweise erfolgen, beispielsweise mittels eines Steckschlüssels oder einer andern geeigneten Vorrichtung. Die Abmessungen des Zylinders 60 werden vorteilhaft so gewählt, dass sein Aussendurchmesser ein Mehrfaches des Durchmessers der Bohrung 61 ist. Die axiale Länge des Zylinders 60 wird so gewählt, dass sie grösser ist als die Dicke der Trennwand 62 zwischen den beiden Strömungskammern 52 und 53.
Es ist selbstverständlich, dass an Stelle der axial verstellbaren Zylinder 59 bzw. 60 auch nichtverstellbare zylindrische Teile vorgesehen werden können, insbesondere bei in Grossserie hergestellten Dämpferkolben, die von vornherein in allen Einzelheiten auf ein gewünschtes spezielles Dämpfverhalten abgestimmt sind.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist in. einem Stossdämpferkolben 71 mit der Kolben- stange 72 eine Strömungskammer 73 angeordnet, die einen tangentialen Kanal 74 und eine axiale zentrale Bohrung 75 aufweist. Weiterhin sind in dem Dämpferkolben 71 eine Düse 76 mit strömungsrichtungsabhängigem Drosselwiderstand und eine Bohrung 77 mit in beiden Durchlassrich- tungen gleichemDrosselwiderstand dargestellt. Vor der zentralen Bohrung 75 ist ein Justierelement in Form einer drehbar gelagerten Scheibe 78 angeordnet, die eine Durchbrechung 79 aufweist. Durch DrehenderScheibe 78 kann die Durchbrechung 79 mehr oder weniger mit der zentralen Bohrung 75 zur Deckung gebracht und damit der Durchlassquerschnitt geändert werden.
Fig. 12 zeigt ein Justierelement in Form einer mehrfach durchbrochenen Scheibe 80, deren
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Durchbrechungen 83,84 und 85 verschiedenartige Formen aufweisen und die alle von einem um den Drehpunkt 81 der Scheibe 80 gezogenen Kreis 82 geschnitten werden. Zweckmässigerweise wird der Drehpunkt 81 in bezug auf die axiale Bohrung 75 so gewählt, dass sein Abstand von deren Achse gleich dem Radius des Kreises 82 ist.
Das Ausführungsbeispiel nachFig. 13 zeigtein scheibenförmiges Justierelement 86, dessen radiale Begrenzungsfläche spiralförmig verläuft. Ein derartiges Justierelement ist vorzugsweise so auszubilden und sein Drehpunkt 87 in einem solchen Abstand neben der zentralen Bohrung 75 vorzusehen, dass sein kleinsterRadius den Rand der Bohrung 75 gerade berührt und sein grösster Radius die Bohrung 75 ganz abdeckt.
In Fig. 14 ist als Justiermittel ein axial verstellbarer Stift 88 vorgesehen, dessen kegelige Spitze 89 in die zentrale Bohrung 75 der Strömungskammer 73 ragt. Entsprechend der einstellbaren Eindringtiefe der Spitze 89 wird ein mehr oder weniger grosser Ringspalt für den Durchfluss des Strömungsmediums freigegeben.
Durch die oben beschriebenen Massnahmen ist es möglich, ein Standarddämpfelement den verschiedensten Verwendungszwecken mit unterschiedlichen Anforderungen an das Dämpfverhalten anzupassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dämpfelement, insbesondere für Stossdämpfer, Federbeine, Flüssigkeits-bzw. Gasfedern od. dgl., die einen das Dämpfungsmedium enthaltenden, durch einen längsverschieblichenDämpferkolben in zwei Kammern unterteilten Dämpferzylinder und eine die beiden Kammern verbindende Rückstromdrossel in
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mit bei Strömungsumkehr gleichbleibendem oder sich änderndem Drosselwiderstand gebildeter zusätzlicher Durchlass parallelgeschaltet ist.