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Einrohr-Federungselement für Waschmaschinentrommeln
Die Erfindung betrifft ein Einrohr-Federungselement für Waschmaschinentrommeln, bestehend aus einem Zylinder, der auch durch eine axial verschiebbare, dichtend an der Zylinderwandung anliegende Trennwand in einen druckflüssigkeitsgefüllten Arbeitsraum und eine einen Kraftspeicher aufnehmende Kammer unterteilt wird, und aus einer koaxial im Arbeitsraum verschiebbar angeordneten Kolbenstange mit Dämpfungskolben.
Zur Abfederung der Trommeln von befestigungsfrei aufgestellten Waschmaschinen ist es bekannt, gewöhnliche Zylinderfedern zu verwenden. In besonderen Fällen werden auch sogenannte Federbeine verwendet, bei denen um einen Teleskop-Schwingungsdämpfer eine entsprechende Feder angeordnet ist. Nachteilig bei diesen bekannten Einrichtungen ist es, dass Dämpferkolben und Feder den gleichen Weg zurücklegen müssen. Dies bedingt einen verhältnismässig grossen Platzbedarf und eine kostspielige Feder. Für einen ausreichend grossen Federweg werden darüberhinaus grosse flüssigkeitsgefüllte Räume benötigt.
Es sind weiters hydraulische Teleskop-Schwingungsdämpfer ohne Federungselement bekannt, die auf Grund hydraulischer Widerstände arbeiten, welche bei Relativbewegungen des Dämpfungskolbens im Druckhub bzw. Zughub entstehen. Dabei besteht ein besonderes Problem darin, das Volumen der einund ausfahrenden Kolbenstange auszugleichen. Wird kein derartiger Ausgleich erzielt, dann entsteht eine Hohlraumbildung oder Kavitation, die den Wirkungsgrad erheblich herabsetzt. In besonderen Fällen kann es zu einer vollständigen, sehr nachteiligen Verschäumung der Dämpfungsflüssigkeit kommen.
Zur Behebung dieser Nachteile ist es bereits bekannt, das hydraulische System mit einer Gaskammer zu verbinden, die unter ziemlich hohem Druck steht. Bei einem bekannten hydropneumatischen Schwingungsdämpfer ist die Gaskammer im Dämpfungszylinder auf der von der Kolbenstange abgewendeten Seite des Dämpfungskolbens angeordnet und durch eine Hochdruckdichtung vom Arbeitsraum getrennt. In dieser Gaskammer ist Luft oder Stickstoff bis zu Drücken von etwa 25 atü enthalten. Die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines derartig hohen Druckes in der Gaskammer ist jedoch schwierig. Darüberhinaus besteht die Gefahr, dass durch unsachgemässe Behandlung des Schwingungsdämpfers, beispielsweise bei Reparaturen, das hochgespannte Gas zu Beschädigungen oder Zerstörungen des Schwingungsdämpfers führen kann.
Bei derartigen Teleskop-Stossdämpfern wurde vorgeschlagen, die Hochdruckdichtung der Gaskammer mit einer Feder od. dgl. vorzuspannen, um praktisch die Reibung der Dichtung zu überwinden und die Hochdruckdichtung bei einem Zug-Hub des Dämpfungskolbens entsprechend nachzuschieben.
Weiterhin sind bereits Einrohr-Federungselemente, bestehend aus einem Zylinder, der durch eine axial verschiebbare, dichtend an der Zylinderwandung anliegende Trennwand in einen druckflüssigkeitsgefüllten Arbeitsraum und eine einen Kraftspeicher aufnehmende Kammer unterteilt wird, und aus einer koaxial im Arbeitsraum verschiebbar angeordneten Kolbenstange mit Dämpfungskolben, bekannt, bei denen als Kraftspeicher in der Kammer ein hochgespanntes Gas verwendet wird.
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Bei derartigen Gasfedern treten herstellungstechnisch ausserordentlich schwer zu bewältigende Abdichtprobleme auf, da schon kleinste Undichtigkeiten an der dichtenden Trennwand zu einem Entweichen des Gases in den Arbeitsraum und damit zu einem Unbrauchbarwerden des Federungselements führen. Bei Gasfedern für den vorgeschlagenen Verwendungszweck müssten bei den üblicherweise einzuhaltenden Abmessungen der Gasfeder Gasdrücke von 100 atü und mehr in der Kammer herrschen, um die notwendige Rückstellkraft auf die Kolbenstange ausüben zu können ; dies ist dichtungstechnisch aber kaum zu bewältigen.
Darüberhinaus weisen derartige Gasfedern noch einen weiteren Nachteil auf. Bei höheren Gasdrücken verläuft die Federcharakteristik einer Gasfeder auch nicht mehr annähernd entlang der Adiabaten ; d. h. die Federcharakteristik einer Gasfeder ist bei höheren Gasdrücken nicht mehr progressiv. Dies führt dazu, dass gerade bei grossen Schwingungskräften, wie sie beispielsweise durch eine durch die Füllung der Waschmaschinentrommel bedingte Unwucht hervorgerufen werden können, bei der Verwendung von Gasfedern ein extrem starkes Ausschwingen der Waschmaschinentrommel bewirkt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einrohr-Federungselement derart auszubilden, dass es besser als die bekannten den Erfordernissen der Praxis gerecht wird, nur geringen Platzbedarf aufweist und bei verhältnismässig kleinen Federabmessungen die jeweils benötigten Kräfte liefert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Kraftspeicher je eine rechts-und eine linksgewickelte Schrauben-Druckfeder und eine zentrische Stange aus elastischem Werkstoff, vorzugsweise Gummi, vorgesehen sind.
Da bei dem erfindungsgemässen Einrohr-Federungselement kein hochgespanntes Gas verwendet wird, braucht die Ausgleichskammer nach aussen nicht abgedichtet zu werden. Die sonst auftretenden, nur schwer zu beherrschenden Dichtungsprobleme entfallen daher. Durch Anbringung von zwei Federn in der Kammer können ausserordentlich hohe Rückstellkräfte bei kleinstem Federweg ausgeübt werden.
Weiterhin tritt bei dem erfindungsgemässen Federungselement der bei Einkammerdämpfern bekannte Leerlauf durch Verdichten der Luft nicht auf. Durch die erfindungsgemässe Anordnung einer zentrischen Stange aus elastischem Werkstoff wird eine sehr starke Progression erreicht, wodurch bei besonders grossen, an der Kolbenstange angreifenden Kräften, die beispielsweise durch eine infolge ungleichmässig verteilter Füllung der Waschmaschinentrommel bedingte Unwucht hervorgerufen werden können, ein zu starkes Ausschwingen der Waschmaschinentrommel verhindert wird.
Das erfindungsgemässe Federungselement ist vielseitig verwendbar. Neben der Verwendung als Federungselement für Waschmaschinentrommeln lässt es sich auch für Mopedfederbeine, als Heber für Kofferraumdeckel bei Kraftfahrzeugen, für Motorhaubenheber, aber auch für Verstelltische u. ähnl.
Einrichtungen verwenden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie deren Wirkungsweise werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, die in den beiden Figuren vereinfacht Schnitte durch bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigt.
In Fig. 1 ist ein Teleskop-Schwingungsdämpfer dargestellt. In bekannter Weise sind um den Dämpfungszylinder --1-- gegeneinander verschiebbare Hülsen-2 und 3-vorgesehen, die den Federungskörper vor Verschmutzungen schützen. Diese an sich bekannten Teile können in beliebiger Weise ausgeführt werden. Im Dämpfungszylinder--l--ist in ebenfalls bekannter Weise ein Dämpfungskolben --4-- vorgesehen, der mit einer Kolbenstange--5--zusammenarbeitet, die an ihrem Ende in ein Befestigungsauge--6--ausläuft oder damit verbunden ist.
Der Dämpfungskolben - kann mit an sich bekannten Ventilen--7--versehen sein und gegebenenfalls auch
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In der Kammer --9-- ist eine rechtsgewickelte und eine linksgewickelte Schrauben-Druckfeder - 14 bzw. 15--angeordnet. Zentrisch dazu ist eine Gummistange--16-vorgesehen, die sich auf
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--12-- abstützt.Querschnittsfläche --F1-- der Trennwand --12-- bzw. der Hochdruckdichtung--11--des Dämpfungszylinders--l--wie Fl zu F2 = 1 : 6, 84.
Beim Druckhub, d. h. beim Einfahren der Kolbenstange --5-- mit der Fläche-F2-in Pfeilrichtung D, ist ein Verschiebeweg von 6, 84 mm
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notwendig, um auf Grund der Druckübersetzung das Federpaket bzw. die Dichtung --11-- mit Dichtungsträger--12--in Pfeilrichtung E um 1 mm zu verschieben.
Wird dem Federpaket eine bestimmte Federkraft zugeordnet, so muss sich diese Kraft zu der von aussen einwirkenden Kraft im umgekehrten Verhältnis wie die Flächen verhalten. Das bedeutet, dass --Fl-, d. h. die Federkraft, sich zu der auf der Kolbenstange-5-wirkenden Kraft-P2verhält wie 6, 84 : 1. Bei 6, 84 mm Hub der Fläche-F2--wird also die Dichtung --11-- mit der Fläche-Fl--nur um 1 mm verschoben. Dabei muss bei diesem 1 mm-Hub vom Federpaket eine Kraft von etwa 55 kp aufgebracht werden. Dadurch wird erreicht, dass bei diesem Federbein, welches bei 70 mm Federweg 80 kp aufnehmen muss, das Federpaket nur um 10, 2 mm verkürzt wird, also im Verhältnis 6, 84 : 1. Die Kraft des Federpakets muss bei diesem Weg dabei 80X6, 84 kp betragen.
Es werden also hohe Hübe am Federbein dadurch erreicht, dass das Federpaket in Pfeilrichtung E nur den 6, 84-sten Teil des Hubes vollführt, jedoch bei einer bestimmten vorgegebenen Belastung des Federbeines 6, 84 mal soviel Gegenkraft anzugeben hat.
An Stelle der Federn-14, 15- können auch eine oder mehrere Tellerfedern vorgesehen sein ; derartige Tellerfedern ergeben bei kleinstem Hub grösste Kraftwirkungen.
Abweichend vom gezeichneten Ausführungsbeispiel kann im Ausgleichsraum auch ein flexibler, verformbarer Körper eingebaut werden, z. B. ein unter dem Namen"Vulkollan"bekannter Kunststoff, welcher die notwendige Kraft abgibt. Wesentlich ist, dass die eintauchende Kolbenstange mit ihrer Fläche --F2-- über die Dämpfungsflüssigkeit als Druckübersetzer auf die Fläche--Fl--wirkt. Der der Kolbenstange-5-beigegebene Kolben-4-ist dabei in an sich bekannter Weise als Dämpfungskolben ausgebildet, so dass der Rückstoss vonstatten geht.
Durch entsprechende Wahl der Federarten im Hinblick auf die Flächenübersetzung lässt sich auch ein bestimmter statischer Druck entstellen. Dabei sind sämtliche mechanischen Teile im Arbeitszylinder untergebracht. Es wird nur eine kleine und kurze Feder benötigt, womit also erreicht wird, dass Federung-un Dämpfungselemente in einem einzigen Rohr zusammengefasst werden können.
Der Dämpfungszylinder--l--weist einen inneren ringförmigen Wulst--18--auf, der als Hubbegrenzung dient. Dabei kann der Dichtung wie in den Zeichnungen dargestellt, noch eine Druckscheibe--19--vorgeschaltet sein.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht es, dass bei konstanter Belastung des Kolbens bzw. der Kolbenstange --5-- mit einer Kraft, die der entsprechenden Kraft in der Vorrichtung die Waage hält, zunächst ein entsprechender Druckhub stattfindet, dem jedoch kein Rückhub folgt, sondern dass der Kolben dann in der zuletzt erreichten Stellung bleibt, wobei der Gewichtsbelastung auf Kolben bzw. Kolbenstange eine entsprechende Gegenkraft des Federpakets entgegenwirkt.
Die Fig. 2 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem die Abdichtung der Kammer - gegenüber dem Arbeitsraum --10-- mittels eines Rollbalges --20-- erfolgt, der am inneren ringförmigen Wulst--18--durch einen Einsatz --21-- befestigt ist und sich mit seinem Boden--22--gegen einen Schieber --23-- abstützt bzw. damit verbunden ist.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
Insbesondere kann die äussere Ausbildung des Federungselements den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden und auch die Ausbildung der Kolbenstange bzw. des Dämpfungskolbens kann von der gezeichneten Ausführung abweichen, ohne dass der Erfindungsbereich verlassen wird. Ferner ist auch der Abschluss der Kammer gegenüber dem Arbeits-bzw. Druckübersetzungsraum ohne weiteres abwandlungsfähig. Es muss lediglich eine Hochdruckabdichtung zwischen dem mit Druck-bzw.
Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum und dem die Federungselemente aufnehmenden Raum sichergestellt sein. Die Erfindung umfasst auch sämtliche Teil-und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale.